数字地球的关键技术

Python与开源GIS

数字地球的关键技术

2017-01-20 作者: xuzhiping 浏览: 1923 次

摘要: 建造数字地球的技术和能力一直在发展和提高。可以预见,2020年的数字地球与2005年的数字地球将有天壤之别。目前看来,构建数字地球的核心技术包括: (1)计算科学。直到计算机出现,创造知识的实验和理论都受到局限。科学实验研究的许多现象都难以观测,它们或太大,或...

建造数字地球的技术和能力一直在发展和提高。可以预见,2020年的数字地球与2005年的数字地球将有天壤之别。目前看来,构建数字地球的核心技术包括:

(1)计算科学。直到计算机出现,创造知识的实验和理论都受到局限。科学实验研究的许多现象都难以观测,它们或太大,或太小,或太快,或太慢,或发生在10亿分之一秒或10亿年。另一方面,纯理论研究不能预测诸如雷暴等现象的后果。随着高速计算机作为新工具,我们能够模拟那些难以观测的现象,同时更好地分析和理解我们观测的数据。即计算科学克服了实验科学和理论科学的局限,模型和模拟为我们采集的地球信息提供了新的视点。

(2)海量数据存储。数字地球存储数以夸特(1024)计的信息。20世纪%年代后期,美国航空航天局(NASA)行星地球观测项目每天获得的信息量达到数以太计。我们获取的信息量更是正在急剧增加,它需要开发相应的信息存储设备和技术。

(3)卫星影像。1998年初,美国行政当局许可商业卫星系统提供lm空间分辨率的卫星影像,满足精确制图要求,替代先期航空影像。1987年美国高光谱传感器AVIRIS在NASA喷气推进实验室(JPL)的问世,标志第二代成像光谱仪进人遥感实用阶段。AVIRIS首次测量全部太阳辐射覆盖的波长范围(0.4~2.5jun)的成像光谱仪。1987年后,AVIRIS每年为科学研究和实际应用提供大量的图像数据。随着MODIS等卫星传感器的应用,卫星高光谱影像在可预见的未来将成为现实。

(4)宽带网络。数字地球所需要的数据涉及数千个不同组织,采用分布式存储。意味着参与数字地球的服务器必须由高速网络来连接。网络流量爆炸性增加,10GB/S(1G=109)传输速率的网络正在实验中,下一代网络速率将达到1TB/s(lT=10i2)。

(5)互操作。由于几个简单却广泛接受的协议,如网络协议,Internet和万维网获得了成功。数字地球也需要类似的不同层次互操作,使一个应用软件产生的地理信息,可以被另一个软件使用,地理信息系统(GIS)产业正通过0GIS来解决问题。如WebGIS是基于网络、以空间信息的管理、应用为目标的技术系统。OpenGIS解决GIS开放、集成、协作的标准和规范为目标。互操作的另—个技术层面是科学可视化,实现人与计算机之间的互操作。

(6)元数据。元数据是关于数据的数据。如要使影像或地理信息有意义,必须知道其名称、位置、作者(数据源)、日期、数据格式和分辨率等。美国联邦地理数据委员会正和美国产业界、州和地方政府部门合作,共同开发有关元数据的非官方标准。

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