2020-2021学年第四节 数字地球说课ppt课件

这是一份2020-2021学年第四节 数字地球说课ppt课件，共39页。PPT课件主要包含了数字地球的概念，“信息就在指尖上”，数字地球的核心，数字地球的技术组成，高性能计算能力，数字校园等内容，欢迎下载使用。

数字地球（Digital Earth）是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现与再认识，是全球定位系统、遥感技术、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等各种科技的综合应用。
“3S”技术是数字地球的核心技术
定义：把地球上每一个确定点（点的范围因需要可大可小）的相关信息和数据组织起来，然后进一步组合地球上所有这样的点，构造一个能包容自然和人类大多数数据和信息的虚拟地球。人们可以快速、形象地了解地球上的任何一点、任何方面的信息，从而实现“信息就在指尖上”的梦想。
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人电脑中，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。
一是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会等方面的问题。二是最大限度地利用资源，并使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地球的信息。
特点： 嵌入海量地理数据，实现多分辨率和三维的地球的表示，即“虚拟地球”。
二、数字地球的技术基础
要在电子计算机上实现数字地球不是一件简单的事，它需要诸多学科，特别是信息科学技术的支撑。这其中主要包括：信息高速公路与高速网络技术、高分辨率卫星遥感技术、空间信息技术与空间数据基础设施、大容量数据存储技术、可视化和虚拟现实技术、高性能计算能力。
数字地球的技术组成的层次
虚拟现实技术使数字地球与我们更加接近
近几年来，虚拟现实成为国内外科技界关注的一个热点。虚拟现实借助计算机技术及硬件设备，通过视、听、触、嗅等手段，让人感受一种数字虚幻情境。 虚拟世界可以对使用者的输入（如手势、语言命令）作出响应。如，你“拿起”一把虚拟的火炬，你立即会被橙红色的火焰所照耀，并具有周身温暖的感觉；你可以用虚拟的“手”，去感触游弋在虚拟鱼缸中的金鱼；坐在虚拟的驾驶室，你能够感觉到高速行驶中的颠簸状态与耳边呼啸的风声。
1. 信息高速公路与高速网络技术
2. 高分辨率卫星遥感技术
3. 空间信息技术与空间数据基础设施
4. 大容量数据存储技术
5. 可视化和虚拟现实技术
1、信息高速公路与高速网络技术
一个数字地球所需要的数据已不能通过单一的数据库来存贮，而需要由成千上万的不同组织来维护。这意味着参与数字地球的服务器将需要由高速网络来连接。
在 Internet 流量爆发性增长的驱动下，远程通信载体已经尝试使用 10G / S 的网络，而每秒 1 015 byte 的因特网正在研究中。相在 21 世纪将会有更加优秀的宽带高速网供人们使用。
信息高速公路，是把信息的快速传输比喻为“高速公路”。所谓“信息高速公路”，就是一个高速度、大容量、多媒体的信息传输网络。其速度之快，比目前网络的传输速度高1万倍；其容量之大，一条信道就能传输大约500个电视频道或50万路电话。此外，信息来源、内容和形式也是多种多样的。网络用户可以在任何时间、任何地点以声音、数据、图像或影像等多媒体方式相互传递信息。
2、大容量数据分布式存储技术
数字地球将需要存贮 10 1 5 字节的（ Quadrillins ）信息。美国 NASA 的行星地球计划 EOS 一 AMI 1999 年上天，每天将产生 1 000 GB （即 1 TB ）的数据和信息， 1 米分辨率影像覆盖广东省，大约有 1 TB 的数据，而广东才是中国的 1 / 53 。所以要建立起中国的数字地球，仅仅影像数据就有 53TB ，这还只是一个时刻的多时相的动态数据，其容量就更大了。目前美国的 NASA 和 NOAA 已着手建立用原型并行机管理的可存贮 1 800TM 的数据中心，数据盘带的查找由机器手自动而快速地完成，相信在 21 世纪，还会有新的突飞猛进。
3、高分辨率卫星遥感技术
20 世纪的遥感卫星影像，在卫星遥感问世的 20 多年分辨率已经有了飞快的提高，这里所说的分辨率指空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。空间分辨率很高。从遥感形成之初 80 m，提高到 30 m， 10 m， 5 . 8 m，乃至 2 m。军用可达 10 cm。在 21 世纪获取 1 m或优于 1 m的空间分辨率影像将会十分方便
光谱分辨率指成像的波段范围，处得愈细，波段愈多，光谱分辨率就愈高，现在的技术可以达到 5 一 6 nm （纳米）量级， 400 多个波段。细分光谱可以提高自动区分和识别目标性质和组成成分的能力。时间分辨率指重访周期的长短，目前一般对地观测卫星为 15 一 25 天的重访周期。通过发射合理分布的卫星星座可以 3 一 5 天观测地球一次。
4、空间信息技术与空间数据基础设施
空间信息是指与空间和地理分布有关的信息，据统计，世界上的事情有 80 ％与空间分布有关．空间信息用于地球研究即为地理信息系统。为了满足数字地球的要求，将影像数据库、矢量图形库和数字高程模型 (DEM)三库一体化管理的 GlS 软件和网络 GPS ，将在 21 世纪十分成熟和普及。从而可实现不同层次的互操作，一个 GIS 应用软件产生的地理信息将被另一个软件读取。
5、可视化和虚拟现实技术
可视化是实现数字地球与人交互的窗口和工具，没有可视化技术，计算机中的一堆数字是无任何意义的。数字地球的一个显著的技术特点是虚拟现实技术。建立了数字地球以后，用户戴上显示头盔，就可以看见地球从太空中出现。
戴上数据仪器，可以在虚拟空间中体验太空漫步的美妙滋味.
地球是一个复杂的巨系统，地球上发生的许多事件、变化和过程又十分复杂而呈非线性特征，时间和空间的跨度变化大小不等，差别很大，只有利用高速计算机，我们今日和跨世纪的未来，才有能力来模拟一些不能观测到的现象。利用数据挖掘（ Data Mining ）技术，我们将能够更好地认识和分析所观测到的海量数据，从中找出规律和知识。
三、数字地球的应用前景
三、数字地球与我们的生活
“数字城市”：从广义上说，是通过宽带多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台，整合城市信息资源并加以充分利用，建立电子商务、电子政务、科技信息系统、劳动和社会保障信息系统等子系统，通过发展信息家电、网上教育、远程医疗，建设信息化社区，最终实现城市国民经济和社会发展的全面信息化。
中国：一些城市也在积极投入数字城市建设、并制定了相应的目标。例如：“数字北京”、“数字上海”、“数字广州”、“智能济南”等。其中，北京市明确提出“数字北京”的建设目标是通过建设宽带信息网络、地理信息系统等基础设施平台，整合首都信息资源，建立电子政务、电子商务系统，实现国民经济信息化和公共服务领域的信息化；构建起秘信息社会相适应的信息化软环境；发展信息家电、远程教育、网上医疗、建设信息化社区。
下列不属于“数字中国”服务领域的工作是(　)A．了解长江流域的水土流失状况B．了解股市行情C．通缉罪犯 D．设计时装应用网络技术可能对国家安全构成直接威胁(　)①在互联网上存在着许多容易扩散的计算机病毒　②敌对势力利用网络散布谣言，扰乱社会秩序　③外国情报机构可以利用网络技术窃取国家机密　④网上黑客经常破坏一些计算机网络 A．①② B．②④ C．②③ D．③④
“数字化社区”：顾名思义，就是通过数字技术将管理、服务的提供者与每个住户相联结的社区。这种数字化的网络系统 · 使社区的管理者与住户之间可以实时地进行各种形式的信息交互，由于现代网络浏览器的先进性以及多态的表现性，加上各种网络多媒体技术的应用，从而营造出了一个丰富多彩的虚拟社区。
“地球村”：信息高速公路的出现，国际互联网的使用，“数字地球”的产生，“缩小”了我们生活的空间，“缩短”了我们联系交往的时间，使我们生活的世界成为一个全球性、同时性的“地球村”。