测绘学概论第八讲全球卫星定位导航技术数字地球2精品课件.ppt

1、数字地球概述数字地球概述 数字地球（数字地球（digital earth）是美国前副总统戈尔）是美国前副总统戈尔于于2019年年1月在一篇报告月在一篇报告“The Digital Earth：Understanding Our Planet in the 21st Century”中首中首先提出来的。先提出来的。他对数字地球下的定义是：数字地球是指可以他对数字地球下的定义是：数字地球是指可以整合海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三整合海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示，并可以在其上增加与地球有关的数据，实维表示，并可以在其上增加与地球有关的数据，实现在不同分辨率水平上对地球进行

2、三维浏览的虚拟现在不同分辨率水平上对地球进行三维浏览的虚拟地球系统。数字地球这个概念，很快得到了广泛的地球系统。数字地球这个概念，很快得到了广泛的认可与很多国家和地区的响应。认可与很多国家和地区的响应。数字地球基本概念数字地球基本概念 目前，数字地球的概念已经远远超出了戈尔目前，数字地球的概念已经远远超出了戈尔的范围，主要有以下的范围，主要有以下特点：特点：第一，已与国际信息化、全球化建设密切相关，第一，已与国际信息化、全球化建设密切相关，并起到了促进作用；并起到了促进作用；第二，促进了第二，促进了e-政府、政府、e-农业、农业、e-工业、工业、e-服务服务业、业、e-领域、领域、e-社会、社

3、会、e-区域（含城市）的全面发区域（含城市）的全面发展；展；第三，是空间定位与现代通信技术相结合所形第三，是空间定位与现代通信技术相结合所形成的成的“基于地理定位的基于地理定位的”信息服务的基础，进一信息服务的基础，进一步发展到格网计算（步发展到格网计算（grid computing）。）。据最新资料统计，现在正在开展或筹备开展据最新资料统计，现在正在开展或筹备开展NSDINSDI或或NSIINSII建设的国家和地区已扩展到建设的国家和地区已扩展到127127个。下面挑选个。下面挑选其中有代表性的国家和地区进行介绍。其中有代表性的国家和地区进行介绍。数字地球的国外发展现状数字地球的国外发展现状

4、 美国的国家空间数据基础设施美国的国家空间数据基础设施 美国重视对国家信息基础设施（美国重视对国家信息基础设施（NII-NTGNII-NTG，G-G-gridgrid）和国家空间数据基础设施（）和国家空间数据基础设施（NSDI-NSDGNSDI-NSDG，G-G-gridgrid）的研究，但以后者为主。）的研究，但以后者为主。2019 2019年，在芝加哥召开了年，在芝加哥召开了NSDINSDI发展战略会议，发展战略会议，提出的目标和任务如下：提出的目标和任务如下：1 1）发展前景）发展前景 现势性好的、精度高的地球空间数据对地方、现势性好的、精度高的地球空间数据对地方、国家和全球事务和对经济

5、增长、环境质量改善和社国家和全球事务和对经济增长、环境质量改善和社会进步等方面发挥巨大的作用。会进步等方面发挥巨大的作用。2 2）目标与任务）目标与任务 （1 1）通过技术推广和培训，加强公众的）通过技术推广和培训，加强公众的NSDINSDI概概念的理解和应用的认识；念的理解和应用的认识；（2 2）研究地球空间数据的产生、查询和应用的）研究地球空间数据的产生、查询和应用的统一办法，满足用户需求；统一办法，满足用户需求；（3 3）通过有关社会各界的共同采集，扩大和维）通过有关社会各界的共同采集，扩大和维护合理的决策所需的地学空间数据；护合理的决策所需的地学空间数据；（4 4）各组织之间建立良好的

6、合作关系，以支持）各组织之间建立良好的合作关系，以支持NSDINSDI的持续发展。的持续发展。3 3）分工）分工 美国地质调查局（美国地质调查局（USGSUSGS）、国家测绘局（）、国家测绘局（NMDNMD）负责国家地理空间数据框架建设，包括正射影像、负责国家地理空间数据框架建设，包括正射影像、高程、交通、水文、境界、地籍和大地控制网等高程、交通、水文、境界、地籍和大地控制网等建设。框架将提供数据共享的基础，任何组织和建设。框架将提供数据共享的基础，任何组织和机构可以在其上叠加其他专题数据或信息以供应机构可以在其上叠加其他专题数据或信息以供应用所需。用所需。其它：其它：英国的国家地学空间数据框

7、架（英国的国家地学空间数据框架（NGDFNGDF）加拿大国家地学数据基础设施（加拿大国家地学数据基础设施（CGDICGDI）欧共体空间信息基础设施（欧共体空间信息基础设施（INSPIREINSPIRE）亚太地区空间信息基础设施（亚太地区空间信息基础设施（APSDIAPSDI）全球空间数据基础设施（全球空间数据基础设施（GSDIGSDI）数字地球的国内发展状况数字地球的国内发展状况 中国政府和科技界对中国政府和科技界对“数字地球数字地球”的发展一向十分重的发展一向十分重视。视。20192019年年，在中国召开了第一届数字地球国际会议，并发表，在中国召开了第一届数字地球国际会议，并发表了了“北京宣

8、言北京宣言”。（李岚清）。（李岚清）20192019年年，在加拿大召开了第二届数字地球国际会议，有，在加拿大召开了第二届数字地球国际会议，有3030个国家共个国家共600600余名专家参加了会议。余名专家参加了会议。20192019年年，在捷克召开了第三届数字地球国际会议。，在捷克召开了第三届数字地球国际会议。20192019年年，在日本东京召开了第四届数字地球国际会议。，在日本东京召开了第四届数字地球国际会议。20192019年年6 6月月，第五届数字地球国际会议在美国举行。，第五届数字地球国际会议在美国举行。20092009年年9 9月月，第六届国际数字地球会议在北京召开，并纪，第六届国际

9、数字地球会议在北京召开，并纪念该系列会议召开念该系列会议召开1010周年。周年。到目前为止，全国已有到目前为止，全国已有2020个个省（自治区）已经省（自治区）已经开始或正在筹建数字省，如数字山西、数字辽宁、开始或正在筹建数字省，如数字山西、数字辽宁、数字江苏、数字浙江、数字福建、数字江西、数字数字江苏、数字浙江、数字福建、数字江西、数字安徽、数字河南、数字湖北、数字湖南、数字广东、安徽、数字河南、数字湖北、数字湖南、数字广东、数字海南、数字广西、数字四川、数字云南、数字数字海南、数字广西、数字四川、数字云南、数字陕西、数字黑龙江、数字吉林、数字青海、数字贵陕西、数字黑龙江、数字吉林、数字青海

10、、数字贵州等。州等。到目前为上，全国已有约到目前为上，全国已有约200200个城市启动了数字个城市启动了数字化建设，化建设，l00l00余个城市正在或正筹备数字城市建设，余个城市正在或正筹备数字城市建设，如数字北京、数字上海、数字重庆等。如数字北京、数字上海、数字重庆等。（1 1）数字地球是全球战略的一个重要组成部分）数字地球是全球战略的一个重要组成部分 就数字地球的民用意义来说：就数字地球的民用意义来说：第一，随着人类社会进入信息化和全球化的时代，尤其第一，随着人类社会进入信息化和全球化的时代，尤其经济全球化正以势不可挡态势发展，所以了解全球信息已成经济全球化正以势不可挡态势发展，所以了解全

11、球信息已成为十分重要的发展战略目标。为十分重要的发展战略目标。第二，人们不仅认识到经济全球化是当前的大趋势，而第二，人们不仅认识到经济全球化是当前的大趋势，而且资源利用的全球化，环境影响的全球化已成为大家的共识。且资源利用的全球化，环境影响的全球化已成为大家的共识。数字地球的作用和意义数字地球的作用和意义（2 2）数字地球是当前科技发展的制高点）数字地球是当前科技发展的制高点 第一，数字地球为地球科学发展提供了现代科技第一，数字地球为地球科学发展提供了现代科技平台平台 第二，数字地球为经济社会的可持续发展和构建第二，数字地球为经济社会的可持续发展和构建和谐社会提供了必要条件和谐社会提供了必要条

12、件戈尔的数字地球概念的核心是：戈尔的数字地球概念的核心是：第一，用数字化和空间化技术结合与地球有关的第一，用数字化和空间化技术结合与地球有关的数据；数据；第二，最大限度地利用与地球有关的信息资源；第二，最大限度地利用与地球有关的信息资源；第三，不仅可以在空间维上漫游，而且还可以在第三，不仅可以在空间维上漫游，而且还可以在时间维上漫游；时间维上漫游；第四，为地球科学实验创造了条件。第四，为地球科学实验创造了条件。数字地球的基本框架体系数字地球的基本框架体系 数字地球建设是从信息基础设施和空间数据数字地球建设是从信息基础设施和空间数据基础设施开始基础设施开始，因为只有有了通信网络和地理，因为只有有

13、了通信网络和地理空间数据采集、处理和存储系统，数字地球工空间数据采集、处理和存储系统，数字地球工作才能展开。而这些通信网络和地理空间数据作才能展开。而这些通信网络和地理空间数据采集系统的建设也只有从国家层次上开始，才采集系统的建设也只有从国家层次上开始，才能扩展到即地区和全球。所以才有了能扩展到即地区和全球。所以才有了国家信息国家信息基础设施（基础设施（NIINII）和国家空间数据基础设施）和国家空间数据基础设施（NSDINSDI）建设问题。）建设问题。我国不仅我国不仅参与参与国际地球观测组织和全球综合国际地球观测组织和全球综合地球观测系统十年计划，而且我国还发起成立了地球观测系统十年计划，而

14、且我国还发起成立了设在中国的设在中国的“国际数字地球学会国际数字地球学会”秘书处秘书处，中国，中国科学院遥感应用研究所自科学院遥感应用研究所自20192019年开始进行数字地年开始进行数字地球原型系统的研究，建立了中国球原型系统的研究，建立了中国第一个数字地球第一个数字地球原型系统（原型系统（DEPSCASl.0DEPSCASl.0），），并于并于20192019年年3 3月通过月通过院级成果鉴定。院级成果鉴定。数字地球是真实地球的虚拟表达，是由高科数字地球是真实地球的虚拟表达，是由高科技组成的技术系统。从数字地球的发源地美国来技组成的技术系统。从数字地球的发源地美国来看，它的技术发展过程经历

15、了：国家信息基础设看，它的技术发展过程经历了：国家信息基础设施（施（NIINII）国家空间数据基础设施（国家空间数据基础设施（NSDINSDI）数数字地球（字地球（DEDE）3 3个阶段。数字地球（个阶段。数字地球（DEDE）应该是由）应该是由NIINII与与NSDINSDI两者综合而成。两者综合而成。（1 1）国外对数字地球框架的理解）国外对数字地球框架的理解 戈尔在他的数字地球报告中，认为数字地球由戈尔在他的数字地球报告中，认为数字地球由以下两个方面组成：以下两个方面组成：1 1）技术部分）技术部分（1 1）宽带网）宽带网（2 2）卫星遥感数据）卫星遥感数据（3 3）海量存储）海量存储 （

16、4 4）科学计算）科学计算 （5 5）互操作）互操作 （6 6）元数据）元数据 2 2）应用）应用 数字地球的应用潜力、将超过人们想像力的限数字地球的应用潜力、将超过人们想像力的限制，制，RSRS与与GISGIS的结合，可以方便地解决那些难以解的结合，可以方便地解决那些难以解决的问题，如：决的问题，如：n 指导虚拟外交；指导虚拟外交；n 打击犯罪；打击犯罪；n 保护生物多样性；保护生物多样性；n 预测气候变化；预测气候变化；n 增加农业生产等。增加农业生产等。（2 2）国家发改委的）国家发改委的NSIINSII规划规划 NSIINSII是一个具有一定规模的跨部门、跨地区运是一个具有一定规模的跨

17、部门、跨地区运行的大型的、分布式的网络应用集成系统，基本实行的大型的、分布式的网络应用集成系统，基本实现我国主要的资源、环境和地区经济重点数据库的现我国主要的资源、环境和地区经济重点数据库的集成及网络信息共享，建立的地理信息系统和地理集成及网络信息共享，建立的地理信息系统和地理空间信息交换平台（中心）及应用示范系统构成了空间信息交换平台（中心）及应用示范系统构成了NSIINSII体系。它包括：体系。它包括：1 1）国家地理空间信息更换中心（）国家地理空间信息更换中心（NSTCNSTC）或平台）或平台 2 2）NSIINSII的分级管理规划的分级管理规划 3 3）完善和开发应用示范系统规划）完善

18、和开发应用示范系统规划 4 4）NSIINSII的关键技术规划的关键技术规划（3 3）成绩和问题）成绩和问题 我国在我国在“数字地球数字地球”方面已经取得了长足的进步，方面已经取得了长足的进步，但也暴露了一些亟待解决的问题：但也暴露了一些亟待解决的问题：l 低水平重复建设严重；低水平重复建设严重；l 设备和数据利用率低，共享程度差；设备和数据利用率低，共享程度差；l 应用水平低、效益不明显；应用水平低、效益不明显；l 标准与规范不统一，政策与法规不健全，安全保标准与规范不统一，政策与法规不健全，安全保障差。障差。（4 4）“数字地球数字地球”框架体系的构想框架体系的构想“数字地球数字地球”的框

19、架体系应包括以下两个部分：的框架体系应包括以下两个部分：1 1）信息基础设施）信息基础设施n网络层，相当于网络层，相当于NIINII。n数据层，相当于数据层，相当于NSDINSDI的的个部分。个部分。n技术层，包括科学计算、数据集成与分析、数据技术层，包括科学计算、数据集成与分析、数据共享（元数据字典）及三维及四维的虚拟表达技共享（元数据字典）及三维及四维的虚拟表达技术和辅助决策技术。术和辅助决策技术。n保障层，即政策与法规、标准与规范、安全与保保障层，即政策与法规、标准与规范、安全与保密、管理体制与机制建设。密、管理体制与机制建设。n能力建设，指人才培养，应用示范和研发创新等。能力建设，指人

20、才培养，应用示范和研发创新等。2 2）应用与服务）应用与服务u全球变化的研究全球变化的研究 u国家及地区应用与服务国家及地区应用与服务 u城镇应用与服务城镇应用与服务 u产业化产业化 u提高行政能力提高行政能力 数字地球可以广泛地应用于对全球气候变化，海数字地球可以广泛地应用于对全球气候变化，海平面变化，荒漠化，生态与环境变化，土地利用平面变化，荒漠化，生态与环境变化，土地利用变化的监测。与此同时，利用数字地球，还可以变化的监测。与此同时，利用数字地球，还可以对社会可持续发展的许多问题进行综合分析与预对社会可持续发展的许多问题进行综合分析与预测，如自然资源测，如自然资源 与经济发展，人口增长与

21、杜会与经济发展，人口增长与杜会发展，灾害预测与防御等。发展，灾害预测与防御等。数字地球平台数字地球平台是最能体现数字地球概念、内是最能体现数字地球概念、内涵、技术、功能、服务的产品和工具，也是涵、技术、功能、服务的产品和工具，也是“数数字地球字地球”发展过程中的重要里程碑。利用数字地发展过程中的重要里程碑。利用数字地球平台，既可开展宏观研究，也可开展微观研究。球平台，既可开展宏观研究，也可开展微观研究。数字地球平台是人类对地球认识不断深化的产物，数字地球平台是人类对地球认识不断深化的产物，也是空间信息技术发展的重要成果。也是空间信息技术发展的重要成果。数字地球展望数字地球展望近十年来，全球都在

22、努力开发各种数字地球系统，除了近十年来，全球都在努力开发各种数字地球系统，除了享誉全球的享誉全球的Google公司的公司的Google Earth外，还有：外，还有：NASA的的World WindYahoo公司的公司的Yahoo Maps微软公司的微软公司的MSN Virtual EarthESRI公司的公司的ArcGIS ExplorerSkyline公司的公司的Skyline Globe法国的法国的Geoportai,l日本的日本的GlobeBase国内有北京大学和北京航空航天大学的国内有北京大学和北京航空航天大学的China Star武汉大学的武汉大学的GeoGlobe中科院遥感所的中

23、科院遥感所的DEPS CAS、GeoBeans3D等。等。目前，各方面条件已经基本成熟，正是大力和加目前，各方面条件已经基本成熟，正是大力和加快发展快发展“数字中国数字中国”的绝好良机。这需要进一步加快的绝好良机。这需要进一步加快我国空间信息的基础设施建设并加快信息共享法的立我国空间信息的基础设施建设并加快信息共享法的立法，开放基础地理信息资源，营造良好环境，加大科法，开放基础地理信息资源，营造良好环境，加大科研支持力度，引入商业运作模式研支持力度，引入商业运作模式,加强人才培养，扩加强人才培养，扩大大“数字中国数字中国”建设队伍。建设队伍。未来的未来的“数字地球数字地球”和和“数字中国数字中国”，既是一个，既是一个能够开展信息资源整合研究应用的平台，又是一个能能够开展信息资源整合研究应用的平台，又是一个能够服务社会的新型电子政务和电子商务平台。够服务社会的新型电子政务和电子商务平台。