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关键词 “数字地球” 综述

一、“数字地球”概念的由来

    1998年1月31日，美国副总统戈尔（AL GORE）在美国加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球：二十一世纪认识地球的方式（The Digital Earth: Understanding our planet in the 21 st Century）”的讲演[1]，提出了“数字地球”概念。江泽民主席于1998年6月1日在中国科学院第九次院士大会和中国工程院第四次院士大会上指出[2]：“前几年提出了‘信息高速公路’，随后又提出‘知识经济’，最近美国副总统戈尔又提出了‘数字地球’的概念。真是日新月异啊！”

    戈尔在1998年1月31日的讲演中指出[1]：我们需要一个“数字地球”， 一个可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示。他还认为，“数字地球”所需要的技术涉及到以下几个方面：以建模与数字模拟为特征的计算科学、海量储存技术、高分辨率的卫星图像技术、每秒传送一百万兆比特数据的宽带网络、互操作规范、元数据标准以及卫星图像的自动解译、多源数据的融合和智能代理等。戈尔认为“数字地球”潜在的应用会远远超出我们的想象力，他认为如果看看现今主要由工业界和其它一些公共领导机构驱动的地理信息系统和遥感数据的应用，就可以从中对“数字地球”的种种可能应用有一个概貌，如象：指导仿真外交、打击犯罪、保护生态多样性、预报气候变化和提高农业生产率等方面。

    1998年3月13日，戈尔还在美国麻省理工学院的一次讲演中建议发射一颗能在电视和因特网上实时反映台风、森林火灾、云图以及其它地球现象的卫星[3]。戈尔把这颗卫星称为“翠阿那”，这是一位同克雷斯托夫·哥仑布一起航行并第一个迈上新大陆的水手的名字。美国宇航局为了落实戈尔的建议，已组成一个由六位工程师参加的攻关小组，正在开展有关的初步设计。这颗卫星计划耗资五千万美元，重300磅，在月球的外层轨道上飞行，那里太阳和地球引力是平衡，卫星将总是对准面向太阳的地球那半部分。它传送的图像的清晰度是高分辨率电视机的两倍。图像将传送到大学，进入因特网和电视。卫星计划由空中飞船发射，将对太平洋具有比以前更仔细的监测。这项卫星计划被认为是响应戈尔提出的“数字地球”设想的一个具体措施。

    在1998年9月12日，戈尔在美国Brookings研究院的另一次讲演中[4]，再次提到要广泛应用地理信息。

二、“数字地球”概念提出一年来国内外主要反响

    戈尔关于“数字地球”的这些观点引起了科技界的高度重视，下面以美国和中国为例，介绍相应的反响情况[5]。自1998年2月以来，美国和世界各国的许多专业刊物和互联网站分别转载了戈尔关于“数字地球”讲演稿。美国宇航局（NASA）在1998年6月23日和1998年9月22日分别举行了两次为期两天的美国第一次和第二次“数字地球”专题研讨会。1998年11月16日 ，美国NOAA组织了美国第三次“数字地球” 专题研讨会。1998年10月6日，美国宇航局（NASA）局长Goldin先生专门就戈尔的“数字地球”创意提出的问题给戈尔写信，提出近期内美国宇航局在“数字地球”上的工作计划。1998年10月16日 ，在加拿大渥太华由国际经合组织（OECD）主办举行的一次会议上，世界电信联盟发表了一份名为《数字地球》的报告。1998年12月6日，美国宇航局（NASA）局长Goldin先生在美国地球物理联合会上题为“A View, A Vision, An Imperative的讲演中指出：戈尔关于“数字地球”的创意为美国宇航局（NASA）指明了方向。美国国家制图科学委员会主席Goodchild 先生于1998年12月15日 在武汉测绘科技大学也作了有关“数字地球”的讲演。世界性的GIS 标准化私营组织OGC（Open GIS Consortium)也表示了对“数字地球”创意的响应[6]。美国还定于1999年1月13日在美国地质调查局召开“数字地球”参考模型委员会会议。由美国联邦地理数据委员会（FGDC）举办的美国第四次“数字地球”研讨会定于1999年2月2日在美国地质调查局（USGS）召开。美国联邦地理数据委员会还拟将“数字地球”作为定于1999年6月7日—9日在美国华盛顿召开的“地球数据论坛”大会的议题之一。

    “数字地球”也引起了我国专家学者极大的关注。中科院地学部领导和有关的两院院士从一开始就一直引导着这一动向。中科院地学部于1998年11月1日，在北京香山饭店召开了有十二位院士和三十多位专家参加的“资源环境信息与数字化地球”座谈会，专家们就这一问题发表意见，共商在我国实现数据共享以及如何建设中国的“数字地球”等问题的途径、办法。1998年10月29日 ，国家863计划信息获取与处理技术主题专家组与国家遥感应用工程技术研究中心联合召开了“数字地球”学术研讨会，来自三十一个单位，近六十位专家学者参加了研讨会。中国图形图像学会于1998年12月25日在北京举行了有一百五十多人参加的“‘数字地球’与国防安全”研讨会。北京大学的学者已组织有关单位，开展争取“数字地球”的联合立项工作。中科院遥感所国家遥感工程中心已建立了“数字地球”的互联网站，全世界在INTERNET上的用户都可通过http://www.digitalearth.net.cn访问这个站点。国家863计划信息获取和处理主题专家组已决定把“数字地球”列为发展战略研究的内容，相关的研究组已开始使用运作。徐冠华院士和孙枢院士分别著文谈“数字地球”和数据共享等问题。陈述彭院士[5]1998年12月应“中国计算机”报记者要求，还组织了一次专栏报导，把许多专家的意见作了介绍。他指出：看来推动“数字地球”这一重大科学战略，还需要花大力气，组织更大的阵营和兵团来攻坚，很有必要群策群力，联合起来，争取规模效应。李德仁院士[7]和陈俊勇院士分别著文谈了关于信息基础设施方面的问题、基础数据库问题以及“数字地球”问题。陈芳允院士十分关心“数字地球”与小卫星规划问题。美国“中国旅美专家协会会长（1997-1998）”陈强博士1998年12月25日为http://www.digitalearth.net.cn网站提供题为“‘数字地球’-中国科技热的新焦点”的文章。

    我国媒体界对此也表示了关注热情[5]。1998年8月，《文汇报》、《中国科学报》、《地球信息》分别转载了戈尔讲演的中文翻译文章，《地球信息》转载了中科院陈述彭院士在北京大学百年校庆所作的“面向二十一世纪的地球信息科学”的讲演；1998年9月12日，《人民日报》发表题为“造一个‘数字地球’”的文章；1998年10月28日 ，《科技日报》发表题为“第一个中文‘数字地球’网站运行”的报道；1998年10月29日《人民日报》发表题为“‘数字地球’对国民经济意义重大”的文章；1998年11月4日，《中国科学报》发表题为“全社会关注‘数字地球’”的报道；1998年11月11日 ，《中国科学报》发表题为“数字地球：名人效应与框架舞台”与“‘数字地球’离我们并不遥远”等文章；1998年11月16日，《互联网周刊》发表“把握数字化地球----网络之纲”和“把握数字化地球----数字化解放”文章；1998年11月19日 ，中国计算机报发表“数字地球：改变人类的计划”的文章；1998年11月26日， 人民日报发表“‘数字地球’”上的中国”的文章。1998年12月21日《中国计算机报》网络版发表题为“营建‘数字地球’”的文章；1999年1月4日的《网络世界》杂志1999年第一期刊46版刊登题为“‘数字地球’将世界放在手掌中”的文章。1999年1月， 《科学新闻》周刊第一期刊登了徐冠华院士题为“全社会要高度关注‘数字地球’”和孙枢院士题为“地球科学数据共享与‘数字地球’”的文章。1999年1月，《网络世界》刊登题为“‘数字地球’与因特网” 的文章。另外还有“‘数字地球’：21世纪我们生存的星球[8]”、“21世纪后：我们依赖‘数字地球’ [9]”、“‘数字地球’：展望21世纪我们这颗行星[10]”等文章。

三、“数字地球”的百家见解

    在戈尔提出“数字地球”概念之后，国内外专家学者围绕“数字地球”的定义、“数字地球”的意义、“数字地球”建设的总体框架、我国“数字地球”建设的战略和策略等问题开展了广泛地议论。本文在这里将综述关于“数字地球”的各类观点。除特别注明外，我国专家学者的观点主要依据中科院地学部于1998年11月1日在北京召开的“资源环境信息与数字化地球”座谈会和1998年10月29日国家863计划信息获取与处理技术主题专家组与国家遥感应用工程技术研究中心联合召开的“数字地球”学术研讨会上专家学者的发言整理的（由于时间关系，部分发言文字材料未来得及得到本人认定，有差错，由作者负责）。

1 “数字地球”的定义与构成

    戈尔在1998年1月31日的讲演里认为“数字地球”是一个可以嵌入海量数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示。在1998年6月23-24日，美国宇航局和地质调查局等15个单位45人参加的美国第一次“数字地球”研讨会上对于“数字地球”提出了一个非正式但是阶段性的定义：“ The Digital Earth is a virtual representation of our planet that enables 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, based on the interests of the user. ?

    陈述彭认为，“数字地球”提出了一个号召，到底这个“数字地球”是什么，可以根据个人的理解去琢磨它。李德仁认为，戈尔比较详尽地阐述了“数字地球”的概念，“数字地球”的概念与空间数据基础设施和空间数据框架基本相同，虽然戈尔提及的“数字地球”也以1米分辨率的卫星影象为基础，但是“数字地球”是一个以信息高速公路为基础，以空间数据基础设施为依托的更加广泛的概念。童庆禧认为，“数字地球”就是一个全球性的信息综合体系，就是把这些东西都综合起来，形成一个用数字来表达的地球的信息；所以叫信息地球，那么这种信息用数字来表达，所以叫做“数字地球”。

    郭华东认为，“数字地球”这个词，大家由默然到惊讶、由陌生到熟悉；“数字地球”这个词，非常经济地、非常概括地、也非常科学地表达出了大家十分想说的这样一个领域、一个方向；“数字地球”就是把地球搬进实验室和计算机。周成虎认为，“数字地球”包含两个地球概念：一个是我们真实的、即物质的地球；另一个是以政治、军事、经济、文化为主体的抽象地球；“数字地球”有两大技术，即空间技术和数字技术。李琦认为，“数字地球”应该是一个从数字化、数据构模、系统仿真、决策支持一直到虚拟现实，囊括所有这些方方面面的一个领域；“数字地球”是一个开放的、复杂的巨系统。她还提出了“‘数字地球’与绿色发展战略”，分四个专题： 1）“数字地球”模型与动力学系统研究， 2）“数字地球”模型模拟，3）“数字地球”的神经系统模型和进化机能模拟， 4）“数字地球”的科学工程。

    涂序彦认为，“数字地球”是一个全球综合信息的数据系统工程，包括了信息的获取、传输、处理和应用的全过程；“数字地球”的提法很通俗，并不很确切，因为数据或数字、信息、知识，是不同的概念，现在搞的超级计算机，也不见得就是纯数字的；我们所获取的信息，也并不都是数字的，从技术和学术上讲，叫信息地球更正确。崔伟宏认为，“数字地球”的提出，也给我们提出了许多新的挑战，概括地说，第一个挑战是显示，搞遥感那么多年，采集到那么多数据，如何把它显示出来；第二个挑战，识别，如何把遥感和非遥感的数据组合在一个模型里面，能够把它识别出来；第三个挑战，动态的仿真和模拟，把这些数据放在一个历史的长河里，既能够回顾过去的历史的变化，又能够预测、预计未来，第四个挑战，信息开放，数字地球是在网络、GIS的基础上发展起来的，因此，信息的互操作性、信息的开放，成了非常尖锐的问题。夏青认为，“数字地球”的本质是用数字化的手段处理地球问题，可以是海洋、环保、生态、经济的问题。

    刘闯认为，美国“数字地球”主要抓了四个方面的工作：1）发射1米分辨率的卫星；2）建设宽带数据网，现在INTERNET-TWO的核心控制网是设在密西根，它的传输的速度，包括音响、图像、电影…，相当大的数据量，已经演示成功，与此相配合的是美国整个网络的换代工作，即全部换成光纤网和I-TWO网；3）超级计算机，现在NASA在芝加哥大学建立了超级计算机实验室，那是NASA的定点研究；4）1米分辨率的全球数据库。

    杨扬认为，信息获取到知识获取、多媒体(声、图、文)信息如何在网络中传输，最后达到高质量的显示，这是“数字地球”的基本问题。杨崇俊认为，“数字地球”是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现与认识；“数字地球”的特点是空间性、数字性和整体性；“数字地球”的组成，至少有一个空间数据、文本数据、操作平台、应用模型；如果从学科方面来看，它应该有理论体系、技术体系、应用体系、工程体系。

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