數字地球10年發(fā)展與前瞻

數字地球10年發(fā)展與前瞻一、本文概述隨著科技的飛速發(fā)展和數字化轉型的深入推進，數字地球已經成為現代社會發(fā)展的重要組成部分。數字地球的概念起源于21世紀初，經過十余年的探索與實踐，其已經在諸多領域展現出巨大的潛力和價值。本文旨在回顧數字地球過去十年的發(fā)展歷程，分析其主要成就與面臨的挑戰(zhàn)，并展望未來的發(fā)展趨勢和應用前景。我們將從數字地球的基本概念、核心技術、應用領域、發(fā)展瓶頸等方面進行深入探討，以期為讀者提供一個全面、深入、前瞻性的視角，了解數字地球的未來發(fā)展方向，并為其未來的研究和應用提供參考。二、數字地球的概念與背景數字地球，作為信息技術和地球科學的融合產物，是一個以地球坐標為依據，具有多分辨率、海量數據和三維立體的地球信息模型。它集成了地球表面的海量信息，包括地形、地貌、大氣、水文、植被、城市等自然和人文要素，通過先進的計算機技術、大數據處理技術和虛擬現實技術，實現對地球的多維度、全方位、實時的數字化表達。數字地球的概念并非憑空而來，它源于人類對地球認識的不斷深化和對信息技術發(fā)展的不斷探索。隨著遙感技術、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等技術的發(fā)展，人們開始有能力獲取、存儲和處理海量的地球空間數據，這為數字地球的出現奠定了基礎。同時，隨著全球化和信息化時代的到來，人們對地球信息的需求也日益增長，這進一步推動了數字地球的發(fā)展。在過去的十年中，數字地球技術得到了飛速的發(fā)展。一方面，隨著計算能力的提升和數據處理技術的進步，人們能夠處理和解析的數據量呈指數級增長，這為數字地球的精細化和實時化提供了可能。另一方面，隨著大數據、云計算和人工智能等新技術的發(fā)展，數字地球的應用領域也在不斷擴展，從最初的地球科學研究，逐漸拓展到城市規(guī)劃、環(huán)境保護、災害監(jiān)測、資源管理等眾多領域。展望未來，數字地球的發(fā)展前景廣闊。隨著技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展，數字地球將在全球變化研究、可持續(xù)發(fā)展、智慧城市建設等方面發(fā)揮越來越重要的作用。隨著全球數據共享和開放程度的提高，數字地球也將為國際社會在應對氣候變化、推動綠色發(fā)展、促進全球治理等方面提供有力的支撐。數字地球是信息技術和地球科學結合的產物，它的發(fā)展是人類對地球認識深化的體現，也是信息技術發(fā)展的必然結果。在過去的十年中，數字地球取得了顯著的發(fā)展成就，展望未來，它將在全球變化研究、可持續(xù)發(fā)展等領域發(fā)揮更加重要的作用。三、數字地球的發(fā)展歷程回顧自21世紀初，數字地球的概念首次被提出以來，這一領域經歷了飛速的發(fā)展與變革?；赝^去的十年，我們可以清晰地看到這一技術如何從無到有，從初步的探索到如今的廣泛應用。初步探索階段：在這一階段，數字地球的概念開始被公眾所認知?？茖W家們開始嘗試使用遙感、地理信息系統(tǒng)（GIS）等技術，對地球進行數字化的模擬和表達。雖然這一階段的技術還不夠成熟，但它為數字地球的發(fā)展奠定了堅實的基礎。技術積累與創(chuàng)新階段：隨著技術的不斷進步，數字地球的發(fā)展逐漸進入快車道。在這一階段，大數據、云計算、人工智能等前沿技術開始與數字地球相結合，極大地推動了數字地球技術的發(fā)展。例如，通過大數據分析，我們可以更加精確地了解地球的各種變化；通過云計算，我們可以實現數字地球的快速計算和存儲；通過人工智能，我們可以對數字地球進行智能分析和預測。應用拓展與深化階段：近年來，數字地球的應用領域越來越廣泛，不僅局限于科研領域，還開始深入到人們的日常生活中。在環(huán)境保護、城市規(guī)劃、災害預警、農業(yè)管理等多個領域，數字地球都發(fā)揮著越來越重要的作用。例如，通過數字地球技術，我們可以實時監(jiān)測空氣質量、預測自然災害、優(yōu)化城市交通等，為人們的生活提供更加便捷、高效的服務?；仡檾底值厍虻陌l(fā)展歷程，我們可以看到這一領域取得的巨大成就和無限潛力。在未來，隨著技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展，數字地球必將為人類社會的發(fā)展帶來更加深遠的影響。四、數字地球在各領域的應用現狀數字地球在過去的十年中，已經深入滲透到了眾多領域，以其強大的數據處理、可視化和模擬能力，推動了科技進步和社會發(fā)展。在環(huán)境保護領域，數字地球技術提供了前所未有的監(jiān)測和評估工具。利用高分辨率衛(wèi)星影像和地面?zhèn)鞲衅鲾祿?，數字地球能夠實時監(jiān)測氣候變化、森林砍伐、水體污染等現象，為環(huán)境保護提供了有力支持。同時，數字地球還能夠模擬環(huán)境系統(tǒng)的演變過程，為政策制定者提供科學依據。城市規(guī)劃與建設方面，數字地球技術為城市規(guī)劃者提供了全面的地理信息數據，幫助他們更好地理解城市空間結構、交通流量、人口分布等關鍵因素。通過數字地球的模擬分析，城市規(guī)劃者能夠制定出更加科學合理的城市發(fā)展規(guī)劃，提高城市的可持續(xù)性和宜居性。在農業(yè)領域，數字地球技術為精準農業(yè)提供了強大的支持。通過衛(wèi)星遙感和地面?zhèn)鞲衅魇占臄祿r民可以了解農田的土壤質量、作物生長狀況、病蟲害發(fā)生情況等信息，從而制定出精確的農業(yè)管理措施。這不僅提高了農作物的產量和質量，還降低了農藥和化肥的使用量，有利于農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在災害管理和應急響應方面，數字地球技術發(fā)揮著至關重要的作用。通過實時監(jiān)測和數據分析，數字地球能夠幫助相關部門預測災害發(fā)生的風險和趨勢，提前做好防范措施。在災害發(fā)生后，數字地球還能夠提供實時的災情信息和救援資源分布情況，為救援工作提供有力支持。在交通物流、旅游規(guī)劃、教育科普等領域，數字地球技術也發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著技術的不斷發(fā)展和進步，數字地球在未來將擁有更加廣闊的應用前景。五、數字地球技術的前沿進展在過去的十年里，數字地球技術的發(fā)展已經取得了顯著的進步，尤其是在遙感技術、地理信息系統(tǒng)、大數據處理與等前沿領域。這些技術的融合與發(fā)展，為數字地球的深入應用提供了新的動力。遙感技術作為數字地球的核心技術之一，其分辨率和精度的提升是數字地球技術發(fā)展的重要驅動力。目前，高分辨率遙感衛(wèi)星已經成為數字地球數據采集的主要手段，能夠提供更為精細的地表信息。同時，無人機遙感技術的發(fā)展也為數字地球提供了新的數據源，尤其是在城市規(guī)劃和災害應急等領域，無人機遙感技術能夠提供快速、高效的數據支持。地理信息系統(tǒng)（GIS）作為數字地球的重要組成部分，其技術的發(fā)展也日新月異。GIS已經從傳統(tǒng)的桌面應用發(fā)展到云端應用，實現了數據的共享與協(xié)同。同時，GIS與大數據、人工智能等技術的結合，使得地理信息數據的處理和分析能力得到了極大的提升。這種技術融合不僅提高了地理信息數據的處理效率，也使得地理信息的分析和應用更加深入和廣泛。在大數據處理方面，數字地球技術面臨著海量的數據處理和存儲挑戰(zhàn)。隨著云計算技術的發(fā)展，數字地球數據的存儲和處理已經實現了云端化，大大提高了數據處理的效率和穩(wěn)定性。同時，大數據分析與挖掘技術的發(fā)展，也為數字地球數據的深度應用提供了新的可能。技術在數字地球領域的應用，更是推動了數字地球技術的快速發(fā)展。通過深度學習、機器學習等技術，數字地球能夠實現更為智能化的數據分析和應用。例如，在城市規(guī)劃中，技術能夠根據歷史數據和趨勢預測未來的城市發(fā)展方向，為城市規(guī)劃提供更為科學的決策支持。數字地球技術的發(fā)展已經取得了顯著的進步，前沿技術的融合與發(fā)展為數字地球的未來應用提供了更為廣闊的空間。未來，隨著技術的不斷進步和應用領域的拓展，數字地球將在城市規(guī)劃、環(huán)境保護、災害應急等領域發(fā)揮更大的作用，為人類的可持續(xù)發(fā)展提供更為強大的技術支撐。六、數字地球發(fā)展的挑戰(zhàn)與問題盡管數字地球在過去的十年中取得了顯著的進步，但其未來的發(fā)展仍面臨著一系列的挑戰(zhàn)和問題。技術挑戰(zhàn)是數字地球發(fā)展中的重要一環(huán)。雖然我們已經有了許多強大的技術工具，但在處理海量的地理空間數據、實現高精度的模擬和分析、以及確保數據的安全和隱私等方面，仍然存在著技術瓶頸。數字地球的建設還需要跨越多個學科和領域，包括地球科學、計算機科學、數據科學等，這也增加了技術實現的難度。數據問題是數字地球發(fā)展的另一個重要挑戰(zhàn)。數字地球的建設需要大量的地理空間數據，但這些數據的獲取、整合和處理往往面臨著諸多困難。例如，許多地理空間數據都是由不同的機構和組織分別收集和管理的，這些數據的質量、格式和精度都可能存在差異，這給數據的整合和使用帶來了困難。隨著數字地球應用的深入，對數據的需求也在不斷增加，如何有效地獲取和處理這些數據，是數字地球發(fā)展中的一個重要問題。數字地球的發(fā)展還面臨著倫理和社會問題的挑戰(zhàn)。例如，數字地球的建設和使用可能會涉及到個人隱私和安全問題，如何確保用戶的隱私和數據安全，是數字地球發(fā)展中需要重視的問題。數字地球的應用也可能會對社會產生一定的影響，例如，通過數字地球技術可以實現對城市規(guī)劃和管理的優(yōu)化，但這也可能會引發(fā)一些社會問題和爭議。數字地球的發(fā)展仍然面臨著許多挑戰(zhàn)和問題。為了推動數字地球的發(fā)展，我們需要不斷地探索和創(chuàng)新，加強技術研發(fā)和人才培養(yǎng)，優(yōu)化數據獲取和處理機制，同時還需要關注倫理和社會問題，確保數字地球的應用能夠真正地造福于人類。七、數字地球的未來展望與趨勢預測隨著技術的飛速發(fā)展和應用的深入，數字地球的未來充滿了無限可能。我們站在新的十年起點，展望數字地球的未來，可以預見以下幾個重要的趨勢和發(fā)展方向。數據獲取和處理技術將進一步優(yōu)化。隨著遙感技術的不斷進步，尤其是高分辨率衛(wèi)星遙感數據的增多，數字地球的數據源將更加豐富和精確。同時，云計算和大數據處理技術的快速發(fā)展，將使得海量的地球數據得到更加高效的處理和分析。人工智能和機器學習將在數字地球領域發(fā)揮更大的作用。這些技術不僅可以提高數據處理的自動化程度，更可以推動數字地球從簡單的數據展示向智能分析和預測轉變。例如，通過深度學習和模式識別，我們可以更準確地識別地球表面的變化，預測自然災害等。再次，數字地球將與物聯網、5G等新技術深度融合。隨著物聯網設備的普及和5G網絡的推廣，我們可以實時獲取地球各個角落的信息，實現真正的地球“感知”。這將使得數字地球成為一個動態(tài)、實時、互動的平臺，為用戶提供更加豐富和準確的信息。數字地球將在全球治理、可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮更大的作用。隨著全球問題的日益突出，如氣候變化、資源短缺等，數字地球將成為我們理解和解決這些問題的重要工具。通過數字地球，我們可以更全面地了解地球的狀態(tài)，更科學地制定政策，更有效地推動全球可持續(xù)發(fā)展。數字地球的未來發(fā)展將是一個多元、動態(tài)、智能的過程。我們期待在新的十年里，數字地球能夠為我們帶來更加深入、全面的地球認知，為全球的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。八、結論與展望在過去的十年里，數字地球的發(fā)展取得了顯著的進步，其在各個領域的廣泛應用，不僅推動了地球科學的進步，也深刻影響了人類社會的多個方面。數字地球以其強大的數據處理能力、精確的地理空間分析和廣泛的應用場景，成為了現代社會發(fā)展的重要推動力。在數據獲取和處理方面，遙感技術的進步使得我們能夠以前所未有的精度和速度獲取地球表面的信息。無人機、衛(wèi)星和其他遙感平臺的廣泛應用，使得我們能夠獲取到更加詳細、全面的地球數據。同時，大數據、云計算等技術的發(fā)展，也使得我們能夠更加高效地處理和分析這些數據。在應用領域方面，數字地球的應用已經深入到環(huán)境保護、城市規(guī)劃、農業(yè)生產、災害預警等多個領域。例如，通過數字地球技術，我們可以更加精確地監(jiān)測環(huán)境污染、城市規(guī)劃更加合理、農業(yè)生產更加高效、災害預警更加準確。盡管數字地球取得了顯著的進步，我們仍然面臨著許多挑戰(zhàn)和問題。數據的獲取和處理仍然面臨著成本高、效率低等問題。數字地球的應用領域仍然有待拓展，我們需要進一步挖掘其在各個領域的應用潛力。數字地球的發(fā)展也需要考慮到數據的安全性和隱私保護問題。展望未來，我們期待數字地球能夠在以下幾個方面取得更大的進步。隨著遙感技術和大數據技術的進一步發(fā)展，我們期待能夠更加高效、準確地獲取和處理地球數據。我們期待數字地球能夠在更多的領域得到應用，尤其是那些對地球空間信息需求強烈的領域。我們也期待數字地球能夠在數據安全和隱私保護方面做出更多的努力，保障用戶的權益。數字地球的發(fā)展前景廣闊，我們有理由相信，在未來的十年里，數字地球將會取得更加顯著的進步，為人類社會的發(fā)展做出更大的貢獻。參考資料：“數字地球”就是數字化的地球，是一個地球的數字模型，它是利用數字技術和方法將地球及其上的活動和環(huán)境的時空變化數據,按地球的坐標加以整理，存入全球分布的計算機中，構成一個全球的數字模型，在高速網絡上進行快速流通，這樣就可以使人們快速、直觀完整地了解我們所在的這顆星球?！皵底值厍颉睂⒆畲笙薅鹊貫槿祟惖目沙掷m(xù)發(fā)展和社會進步以及國民經濟建設提供高質量的服務。數字地球，是美國副總統(tǒng)戈爾于1998年1月在加利福尼亞科學中心開幕典禮上發(fā)表的題為“數字地球：認識二十一世紀我們所居住的星球”演說時，提出的一個與GIS、網絡、虛擬現實等高新技術密切相關的概念。在戈爾的文章內，他將數字地球看成是“對地球的三維多分辨率表示、它能夠放入大量的地理數據”。在接下來對數字地球的直觀實例解釋中可以發(fā)現，戈爾的數字地球學是關于整個地球、全方位的GIS與虛擬現實技術、網絡技術相結合的產物。顯然，面對如此一個浩大的工程，任何一個政府組織、企業(yè)或學術機構，都是無法獨立完成的，它需要成千上萬的個人、公司、研究機構和政府組織的共同努力。數字地球要解決的技術問題，包括計算機科學、海量數據存貯、衛(wèi)星遙感技術、寬帶網絡、互操作性、元數據等。可以預見，隨著地球空間信息學的發(fā)展，而建立起的數字地球，必將促進測繪事業(yè)的現代化，為測繪事業(yè)與整個國民經濟建立更加緊密的聯系，作出更大的貢獻，在未來和知識經濟社會中產生巨大的經濟效益和社會效益。1998年江澤民總書記在接見兩院院士代表時的講話中指出："當今世界，以信息技術為主要標志的科技進步日新月異，高科技成果向現實生產力的轉化越來越快，初見端倪的知識經濟預示人類的經濟社會生活將發(fā)生新的巨大變化"。以理解為對真實地球及其相關現象統(tǒng)一的數字化重現和認識。其核心思想是用數字化的手段來處理整個地球的自然和社會活動諸方面的問題，最大限度地利用資源，并使普通百姓能夠通過一定方式方便地獲得他們所想了解的有關地球的信息，其特點是嵌入海量地理數據，實現多分辨率、三維對地球的描述，即"虛擬地球"。通俗地講，就是用數字的方法將地球、地球上的活動及整個地球環(huán)境的時空變化裝入電腦中，實現在網絡上的流通，并使之最大限度地為人類的生存、可持續(xù)發(fā)展和日常的工作、學習、生活、娛樂服務。嚴格地講，數字地球是以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以寬帶網絡為紐帶運用海量地球信息對地球進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改善人類活動和生活質量。數字地圖是紙制地圖的數字存在和數字表現形式，是在一定坐標系統(tǒng)內具有確定坐標和屬性的地面要素和現象的離散數據，在計算機可識別的可存儲介質上概括的、有序的集合。在計算機技術和信息科學高度發(fā)展的當今，僅靠紙制的地圖和一些零散的數字地圖提供信息已無法滿足需要，取而代之的是在飛機、艦船導航、新武器制導、衛(wèi)星運行測控和部隊快速反應、軍事指揮自動化以及經濟建設的各個行業(yè)中廣泛應用的，基于區(qū)域性或全國性的數字地圖及各種各樣的地圖數據庫管理系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)。這些系統(tǒng)共同的特點是：信息豐富多樣，提供信息正確及時，修改、檢索、傳輸信息方便快速，并可以對系統(tǒng)中的數據作進一步的分析操作，最后輸出人們關注的專題信息。數據庫技術的應用和信息系統(tǒng)的建立使傳統(tǒng)紙制地圖的應用發(fā)生了質的飛躍，也為地圖產品開辟了一個新的應用天地。要在電子計算機上實現數字地球不是一個很簡單的事，它需要諸多學科，特別是信息科學技術的支撐。這其中主要包括：信息高速公路和計算機寬帶高速網絡技術、高分辨率衛(wèi)星影像、空間信息技術、大容量數據處理與存貯技術、科學計算以及可視化和虛擬現實技術。一個數字地球所需要的數據已不能通過單一的數據庫來存貯，而需要由成千上萬的不同組織來維護。這意味著參與數字地球的服務器將需要由高速網絡來連接。為此，美國克林頓總統(tǒng)早在1993年2月就提出實施美國國家信息基礎設施（NII），通俗形象地稱為信息高速公路，它主要由計算機服務器、網絡和計算機終端組成。美國為此計劃投入4000億美元，耗時20年。到2000年的目標是提高生產率20~40%，獲取35000億美元的效益。在Internet流量爆發(fā)性增長的驅動下，遠程通信載體已經嘗試使用10G/S的網絡，而每秒1015byte的因特網正在研究中。相信在21世紀將會有更加優(yōu)秀的寬帶高速網供人們使用。本世紀的遙感衛(wèi)星影像，在衛(wèi)星遙感問世的20多年分辨率已經有了飛快的提高，這里所說的分辨率指空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率?？臻g分辨率指影像上所能看到的地面最小目標尺寸，用像元在地面的大小來表示。從遙感形成之初的80米，已提高到30米，10米，8米，乃至2米，軍用甚至可達到10cm。到下一世紀獲取1m或優(yōu)于1m的空間分辨率影像將會十分方便。光譜分辨率指成像的波段范圍，分得愈細，波段愈多，光譜分辨率就愈高，21世紀的技術可以達到5~6nm（納米）量級，400多個波段。細分光譜可以提高自動區(qū)分和識別目標性質和組成成分的能力。時間分辨率指重訪周期的長短，一般對地觀測衛(wèi)星為15~25天的重訪周期。通過發(fā)射合理分布的衛(wèi)星星座可以3~5天觀測地球一次。高分辨率衛(wèi)星遙感圖像在下一世紀將可以優(yōu)于1米的空間分辨率，每隔3~5天為人類提供反映地表動態(tài)變化的詳實數據，從而實現秀才不出門，能觀天下事的理想。空間信息是指與空間和地理分布有關的信息，經統(tǒng)計，世界上的事情有80%與空間分布有關，空間信息用于地球研究即為地理信息系統(tǒng)。為了滿足數字地球的要求，將影像數據庫、矢量圖形庫和數字高程模型（DEM）三庫一體化管理的GIS軟件和網絡GPS，將在下一世紀十分成熟和普及。從而可實現不同層次的互操作，一個GIS應用軟件產生的地理信息將被另一個軟件讀取。當人們在數字地球上，進行處理、發(fā)布和查詢信息時，將會發(fā)現大量的信息都與地理空間位置有關。例如查詢兩城市之間的交通連接，查詢旅游景點和路線，購房時選擇價廉而又環(huán)境適宜的住宅等都需要有地理空間參考。由于尚未建立空間數據參考框架，致使在萬維網上制作主頁時還不能輕易將有關的信息連接到地理空間參考上。國家空間數據基礎設施是數字地球的基礎。國家空間數據基礎設施主要包括空間數據協(xié)調管理與分發(fā)體系和機構，空間數據交換網站、空間數據交換標準及數字地球空間數據框架。這是美國克林頓總統(tǒng)在1994年4月以行政令下發(fā)的任務，美國將于2000年元月初步建成，我國也將在跨世紀之際，抓緊建立我國基于1:50000和1:10000比例尺的空間信息基礎設施。歐洲、俄羅斯和亞太地區(qū)也都紛紛抓空間數據基礎設施?？臻g數據共享機制是使數字地球能夠運轉的關鍵之一。國際標準化組織ISO/TC211工作組正為此而努力工作。只有共享才能發(fā)展，共享推動信息化，信息化進一步推動共享。政府與民間的聯合共建是實現共享原則的基本條件，因為任何國家的政府也不可能包攬整個信息化的建設。在我國，要遵循這一規(guī)律就必然要求打破部門之間和地區(qū)之間的界限，統(tǒng)一標準，聯合行動，相互協(xié)調，互諒互讓，分工合作，發(fā)揮整體優(yōu)勢。只有大聯合才能形成規(guī)模經濟的優(yōu)勢，才能在國際信息市場的激烈競爭中爭取主動。數字地球將需要存貯1015字節(jié)的（Quadrillions）信息。美國NASA的行星地球計劃EOS-AM199年上天，每天將產生1000GB（即1TB）的數據和信息，1米分辨率影像覆蓋廣東省，大約有1TB的數據，而廣東才是中國的1/53。所以要建立起中國的數字地球，僅僅影像數據就有53TB，這還只是一個時刻的，多時相的動態(tài)數據，其容量就更大了。美國的NASA和NOAA已著手建立用原型并行機管理的可存貯1800TM的數據中心，數據盤帶的查找由機器手自動而快速地完成，相信到下一世紀，還會有新的突飛猛進。另一方面，為了在海量數據中迅速找到需要的數據，元數據（metadata）庫的建設是非常必要的，它是關于數據的數據，通過它可以了解有關數據的名稱、位置、屬性等信息，從而大大減少用戶尋找所需數據的時間。地球是一個復雜的巨系統(tǒng)，地球上發(fā)生的許多事件，變化和過程又十分復雜而呈非線性特征，時間和空間的跨度變化大小不等，差別很大，只有利用高速計算機，我們今日和跨世紀的未來，才有能力來模擬一些不能觀測到的現象。利用數據挖掘（DataMining）技術，我們將能夠更好地認識和分析所觀測到的海量數據，從中找出規(guī)律和知識?？茖W計算將使我們突破實驗和理論科學的限制，建模和模擬可以使我們能更加深入地探索所搜集到的有關我們星球的數據?？梢暬菍崿F數字地球與人交互的窗口和工具，沒有可視化技術，計算機中的一堆數字是無任何意義的。數字地球的一個顯著的技術特點是虛擬現實技術。建立了數字地球以后，用戶戴上顯示頭盔，就可以看見地球從太空中出現，使用"用戶界面"的開窗放大數字圖像；隨著分辨率的不斷提高，他看見了大陸，然后是鄉(xiāng)村、城市，最后是私人住房、商店、樹木和其它天然和人造景觀；當他對商品感興趣時，可以進入商店內，欣賞商場內的衣服，并可根據自己的體型，構造虛擬自己試穿衣服。虛擬現實技術為人類觀察自然，欣賞景觀，了解實體提供了身臨其境的感覺。最近幾年，虛擬現實技術發(fā)展很快。虛擬現實造型語言（VRML）是一種面向Web、面向對象的三維造型語言，而且它是一種解釋性語言。它不僅支持數據和過程的三維表示，而且能使用戶走進視聽效果逼真的虛擬世界，從而實現數字地球的表示以及通過數字地球實現對各種地球現象的研究和人們的日常應用。實際上，人造虛擬現實技術在攝影測量中早已是成熟的技術，數字攝影測量的發(fā)展，已經能夠在計算機上建立可供量測的數字虛擬技術。當前的技術是對同一實體拍攝照片，產生視差，構造立體模型，通常是當模型處理。進一步的發(fā)展是對整個地球進行無縫拼接，任意漫游和放大，由三維數據通過人造視差的方法，構造虛擬立體。數字地球的核心是地球空間信息科學，地球空間信息科學的技術體系中最基礎和基本的技術核心是"3S"技術及其集成。所謂"3S"是全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感（RS）的統(tǒng)稱。沒有"3S"技術的發(fā)展，現實變化中的地球是不可能以數字的方式進入計算機網絡系統(tǒng)的。GPS作為一種全新的現代定位方法，已逐漸在越來越多的領域取代了常規(guī)光學和電子儀器。80年代以來，尤其是90年代以來，GPS衛(wèi)星定位和導航技術與現代通信技術相結合，在空間定位技術方面引起了革命性的變化。用GPS同時測定三維坐標的方法將測繪定位技術從陸地和近海擴展到整個海洋和外層空間，從靜態(tài)擴展到動態(tài)，從單點定位擴展到局部與廣域差分，從事后處理擴展到實時(準實時)定位與導航，絕對和相對精度擴展到米級、厘米級乃至亞毫米級，從而大大拓寬它的應用范圍和在各行各業(yè)中的作用。不久的將來，人人可以戴上GPS手表，加上移動電話，你的活動就可以自動進入數字地球中去。遙感信息的應用分析已從單一遙感資料向多時相、多數據源的融合與分析，從靜態(tài)分析向動態(tài)監(jiān)測過渡，從對資源與環(huán)境的定性調查向計算機輔助的定量自動制圖過渡，從對各種現象的表面描述向軟件分析和計量探索過渡。由于航空遙感具有的快速機動性和高分辨率的顯著特點使之成為遙感發(fā)展的重要方面。隨著"數字地球"這一概念的提出和人們對它的認識的不斷加深，從二維向多維動態(tài)以及網絡方向發(fā)展是地理信息系統(tǒng)發(fā)展的主要方向，也是地理信息系統(tǒng)理論發(fā)展和諸多領域的迫切需要如資源、環(huán)境、城市等。在技術發(fā)展方面，一個發(fā)展是基于Client/Server結構，即用戶可在其終端上調用在服務器上的數據和程序。另一個發(fā)展是通過互聯網絡發(fā)展InternetGIS或Web-GIS，可以實現遠程尋找所需要的各種地理空間數據，包括圖形和圖像，而且可以進行各種地理空間分析，這種發(fā)展是通過現代通訊技術使GIS進一步與信息高速公路相接軌。另一個發(fā)展方向，則是數據挖掘（DataMining），從空間數據庫中自動發(fā)現知識，用來支持遙感解譯自動化和GIS空間分析的智能化。"三S"集成是指將上述三種對地觀測新技術及其他相關技術有機地集成在一起。這里所說的集成，是英文Integration的中譯文，是指一種有機的結合，在線的連接、實時的處理和系統(tǒng)的整體性。GPS、RS、GIS集成的方式可以在不同技術水平上實現。"三S"集成包括空基三S集成與地基三S集成?？栈?三S"集成：用空─地定位模式實現直接對地觀測，主要目的是在無地面控制點（或有少量地面控制點）的情況下，實現航空航天遙感信息的直接對地定位、偵察、制導、測量等。地基"三S"集成：車載、艦載定位導航和對地面目標的定位、跟蹤、測量等實時作業(yè)。在人類所接觸到的信息中有80%與地理位置和空間分布有關，地球空間信息是信息高速公路上的貨和車。數字地球不僅包括高分辨率的地球衛(wèi)星圖像，還包括數字地圖，以及經濟、社會和人口等方面的信息，它的應用正如戈爾副總統(tǒng)在報告中提到的有時會因為我們的想象力而受到限制，換句話說，數字地球的應用在很大程度上超出我們的想象，可以樂觀地說下一世紀中，數字地球將進入千家萬戶和各行各業(yè)。這里只能就我們的理解提出一些現實的應用。全球變化與社會可持續(xù)發(fā)展已成為當今世界人們關注的重要問題，數字化表示的地球為我們研究這一問題提供了非常有利的條件。在計算機中利用數字地球可以對全球變化的過程、規(guī)律、影響以及對策進行各種模擬和仿真，從而提高人類應付全球變化的能力。數字地球可以廣泛地應用于對全球氣候變化，海平面變化，荒漠化，生態(tài)與環(huán)境變化，土地利用變化的監(jiān)測。與此同時，利用數字地球，還可以對社會可持續(xù)發(fā)展的許多問題進行綜合分析與預測，如：自然資源與經濟發(fā)展，人口增長與社會發(fā)展，災害預測與防御等。我國是一個人口多，土地資源有限，自然災害頻繁的發(fā)展中國家，十幾億人口的吃飯問題一直是致關重要的。經過二十年的高速發(fā)展，資源與環(huán)境的矛盾越來越突出。九八年的洪災，黃河斷流，耕地減少，荒漠化加劇，已經引起了社會各界的廣泛關注。必須采取有效措施，從宏觀的角度加強土地資源和水資源的監(jiān)測和保護，加強自然災害特別是洪澇災害的預測、監(jiān)測和防御，避免第三世界國家和一些發(fā)達國家發(fā)展過程中走過的彎路。數字地球在這方面可以發(fā)揮更大的作用。數字地球將容納大量行業(yè)部門、企業(yè)和私人添加的信息，進行大量數據在空間和時間分布上的研究和分析。例如國家基礎設施建設的規(guī)劃，全國鐵路、交通運輸的規(guī)劃，城市發(fā)展的規(guī)劃，海岸帶開發(fā)，西部開發(fā)。從貼近人們的生活看，房地產公司可以將房地產信息鏈接到數字地球上；旅游公司可以將酒店、旅游景點，包括它們的風景照片和錄象放入這個公用的數字地球上；世界著名的博物館和圖書館可以將其收藏以圖像、聲音、文字形式放入數字地球中；甚至商店也可以將貨架上的商店制作成多媒體或虛擬產品放入數字地球中，讓用戶任意挑選。另外在相關技術研究和基礎設施方面也將會起推動作用。數字地球進程的推進必將對社會經濟發(fā)展與人民生活產生巨大的影響。下一世紀農業(yè)要走節(jié)約化的道路，實現節(jié)水農業(yè)、優(yōu)質高產無污染農業(yè)。這就要依托數字地球，每隔3~5天給農民送去他們的莊稼地的高分辨率衛(wèi)星影像，農民在計算機網絡終端上可以從影像圖獲得他的農田里莊稼的長勢征兆，通過GIS作分析，制定出行動計劃，然后在車載GPS和電子地圖指引下，實施農田作業(yè)，及時地預防病蟲害，把殺蟲劑、化肥和水用到必須用的地方，而不致使化學殘留物污染土地、糧食和種子，實現真正的綠色農業(yè)。這樣一來，農民也成了電腦的重要用戶，數字地球就這樣飛入了農民家。到那時農民也需要有組織，有文化，掌握高科技。智能交通系統(tǒng)是基于數字地球建立國家和省市、自治區(qū)的路面管理系統(tǒng)、橋梁管理系統(tǒng)、交通阻塞、交通安全以及高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，并將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、電子控制技術以及計算機處理技術等有效地集成運用于整個地面運輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統(tǒng)，實現運輸工具在道路上的運行功能智能化。從而，使公眾能夠高效地使用公路交通設施和能源。具體地說，該系統(tǒng)將采集到的各種道路交通及服務信息經交通管理中心集中處理后，傳輸到公路運輸系統(tǒng)的各個用戶（駕駛員、居民、警察局、停車場、運輸公司、醫(yī)院、救護排障等部門），出行者可實時選擇交通方式和交通路線；交通管理部門可自動進行合理的交通疏導、控制和事故處理；運輸部門可隨時掌握車輛的運行情況，進行合理調度。從而，使路網上的交通流運行處于最佳狀態(tài)，改善交通擁擠和阻塞，最大限度地提高路網的通行能力，提高整個公路運輸系統(tǒng)的機動性、安全性和生產效率。-提高汽車運輸生產率和經濟效益，并對社會經濟發(fā)展的各方面都將產生積極的影響。美國國會1991年頒布"冰茶法案"(ISTEA-IntermodelSurfaceTransportationEfficiencyAct)，1998年頒布"續(xù)茶法案"(NETEA-NationalEconomicCrossroadTransportationEfficiencyAct)，目標是實現高效、安全和利于環(huán)境的現代交通體系。基于高分辨率正射影像、城市地理信息系統(tǒng)、建筑CAD，建立虛擬城市和數字化城市，實現真三維和多時相的城市漫游、查詢分析和可視化。數字地球服務于城市規(guī)劃、市政管理、城市環(huán)境、城市通訊與交通、公安消防、保險與銀行、旅游與娛樂等，為城市的可持續(xù)發(fā)展和提高市民的生活質量等。顧名思義，數字地球是用數字方式為研究地球及其環(huán)境的科學家尤其是地學家服務的重要手段。地殼運動、地質現象、地震預報、氣象預報、土地動態(tài)監(jiān)測、資源調查、災害預測和防治、環(huán)境保護等等無不需要利用數字地球。而且數據的不斷積累，最終將有可能使人類能夠更好地認識和了解我們生存和生活的這個星球，運用海量地球信息對地球進行多分辨率、多時空和多種類的三維描述將不再是幻想。數字地球是后冷戰(zhàn)時期"星球大戰(zhàn)"計劃的繼續(xù)和發(fā)展，在美國眼里數字地球的另一種提法是星球大戰(zhàn),是美國全球戰(zhàn)略的繼續(xù)和發(fā)展。顯然，在現代化戰(zhàn)爭和國防建設中，數字地球具有十分重大意義。建立服務于戰(zhàn)略、戰(zhàn)術和戰(zhàn)役的各種軍事地理信息系統(tǒng)，并運用虛擬現實技術建立數字化戰(zhàn)場，這是數字地球在國防建設中的應用。這其中包括了地形地貌偵察、軍事目標跟蹤監(jiān)視、飛行器定位、導航、武器制導、打擊效果偵察、戰(zhàn)場仿真、作戰(zhàn)指揮等等方面，對空間信息的采集、處理、更新提出了極高的要求。在戰(zhàn)爭開始之前需要建立戰(zhàn)區(qū)及其周圍地區(qū)的軍事地理信息系統(tǒng)；戰(zhàn)時利用GPS、RS和GIS進行戰(zhàn)場偵察，信息的更新，軍事指揮與調度，武器精確制導；戰(zhàn)時與戰(zhàn)后的軍事打擊效果評估等等。而且，數字地球是一個典型的平戰(zhàn)結合，軍民結合的系統(tǒng)工程，建設中國的數字地球工程符合我國國防建設的發(fā)展方向。隨著"三S"技術及相關技術的發(fā)展，數字地球將對社會生活的各個方面產生巨大的影響。其中有些影響我們可以想象，有些影響也許我們今日還無法想象。數字地球的提出是全球信息化的必然產物，它的一項長期的戰(zhàn)略目標，需要經過全人類的共同努力才能實現。同時，數字地球的建設與發(fā)展將加快全球信息化的步伐，在很大程度上改變人們的生活方式，并創(chuàng)造出巨大的社會財富，為人類社會的發(fā)展作出巨大貢獻。"3S"作為數字地球的技術基礎和核心將得到迅速發(fā)展，一方面數字地球的研究和建設為"3S"技術的發(fā)展創(chuàng)造了條件，另一方面"3S"技術的發(fā)展為數字地球的建設提供了技術支持。我國在地球空間信息科學領域的研究工作經過不懈努力取得了許多優(yōu)秀成果，培養(yǎng)了一些國際知名的學者和一大批具有較高素質的中青年學術骨干，為學科的發(fā)展作出了自己的貢獻。我們必須清醒地認識到，由于在傳感器，計算機，通訊以及綜合國力等方面與先進國家存在較大差距，使得在相當長的一段時間在地球空間信息科學的若干方面將落后于國際先進水平。只有發(fā)揮自己的優(yōu)勢，不斷努力，努力建設數字中國和數字地球，才能逐步縮小與國際先進水平的差距，為我國的經濟建設和社會發(fā)展做出自己的貢獻。市場需求是很大的，而供應方面卻略顯不足，尤其是擁有核心知識產權，技術過硬的企業(yè)并不多，行業(yè)整體缺乏品牌效應。傲唯刃道呼吁業(yè)內企業(yè)共同努力，尤其發(fā)揮吹毛求疵的研發(fā)精神，進一步提高研發(fā)能力，降低成本，真正解決客戶的實際困難，嚴把質量關，提供最可靠的產品和技術。2019年11月18日，由國際數字地球學會和中國科學院主辦的首屆中國數字地球大會在北京開幕。本屆大會以“地球大數據促進可持續(xù)發(fā)展”為主題，旨在聚焦數字地球應用和技術，為科學家與決策者搭建地球大數據背景下的交流新平臺，共同探討梳理大數據時代數字地球發(fā)展脈絡，理清數字地球的科學和技術瓶頸問題，促進數字地球與社會經濟接軌，探討如何基于數字地球技術服務國家戰(zhàn)略及人類社會可持續(xù)發(fā)展。中國科學院遙感與數字地球研究所，簡稱遙感地球所，在中國科學院遙感應用研究所、中國科學院對地觀測與數字地球科學中心基礎上組建，于2012年9月成立，為中國科學院直屬綜合性科研機構。遙感地球所的戰(zhàn)略定位為研究遙感信息機理、對地觀測與空間地球信息前沿理論，建設運行國家航天航空對地觀測重大科技基礎設施與天空地一體化技術體系，構建形成數字地球科學平臺和全球環(huán)境與資源空間信息保障能力。截至2016年7月，遙感地球所共有在崗人員727人，包括110位正高級人員和210位副高級人員，擁有中國科學院院士3人；擁有國家重點實驗室1個、國家工程實驗室1個、國家工程技術研究中心1個、中科院科研平臺3個、省部級科研基地8個、國際組織4個。據2017年8月研究所官網顯示，遙感地球所擁有1個博士后流動站、2個二級學科博士點、2個二級學科碩士點、4個專業(yè)學位碩士點。2007年3月，中國科學院黨組對全院遙感領域的優(yōu)勢資源進行了初步整合，在遙感衛(wèi)星地面站、航空遙感中心和數字地球實驗室的基礎上組建對地觀測與數字地球科學中心。11月舉行揭牌儀式。2012年2月，中國科學院黨組再次做出全面整合遙感應用研究所和對地觀測與數字地球科學中心的戰(zhàn)略部署。9月，成立了中國科學院遙感與數字地球研究所。12月，遙感與數字地球研究所召開“一三五”規(guī)劃及體制建設戰(zhàn)略研討會。2013年3月，第一節(jié)學術委員會成立大會暨第一次全體會議召開。截至2016年7月，遙感地球所共有在崗人員727人，包括110位正高級人員和210位副高級人員。擁有中國科學院院士3人，國家自然科學基金“杰青”、“優(yōu)青”4人，中國科學院“百人計劃”20人，中國科學院“關鍵技術人才”5人，“百千萬人才工程”國家級人選3人。中國科學院“百人計劃”：張佳華、陳方、陳富龍、邸凱昌、顧行發(fā)、黃文江、賈立、荊林海、李曉明、李正強、倪文儉、王成、王力哲、薛勇、楊崇俊、張萬昌、胡斯勒圖據2017年8月研究所官網顯示，研究所擁有國家重點實驗室1個、國家工程實驗室1個、國家工程技術研究中心1個、中科院科研平臺3個、省部級科研基地8個、國際組織4個。中科院科研平臺：中科院數字地球重點實驗室、中國遙感衛(wèi)星地面站、中科院航空遙感中心省部級科研基地：海南省地球觀測重點實驗室、國家航天局航天遙感論證中心、國家環(huán)境保護衛(wèi)星遙感重點實驗室、中國陸地觀測衛(wèi)星數據中心、國家高分專項應用技術中心、國家高分專項數據中心、喀什研究中心、三亞研究中心國際組織：國際數字地球協(xié)會、聯合國教科文組織國際自然與文化遺產空間技術中心、國際科學理事會災害風險綜合研究計劃國際項目辦公室、CAS-TWAS空間減災優(yōu)秀中心據2017年8月研究所官網顯示，研究所公共技術服務中心的儀器設備共有51件（套），總價值折合人民幣6367萬元，包括室內分析與定標儀器7件（套）、野外觀測設備36件（套）和自制儀器設備6件（套）。數據查詢網站可提供1986年起至今獲取的全部衛(wèi)星遙感存檔數據目錄信息的查詢，以及全部在線產品數據（共享、商業(yè)）的查詢。衛(wèi)星數據包括法國SPOT衛(wèi)星系列（SPOT-1/2/4/5/6）、美國陸地衛(wèi)星系列（LANDSAT-5/7/8）、印度IRS-P歐空局ENVISAT-加拿大雷達衛(wèi)星系列（RADARSAT-1/2）、泰國THEOS-1衛(wèi)星，以及ERS-1/2。中國遙感數據網提供中國遙感衛(wèi)星地面站全部歷史存檔數據資料的查詢、在線訂購、訂單查詢、數據下載等數據訂購服務功能。介紹衛(wèi)星數據價格、衛(wèi)星參數等綜合信息。遙感數據共享網站提供包括LANDSAT-LANDSAT-IRS-PERS-1/ENVISAT-LANDSAT-8等衛(wèi)星數據產品在內的多種標準景衛(wèi)星遙感數據產品下載。中國行政區(qū)劃遙感數據提供美國陸地衛(wèi)星（LANDSAT）系列中國行政區(qū)劃（全國、省、市三級）多個時相的鑲嵌影像產品。研究所代理分發(fā)ALOS，ALOS-2衛(wèi)星、ASTER衛(wèi)星、TerraSAR衛(wèi)星以及天宮一號應用數據。2014年遙感地球所共有在研項目1550項（包括新增項目337項）。其中主持（或承擔）國家高分辨率對地觀測重大專項課題30項（新增11項），主持國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）和國家重大科學研究計劃項目2項（新增1項），主持國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）課題40項（新增1項），主持國家科技支撐計劃項目1項（新增1項），主持國家188中國科學院年鑒（2015）基礎性工作專項項目1項（新增1項），主持國家自然科學基金重點項目5項（新增1項）、面上項目134項（新增19項）、重大研究計劃重點項目3項，主持中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項課題12項，主持（科技部、國家自然科學基金委、財政部和院）重大儀器研制項目7項。2014年遙感地球所以第一署名單位發(fā)表科技論文519篇。其中SCI檢索刊物論文302篇，出版著作10部，申請發(fā)明專利29項，獲得授權發(fā)明專利23項，獲得計算機軟件著作權登記56項，獲得省部級科學技術獎5項，中國地理信息產業(yè)優(yōu)秀工程金獎1項，其他獎項2項。此外“對地觀測大數據應對氣候變化”成果獲聯合國全球脈動獎項是全球40余個國家中選出的9個獲獎團隊之中國唯一獲獎項目，作為第一單位完成的“數字地球科學平臺”和“智慧城市空間信息公共服務關鍵技術與應用示范”通過院級成果鑒定，前者創(chuàng)建了國際上第一個數字地球科學平臺，后者構建了一套以空間信息為核心的智慧城市公共平臺。2015年，遙感地球所共有在研項目1371項（包括新增項目321項）。主持（或承擔）國家高分辨率對地觀測重大專項課題35項（新增7項），主持973計劃和國家重大科學研究計劃項目2項，主持863計劃課題27項，主持國家科技支撐計劃1項（新增1項），主持國家自然科學基金重點項目6項（新增1項）、面上項目143項（新增21項）、重大研究計劃重點項目4項（新增1項）；主持中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項課題12項，主持重大儀器研制項目（科技部、國家自然科學基金委、財政部和院）7項。2015年，遙感地球所以第一署名單位發(fā)表科技論文602篇，其中SCI檢索刊物論文321篇；出版著作15部；申請發(fā)明專利53項，獲得182中國科學院年鑒（2016）授權發(fā)明專利28項，獲得計算機軟件著作權登記95項。獲得國家科技進步獎一等獎1項，省部級科學技術獎10項，全國優(yōu)秀測繪工程獎銀獎1項。《國際數字地球學報》（InternationalJournalofDigitalEarth，IJDE）是國際數字地球學會依托中國科學院遙感與數字地球研究所（簡稱遙感地球所）主辦的學術刊物，由英國著名出版集團Taylor&FrancisGroup出版發(fā)行。該刊于2008年3月創(chuàng)刊，18個月后即被SCI-E數據庫收錄。據2017年8月研究所官網顯示，該刊被國際上12個大型期刊檢索機構收錄?！哆b感學報》的前身是1986年創(chuàng)刊的《環(huán)境遙感》，被EICompendex數據庫、斯高帕斯數據庫（Scopus）、俄羅斯文摘雜志（AJ）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學技術文獻數據庫（JST）、美國烏利希期刊指南（UPD）、美國劍橋科學文摘（CSA）等收錄，被中國科技論文統(tǒng)計與分析（年度研究報告）、中國科學引文數據庫（CSCD）、中國學術期刊網絡出版總庫（CAJD）、中國學術期刊文摘、ChineseScienceAbstracts（A輯）、中國電子科學文摘、中文核心期刊要目總覽、中國學術期刊（光盤版）、中國學術期刊綜合評價數據庫等收錄?！吨袊鴪D象圖形學報》是由中國科學院遙感與數字地球研究所、中國圖象圖形學會、北京應用物理與計算數學研究所共同創(chuàng)辦，是集計算機圖像圖形高科技理論、技術方法與應用研究成果產業(yè)化于一體的綜合性學術期刊。該刊是“中國國際影響力優(yōu)秀學術期刊”、“中國精品科技期刊”，被EBSCO數據庫、中國科技論文統(tǒng)計與分析（年度研究報告）、中國科學引文數據庫（CSCD）、中國學術期刊網絡出版總庫（CAJD）、中國學術期刊文摘、ChineseScienceAbstracts（A輯）、中國電子科學文摘、中文核心期刊要目總覽、中國學術期刊（光盤版）、中國學術期刊綜合評價數據庫等收錄。據2017年8月研究所官網顯示，遙感地球所擁有1個博士后流動站、2個二級學科博士點、2個二級學科碩士點、4個專業(yè)學位碩士點。專業(yè)學位碩士點：電子與通信工程、測繪工程、農業(yè)資源利用、農業(yè)信息化截至2012年底，遙感地球所有在學研究生503人（其中博士研究生223人），留學生8人，在站博士后40人。據2017年8月研究所官網顯示，遙感地球所研究生導師共90名