第7版(科技)
专栏：
编者按：世纪之交，信息化进程一日千里。继信息高速公路热之后，“数字地球”又成为一个热门话题，近一年来频繁出现在各种媒体上。什么是数字地球？我国如何应对数字地球？想必这些都是读者关心的问题。为了及时反映科技前沿的最新动态，本版特发表一组介绍文章，以飨读者。
什么是数字地球
中国科学院、中国工程院院士 李德仁
什么是数字地球呢？通俗地讲，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、可持续发展和日常的工作、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。
数字地球是美国副总统戈尔1998年1月31日提出的，可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现对地球的多分辨率、三维描述，也可以说就是虚拟地球。
全球定位系统、遥感和地理信息系统是数字地球重要的技术基础。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。
数字地球是世界进入信息时代的最重要标志之一，数字地球不仅包括高分辨率的地球卫星图像，还包括数字地图，以及经济、社会和人口等方面的信息，其应用涉及政治、经济、军事、文化、教育、生活和娱乐诸多领域和方面。
数字地球对于发展全球信息产业具有非常重要的作用，数字地球作为因特网上一个最基本的信息载体，社会经济生活中的各个部门和行业都可以将自己的信息加载到上面，最终将会形成全世界每年数百亿美元的新的经济增长点。在计算机中利用数字地球可以对全球变化的过程、规律、影响以及对策进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述和各种模拟和仿真，从而提高人类应付全球变化的能力。
依托数字地球，农民在计算机网络终端上可以从影像图中获得他的农田的长势征兆，通过GIS作分析，制定出行动计划，然后在车载GPS和电子地图指引下，实施农田作业，及时地预防病虫害，把杀虫剂、化肥和水用到必须用的地方，实现真正的绿色农业。
在现代化战争和国防建设中，数字地球具有十分重大的意义。建立服务于战略、战术和战役的各种军事地理信息系统，并运用虚拟现实技术建立数字化战场，这是数字地球在国防建设中的应用。
可以肯定，数字地球在下一世纪，将会迅速飞入寻常百姓家。普通大众可以在数字地球上学习、购物、参观、旅游，也可通过时间和空间的变化，像穿越时间或空间范围，领略风土人情、文学艺术、自然景观、植物、动物、天气等等，仿佛身临其境。总之，数字地球将对社会生活的各个方面产生巨大的影响。其中有些影响我们可以想象，有些影响也许我们今日还无法想象。
第7版(科技)
专栏：
如何应对挑战
陈利军
1998年有关部门曾召集相关学科的科学家讨论，商定如何面对数字地球的挑战。与会的科学家都提出了各自的建议，并就“中国究竟要不要搞数字地球的问题”达成共识。
从技术角度看，我国具备发展数字地球的能力。近20年来我国的空间对地观测能力有了较大的发展，积累了相当数量的卫星和航空遥感数据、资料，我国自己的资源卫星即将上天。一批国家级的地理数据库已经建立，包括国家基础地理信息系统1∶100万和1∶25万数据库、海洋信息（资源、环境、灾害等）数据库、气候气象数据库、环境信息（监测）数据库、矿产资源数据库、1∶50万土地利用数据库、1∶10万土地资源数据库等。近几年又铺设了国际海底光缆数字通信网，并规划建设香港、上海、汕头等信息港和参与气象、资源等遥感卫星和铱系列通信卫星的发射计划。这些基础设施是中国进行数字地球工程的重要框架和组成部分。从发展战略上看，专家们建议近期应着重抓好五个方面的工作：（1）要制定我国对地观测卫星的发射规划，发射小卫星系列，以解决地理空间信息源问题；（2）要下决心实现通信系统的“三网合一”；（3）要加快地理空间数据基础设施的建设，最迫切的任务是要解决数据的标准、规范与共享问题；（4）要加强地球科学、信息科学和空间科学的基础研究和应用研究，培养自主创新的能力；（5）要大力普及地理信息系统的应用，发展国产软件平台，培育数字地球的用户市场，为远期目标的实现打下坚实的基础。
第7版(科技)
专栏：科技杂谈
加大投入
早见成效
中国科学院院士 陈俊勇
国家（地球）空间数据基础设施是随着国家信息基础设施的发展而形成的。国家空间数据基础设施主要包括四个部分：地球空间数据框架（包括大地控制、数字正射影像、数字高程模型、交通、水系、行政境界、公共地籍等空间基础数据等）；空间数据协调、管理与分发的体系和机构；空间数据交换标准以及空间数据交换网站。它的发生和发展如同工业经济时代所形成的当时新的基础设施一样，如航运基础设施、能源基础设施等等。国家地球空间数据基础设施是信息时代连接信息高速公路和数字地球的桥梁。
我国已初步建成了光缆、微波和通信卫星所构成的通达各省、自治区、直辖市的主干信息网络。但是其速度和密度均未达到信息高速公路的要求。因此，对目前已建成的中、低速信息网络应增加网络覆盖面，改善网络中数据传输的速度，并以各种政策鼓励全民使用。对于国家机关和高校及科研院所等非营利单位，应当减免使用费用。总之，目前信息通信网络方面的主要问题是网速太慢、收费过高、节点太少、覆盖面太小，使得需要上网的广大知识分子望网兴叹，从而耽误了发挥信息高速公路上已有的信息资源的重大作用。这些问题如不及时解决，将会使我国信息产业在社会可持续发展中的效益大大降低并与发达国家产生新的差距。
创建和发展国家地球空间数据基础设施是一个国家行为，它的规划应是建立一个新型产业的实施规划。它涉及国民经济的各行各业中凡与地理位置有关的空间信息的数字化。而其中的关键是建立数字产品交换的统一的标准和规范，保证它们在国家已有的空间数据框架中的一致性，为今后的空间数据集成和公益服务打下基础。在这个框架上加载我国经济、社会和人文等方面信息，并由此建成国家空间数据基础设施，以解决我国的人口、资源、环境、灾害等社会可持续发展中的重大问题和有关国土资源的规划保护利用、工农业发展等推动国家经济发展、生态平衡和人民生活质量提高的实际问题。
我要在这里大声呼吁：应该认识到国家地球空间数据基础设施的重大意义，它是我国在发展知识经济中的一项支柱性产业；应该认识到数字化地图是国家空间基础数据基础设施的框架和骨干，应及早加大投入，力争在三至五年初见成效，为下一世纪我国的数字地球计划打下坚实的基础。
第7版(科技)
专栏：
我国开始布设2000国家重力基本网
我国运用GPS等高精度测量仪器布设2000国家重力基本网的工作，日前拉开帷幕。这一任务由国家测绘局和总参测绘局共同承担，将于2001年完成。届时，将取得高精度的基础重力控制网成果，及时、有效地为国家经济建设、空间技术、地质勘探、海洋开发、地震预报、国防建设等各个领域提供基础测绘保障和服务。
2000国家重力基本网将覆盖我国包括台湾省在内的各省、自治区、直辖市，南海海域，香港特别行政区及澳门，由136个点组成，其中基准点18个，基本点118个。技术人员将团结拼搏，在今年内完成点位的选点、埋石工作，并进行部分线路的观测，明年完成全部野外工作，2001年完成数据处理，建成2000国家重力基本网。
近年来，由于国民经济的飞速发展，许多机场迁移或改扩建，使大多建在机场附近的重力基本点遭到破坏或使用不便，而测绘、地质、地震、国防、资源勘探等部门又对重力测量提出了更高的要求。为此，国家测绘局和总参测绘局决定联合布设2000国家重力基本网。为确保质量，2000国家重力基本网建设将运用GPS等测绘高新科技及高精度测量仪器，利用近年来获取的新的更为可靠和精确的绝对重力点成果，并开展国际间的技术合作。
（陈兰芹）
第7版(科技)
专栏：
再测珠峰
喜马拉雅山脉位于印度板块与欧亚板块冲击的交汇处，地壳变化剧烈，是地学界研究的热点之一。
在1998年最新一次对珠穆朗玛峰的观测中，测绘工作者在珠峰峰顶放置一台双频GPS接收机，接收天上4颗以上全球定位系统的卫星信号（上图），在地面上设置4台GPS接收机，同时对天上相同的卫星进行同步观测（下图）。经过对各站同步观测数据进行处理，大大提高了待测点的精度。
金立明供稿
第7版(科技)
专栏：
为数字地球奠基
——访国家测绘局局长金祥文
本报记者 贾西平
国家测绘局是负责我国基础测绘，即国家空间数据基础设施中的框架部分的政府职能部门。在世纪之交，国家测绘局应该如何发挥自己的优势，为实施中国的数字地球战略作出应有的贡献？就此，记者日前采访了国家测绘局局长金祥文。
金祥文说，江泽民总书记去年6月1日在两院院士大会上的讲话已经为我们指明了发展信息技术、加速建设国家信息基础设施的方向。要抢占科技和经济的制高点，走向21世纪的知识经济，就必须早日实现中国的数字地球战略，加速建设国家空间数据基础设施。当今世界已进入信息时代，以信息技术为特征的当代新技术革命，正使人们能够以前所未有的能力去获得有关我们社会和星球的巨量信息，并对它们进行有机集成和分析。提出数字地球的构想，应该引起我们的重视。我们应及时制定相应的国家级的发展战略，建设和发展独立自主的数字中国，以增强国力。
对数字地球与国家空间数据基础设施的关系，金祥文这样解释：国家空间数据基础设施是数字地球的基础，要实现数字地球战略，首先必须加速建设国家空间数据基础设施。数字地球是以信息高速公路和空间数据基础设施为依托的。在信息高速公路上，人们除了使用农业、工业、第三产业等社会经济调查统计数据外，还要使用地形、地貌等地理空间数据资料。由于人类社会经济生活中大量的信息都与空间有关，这类地理空间数据就成为各类信息的统一载体，在国家信息化建设中的作用类似于农业在国民经济中的基础地位，属于国家信息化的基础设施，因此被称为国家空间数据基础设施。在当前形势下，加强我国空间数据基础设施建设已经刻不容缓。目前世界上许多国家正采取积极措施，大力发展国家空间数据基础设施建设。为了迎接这一挑战，我们必须从国家利益出发，加速建设我国的国家空间数据基础设施。
当问到国家测绘局近些年为建设国家空间数据基础设施做了哪些工作时，金祥文说，经过10多年的不懈努力，国家测绘局已经建成了全国1∶100万和1∶25万地形、地名数据库和数字高程模型（DEM）。这是我国法定的国家空间数据基础设施的重要内容。但这两个基础数据库是定义在宏观和中观比例尺上的，还远不能满足国民经济和社会发展对于较大比例尺和较高分辨率空间数据的需求，难以有效地保障我国人口、资源、环境、灾害等方面工作的需要。此外，由于经济建设和社会发展速度很快，地图上应表示的地物地形等要素不断变化，使得空间数据库的更新和维护的任务异常艰巨。因此，对于我们这个幅员辽阔的大国来说，空间数据基础设施建设的规模之宏大、任务之繁重、技术之复杂都是空前的，所需的投资巨大，对从业人员的素质要求很高。
金祥文说，我们应该按照数字地球这一战略思想，统筹规划我国国家空间数据基础设施的建设工作。国家测绘局的近期目标是建立全国1∶5万和重点地区（国土资源开发，七大江河重点防范区、国家陆地边界等）的1∶1万空间数据库，构筑我国国家空间数据基础设施的坚实框架；中长期目标是逐步将我国陆地和海域范围内的地球空间信息数字化，建立多尺度、多层次、多分辨率的国家空间信息数据库，为国民经济信息化建设提供坚实的基础。
第7版(科技)
专栏：
四两拨千斤
周信炎
科技在经济建设中的作用真可谓四两拨千斤。1998年，海南省在对外合作的项目中，需要建立350万亩纸浆林育林基地。这种速生纸浆林对地理气候条件要求苛刻，而海南的地理条件又十分复杂，如何确定适宜的地方成为令人头疼的问题。如果用人工勘察的办法，费工费时不说，其结果是否详尽准确还是个未知数，据说有关部门已经作过多次专项统计，仍然心中没底。就在这时，测绘科技人员站出来了，他们只用4个人，花了1周时间就解决了这个难题。
也许有人要问，测绘科技人员有什么高招，能把这一难题轻而易举地解决了？原来他们的秘密武器是运用了一个能处理和分析空间数据的信息系统——海南国土资源基础信息系统。他们采用遥感技术将海南岛的土壤植被情况分成八大类，找出适合作育林基地的区域，再按坡度要求从适合区域确定育林基地的范围。很快，一幅用不同颜色清楚地标明适合育林的区域、适宜性较差的地区和不适宜育林地区的海南省纸浆林育林规划选址分析图出现了，及时地满足了决策的需要。
运用这个系统为社会各界服务的例子很多，这只是其中的一个。事实上，系统在建设期间就为社会提供了多项服务。海南建省10年来，这个系统为大量的建设项目提供了基础信息服务，取得了显著的社会和经济效益。
海南国土资源基础信息系统是中国和澳大利亚在地理信息产业领域开展的技术合作项目，从1995年至1998年历时3年建成。这是我国第一个全面应用数字化技术的大规模的省级基础地理信息系统，内容包括覆盖海南全岛的大地测量数据库、地形数据库、地名数据库和专题数据库，可以制作数字地图、多媒体地图、纸质地图、统计图表、数字影像、高精度空间定位信息等多种形式的地理信息产品，为海南省国土资源管理、综合规划和资源开发、基础设施建设等相关业务部门提供高效迅速、准确可靠的空间数据。作为全国基础地理信息系统的子系统，它对全国地理信息数字化进程起着推动作用。
第7版(科技)
专栏：
四千年前的地图，数字化地图，数字地球……
地图畅想曲
王增宁
不用上飞机，也不用乘飞船，便可以每秒300公里的速度鸟瞰中华大地，把祖国的锦绣山河、地形地貌尽收眼底。这不是科幻小说中的想象，也不是电影、电视中的画面，而是在国家测绘局，一种新的地图品种——电子地图带给人们的全新感受。
古老的地图
地图，作为一种直观显示和传播地理、经济、文化信息的基本载体，有着不可替代的独特功能，已成为国家经济建设、国防建设、科学研究和文化教育以及人们家居旅游、读书阅报的重要工具。电子地图的孕育离不开传统地图这片丰饶的土壤。据资料记载，早在四千多年前世界上就出现了地图。我国古籍《庄子》、《楚辞》中就记述了四千多年前夏禹时期“河伯献图”的故事，说的是黄河水神河伯送给治水的夏禹一方大青石，青石上绘有弯弯曲曲的线条，象征治水之图。鼎地图的传说记载于《左传》，传说夏禹所铸的九鼎上分别铭刻了当时九州的山川、草木、禽兽的图像。此图像可说是象征国土的原始地图。从秦汉开始，随着农业生产、土地整治、兴修水利的发展和军事征战的频繁，我国古老的测量学和地图逐渐形成。到了18世纪初清康熙年间，出现了我国第一部实测地图《皇舆全览图》。这部图的质量被西方人称为“不仅是亚洲当时所有地图中最好的一幅，而且比同时的所有欧洲地图都好，更精确”。
数字化地图
有人认为，人类拥有的80％的信息与地理空间定位有关。“数字地球”中，必须有各种以数字形式存在的地理信息，而传统地图生产工艺落后、成图周期长、劳动强度大、信息量小、运输和保存都不方便，已不能适应现代社会的要求。
近年来，国家测绘局的地图科技工作者敏锐地捕捉到这个地图学发展的新动向，积极开发、研制以数字形式存在、建立在计算机软硬件基础上的新型地图——电子地图。与传统地图相比，电子地图的优势是显而易见的：工序简单，能耗低，成图周期短，数字化存储，信息容量大，携带方便，一张普通5．25英寸光盘可存储地图数百幅，并具备查询、检索、分析、决策功能，这在过去是根本无法想象的。而且电子地图制作精度高，保存时间长，不易损坏和变形，便于修改与更新，还可将多幅地图方便地拼接为一幅大型地图。如果建成数字地球，在逻辑上可将数以万计的地图拼接在一起，漫游浏览所有区域。
电子地图的最早出现，是在本世纪70年代的美国、加拿大等发达国家。电子地图技术是一门综合技术，它的发展是以计算机技术、多媒体技术和以3S（GPS：全球定位系统，RS：遥感，GIS：地理信息系统）技术为代表的测绘高新技术的发展为依托的。
明天的地图
作为一个技术密集型产业，国家测绘局所属的产业队伍不仅掌握了先进的计算机技术、多媒体技术，而且在以3S技术为代表的测绘高新技术方面处于世界领先水平。1997年，中国地图出版社的电子地图室应运而生，一批年轻的、有志于我国电子地图事业的科技工作者全身心地投入了电子地图开发工作。1998年，一个技术力量更为雄厚、投入更多的电子信息中心又取代了这个电子地图室，一批有价值、有影响的电子地图相继问世。中国地图出版社作为国家级地图出版社，投资1000多万元，出版了一批有社会影响的电子地图。
近年来，我国出版的电子地图，种类齐全，千姿百态，色彩纷呈，展现出用高新技术武装起来的我国测绘产业蓬勃发展的喜人景象。电子地图，以其特有的多媒体形式和人机交互对话的方式，向人提供了传统地图根本无法与之媲美的大量的地图信息，给人带来一种亲临其境的神奇感受。
目前，电子地图已广泛应用于政府规划、经济贸易、旅游向导、卫星导航、作战指挥等领域。在地区和城市的各级管理、建设、分析、规划和评价工作中，在城市信息系统、自然灾害预测评估信息系统、遥感作物估产系统、交通管理信息系统以及资源利用、区域规划等系统的建设中，电子地图都已成为重要地理信息基础。电子地图应用领域还在不断扩展，电子地图的表现形式也将发生新的变化。
有关专家预言，在今后相当长的时间内，CD形式的电子地图仍将是电子地图出版的主要形式。因特网正在迅速兴起，并成为一种十分有效的信息传播方式，它为电子地图的传输提供了前所未有的机遇。不远的将来，电子地图将成为信息高速公路上“飞驰”的车流，读者足不出户便可通过网络浏览各类地图。
随着RS技术和GPS技术的实用化，电子地图与之结合，将产生导航和监控电子地图，从而使导航和监控在虚拟现实下得以实现。
依靠因特网技术，分布式电子地图数据库已经出现。因为电子地图所涉及的区域以及专业信息将会越来越大，其数据来源和应用也将是多方面的。依靠因特网技术，通过高速网络联接，把分布在不同地区、不同单位的地图和信息数据连成一个整体，实现信息共享和互操作，进而步入“数字地球”的美好境地。信息时代的技术革命正以超出人们想象的速度向前发展，日新月异的数字技术向地图出版工作者提出了挑战，也带来了机遇。可以想象，在我国地图科技工作者的努力下，古老的地图学一定会重放异彩，新型的电子地图一定会走进千家万户。（附图片）