数字地球概论。
学院：xxxxxx
专业：地理信息系统。
姓名：xxxxxx
学号：xxxxx
信息化、网络化和全球化是信息时代的主要特征。信息社会将会改变和影响我们每个人的工作、生活及思维方式，这种影响和改变将是巨大的、异乎寻常的和激动人心的。如今，“数字地球”正浮出水面，它使得人类“将世界放在手掌中”不再是痴人说梦。
数字地球”是什么？从具体用途来看，它将渗透到社会生活的各个方面：如通过它能掌握各地的治安状况，恰当地部署警力防止和打击犯罪；利用它的数据来模拟环境变化对濒危物种的影响，根据结果采取适当措施可以保护生态的多样性；利用卫星对某一地区监视获得的数据可确定影响气候变化的重要因素——森林递减率，从而预报气候变化；通过卫星图像掌握农作物病虫害及其生长情况，从而科学地施以药肥、灌溉，保障农业的丰产丰收；学者们可以利用数字地球的数据开展研究，包括了解人类和环境之间的相互依赖的关系；人们可以通过虚拟现实技术对地球任何地方作虚拟旅行……
数字地球的实现基于人类已经或将要拥有的强有力新技术，数字地球及其相关技术非常庞杂，其主要技术可以简单地用一个公式加以概括：数字地球=全球网络＋数字化＋虚拟现实。
数字地球的概念
数字地球”是美国副**戈尔于2023年1月31日在加利福尼亚科学中心所做的“数字地球——认识21世纪我们这颗星球”的讲演中首次提出的。
他讲的数字地球是指充分利用有关地球的所有信息（戈尔称为“关于我们行星的各种环境和文化现象信息”），以促进社会进步和经济发展。他认为现在我们一方面拥有大量的可以发挥积极作用的信息，一方面又让它闲置起来慢慢地过时而变得无用。解决这一矛盾的方法，便是建立“数字地球”。
数字地球指的是建立一个地球信息模型，该模型将地球上每一角落的信息都收集、整理、归纳，并且按照地球地理坐标建立完整的信息模型并且用网络联结起来，从而使地球上的每个人都可以快速、完整、形象地了解地球宏观和微观的各种情况，并充分发挥这些数据的作用。
数字地球中包含有高分辨率的地球卫星图像、数字化的地图以及经济、社会和人口统计的信息。利用它们，可以在教育、可持续发展战略、农业、土地使用规划以及政治或经济危机解决等领域，产生广泛的社会和经济效益。数字地球能够对人为的或自然的灾害作出快速反应，并使全球能够联合起来，面对长期的环境挑战。
数字地球概念的提出是基于人类已经或将要拥有强有力的新技术，“将世界放在手掌中”的理想后面是一整套复杂的基础实施。这是一项庞大而复杂的系统工程，不是某几个国家和机构能够独立完成的，首先需要一个统一的框架结构和协同工作环境，更需要使用许多已经成熟的和有待开发的新技术。这些技术包括计算机及网络通信技术、卫星遥感（rs）技术、全球定位系统（gps）、地理信息系统（gis）、虚拟现实（vr）技术、数据存储（如激光全息存储器、蛋白质存储器）、数据库等作为技术支撑，本文对其中的几项关键技术做一简要的介绍。
数字地球的基础：全球网络与分布式存储
数字地球，只有通过网络才能实现全球信息共享。虽然现在的国际广域网——internet，在很大程度上冲破了国家和机构间的障碍，促成了基于信息的工作方式，但还不能达到“数字地球”意义上的要求，因为数字地球要求信息网络真的像道路和海洋一样嵌入到每个人的生活中，但是其基本的雏形已经渐露端倪。
internet这种全球结构使地球变成了一个大村落。今年的7月22日internet协会年会报告称，世界上250个国家中有240个提供internet上网服务；约有一亿人使用internet，到2023年用户人数将达到3～10亿人。internet以每年100％的速度发展，到下一个十年的中期，internet的规模将超过**系统。
internet已将世界各地的主要信息渠道一网打尽，并将向世界主信息渠道的方向发展，有人认为“开放的internet是改变世界的核动力”。
数字地球的设想需要大规模存储，初步估算将要求存储10的15次幂字节的信息，而且每天还会产生大量的信息。这些信息只有分布地存储到全球各地的计算机中，好在存储技术正以令人惊异的速度发展。 但是现在的internet由于用户量的剧增和自身技术的限制，是无法满足数字地球的需求的，当人们需要相关的数据时，迅速地从分布在各地的数据库中调出来，如对网络带宽要求较高的多**实时图象传输、**点播等的广泛应用。
开放的全球网络和大容量的分布式存储技术是数字地球的基础。
网络时代的：主题
传输比特信息的信道“带宽”并不是指物理意义上的宽度，它是在特定的传输介质上（如铜线、无线电频谱或光纤）上每秒传送比特的数量，人们可据此来衡量每一管线容纳比特的数量。
另外，目前的internet还缺乏某些功能特性，高等院校和科研机构需要上述这些功能特性，企业和用户现在也开始看到商用internet中这种特性的价值，也就是说他们需要下一代internet。
实现这种下一代internet则需要新一代的硬件（如交换机和路由器），它还要求新的协议、新的网络管理工具和高性能应用的网络需求。特别值得重视的问题是：需要细致的工程和项目管理来适应和协调这些变化，从而不致于中断现有的internet运行；还需要采取措施以简单易行的规范和使用方式，使新的internet功能为用户所用；同时还要培训开发人员和用户。
这一艰巨任务非某个厂商、某所大学或某个**机构所能完成的。这些计划试图建立新的协议、新的硬件/软件、新的应用和新的网络环境。
为此美国**和一些组织、机构共提出了三个下一代internet的研究与开发计划，分别是超宽带网络服务（vbns）、下一代internet（ngi）和internet2。
1.超宽带网络服务vbns
2023年春天，美国国家科学**会nsf（the national science foundation）与美国第二大通信公司mci签订了5000万美元的合作协议，协议的名称是超高带宽网络服务vbns（very high bandwidth network service）。vbns的目的是为美国研究教育机构的研究与教育活动提供网络支持，它禁止私人及私营商业等用途。作为一个资源网络，为美国的科研教育界提供有价值的高性能服务、应用、技术和协议，为正在演化中的intenet服务和技术提供一个试验环境。
此项计划规定只有经过nsf批准授权的研究机构才能使用vbns。最初连接使用的是美国五大国家超级计算中心，目前已有近百个研究教育机构连入vbns。人们普遍认为vbns是下一代internet技术和应用的“孵化器”，特别值得计算机网络界关注。
因为最初的internet也是从军方到科研机构，再逐步走向商业化的。
自2023年开始至2023年底该项目已经铺设了1400英里的oc 12线路（622mbps）,同时计划到2023年，其主干速率将达到oc 48（2.4gbps）。
2. 下一代internet（ngi） 美国白宫的ngi计划（next generation internet initiative，下一代internet计划）是美国**在2023年10月宣布的倡议。ngi源于高性能计算和通信倡议，它也是美国**大规模网络倡议的组成部分。
ngi倡议计划在美国国家科学和技术委员会框架内协调，高级战略将由计划、信息和通信委员会提出，大规模网络工作组将提出实施战略。研究机构已演示了5种“前期应用”。ngi的研究工作主要涉及协议、开发、部署高端试验网以及应用演示，其中某些目标会通过 internet2或vbns来实现。
ngi的一个关键目标是开发和演示两个试验网，要在端到端的速率方面分别比目前的internet快100和1000倍，即达到100mbps和1gbps。ngi将要运作的网络业务包括事务处理安全性和网络管理等各个方面。现在的努力方向是尽量利用已有的产品和业务，并使ngi容易与企业合作进行研究。
目前已有150多个硅谷公司作为伙伴参加进来。
internet2是由美国120多所大学、协会、公司和**机构共同努力建设的网络，它的目的是满足高等院校的教育与科研的需要，开发下一代internet高级网络应用项目。
2023年9月成立了ucaid（the university corporation for advanced internet development，大学高级internet发展集团），以专门管理internet2。
internet2的应用范围，跨越了所有的学术领域，有些将会成为合作环境，有些亦会成为数字图书馆。其中有的项目计划使用远端的像电子显微镜这样的昂贵仪器；合作的环境将允许即时的声音、**、文字以及白板的讨论。有的应用系统能够透过三维虚拟共享现场的功能来支持新形式的合作应用系统；远程医疗应用也是internet2的研究方向之一。
这些应用都将会因为internet2而蓬勃发展。交互式密集型的图形和多**应用，也是ngi的主要应用。虽然先前internet2的建构者认为，只有不超过20多所学校需要使用这个新的网络，但是当消息传开之后，几乎全美国的每一所主要大学都希望加入。
上述计划与数字地球构想的带宽和应用需求在许多方面具有相关性。
数字地球与gis应用
地理信息系统(geographic information system，gis)是一种专门用于管理地理空间分布数据的计算机信息系统，它使用直观的地理图形方式来录入、管理、显示和分析与地理空间相应的各种数据，在数字地球的构想中发挥极重要的作用。它是建立在地球科学和信息科学基础上的边缘科学，在当今社会面临人口、资源与环境等强烈的应用需求下应运而生。
近30年的发展，地理信息系统已进入了实用的阶段并成为一门新兴的产业。它将空间信息的处理与属性信息结合起来，使人们不仅知道存在什么样的信息，而且知道其发生在什么地方，及其在空间与时间上的变化。目前它正向与遥感（rs）、全球定位系统（gps）一体化的方向发展。
gis是处理和分析应用空间数据的一种强有力的技术保证，而遥感是gis的重要信息源，它只有输入gis，才能发挥遥感信息的最大作用。它们之间的有机结合，成为**部门、科技人员的一种重要的技术工具。
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