1、农业社会是资源经济农业社会是资源经济，谁拥有资源（自然资，谁拥有资源（自然资源，人力资源等）谁就主宰世界。源，人力资源等）谁就主宰世界。工业社会是资本经济工业社会是资本经济，谁拥有资本谁就主宰，谁拥有资本谁就主宰社会。社会。到了到了2121世纪人类将进入世纪人类将进入信息社会信息社会，谁拥有知，谁拥有知识，谁就主宰世界，称之为识，谁就主宰世界，称之为知识经济知识经济。人类经济发展的三步曲人类经济发展的三步曲资源经济：物质流资源经济：物质流 知识经济：知识经济：资本经济：资本经济：物质流物质流资本流资本流信息流信息流物质流物质流资本流资本流物质流物质流19981998年江泽民总书记在接见两院院士
2、代表时的讲话年江泽民总书记在接见两院院士代表时的讲话中指出：中指出：“当今世界，以信息技术为主要标志的科当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异，高科技成果向现实生产力的转化技进步日新月异，高科技成果向现实生产力的转化越来越快，初见端倪的知识经济预示人类的经济社越来越快，初见端倪的知识经济预示人类的经济社会生活将发生新的巨大变化。会生活将发生新的巨大变化。”美国前副总统戈尔于美国前副总统戈尔于19981998年年1 1月月3131日在日在“数字地球数字地球认识认识2121世纪我们这颗星球世纪我们这颗星球”的报告中提出了一个的报告中提出了一个通俗易读的概念，即通俗易读的概念，即“数字地球
3、数字地球”。“数字地球数字地球”勾绘出了信息时代人类在地球上生存、勾绘出了信息时代人类在地球上生存、工作、学习和生活的时代特征。工作、学习和生活的时代特征。通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活通俗地讲，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、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。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、多媒体技术严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术
4、和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用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、多时海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时相和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持相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。和改善人类活动和生活质量。 什么是数字省区？什么是数字省区？ 以计算机技术、多媒体技术和大规模存以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以高速宽带网络为纽带，储技术为基础，以高速宽带网络为纽带，以多比例尺空间数据基础设施为框架，以多比例尺空间数据基础设施为框架，将全省区及所属各城镇的各种自然环境、将全
5、省区及所属各城镇的各种自然环境、社会、人文、政治、经济的有关信息数社会、人文、政治、经济的有关信息数字化，实现其在网上的流通，以最大限字化，实现其在网上的流通，以最大限度地促进全省区经济的发展和不断提高度地促进全省区经济的发展和不断提高人民的生活质量人民的生活质量 什么是数码城市？什么是数码城市？ 数码城市是数字地球的重要组成部分数码城市是数字地球的重要组成部分 数码城市是赛博空间的一个子集数码城市是赛博空间的一个子集 数码城市是城市地理信息和其他城市信息相数码城市是城市地理信息和其他城市信息相结合并存储在计算机网络上的能供远程用户结合并存储在计算机网络上的能供远程用户访问的一个新的将各个城市
6、和城市外的空间访问的一个新的将各个城市和城市外的空间连在一起的虚拟空间连在一起的虚拟空间“3S”技术技术数字地球的核心是地球空间信息学，地数字地球的核心是地球空间信息学，地球空间信息科学的技术体系中最基础和球空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是基本的技术核心是3S3S技术及技术及3S3S集成集成。所谓所谓“3S”3S”是全球定位系统（是全球定位系统（GPGP 或或GNSSGNSS）、地理信息系统（）、地理信息系统（GIGI ）和遥感）和遥感（R R ）的统称。）的统称。信息时空基准：卫星导航定位系统（信息时空基准：卫星导航定位系统（GNSSGNSS）信息获取方式：地面、航空、航天遥
7、感（信息获取方式：地面、航空、航天遥感（RSRS）信息传输手段：计算机通信网络信息传输手段：计算机通信网络信息分析处理：数学物理模型、空间分析（信息分析处理：数学物理模型、空间分析（GISGIS）信息服务体系：地球空间信息综合服务网格信息服务体系：地球空间信息综合服务网格地球空间信息地球空间信息 什么事件，什么变化什么事件，什么变化什么时间，什么地点什么时间，什么地点(Geo-Spatial Information Science and Technology，Geomatics) 采用现代探测与传感技术、摄影测量与遥感对地观测技术、卫星导航定位技术、卫星通信技术和地理信息系统等为主要手段，研
8、究地球空间目标与环境参数信息的获取、分析、管理、存贮、传输、显示和应用的一门综合和集成的信息科学和技术Nature2004年一年一月号指出，美国劳动部已月号指出，美国劳动部已将地球空间技术与纳米技将地球空间技术与纳米技术和生物技术并列为当今术和生物技术并列为当今最具发展前途和最有潜力最具发展前途和最有潜力的三大高新技术的三大高新技术地球空间信息学地球空间信息学1996年，国际标准化组织年，国际标准化组织(ISO)对对Geomatics的定义：的定义： Geomatics is a field of activity which, using a systematic approach inte
9、grates all the means used to acquire and manage spatial data required as part of scientific, administrative, legal and technical operations involved in the process of production and management of spatial information. These activities include, but are not limited to, cartography, control Surveying,di
10、gital mapping, geodesy, geographic information systems, hydrography, land information management, land surveying, mining surveying, photogrammetry and remote sensing ISO还给出以下的简明定义还给出以下的简明定义： Geomatics is the modern scientific term referring to the integrated approach of measurement, analysis, manage
11、ment and display of spatial dataISOISO对地球空间信息学的定义对地球空间信息学的定义传感器定轨定姿信息获取导航定位数据处理遥感数据接收处理空间探测数据处理服务与分发多种信息的融合与集成时空基准的建立与维持空间环境模型遥感成像机理 各类型用户信息传输各级产品的生产各级产品的生产各种应用卫星研制与发射地球空间信息学研究范畴地球空间信息学研究范畴 GPSGPS已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子大地测量仪器。大地测量仪器。8080年代以来，尤其是年代以来，尤其是9090年代以来，年代以来，GPSGPS与现代通信技术相
12、结合，在空间定位技术方面引与现代通信技术相结合，在空间定位技术方面引起了革命性的变革。起了革命性的变革。 用用GPSGPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静态扩展地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静态扩展到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事后处理扩展到实时后处理扩展到实时( (准实时准实时) )定位与导航，绝对和相定位与导航，绝对和相对精度达到米级、厘米级乃至亚毫米级，从而大大对精度达到米级、厘米级乃至亚毫米级，从而大大拓宽了其应用范围和在各行各业中的作用。
13、拓宽了其应用范围和在各行各业中的作用。GPSGPS卫星分布图卫星分布图无无SASA时时 C/AC/A码单点定位精度码单点定位精度 15-30m15-30m有有SASA时时 C/AC/A码单点定位精度码单点定位精度 100 m100 m 军用军用P P码单点定位精度码单点定位精度 3 m3 mGPS卫星卫星GPS卫星卫星基准站（坐标已知）待定站（坐标未知）差分定位精度伪 距 ： 5 m相 位 ： 厘 米 级 到毫米级 隔河岩水库蓄水现状图隔河岩水库蓄水现状图隔河岩大坝隔河岩大坝GPS监测网图监测网图隔河岩水库泄洪图隔河岩水库泄洪图隔河岩水利枢纽工程在隔河岩水利枢纽工程在1998年夏季的特大洪水中
14、，错峰调节洪年夏季的特大洪水中，错峰调节洪水，发挥了卓越的贡献。这与水，发挥了卓越的贡献。这与在恶劣环境下的实时监测，为大坝提供变形数据以确保大坝安在恶劣环境下的实时监测，为大坝提供变形数据以确保大坝安全的前提下最大限度控制流量所发挥的作用是分不开的。全的前提下最大限度控制流量所发挥的作用是分不开的。基准点1基准点2GPS1GPS2GPS2GPS3GPS3GPS4GPS49898抗洪龙王庙险段抗洪龙王庙险段GPSGPS监测工程监测工程 采用卫星轨道采用卫星轨道: : 广播星历广播星历 , ,精度精度1010-6-6 观测时间观测时间: : 每次每次9012090120分钟分钟 观测覆盖范围观测
15、覆盖范围: : 1km8km 1km8km 重复测量精度重复测量精度: : 5 mm 5 mm 工作特点：工作特点：四台仪器同时工四台仪器同时工作、事后处理作、事后处理GPS1GPS1GPS2GPS2GPS3GPS3GPS4GPS4龙王庙险段龙王庙险段GPSGPS实时差分监测工程实时差分监测工程 采用卫星轨道采用卫星轨道: : 广播星广播星历历 , ,精度精度1010-6-6 观测时间观测时间: : 每次每次9012090120分分钟钟 观测覆盖范围观测覆盖范围: : 1km 1km2 28km8km2 2 重复测量精度重复测量精度: : 5 mm 5 mm 工作特点：工作特点：四台仪器同时四
16、台仪器同时工作、事后处理工作、事后处理FMFM发射塔发射塔FM发射机武测WADGPS基准站 采用卫星轨道采用卫星轨道: : 广播星广播星历或精密星历历或精密星历 , ,精度精度1010-8-8 观测时间观测时间: : 1 Sec 1 Sec 观测覆盖范围观测覆盖范围: : 20km 20km2 2 1010秒平均精度秒平均精度: : 5 mm efficiencymass, costLASER Altimetry0.1 - 0.5 mhgt. res.Atmospheric Chemistry,Clouds/AerosolsCALIPSOclouds & aerosolsH/V res. 25
17、0 m/30 mUV DIAL O3 & trace gases Direct CO2 Multi-kHz microlaser altimetercm 3D res.Scanning H2O DIALLIDAR RoadmapReal-time image of flooding in Hubei ProvReal-time image of flooding in Hubei Prov. .Real time Flooding Monitoring SystemDrought monitoring(through NDVI) Drought Monitoring (Every 10 day
18、s)Drought Distribution in Northern China Apr., 08, 1997Apr., 18, 1997Apr., 28, 1997RS Applications in City Expanding(1)RS Applications in City Expanding(2)RS Application in Monitoring the Changes of Landuse(1)RS Application in Monitoring the Changes of Landuse(2)INSARINSAR和和D-INSARD-INSAR利用干涉雷达和差分干涉
19、雷达测量地表三维形态和变化Geocoded intensity image of the selected area地学编码后的SAR强度影象Fig. 6 Land subsidence map of the selected area (between Oct.95 and Oct. 97)该区两年中的地面形变图Geoceded differential interferogram generated from the pair 21477/32499. The time difference between two passes is 769 days.地学编码后的差分干涉图 Geocod
20、ed height change model generated from the pair 21477/32499生成的高程变化模型误误差差统统计计结结果果（根根据据 2 28 8 个个点点）ItemMean ()RMS ()MaxMinValue (cm)0.0001.1122.533-3.20740- 400mm/yr Reference point, assumed motionless40 mm/yr !PS Technique: preliminary results Shanghai 自动制作正射影像图自动制作正射影像图三峡正射影象图：三条航带三峡正射影象图：三条航带 、1751
21、75张航空影像张航空影像北京城市景观（亚运村）利用影象融合技术进行土地利用调查利用影象融合技术进行土地利用调查利用影象融合技术发现土地利用变化利用影象融合技术发现土地利用变化利用影象融合技术发现土地利用变化利用影象融合技术发现土地利用变化风风云云一一号号第第一一张张展展宽宽云云图图风风云云一一号号第第一一副副彩彩色色云云图图华北地区图贝加尔湖地区台湾地区三轨拼图台风监测应用99.06.05台风在台湾南面台风监测应用99.06.06台风在福建南面水灾图水灾图火情监测图火情监测图火情监测图监测沙尘暴灾害监测积雪河河口口泥泥沙沙图图城城市市热热岛岛图图全全国国地地貌貌图图全全国国植植被被图图北半球可
22、见光云图北半球可见光云图南半球可见光云图南半球可见光云图全球海温图全球海温图LDPT美国西海岸美国西海岸LDPT巴尔干地区巴尔干地区LDPT美国拼图美国拼图FY-1DFY-1D、HY-1HY-1发射发射 2002,5.2002,5.HY-1HY-1水色扫描仪三通道合成图水色扫描仪三通道合成图上图：菲律宾上图：菲律宾吕宋岛东北海域吕宋岛东北海域下图：印下图：印 尼尼 苏拉威西北部海域苏拉威西北部海域HY-1HY-1水色扫描仪水色扫描仪8/6/28/6/2三通道三通道合成图合成图（199199轨轨) )( (墨西哥湾）墨西哥湾）“神舟三号神舟三号”飞行飞行“神舟三号神舟三号”飞船舱段构型飞船舱段构
23、型 留轨舱载荷留轨舱载荷 返回舱载荷返回舱载荷 1 1中分辨率成像光谱仪中分辨率成像光谱仪 8 8多工位晶体生长炉多工位晶体生长炉 2 2卷云探测仪卷云探测仪 9 9空间蛋白质结晶装置空间蛋白质结晶装置 3 3地球辐射探测仪地球辐射探测仪1010细胞生物反应器细胞生物反应器 4 4太阳常数监测仪太阳常数监测仪1111固体径迹探测仪固体径迹探测仪5 5太阳紫外光谱监测仪太阳紫外光谱监测仪 1212微重力测量仪微重力测量仪 6 6大气成分探测器大气成分探测器 13.13.有效载荷公用设备有效载荷公用设备 7 7大气密度探测器大气密度探测器 ( (电源电源, ,数传数据管理设数传数据管理设备备) )
24、 神州三号飞船载荷：神州三号飞船载荷： 中分辨率成像光谱仪中分辨率成像光谱仪任务：进行成像光谱仪的空间技术试验，成像光谱任务：进行成像光谱仪的空间技术试验，成像光谱 的对地观测应用试验的对地观测应用试验 主要技术指标主要技术指标可见近红外可见近红外短波红外短波红外热红外热红外探测波段探测波段um0.4030.8030.8431.0282.152.258.48.910.311.311.512.5波段数波段数2010112光谱带宽光谱带宽20nm0.1m0.5m1m信噪比信噪比2502000.40.3地面分辨率地面分辨率500m扫描角扫描角44（400km）数据率数据率7.2 Mbps机械制冷机工
25、作温度: 85K中分辨率成像光谱仪图像中分辨率成像光谱仪图像湾湾渤海渤海中分辨率成像光谱仪图像中分辨率成像光谱仪图像马尔马拉海马尔马拉海Image of Moderate Resolution Imaging Spectrometer on Shenzhou-3Water color-1Water color-2Image of Moderate Resolution Imaging Spectrometer on Shenzhou-3 Bohai bay AreaClassification of Vegetation CanopiesImage from Moderate Resoluti
26、on Imaging Spectrometer on Shenzhou-3Between Japan and South KoreaImage from Moderate Resolution Imaging Spectrometer on Shenzhou-3( Yangzhe River) 鄱阳湖鄱阳湖(Panyang Lake)洞庭湖洞庭湖(Dontin Lake)Forest FireImage from Moderate Resolution Imaging Spectrometer on Shenzhou-3(Califoria, 24,July 2002)San Francisc
27、o and Bay AreaLos AngelesForest FireImage from Shenzhou- 3 (California,USA)Relative reflectance spectra extracted from CMODIS image Algerian Earthquake, May 2, 2003 Quick Mapping of the Damages using pre and post-event SPOT imagesInternational CharterSpace and Major Disasters(CNES, CSA, ESA, ISRO, N
28、OAA)http:/www.disasterscharter.orgUNESCO, June 6, 2003Location of the May 21, 2003 Earthquakecourtesy of International CharterUNESCO, June 6, 2003pre-earthquake SPOT5 image (5 March 2003)post-earthquake SPOT4 image (23 May 2003)Main shock location(s), focal mechanism and estimated fault location and
29、 sizecourtesy of International CharterUNESCO, June 6, 2003Difference between pre and post-event SPOT imagesAreas in red have “changed” between the two acquisitionscourtesy of International CharterUNESCO, June 6, 2003 多维、动态多维、动态GISGIS 影像、图形和影像、图形和DEMDEM一体化一体化 基于互联网和内联网的网络基于互联网和内联网的网络GISGIS GISGIS产业化产
30、业化 从提供数据到提供信息与服务从提供数据到提供信息与服务Digital Line Graphics (DLG)DOMDLGDigital Ortho-photo Map (DOM)DEM+DOM+DLG图为图为GeoStar中最佳路径计算示意图，图中数据为北京市公路网络（中最佳路径计算示意图，图中数据为北京市公路网络（6413个结点、个结点、9214条弧段），搜索一条从西北角贯穿市区到东南角的路径，仅条弧段），搜索一条从西北角贯穿市区到东南角的路径，仅需约需约2秒（秒（Intel Pentium 133MHz, 32MB RAM）。）。土地变更调查土地变更调查广广 东东 省省 卫卫 星星 影
31、影 像像 图图珠珠 江江 三三 角角 洲洲 卫卫 星星 影影 像像世界上最大的数码城市主页上的图形界面世界上最大的数码城市主页上的图形界面点击点击“ “Business DstrctBusiness Dstrct” ”进入商业区进入商业区点击点击“ “Residential DstrctResidential Dstrct” ”进入居民区进入居民区赛博空间的商业区，点击相应名称可继续深入赛博空间的商业区，点击相应名称可继续深入赛博空间的居民区赛博空间的居民区 ，点击相应名称可继续深入，点击相应名称可继续深入2.5D model generated from the 2D outline2.7D
32、 model generated from the 2D roof outlines3D modeling and editingDEMDLGDOMCity ModelAttribute RDBLevel Of Details 2D GISDPW / CAD3D S/MaxcoarsefineA blockA buildingInterior of a building3D building model after texture mapping3D geometric modelcityscape based on the integrated databases3D Electronic
33、map based on the integrated databases2D Electronic map数码上海与三维电子地图数码上海与三维电子地图 三维城市模型三维城市模型规划的重要工具规划的重要工具设计方案论证：视觉效果评估视觉效果评估日照模型的辅助空间决策应用GIS技术Web GIS: 空间影像信息发布Web 3D GIS Based Java 3D (example 1) browser interfaceWeb 3D GIS Based Java 3D (example 1) Query information in database =空基空基3S3S集成：用空集成：用空 地定
34、位模式实现直接对地定位模式实现直接对地观测，主要目的是在无地面控制点（或有少地观测，主要目的是在无地面控制点（或有少量地面控制点）的情况下，实现航空航天遥感量地面控制点）的情况下，实现航空航天遥感信息的直接对地定位、侦察、制导、测量等信息的直接对地定位、侦察、制导、测量等 =地基地基3S3S集成：车载、舰载定位导航和对地面集成：车载、舰载定位导航和对地面目标的定位、跟踪、测量等实时作业目标的定位、跟踪、测量等实时作业卫星卫星1 1卫星卫星2 2卫星卫星3 3卫星卫星4 4单差分方式相对动态GPS定位示意图基准站航摄仪Calgary University,Canada舰载移动测量系统舰载移动测量
35、系统Leador 2002 特点 增加DGPS/INS组合导航系统 两台车用电子计算机 四台CCD黑白相机+一台彩色数码相机 测量精度0.1-0.3米 量测范围：道路及两侧各50米以内LD 2002 外观图外观图LD2002 侧视图侧视图车内的两台电脑与电源车内的两台电脑与电源Applications of road surveyor system-Applications of road surveyor system-vehicle navigation3530711241150.441.0442.44Transportation monitoring on highways武汉经济技术开
36、发区多形式电子地图LEADOR 2002LEADOR 2002技术性能指标技术性能指标事后动态定位误差：事后动态定位误差：水平 1cm + 1ppm；垂直 2cm + 1ppm；INS：漂移1o/h；随机游走：0.3 o / h1/2；200HZ 数据率：CCD立体量测：绝对精度：0.5m ；相对精度：0.02m属性记录属性记录：可记录190种常用地物属性，可扩展；音视频音视频：全过程记录作业流程；闭环的质量检测体系； 288线/550线视频；64小时/16小时（40G硬盘） ；导航精度导航精度：1米；GPS、INS双模式不间断导航； 地图成果满足地图成果满足1/20001/2000地形图精度
37、要求；地形图精度要求；平均测量车速平均测量车速：60km/h适用高速公路/等级公路/等外公路；可靠性：可靠性：外业连续8小时；24V,低电压报警； 车外器件工作环境温度：-20 +60； 车外器件的防护性：耐雨淋、抗震动； MMS与传统道路测量方式之间的比较 测量方式测量方式 比较内容比较内容航空摄影测量与遥感航空摄影测量与遥感人工常规测量人工常规测量和调绘和调绘移动道路测量移动道路测量适用范围适用范围大面积测量大面积测量碎步测量碎步测量带状专题测量带状专题测量点位测量精度点位测量精度分米级分米级厘米级厘米级分米级分米级地物属性采集地物属性采集需判读，不能采集与摄影方需判读，不能采集与摄影方向
38、相平行的地物之属性；难向相平行的地物之属性；难以采集细小地物属性；以采集细小地物属性；带有人工主观性；带有人工主观性；在道路上作业较在道路上作业较不安全不安全；采用音频、视频、属采用音频、视频、属性面板等多种方式完性面板等多种方式完成全面的属性记录；成全面的属性记录；效率效率高高很低很低高高成本成本最高最高高高低低快速数据更新快速数据更新（修测）（修测）快，但不完全适合；快，但不完全适合；慢，难以满足慢，难以满足快捷、准确、全面快捷、准确、全面LD2000-RHMMS用于与智能交通相关的领域在穿过天桥前在卫在穿过天桥前在卫星影像中点击所选点星影像中点击所选点获得前面天桥的显示获得前面天桥的显示
39、 航测遥感技术用于道路测量航测遥感技术用于道路测量 垂直摄影，不能获取某些类型的地物属性、费用昂贵垂直摄影，不能获取某些类型的地物属性、费用昂贵但MMS可使用航片或卫片数据来补充成图 专业独立自主测成图软件，室内在影像上作业 标准、通用格式电子地图，方便交换相对误差相对误差 : 10cm30cm绝对误差绝对误差 : 0.5m1m系统应用举例系统应用举例电子地图测制电子地图测制系统应用举例系统应用举例电子地图修测电子地图修测交通数字不交通数字不一致，已改变一致，已改变 地图位置与地图位置与影像匹配影像匹配早期测制的电早期测制的电子地图子地图城市信息掌中宝PDA+GPS+Digital Map掌上信息通基于PDA的电子地图技术GIS和LBS市场潜力比较(Oracle Corp ) 结束语结束语 从“数字地球” 到“数字城市”代表了信息时代与网络时代人类生存、生活、工作和学习的崭新模式，是推进经济发展和社会进步的一面旗帜； “数字地球” 将会为我国国家安全，全面建设小康社会和社会可持发展作出贡献。可以预见可以预见在未来的十到二十年内，地球空间信在未来的十到二十年内，地球空间信息技术将会与通信技术更加紧密结合，并息技术将会与通信技术更加紧密结合，并且进入到人们日常生活的方方面面，成为且进入到人们日常生活的方方面面，成为知识经济时代社会经济新的增长点：知识经济时代社会经济新的增长点：
