數(shù)字地球的應用與發(fā)展

數(shù)字地球的應用與發(fā)展摘要：數(shù)字地球的概念是20世紀90年代提出來的新概念，這概念一經(jīng)提出，就受到國際知識界、科技界的關注。進入20世紀，世界主要大國對數(shù)字地球體系的建立更加重視，文章介紹了數(shù)字地球概念提出的背景，并對數(shù)字地球在各個領域的應用前景進行了論述。關鍵詞：數(shù)字地球；計算機技術(shù)；正文：1998年1月31日戈爾在加利福尼亞的科學中心做了“數(shù)字地球——21世紀認識我們這顆星球的方式”的演講，使“數(shù)字地球”在全球熱起來，但他第一次提出這個概念是1992年在《瀕臨失衡的地球》一書中。這一概念的提出，就美國的情況而言，一方面是為了保持在科技、經(jīng)濟與國防等方面的優(yōu)勢地位，刺激其國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展和強化全球霸主地位；另一方面是信息高速公路和國家空間數(shù)據(jù)基礎設施的自然延伸。通俗地說，數(shù)字地球就是用數(shù)字的方法將地球及其上的活動、地球和區(qū)域環(huán)境的時空變化信息裝入巨大容量和高速的電腦中，實現(xiàn)網(wǎng)絡上的流通、觀察，為人類的工作、學習、生活、娛樂和可持續(xù)發(fā)展服務?；蛐蜗蟮胤Q“地球的虛擬對照體”、“信息化的地球”。較嚴格地說，數(shù)字地球是對真是地球及相應現(xiàn)象統(tǒng)一性的數(shù)字化重視與認識，也就是把有關地球的海量的、多分辨率的、三維的、動態(tài)的數(shù)據(jù)按地里坐標集成起來，用數(shù)字化的方法來定量描述。國際數(shù)字地球跨部門工作組于1998年9月23日提出了一個定義：“數(shù)字地球是對地球的一種虛擬表達，它使人們能夠體驗、交互使用有關地球的大量自然、人文和歷史的信息”。它的宗旨在于“把國家、州（?。┖偷胤綑C構(gòu)、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)機構(gòu)以及國際合作機構(gòu)聚集在一起，以促進下一代技術(shù)、標準的發(fā)展，增加實現(xiàn)數(shù)字地球所必須的內(nèi)容：為各終端用戶提供從事環(huán)境保護和全球變化等的研究、教育、社會公共決策服務的能力”。數(shù)字地球的應用十分廣泛，涉及的主要理論和技術(shù)領域包括：①系列地球衛(wèi)星：氣象、陸地資源、海洋、通訊衛(wèi)星等組成空間對地觀測網(wǎng)；一系列軍事偵察、實戰(zhàn)衛(wèi)星；②獲取或建立1m或優(yōu)于1m空間分辨率的國土資源與環(huán)境數(shù)據(jù)庫，IKNOS-2，GIS；③高性能超級計算機系統(tǒng)及相應的軟件；④寬帶高速信息網(wǎng)絡：WWW、Internet計劃、衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡，窄帶移動衛(wèi)星通信；應用領域包括：土地資源、城市發(fā)展規(guī)劃、地礦資源、測繪、森林、生態(tài)環(huán)境、水利、海洋、防火救災、軍事等。數(shù)字地球的發(fā)展已成為不可阻擋的趨勢，我國對數(shù)字地球的發(fā)展也是刻不容緩的。中科院地學部1999年1月20日向國務院提交了“關于促進我國數(shù)字化地理信息共享機制建立的建議”。其要點包括：⑴把建設中國“數(shù)字地球”作為我國的一項國家戰(zhàn)略，以此統(tǒng)籌我國地球空間信息化工作，推動中國“數(shù)字地球”或稱“數(shù)字中國”的建設。⑵成立一個國家級的“數(shù)字地球”工作協(xié)調(diào)委員會，研究中國“數(shù)字地球”的發(fā)展攻略、發(fā)展規(guī)劃、定制相關政策，協(xié)調(diào)各項計劃，推進示范工作。

數(shù)字地球發(fā)展具有迫切性，如何養(yǎng)活十幾億人口，這是中國需要首先考慮的問題。人口多、土地資源有限、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍以傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式為主、自然災害頻繁都是我國的基本國情。發(fā)展精細農(nóng)業(yè)，逐步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，加強土地資源和水資源的監(jiān)測和保護，加強自然災害、主要是洪澇災害的預測、監(jiān)測和防御，是非常迫切的工作?！皵?shù)字地球”在這方面可以發(fā)揮巨大的作用。城市發(fā)展如何避免第三世界國家和一些發(fā)達國家走過的彎路，是目前中國面臨的一個緊迫的社會問題。其中管理、監(jiān)測和規(guī)劃具有關鍵性的意義。“數(shù)字地球”作為“地理信息系統(tǒng)”的一個發(fā)展，可以在城市規(guī)劃、社區(qū)管理、打擊犯罪活動、以及城市的災害緊急事務管理方面發(fā)揮巨大的作用。

人類在經(jīng)濟、社會和生活中所接觸和利用的信息，有80%與地理空間信息有關，它是信息高速公路“貨物”的極為重要來源。在經(jīng)濟發(fā)展中，在開放的條件下，在國際經(jīng)濟日益一體化的環(huán)境中，勞動力、資金、生產(chǎn)、市場的空間分布、動態(tài)變化和合理布局具有重要的意義。通過“數(shù)字地球”這樣的政府行為來促進經(jīng)濟信息化的進程，將有力地促進我國社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展。

如何一方面抓住國際經(jīng)濟一體化所帶來的歷史性的機遇，另一方面在國家經(jīng)濟安全面臨嚴峻挑戰(zhàn)的情況下，在國際經(jīng)濟競爭中擁有更多的主動權(quán)，這是每一個國家在制訂發(fā)展戰(zhàn)略時都必須優(yōu)先考慮的問題?！皵?shù)字地球”在這方面具有無可比擬的優(yōu)勢。忽視“數(shù)字地球”帶來的機遇，將導致國家經(jīng)濟安全方面的被動。

2、保持和平安定的國際環(huán)境

“數(shù)字地球”作為新一代的“地圖”和“望遠鏡”，在軍事上具有明顯的應用價值。從某種意義上可以認為，“數(shù)字地球”是后冷戰(zhàn)時期“星球大戰(zhàn)”計劃的一個繼續(xù)和發(fā)展，是美國全球戰(zhàn)略的繼續(xù)和發(fā)展。維護國家利益和國家安全的需要使得“數(shù)字地球”的發(fā)展具有高度的緊迫性。

和平安定的國際環(huán)境，在相當程度上是以足夠的國防力量為基礎的。從這個意義上說，“數(shù)字地球”具有雙重作用。它既可以用來作為加強國防力量的不可缺少的工具，同時也可以作為“實力威懾”的一個重要方面。

與“星球大戰(zhàn)”計劃不同，“數(shù)字地球”是在“可持續(xù)發(fā)展”的旗幟下提出的。這就使得我們可以在“可持續(xù)發(fā)展”的旗幟下引進和掌握國際上的先進技術(shù)，收集國外的地理空間信息?！皵?shù)字地球”使得我們可以完成很多國防部門急于完成卻不便完成的工作。而從更廣泛的意義上說，在和平時期，“儲人才于民”、“儲技術(shù)于民”，也是現(xiàn)代化國防的一個有利的發(fā)展方向。

3、自主創(chuàng)新能力的形成

發(fā)展“數(shù)字地球”的過程將極大地促進信息科學技術(shù)、空間科學技術(shù)、環(huán)境科學技術(shù)和地球科學的發(fā)展。“數(shù)字地球”所提供的巨大市場在經(jīng)濟發(fā)展中具有重要意義。事實上，美國提出“數(shù)字地球”的概念，在相當程度上是出于發(fā)展經(jīng)濟、增加就業(yè)以及保持美國科學技術(shù)(尤其是高新技術(shù))的領先地位的需要。

“數(shù)字地球”中的很多思路，例如數(shù)據(jù)共享、大型儀器設備共享、跨學科合作等等，是我們早已進行過許多討論、尚未有效實施的思路?！皵?shù)字地球”中的很多工作，例如建立統(tǒng)一的地學數(shù)據(jù)庫、依靠信息技術(shù)來進行地學數(shù)據(jù)的集成和一體化等等，是我們很久以來就一直在做、但卻做得不夠理想的工作?！皵?shù)字地球”所試圖解決的很多問題，也正是我們試圖解決、但在解決過程中遇到很多困難的問題。比如，人造衛(wèi)星還缺少一個統(tǒng)一的規(guī)劃；通訊系統(tǒng)(廣播網(wǎng)、通訊網(wǎng)、數(shù)字網(wǎng))“三網(wǎng)并存”的局面及其引發(fā)的爭論；地學數(shù)據(jù)庫建設和信息系統(tǒng)開發(fā)中，低水平重復的現(xiàn)象屢禁不止等等。這方面的工作不夠理想，集中到一點，是缺少一個像“數(shù)字地球”這樣統(tǒng)一的、高層次的戰(zhàn)略；這樣的一個戰(zhàn)略在以往之所以沒有形成，主要是經(jīng)濟、社會和科學技術(shù)的發(fā)展還不具備這樣的條件。現(xiàn)在，“數(shù)字地球”的提出給我們提供了一