未来的数字地球

[摘 要] 数字地球随着GIS技术的不断发展,越来越多的应用于更多的领域。通过“数字地球”可以对我们所处的这个地球进行更加细致的监控,人类能够更加及时地得到有关我们生存和发展的空间的任何变化,作出合理有效的反应,使得地球系统进入良性循环,达到人类社会的可持续发展。

[关键词] 产生 发展 应用

一、数字地球产生及存在意义

在人类文明发展到相当高度的今天,由于人类获取信息的能力飞速提高,我们进入了知识爆炸的新时期。在这个新时期里知识或者说信息资源的匿乏已经不是摆在我们面前的主要问题,取而代之的是如何更为有效地利用信息,面对爆炸性增长的信息,如何有效驾驭信息,而不被浩瀚的信息海洋所淹没是个亟待解决的问题。在这种背景下,“数字地球”作为充分利用信息的有效手段,自然而然地孕育而出。

“数字地球”是把地球上每一处的所有信息,按照地球的地理坐标(比如经度和纬度)加以整理,建立统一模型。在这个信息模型的基础上,我们就可以快速地、完整地、形象地了解地球上各种宏观和微观的情况,并充分发挥这些数据的作用。“数字地球”将成为人类认识我们所处的这一星球的新方式。

“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和认识。它的核心思想有两点,一是用数字化手段统一性地处理地球问题,另一点是最大限度地利用信息资源。90年代以来随着计算机、通信技术为代表的信息技术的蓬勃发展,人类获取、存储和处理信息的能力得到了空前的扩展,已经具备了用数字化手段考察地球的能力。与此同时,数字技术由于具有模拟技术所不可比拟的优点,可以使信息更为有效地为我们所用,所以最大程度地利用信息,发挥其最大效用既是“数字地球”的初衷,也是“数字地球”的关键所在。

二、 21世纪的数字地球发展与应用

1.灾害模拟与预报

根据洪灾演进的水力学特性,重点探讨了基于数字地球的格网模型构建、“体积法”洪水淹没范围计算以及逐次扩大范围的渐进递归算法,最后综合上述方法实现了基于数字地球的位置无关的洪灾演进模型及其表现。随着数字信息技术研究的深入,水灾演进的推算上升到模拟仿真的高度,可以为水灾事件发生的时间、地点、范围和强度提供快速、准确、直观、有效的预报手段。针对水灾的特征,在数字地球的平台上建立了能准确、象地模拟洪灾演进行为和影响范围的数学模型,通过实时动态演示其演进过程,进行灾难的分析模拟,从而有效地支持救援方案的快速生成和辅助决策的模拟分析,达到利用有限的人力、物力最大限度地提高救灾效率、降低决策偏差、减少灾害带来的损失的目的。

2.数字战场

随着数字地球和数字海洋的提出以及虚拟现实技术、计算机技术和数据仓库技术的快速发展,展开基于数字地球的虚拟海战场环境仿真技术的研究能够为我军海上作战、训练和海上抢险救灾以及多军兵种联合作战提供良好的信息保障和技术支持。

3.环境状况监测

环境保护是可持续发展中的一个核心问题,中国的环境问题最为严重的是水土流失,其次是城市环境的污染。水土资源、矿产资源、生物资源、光热资源等凡是对人类有用的物质与能源都需要调查、计算其数量与质量。中国的洪旱灾害、地震灾害、林草火灾都十分严重,尤其是洪涝灾害年年发生.数字地球技术可以有效地调查、计算资源数量与质量,预报灾害发生的地点强度与时间,监测上述环境问题、灾情的严重程度和救灾、环境治理的效果及资源开发状况。

4.虚拟校园

基于数字地球平台开展虚拟校园的建设,有利于校园形象的展示,并对校园的进一步建设和远景规划提供了逼真的可视化平台。以数字地球平台为三维展示平台,将三维模型按照交换标准导入到该平台上进行交互漫游显示,更好地解决空间关联问题,实现了空间信息的共享。并且可以利用其强大的空间分析功能进行统计和建模分析,如面积计算、缓存区分析、最短路径分析等,也能为更科学地实现数字区域、数字旅游线路产品等研究和应用工作提供基础和保障,具有重要的理论和现实意义。

数字城市是数字化的城市、信息化的城市,它为信息化带动工业化、带动传统产业改造创造了条件,以城市信息化为龙头将带动全国信息化和现代化的发展,城市数字化、信息化是城市社会经济发展的重要驱动力,是国家经济社会又好又快发展的强大推动力。数字城市建设将会引起越来越广泛的重视,它的发展大有前途,势不可挡。经济信息化、全球化、知识化方兴未艾,中国现代化建设已进入科学发展的新阶段,“数字地球”建设具有巨大的发展空间和需求。

三、结语

数字地球的技术体系在资源可持续利用方面具有巨大的潜力。在地球资源信息获取方面,数字地球技术系统具有全球性、综合性、完备性和全天候的特点,以遥感卫星为主体的技术系统所获得的数据几乎涉及到人类活动的各个层面,涵盖了资源、环境、社会、经济的各种数据,同时,利用数字地球技术所获得的数据具有极高的分辨率。数字地球是一种政府行为,政府的超前决策、立法、规划,对避免资源浪费至关重要。

在欧美的一些发达国家,他们在数字地球建设的诸多方面都处于世界领先地位。我们可以通过他们的成功经验,来发展本国、本地区基于数字地球的可持续发展战略,特别应在标准规范的制定、信息基础建设、应用系统建设、信息资源共享等诸方面加强国际或地区的交流与合作,大幅度加快基于数字地球的可持续发展战略步伐,同时,应充分利用现有的有限资源,广泛依靠科研院所和高校的力量,大力推进可持续发展战略。

参考文献:

[1] 郭华东:数字地球:10年发展与前瞻[J].地球科学进展,2009,24(9):955-962

[2] 何明一:从对地观测到数字地球[J].电子科技导报1999(5):9-19

[3] 陈幼松:数字地球及其意义和用途[J].电子科技导报1999(3):36-38