第2節(jié)數(shù)字地球和數(shù)字城市

對(duì)于“數(shù)字地球”，我們可以假設(shè)下面場(chǎng)景：當(dāng)戴上顯示頭盔時(shí)，我們看到的地球與從太空中看到的一樣。通過數(shù)據(jù)手套，我們可以將看到的影像地球逐級(jí)放大，直到可以看到各大洲以及不同地區(qū)、國家和城市的內(nèi)容，甚至可以看到具體的房屋、樹木以及其他自然或人造的對(duì)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)我們自己感興趣的地區(qū)時(shí)，可以通過三維顯示方式對(duì)一個(gè)地區(qū)進(jìn)行研究，并可以看到該地區(qū)的立體景觀。

數(shù)字地球的含義

通過系統(tǒng)的聲音識(shí)別能力，我們可以查詢陸地景觀的各種信息，還可以對(duì)地球上的各種動(dòng)植物種類進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)了解到實(shí)時(shí)的天氣、道路、建筑物、人口和社會(huì)信息。我們不僅可以進(jìn)行空間上的旅行，而且還可以在時(shí)間上任意遨游。我們可以倒退一段時(shí)間，通過覆蓋在數(shù)字地球的數(shù)字地圖、新聞?dòng)捌?、民間傳說或報(bào)紙，了解各大陸古老的歷史和民風(fēng)民俗。這種時(shí)間的伸縮可以是幾天、幾年或幾個(gè)世紀(jì)，甚至可以倒退到地質(zhì)時(shí)代的侏羅紀(jì)去了解有關(guān)恐龍的信息。那什么是數(shù)學(xué)地球呢？

數(shù)字地球是數(shù)字化的地球，更確切的講，是信息化的地球。通過遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，把地球上每一個(gè)確定點(diǎn)的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)組織起來，并進(jìn)一步組合地球上所有類似的點(diǎn)，構(gòu)造一個(gè)能包容自然和人類大多數(shù)數(shù)據(jù)和信息的虛擬地球。

數(shù)字地球以地理坐標(biāo)為依據(jù)，具有多種分辨率的海量數(shù)據(jù)，可用多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行多維表達(dá)，是一個(gè)具有空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化特征的技術(shù)系統(tǒng)。形象地說，數(shù)字地球指整個(gè)地球經(jīng)數(shù)字化之后由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來管理的技術(shù)系統(tǒng)。數(shù)字地球的特點(diǎn)一是用數(shù)字化手段統(tǒng)一處理地球問題；二是最大限度的利用信息資源。

數(shù)字地球的核心思想數(shù)字地球主要由數(shù)據(jù)、操作平臺(tái)和應(yīng)用模型組成。數(shù)字地球的組成數(shù)據(jù)包括全球大、中、小比例尺的空間數(shù)據(jù)，如各類多光譜、多時(shí)相、高分辨率的遙感衛(wèi)星影像、航空影像、數(shù)字地圖等，以及相關(guān)領(lǐng)域的文本數(shù)據(jù)，如資源、環(huán)境、人口、全球變化等文本信息。操作平臺(tái)是一種開放式、分布式的、基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的軟件系統(tǒng)，可以對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、查詢、處理和分析。應(yīng)用模型是解決包括資源、環(huán)境、全球變化等各專業(yè)領(lǐng)域問題的一整套方法和計(jì)算機(jī)程序。建立數(shù)字地球的關(guān)鍵技術(shù)一、全球高速網(wǎng)絡(luò)與分布式大規(guī)模存儲(chǔ)二、高分辨率遙感影像三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)四、互操作技術(shù)建設(shè)數(shù)字地球的意義數(shù)字地球是未來信息資源的主體。人們?cè)谌粘Ｉ钪兴佑|和利用的信息，有80%與地理空間位置有關(guān)，可以被納入數(shù)字地球中。信息社會(huì)的發(fā)展，將改變?nèi)祟惖纳婧桶l(fā)展方式，未來利益的分配和沖突也將會(huì)在很大程度上依賴對(duì)數(shù)字地球的控制。數(shù)字地球?yàn)榈厍蚩茖W(xué)的知識(shí)創(chuàng)新與理論深化研究創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)條件，為信息科學(xué)技術(shù)的研究和發(fā)展提供了試驗(yàn)基地和沒有“因墻”的開放實(shí)驗(yàn)室，數(shù)字地球?qū)⒊蔀闆]有校園的、最開放的學(xué)校。數(shù)字地球建設(shè)將是一場(chǎng)具有深遠(yuǎn)意義的技術(shù)革命，并會(huì)促進(jìn)新產(chǎn)業(yè)的誕生和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，創(chuàng)造出更多就業(yè)機(jī)會(huì)?！窈献魈骄块喿x下面材料，回答問題。小明本來計(jì)劃去上海世博會(huì)游玩，結(jié)果因?yàn)楸┯?，飛機(jī)無法起飛而使他的世博之旅無法進(jìn)行，小明很是懊惱，爸爸給小明出了個(gè)主意，讓他在網(wǎng)上打開“網(wǎng)上世博”的主頁進(jìn)行一次網(wǎng)上游世博。于是小明興致勃勃地參觀了很多國家的展覽館。(1)“網(wǎng)上世博會(huì)”主要利用了什么技術(shù)？這兩個(gè)技術(shù)有何區(qū)別？提示：可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。區(qū)別：可視化技術(shù)：將計(jì)算機(jī)中的抽象數(shù)據(jù)具體化，以文本、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等各種形式表現(xiàn)出來，它是實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球與人交互的窗口和工具。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：可以生成虛擬環(huán)境，運(yùn)用視覺、聽覺、嗅覺、觸覺感官與人體的自然技能感受逼真的虛擬環(huán)境，與虛擬世界進(jìn)行交互，完成各種虛擬過程。(2)這件事之后，小明忽然發(fā)現(xiàn)，神秘的“數(shù)字地球”原來與我們的生活息息相關(guān)。聰明的你，能利用數(shù)字地球給下面的難題找出解決辦法嗎？①小明想體驗(yàn)一下駕駛飛機(jī)的感覺，但是根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件他是不可能去真正學(xué)習(xí)駕駛飛機(jī)的。②爺爺奶奶想到北京去玩幾天，但是他們很難看懂平面的地圖。③小明的同學(xué)很想游歷世界，到異國他鄉(xiāng)的街頭去看一看。提示：①利用飛機(jī)模擬駕駛系統(tǒng)去體驗(yàn)一下。②利用北京三維地圖，可以查看接近實(shí)景的地圖，易于老人理解。③利用“街景地圖”服務(wù)(如“谷歌街景”服務(wù))，在網(wǎng)上查看異國街頭景觀。什么是數(shù)字城市?

數(shù)字城市是數(shù)字地球的重要組成部分，是數(shù)字地球應(yīng)用最集中的體現(xiàn)。通俗地講，就是以數(shù)字的形式將整個(gè)城市、城市中的活動(dòng)及城市環(huán)境的時(shí)空變化輸入計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的流通，最大限度地為城市的可持續(xù)發(fā)展和人們?nèi)粘５墓ぷ?、生活、娛樂等提供服?wù)。“數(shù)字北京”的概念是1999年底提出來的。數(shù)字北京工程將通過建設(shè)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(tái)，整合信息資源，建立電子政務(wù)、電子商務(wù)、社會(huì)勞動(dòng)保障等信息系統(tǒng)及信息化社區(qū)，逐步實(shí)現(xiàn)全市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化。2003年，北京已經(jīng)建設(shè)了數(shù)百個(gè)寬帶小區(qū)，數(shù)以萬計(jì)的用戶正享受著數(shù)字生活。數(shù)字北京目前已經(jīng)應(yīng)用于北京市城市規(guī)劃管理、“數(shù)字綠化隔離帶”、“數(shù)字中關(guān)村”、“數(shù)字西城”、農(nóng)業(yè)土地利用、水利防洪、氣象與大氣環(huán)境污染、公路養(yǎng)護(hù)建設(shè)等諸多領(lǐng)域。普通的北京市民目前已經(jīng)逐漸感受到了數(shù)字北京帶來的便利。如，數(shù)字化交通建設(shè)能夠?yàn)槌鲂械娜藗兲峁?shí)時(shí)的交通路況信息，同時(shí)也為交通管理部門及時(shí)掌握交通狀況，實(shí)現(xiàn)快速交通監(jiān)控提供了可能。另外，數(shù)字北京在遠(yuǎn)程教育、文化娛樂、商業(yè)活動(dòng)等領(lǐng)域也顯示出了前所未有的優(yōu)勢(shì)。建立數(shù)字地球的關(guān)鍵技術(shù)

除了運(yùn)用與數(shù)字地球相同的技術(shù)外，數(shù)字城市的關(guān)鍵技術(shù)還包括：三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)，即建立三維數(shù)字城市模型的技術(shù)；建立基礎(chǔ)設(shè)施模型的技術(shù)，如建立城市建筑設(shè)施、交通設(shè)施、能源設(shè)施等模型的技術(shù)。數(shù)字城市的應(yīng)用

數(shù)字城市可以在城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)、城市管理與服務(wù)、城市突發(fā)事件處理、政府決策等方面發(fā)揮巨大的作用。