学文网一、什么是数字地球
通俗地讲，数字地球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、可持续发展和日常工作、学习、生活、娱乐服务。严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。
二、数字地球的技术基础
要在电子计算机上实现数字地球不是一个很简单的事，它需要诸多学科，特别是信息科学技术的支撑。这其中主要包括：信息高速公路和计算机宽带高速网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存贮技术、科学计算以及可视化和虚拟现实技术。
（1）信息高速公路和计算机宽带高速网。一个数字地球所需要的数据已不能通过单一的数据库来存贮，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。
（2）高分辨率卫星影像。本世纪的遥感卫星影像，在卫星遥感问世的20多年分辨率已经有了飞速的提高，从遥感形成之初的80米，已提高到30米、10米、5.8米乃至2米，到下一世纪获取1米或优于1米的空间分辨率影像将会十分方便。高分辨率卫星遥感***像在下一世纪将可以有优于1米的空间分辨率，每隔3~5天为人类提供反映地表动态变化的详实数据，从而实现“秀才不出门，能观天下事”的理想。
（3）空间信息技术与空间数据基础设施。空间信息是指与空间和地理分布有关的信息，经统计，世界上的事情有80%与空间分布有关，空间信息用于地球研究即为地理信息系统。因此，空间数据基础设施是数字地球的基础。空间数据基础设施主要包括空间数据协调管理与分发体系和机构，空间数据交换网站、空间数据交换标准及数字地球空间数据框架。
（4）大容量数据存贮及元数据。数字地球将需要存贮1 015字节的信息。另一方面，为了在海量数据中迅速找到需要的数据，元数据库的建设非常必要，它是关于数据的数据，通过它可以了解有关数据的名称、位置、属性等信息，从而大大减少用户寻找所需数据的时间。
（5）科学计算。地球是一个复杂的巨大系统，地球上发生的许多事件，其变化和过程十分复杂且呈非线性特征，时间和空间的跨度变化大小不等，差别很大，只有利用高速计算机，才有能力来模拟一些不能观测到的现象。利用数据挖掘技术，能够更好地认识和分析所观测到的海量数据，从中找出规律和知识。
（6）可视化和虚拟现实技术。可视化是实现数字地球与人交互的窗口和工具，没有可视化技术，计算机中的一堆数字无任何意义。数字地球一个显著的技术特点是虚拟现实技术。建立了数字地球以后，用户戴上显示头盔，可以看见地球从太空中出现，使用“用户界面”的开窗放大数字***像；随着分辨率的不断提高，看见了大陆，然后是乡村、城市，最后是私人住房、商店、树木和其它天然与人造景观；当对商品感兴趣时，可以进入商店内，欣赏商场内的衣服，并根据自己的体型，构造虚拟自己试穿衣服。
三、数字地球的应用
（1）对全球变化与社会可持续发展的作用。全球变化与社会可持续发展已成为当今世界人们关注的重要问题，数字化表示的地球为研究这一问题提供了非常有利的条件。在计算机中利用数字地球可以对全球变化的过程、规律、影响以及对策进行各种模拟和仿真，从而提高人类应付全球变化的能力。数字地球可以广泛地应用于对全球气候变化、海平面变化、荒漠变化、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，如自然资源与经济发展，人口增长与社会发展，灾害预测与防御等。
（2）对社会经济和生活的影响。数字地球将容纳大量行业部门、企业和私人添加的信息，进行大量数据在空间和时间分布上的研究与分析。如国家基础设施建设的规划，全国铁路、交通运输的规划，城市发展的规划，海岸带开发，西部开发等。从贴近人们的生活看，房地产公司可以将房地产信息链接到数字地球上；旅游公司可以将酒店、旅游景点，包括其风景照片和录像放入这个公用的数字地球上；世界著名的博物馆和***书馆可以将其收藏并以***像、声音、文字形式放入数字地球中；甚至商店也可以将货架上的商品制作成多媒体或虚拟产品放入数字地球中，让用户任意挑选。另外，数字地球在相关技术研究和基础设施方面也将起推动作用。因此，数字地球进程的推进必将对社会经济发展与人民生活产生巨大影响。
（3）数字地球与精细农业。下一世纪农业要走节约化道路，实现节水农业、优质高产无污染农业。这就要依托数字地球，每隔3~5天给农民送去他们庄稼地的高分辨率卫星影像，使农民在计算机网络终端上可以从影像***中获得农田里庄稼的长势征兆，通过GIS作分析，制定出行动计划，然后在车载GPS和电子地***指引下，实施农田作业，及时预防病虫害，把杀虫剂、化肥和水用到必须用的地方，而不致使化学残留物污染土地、粮食和种子，实现真正的绿色农业。这样一来，农民也成了电脑的重要用户，数字地球就这样飞入农民家。
（4）数字地球与智能化交通。智能运输系统是基于数字地球建立国家和省市、自治区的路面管理系统、桥梁管理系统、交通阻塞、交通安全以及高速公路监控系统，并将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术等有效地集成运用于整个地面运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的管理系统，从而，使公众能够高效地使用公路交通设施和能源。具体地说，该系统将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户，出行者可实时选择交通方式和交通路线；交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度，从而使路网上的交通运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个公路运输系统的机动性、安全性和生产效率。
（5）数字地球为专家服务。数字地球是用数字方式为研究地球及其环境的科学家尤其是地学家服务的重要手段。地壳运动、地质现象、地震预报、气象预报、土地动态监测、资源调查、灾害预测和防治、环境保护等无不需要利用数字地球。而且数据的不断积累，最终将有可能使人类能够更好地认识和了解自己生存和生活的星球，运用海量信息对地球进行多分辨率、多时空和多种类的三维描述将不再是幻想。
总之，数字地球的提出是全球信息化的必然产物，是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。