1、知識回顧（一）全球定位系統(tǒng)的概念,全球定位系統(tǒng)(Global positioning system，簡稱GPS)是具有在海、陸、空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。,（二）全球定位系統(tǒng)的組成,空間,由2l顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi),地 面,由分布在全球的5個(gè)地面站(包括5個(gè)監(jiān)控站、1個(gè)主控站和3個(gè)注入站，主控站和注入站都位于監(jiān)控站里)組成,用 戶,導(dǎo)航型接收機(jī)、測地型接收機(jī)、授時(shí)接收機(jī),(三) . GPS 接收機(jī)的類型,根據(jù)用途分類 GPS 接收機(jī)分為導(dǎo)航型接收機(jī)、測地型接收機(jī)和授時(shí)接收機(jī)。,學(xué)習(xí)目標(biāo),1 數(shù)字地球的含義是什

2、么？數(shù)字地球的技術(shù)基礎(chǔ)有哪些？ 了解數(shù)字地球的含義和技術(shù)基礎(chǔ)。 2 數(shù)字地球的應(yīng)用包括哪些方面？ 了解數(shù)字地球的應(yīng)用。,第三章第四節(jié) 數(shù)字地球,一、數(shù)字地球的含義,齊讀課本P103第一自然段,1 數(shù)字地球的概念,數(shù)字地球是：信息化的地球 地球的虛擬對照體。數(shù)字地球?qū)⒂嘘P(guān)地球上每一點(diǎn)的信息，按地球的地理坐標(biāo)加以整理，然后構(gòu)成一個(gè)全球的信息模型。人們可以快速、形象地了解地球上的任何一點(diǎn)、任何方面的信息，從而實(shí)現(xiàn)“信息就在指尖上”的夢想。,通俗地講，就是用數(shù)字的方法將地球、地球上的活動及整個(gè)地球環(huán)境的時(shí)空變化裝人電腦中，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)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(xué)習(xí)、

3、生活、娛樂服務(wù)。,嚴(yán)格地講，數(shù)字地球是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運(yùn)用海量地球信息對地球進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時(shí)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的活動和生活質(zhì)量。,【 背景知識 】 數(shù)字地球的核心思想,數(shù)字地球的核心思想：是用數(shù)字化的手段來處理整個(gè)地球的自然和社會等方面的問題，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(guān)地球的信息。 數(shù)字地球的特點(diǎn)：數(shù)字地球的特點(diǎn)是嵌人海量地理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多分辨率、三維的地球的描述，即“虛擬地球”。,【 閱讀指導(dǎo) 】 “數(shù)字地球”的提出,1998 年 1 月 31 日

4、,時(shí)任 美國 副總 統(tǒng)的 阿爾 戈?duì)? 數(shù)字 地球： 展望21 世紀(jì)我 們這顆 行星 ,是一種可以 嵌人海量地 理數(shù)據(jù)的、 多分辯率的 和三維的地 球的表示， 可以在其上 添加許多與 我們所處星 球有關(guān)的數(shù)據(jù)。,遙感技術(shù)、 地理信息 系統(tǒng)、網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)、 虛擬現(xiàn)實(shí) 技術(shù),可持續(xù) 發(fā)展， 農(nóng)業(yè)、 災(zāi)害、 資源、 教育等 方面,P104活動,美國宇航局和地質(zhì)調(diào)查局等部門在 1998 年聯(lián)合舉行的數(shù)字地球研討會上，對“數(shù)字地球”的概念是這樣表述的：,The Digital Earth is a virtual rep- ) resentation of our planet that enables

5、a person to experience and use the vast amounts of natural , cultural and historical data being gathered about the earth . The Digital Earth comprises data interfaces and standards enabling access to geo-referenced data from remote sensing , cartographic , demographic，medical , and other sources , b

6、ased on the interests of the user .,P104活動的參考答案,1 高清星球是我們星球的真實(shí)體現(xiàn)，它使人經(jīng)歷和使用被集結(jié)的大量自然、文化和歷史資料。只要使用者感興趣，該星球包括資料連接和水準(zhǔn)，以至于使它能接近來自遙遠(yuǎn)傳感、制圖、統(tǒng)計(jì)、醫(yī)學(xué)材料的編碼資料。,2 數(shù)字地球的技術(shù)基礎(chǔ),要在電子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球不是一件簡單的事，它需要諸多學(xué)科，特別是信息科學(xué)技術(shù)的支撐。這其中主要包括：信息高速公路與高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)、空間信息技術(shù)與空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、高性能計(jì)算能力。,（1）信息高速公路與高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù),一個(gè)數(shù)字

7、地球所需要的數(shù)據(jù)已不能通過單一的數(shù)據(jù)庫來存貯，而需要由成千上萬的不同組織來維護(hù)。這意味著參與數(shù)字地球的服務(wù)器將需要由高速網(wǎng)絡(luò)來連接。為此，早在 1993 年 2 月美國前總統(tǒng)克林頓就提出實(shí)施美國國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（ Nll ) , 通俗形象地稱為“信息高速公路”，它主要由計(jì)算機(jī)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)終端組成。美國為此計(jì)劃投入 4000 億美元，耗時(shí) 20 年。到 2000 年的目標(biāo)是提高生產(chǎn)率 20 一 40 % ，獲取 35 000 億美元的效益。,在 Internet 流量爆發(fā)性增長的驅(qū)動下，遠(yuǎn)程通信載體已經(jīng)嘗試使用 10G / S 的網(wǎng)絡(luò)，而每秒 1 015 byte 的因特網(wǎng)正在研究中。相

8、信在 21 世紀(jì)將會有更加優(yōu)秀的寬帶高速網(wǎng)供人們使用。,信息高速公路,是一個(gè)集電話、電腦、電視等功能于一體，能夠綜合傳輸和處理圖、文、聲、像等各種信息的一個(gè)全社會的立體化通信網(wǎng)。,國際互聯(lián)網(wǎng),是當(dāng)前信息領(lǐng)域發(fā)展最快、作用最大、影響最廣、公眾關(guān)注程度最高的通信網(wǎng)絡(luò)，它是信息高速公路的具體體現(xiàn)。,（2）高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù),20 世紀(jì)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(jīng)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(shí)間分辨率?？臻g分辨率指影像上所能看到的地面最小目標(biāo)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， 5 .

9、8 米，乃至 2 米軍用甚至可達(dá)到 10 厘米。在 21 世紀(jì)獲取 1 米或優(yōu)于 1 米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，處得愈細(xì)，波段愈多，光譜分辨率就愈高，現(xiàn)在的技術(shù)可以達(dá)到 5 一 6 nm （納米）量級， 400 多個(gè)波段。細(xì)分光譜可以提高自動區(qū)分和識別目標(biāo)性質(zhì)和組成成分的能力。時(shí)間分辨率指重訪周期的長短，目前一般對地觀測衛(wèi)星為 15 一 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 一 5 天觀測地球一次。,高分辨率衛(wèi)星遙感圖像在 21 世紀(jì)將可以優(yōu)于 1 米的空間分辨率，每隔 3 一 5 天為人類提供反映地表動態(tài)變化的翔實(shí)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)“秀才不出門

10、，能觀天下事”的理想。,（3）空間信息技術(shù)與空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施,空間信息是指與空間和地理分布有關(guān)的信息，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上的事情有 80 與空間分布有關(guān)空間信息用于地球研究即為地理信息系統(tǒng)。為了滿足數(shù)字地球的要求，將影像數(shù)據(jù)庫、矢量圖形庫和數(shù)字高程模型 (DEM)三庫一體化管理的 GlS 軟件和網(wǎng)絡(luò) GPS ，將在 21 世紀(jì)十分成熟和普及。從而可實(shí)現(xiàn)不同層次的互操作，一個(gè) GIS 應(yīng)用軟件產(chǎn)生的地理信息將被另一個(gè)軟件讀取。,當(dāng)人們在數(shù)字地球上，進(jìn)行處理、發(fā)布和查詢信息時(shí)，將會發(fā)現(xiàn)大量的信息都與地理空間位置有關(guān)。例如，查詢兩城市之間的交通連接，查詢旅游景點(diǎn)和路線，購房時(shí)選擇價(jià)廉而又環(huán)境適宜的住宅等都

11、需要有地理空間參考。由于尚未建立空間數(shù)據(jù)參考框架，致使目前在萬維網(wǎng)上制作主頁時(shí)還不能輕易將有關(guān)的信息連接到地理空間參考上。因此，國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是數(shù)字地球的基礎(chǔ)。,大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù),數(shù)字地球?qū)⑿枰尜A 10 1 5 字節(jié)的（ Quadrillions ）信息。美國 NASA 的行星地球計(jì)劃 EOS 一 AMI 1999 年上天，每天將產(chǎn)生 1 000 GB （即 1 TB ）的數(shù)據(jù)和信息， 1 米分辨率影像覆蓋廣東省，大約有 1 TB 的數(shù)據(jù)，而廣東才是中國的 1 / 53 。所以要建立起中國的數(shù)字地球，僅僅影像數(shù)據(jù)就有 53TB ，這還只是一個(gè)時(shí)刻的多時(shí)相的動態(tài)數(shù)據(jù)，其容量就更大了。目

12、前美國的 NASA 和 NOAA 已著手建立用原型并行機(jī)管理的可存貯 1 800TM 的數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)盤帶的查找由機(jī)器手自動而快速地完成，相信在 21 世紀(jì)，還會有新的突飛猛進(jìn)。,可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),可視化是實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球與人交互的窗口和工具，沒有可視化技術(shù)，計(jì)算機(jī)中的一堆數(shù)字是無任何意義的。數(shù)字地球的一個(gè)顯著的技術(shù)特點(diǎn)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。建立了數(shù)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(xiàn)。,人造虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝影測量中早已是成熟的技術(shù)，近幾年的數(shù)字?jǐn)z影測量的發(fā)展，已經(jīng)能夠在計(jì)算機(jī)上建立可供量測的數(shù)字虛擬技術(shù)。當(dāng)然，當(dāng)前的技術(shù)是對同一實(shí)體拍攝照片，產(chǎn)生視差，構(gòu)造立體模型，通常是當(dāng)模型

13、處理。進(jìn)一步的發(fā)展是對整個(gè)地球進(jìn)行無縫拼接，任意漫游和放大，由三維數(shù)據(jù)通過人造視差的方法，構(gòu)造虛擬立體。,高性能計(jì)算能力,地球是一個(gè)復(fù)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(fù)雜而呈非線性特征，時(shí)間和空間的跨度變化大小不等，差別很大，只有利用高速計(jì)算機(jī)，我們今日和跨世紀(jì)的未來，才有能力來模擬一些不能觀測到的現(xiàn)象。利用數(shù)據(jù)挖掘（ Data Mining ）技術(shù)，我們將能夠更好地認(rèn)識和分析所觀測到的海量數(shù)據(jù)，從中找出規(guī)律和知識。,例 1 “數(shù)字地球”的出現(xiàn)是科技創(chuàng)新的又一典范。這意味著（ ）,A 科技創(chuàng)新日益全球化 B 科學(xué)技術(shù)是先進(jìn)生產(chǎn)力的集中體現(xiàn) C 科技的發(fā)展離不開雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力

14、D 任何科技必然為政治服務(wù),B,例 2 “數(shù)字地球”的核心技術(shù)包括（ ）, 遙感技術(shù) 全球定位系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng) 現(xiàn)代通信技術(shù) A B C D ， ,A,【 閱讀指導(dǎo) 】 一次虛擬旅行,看到出現(xiàn)在太空中蔚藍(lán)色的、美麗的地球,會看到大洲、國家、城市，最后是房屋、 樹木以及其他各種自然和人造物體,深人查看細(xì)節(jié),可以詢問所在地區(qū)的土地利用，動植物種類，實(shí)時(shí)的 氣候道路，以及人口等方面的文本、圖像、視頻信息,能夠跨越時(shí)空，返回到數(shù)日、數(shù)年、 數(shù)世紀(jì)以前的環(huán)境，甚至可以與恐龍接觸,例 3 少數(shù)字地球”的組成除了地圖測繪系統(tǒng)（ EOS ）、全球定位系統(tǒng)（ GPS ）外，還包括（ ） A航空遙感 B . W

15、PS C 地理信息系統(tǒng) D 漢字處理系統(tǒng),C,解析：“數(shù)字地球”是地圖測繪、航空衛(wèi)星遙感、探空和深鉆技 術(shù)的深化，是對地圖測繪系統(tǒng)（ EOS ）、全球定位系統(tǒng) （ GPS ）與地理信息系統(tǒng)（ GIS ）的綜合，實(shí)現(xiàn)地球圖 層間物質(zhì)流、能量流與信息流數(shù)據(jù)的集成，便于對全球化問題 進(jìn)行廣泛研究。,（二）數(shù)字地球與我們的生活,“數(shù)字城市”：從廣義上說，是通過寬帶多媒體信息網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施平臺，整合城市信息資源并加以充分利用，建立電子商務(wù)、電子政務(wù)、科技信息系統(tǒng)、勞動和社會保障信息系統(tǒng)等子系統(tǒng)，通過發(fā)展信息家電、網(wǎng)上教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療，建設(shè)信息化社區(qū)，最終實(shí)現(xiàn)城市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的全面信息化。,“數(shù)字化社區(qū)”：顧名思義，就是通過數(shù)字技術(shù)將管理、服務(wù)的提供者與每個(gè)住戶相聯(lián)結(jié)的社區(qū)。這種數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 使社區(qū)的管理者與住戶之間可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行各種形式的信息交互，由于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的先進(jìn)性以及多態(tài)的表現(xiàn)性，加上各種網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的應(yīng)用，從而營造出了一個(gè)豐富多彩的