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数字地球的作用和意义

时间:2015-09-21  归属:数字地球导论
数字地球的作用和意义

 

根据 Al Gore的报告称:数字地球将给“我们有一个空前无比的机会,可以把关于我们社会和我们星球的原始数据流转换成可以理解的信息,这种数据不仅包括地球的高分辨率的卫星影像、数字地图,也包括经济、社会和人口的信息。如果成功的话,它将在教育、可持续发展的决策、土地利用规划、农业以及危机处理等领域产生很大的社会和商业效益。数字地球计划还可以使得我们在人为的或自然的灾害问题和长期面临的环境问题方面进行合作。数字地球计划,还能促进大型产业的增长和提供很多的就业机会。他还列举了在指导虚拟外交、打击犯罪、保持生态多样性、预测气候变化及增加农业生产等方面的例子。

数字地球计划还将提供1米,甚至是1英尺分辨率的卫星遥感影像,而且获得数据的频率很高,甚至保证每天可获得一次数据。为了要达到这个目标,美国准备发射多个低轨卫星覆盖全球。这样的高分辨率卫星,将使地上的房子、车子、船舶、树木、甚至街上的行人、商店招牌都清晰可见,不仅具有重大的经济意义,而且还有重大的政治意义和战略意义。全球的资源、环境、社会、经济的分布、变化都可以掌握,可见其意义之重大。正是“谁掌握了信息,谁就掌握了主动权,谁就可能获得胜利”。

数字地球系统将改变人类社会的生产和生活方式。例如,数字农业(也叫信息农业)、数字海洋捕捞、数字交通、数字旅游等;数字经济包括:电子商务、电子金融(银行、保险、股票及期货和海关、税务)等;数字社会包括:电子政务、电子公安、电子法院等;此外,还有数字区域、数字城市等,这均将会大大促使产业的生产规模扩大,推动社会经济的发展。由数字地球技术系统产生的数字战场、数字外交、数字政治等也将改变原来的思维模式和操作方式。

对于信息科学,包括计算机科学和通信科学来说,数字地球如果能够解决非常复杂的地球各领域的信息化问题,那么信息科学不可能再会遇到什么难题了。如有则也许还有生命科学问题。因此,对于地球科学来说,数字地球技术系统是“一场新的技术革命,它正在使我们能够获取、存贮、处理和显示信息的方式发生天翻地覆的变化,使得我们对于我们所处的星球以及周围环境、文化现象等史无前例的海量数据的处理成为可能。”数字地球还为地球科学提供了“科学计算(Computational Science)的强大工具,为解决过去认为无法进行的时间和空间尺度跨度太大的或太小的地质、地理、大气或海洋过程的实验以及纯理论又无法解决的复杂自然现象的预测问题提供了可能性”(Al Gore,1998)。

数字地球虽然是最近才提出来的,但数字地球的思想和技术却已酝酿了很长久,起码有30年时间,并已经有了许多成功的实例。如“龙卷风”、“海气交换”、“天体运行”、“圣安得利斯断层地震”、“恐龙生态环境”、“毛孔虫生态环境”、“洛杉矶城市改造”与“拉斯维加斯城市改造”等的计算机仿真和虚拟实验,取得了相当大的成功;另外,科幻艺术片“侏罗纪公园”和“天地大碰撞”等也有一定的科学参考价值;计算机虚拟实验技术,不仅在制造业、建筑业及培训驾驶员等方面成绩突出,而且在生物实验、人体解剖学等方面都发挥了很好的作用。

数字地球为地球系统开创的科学实验条件,不仅可对未来的事件或过程进行实验,而且还可以对已经发生过的系统过程进行反演实验,可谓为知识创新和理论研究提供试验基地。对于数字地球提供的反演实验来说,也是前所未有的。如对我国广西、贵州、云南及新疆等地区的地壳运动的反演实验,不论在知识创新或理论研究方面都可能取得很好的进展。

在科学实验方面,包括物理学的或生物学方面的虚拟实验,以及工程实验,特别是水工实验和风洞实验等,现在都可以运用计算机进行虚拟实验。例如不同植物生长模型的计算软件的开发,已使得区域或城市的生态设计、农业试验田的计算机虚拟等成为可能。

又如,长江流域的全部信息化,包括数字化(计算机化)、网络化和智能化全部过程在内,如暴雨自动监测和预测、径流的自动监测与预测、险情的自动监测和预测、灾情的自动监测及预测,水库及分洪区、滞洪区的自动调控系统,险情自动警报系统及防洪救灾指挥系统等,使自然的长江成为可控制的长江或信息化的长江是有可能的。

现在,智能大楼或大厦,以及由许多智能大楼(厦)组成的智能小区,已经不是新鲜的事了,在日本和美国已经有了这样的示范区。美国计划着手建设50~60个数字化城市,将全部城市基础设施、功能设施和服务设施全部数字化,为城市规划、改造及生态设计等的实验创造了科学条件。新加坡也将建设成为一个数字化的城市。

数字地球,即信息化的地球,不仅是国家信息化的重要组成部分,而且为地球科学开创了前所未有的科学实验条件,为地球科学的知识创新和理论研究提供了科学实验基地。数字地球技术系统将使“全球信息聚集在我手掌中”的科学幻想成为现实。

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