3s技术导论与数字地球

从数字地球系统看3S技术

姓名：崔强学号：学院：医学院

2009144172

从数字地球系统看3S技术

摘要：本文从数字地球的角度 ,结合 3S技术实际 ,综合系统论的观点 ,对 3S技术的发展趋势进行了初步的分析 ,提出了面向数字地球系统的3S发展特点。包括:数字地球进一步凸现了3S技术发展的数字化内涵 ,数字地球促进3S技术的标准化 ,数字地球使 3S技术向网络化转变 ,数字地球使3S技术在数字地球的大趋势下进一步走向集成。

关键词：数字地球; 3S技术;数字地球系统

前言：人们都说农业社会是资源经济，谁拥有资源谁就主宰世界，在工业社会，谁拥有资本谁就主宰社会。到了下世纪人类将进入信息社会，谁拥有知识，谁就主宰世界，称之为知识经济。数字地球是美国副总统戈尔于1998年1月31日在“数字地球——认识21世纪我们这颗星球”的报告中提出的一个通俗易读的概念，它勾绘出了信息时代人类在地球上生存、工作、学习和生活的时代特征。 正文：

1998年江总在接见两院院士代表时的讲话中指出：“当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异，高科技成果向现实生产力的转化越来越快，初见端倪的知识经济预示人类的经济社会生活将发生新的巨大变化”。 什么是“数字地球”呢？所谓“数字地球”，可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，即“虚拟地球”。通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。

近年来 ,随着数字地球在中国研究的不断深化 ,不少中国学者对于数字地球纷纷提出自己的看法 ,从不同侧面表述了数字地球。概括的说 ,数字地球是指地球上的信息全部数字化之后由计算机网络来管理的技术系统 ,目的是了解整个地球系统所涉及的信息过程 ,并特别注意地球系统各圈层之间信息的联系和相互作用的规律。其核心思想包括: ①用数字化手统一处理地球问题; ②最大限度地利用信息资源。

从技术层面上讲 ,数字地球的提出是人类已经掌握的许多强有力的高新技术自然发展和走向融合的必然结果 ,这些技术包括3S技术、 虚拟现实 (VR)技术、 计算机及网络通信技术、 数据存储 (如激光全息存储器、 蛋白质存储器 )、 数

据库等[ 1 ]。其中 , 3S技术,即遥感技术 (RS)、 全球定位系统 (GPS) 和地理信息系统 (GIS)的统称 ,是空间技术、 传感器技术、 卫星定位与导航技术和计算机技术、 通讯技术相结合 ,多学科高度集成的对空间信息进行采集、 处理、 管理、 分析、 表达、传播和应用的现代信息技术 ,是数字地球最重要的也是最基本的组成部分和技术支撑。

1、空间定位(GPS)技术

GPS作为一种全新的现代定位方法，已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子仪器。80年代以来，尤其是90年代以来，GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方面引起了性的变化。用GPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静态扩展到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事后处理扩展到实时(准实时)定位与导航，绝对和相对精度扩展到米级、厘米级乃至亚毫米级，从而大大拓宽它的应用范围和在各行各业中的作用。不久的将来，人人可以戴上GPS手表，加上移动电话，你的活动就可以自动进入数字地球中去。 2、航空航天遥感(RS)技术

当代遥感的发展主要表现在它的多传感器、高分辨率和多时相特征。 1) 多传感器技术。当代遥感技术已能全面覆盖大气窗口的所有部分。光学遥感可包含可见光、近红外和短波红外区域。热红外遥感的波长可从8~14mm，微波遥感观测目标物电磁波的辐射和散射，分被动微波遥感和主动微波遥感，波长范围为1mm~100cm，。

2) 遥感的高分辨率特点。全面体现在空间分辨率、光谱分辨率和温度分辨率三个方面，长线阵CCD成像扫描仪可以达到1~2m的空间分辨率，成像光谱仪的光谱细分可以达到5~6nm的水平。热红外辐射计的温度分辨率可从0.5K提高到0.3K乃至0.1K。

3) 遥感的多时相特征。随着小卫星群计划的推行，可以用多颗小卫星，实现每2~3天对地表重复一次采样，获得高分辨率成像光谱仪数据，多波段、多极化方式的雷达卫星，将能解决阴雨多雾情况下的全天候和全天时对地观测，通过卫星遥感与机载和车载遥感技术的有机结合，是实现多时相遥感数据获取的有力保证。

3、地理信息系统(GIS)技术

随着“数字地球”这一概念的提出和人们对它的认识的不断加深，从二维向动态以及网络方向发展是地理信息系统发展的主要方向，也是地理信息系统理论发展和诸多领域的迫切需要如资源、环境、城市等。在技术发展方面，一个发展是基于Client/Server结构，即用户可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。

另一个发展是通过互联网络发展Internet GIS或Web-GIS，可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据，包括图形和图像，而且可以进行各种地理空间分析，这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨。另一个发展方向，则是数据挖掘（Data Mining），从空间数据库中自动发现知识，用来支持遥感解译自动化和GIS空间分析的智能化。

但是,3S技术与数字地球不是简单的因果关系和孤立的技术与应用的关系;从系统论的观点来看,3S技术与数字地球共同构建一个系统——数字地球系统 。3S技术是数字地球大系统中的一个子系统。数字地球作为一个整体系统的功能和目标,一方面通过3S技术各级子系统的功能和目标得以实现,另一方面,系统整体的功能和目标也进一步影响和制约着 3S技术各级子系统的功能和目标。数字地球的提出,使人们在一个更大的范围、 更宽的领域和更深的层次上重新审视3S技术的目的、应用、发展方向和前进趋势。

面向数字地球系统的3S发展

1. 数字地球进一步凸现了3S技术发展的数字文化内涵

“数字地球” 是以数字化数据为基础的。各国已经充分认识到数字化数据的重要性 ,在数据获取手段、 数据共享、 数据应用等方面已经做了大量的工作 ,取得了重大成就从一个国家的角度考虑 ,数据实际上是一个国家的一种资源。数据被数字化以后 ,资源更有价值 ,使用起来更为方便。地球数据、 信息、 知识也逐步增值。它可以随时了解各种自然和人文资源的状况 ,辅助制定各种各类重要决策 ,还能够为广泛的专业部门、 普通用户提供服务。数据的商业化使得这些信息资源不断地、 快速地得到开发、 更新 ,同时根据市场要求 ,更合理地分配人力和财力资源来对最为需要的数据进行生产

2. 数字地球促进3S技术的标准化。

为了建立数字地球 ,彼此之间的数据能够互相转换 ,各个组织都将公开自己的数据格式 ,制定一系列的数据标准和交互式操作的标准界面 ,以达到最建立公共数据格式的目的 ,方便全球数据共享。空间数据共享机制是使数字地球能够运转的关键之一。国际标准化组织 IS0 /TC211工作组正为此而努力工作。只有标准化才能发展 ,标准化推动信息化 ,信息化进一步推动标准化[ 2 ]。

3. 数字地球使3S技术向网络化转变

一个数字地球所需的数据已不能通过单一的数据库来存储了 ,而需要由成千上万的不同组织来维护 ,这意味着参与数字地球的服务器将需要由高速网络来连接。随着千兆以太网、 AT M以及第三层交换技术从实验室走向应用 ,将大大解决空间数据及多媒体海量数据传输的带宽和延迟的问题。高速的远程通讯网络将允许工作人员从远程数据库中调用非常大的数据文件进行地理分析和图形

显示 ,真正实现数字地球的分布式计算[ 3 ]。

4. 3S技术在数字地球的大趋势下进一步走向集成

数字地球系统对各种技术协同合作的能力提出了更高的要求 ,促使3S技术进一步走向集成。采用RS和GPS进行地理数据的采集、更新和定位 ,使之作为GIS的数据源 ,正是最合理的集合。从广泛的意义上来理解3S技术的集成实际上是当前测绘技术、 摄影测量和遥感技术、地图制图技术、图形图象技术、地理信息技术、计算机技术、专家系统和定位技术及数据通讯技术的结合和综合应用。

结语：

从上面的分析我们看到,在数字地球系统的研究和建设中,数字地球系统为3S技术的发展指明了发展方向,影响3S技术前进趋势。数字地球系统将促使3S技术向着数字化、标准化、网络化和集成化的方向迈进。

数字地球的提出是全球信息化的必然产物，它的一项长期的战略目标，需要经过全人类的共同努力才能实现。同时，数字地球的建设与发展将加快全球信息化的步伐，在很大程度上改变人们的生活方式，并创造出巨大的社会财富，为人类社会的发展作出巨大贡献。我们只有发挥自己的优势，不断努力，努力建设数字中国和数字地球，才能逐步缩小与国际先进水平的差距，为我国的经济建设和社会发展做出自己的贡献。

参考文献：

[ 1 ]陈述彭 ,郭华东.“ 数字地球 ” 与对地观测 [ J ].地理学报 , 2000, 55 (1) : 9 - 13 .

[ 2 ]吴信才.地理信息系统的基本技术与发展动态 [ J ].地球科学 , 1998, 23 (4) : 76 - 81 .

[ 3 ]陆守一 ,唐小明 ,王国全. 地理信息系统实用教程[M ].北京:中国林业出版杜 , 2000 .