導(dǎo)語(yǔ)：數(shù)字黃河關(guān)鍵技術(shù)管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、“數(shù)字地球”的基本概念

由來(lái)：1998年1月，美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)栐诩永Ｄ醽喛茖W(xué)中心發(fā)表了題為“數(shù)字地球：21世紀(jì)認(rèn)識(shí)地球的方式”的報(bào)告。

要點(diǎn)：在三維地球的數(shù)字框架上，按照地理坐標(biāo)集成有關(guān)的海量空間數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，構(gòu)建一個(gè)數(shù)字化的地球，即“數(shù)字地球”，為人們認(rèn)識(shí)、改造和保護(hù)地球提供一種重要的信息源和新技術(shù)手段。

實(shí)質(zhì)：數(shù)字地球是遙感、遙測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)與地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Internet）/萬(wàn)維網(wǎng)（Web）、仿真與虛擬技術(shù)等現(xiàn)代科技的高度綜合集成和升華，是當(dāng)今科技發(fā)展的制高點(diǎn)。

推進(jìn)：“數(shù)字地球”計(jì)劃與我國(guó)的“國(guó)家信息化”或“國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化”的戰(zhàn)略目標(biāo)是一致的，在國(guó)內(nèi)也引起了我國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人與科技界極大的關(guān)注?！皵?shù)字地球”計(jì)劃是中國(guó)21世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的切入點(diǎn)，是我國(guó)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的技術(shù)保障。實(shí)現(xiàn)“數(shù)字地球”計(jì)劃是關(guān)系到國(guó)家和國(guó)防的安危以及經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展戰(zhàn)略的重大問(wèn)題。

內(nèi)涵與外延：“數(shù)字地球”的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)上是信息化的地球，包括地球大部分要素的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、可視化的全部過(guò)程。外延包括數(shù)字區(qū)域與數(shù)字行業(yè)，如數(shù)字北京、數(shù)字福建、數(shù)字鐵路、數(shù)字國(guó)土等。

數(shù)字地球的基礎(chǔ)技術(shù)：多種分辨率的遙感技術(shù)、快速定位技術(shù)、以計(jì)算機(jī)為核心的WebGIS與OpenGIS技術(shù)以及高速計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

二、“數(shù)字地球”的支撐技術(shù)

“數(shù)字地球”的學(xué)科交叉與知識(shí)融合模式可概括為：

3S（GIS/RS/GPS）+NET+VR

其中：GIS為地理信息系統(tǒng)；RS為遙感技術(shù)，GPS為全球定位系統(tǒng)；NET為網(wǎng)絡(luò)；VR為虛擬現(xiàn)實(shí)。

關(guān)鍵技術(shù)包括1m分辨率的衛(wèi)星遙感技術(shù)，海量數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)與處理技術(shù)，高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，WebGIS與OpenGIS的互操作技術(shù)，多分辨率多維數(shù)據(jù)的融合與主體動(dòng)態(tài)表達(dá)技術(shù)，仿真與虛擬技術(shù)，元數(shù)據(jù)Metadata技術(shù)。

從“數(shù)字地球”與“數(shù)字黃河”應(yīng)用需求看，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下關(guān)鍵支撐技術(shù)：

1.空間數(shù)據(jù)共享平臺(tái)

地理空間信息具有基礎(chǔ)性、區(qū)域性、共享性、綜合性和分布性，已得到廣泛的重視和應(yīng)用。由于缺乏協(xié)調(diào)和管理，各個(gè)系統(tǒng)之間是獨(dú)立的，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了重復(fù)采集和數(shù)字化，系統(tǒng)間缺乏交流和共享，不能適應(yīng)信息化和網(wǎng)絡(luò)化的要求，限制了地理信息的廣泛應(yīng)用。

空間數(shù)據(jù)共享平臺(tái)由通信網(wǎng)絡(luò)、空間信息資源、空間信息處理服務(wù)和用戶操作界面構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)部門對(duì)基礎(chǔ)信息和處理功能的共享，以及各專業(yè)部門信息和處理功能間的集成和融合的框架。

空間信息資源包括各種類型的數(shù)字地理空間信息和空間參考信息，具體有電子地圖、數(shù)字遙感圖像、三維空間圖形和多媒體信息等，另外還有具備空間參考屬性的屬性信息和各種統(tǒng)計(jì)信息?？臻g信息資源存儲(chǔ)在各種級(jí)別和規(guī)模的分布的數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字資料館和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中。

空間信息處理服務(wù)器是連接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)包括超級(jí)計(jì)算機(jī)、大規(guī)模并行分布處理計(jì)算機(jī)、各種工作站和服務(wù)器，他們完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作和各種空間信息處理和查詢要求，提供各種計(jì)算模型和決策支持系統(tǒng)。

用戶終端計(jì)算機(jī)提供對(duì)用戶友好的操作界面，使用戶不僅能通過(guò)鍵盤，還能夠通過(guò)語(yǔ)音和虛擬現(xiàn)實(shí)工具來(lái)同數(shù)字世界交互，提供對(duì)空間信息的查詢和訪問(wèn)，為用戶提供決策支持，為公眾提供信息查詢。

實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)共享的必要性和優(yōu)點(diǎn)有：

①整合分離的數(shù)據(jù)源是GIS及相關(guān)工具的主要特征之一。

②通過(guò)地理數(shù)據(jù)共享可以使更多的人使用和更充分地利用已有的數(shù)據(jù)，減少重復(fù)勞動(dòng)和費(fèi)用。

③使大家有可能基于一個(gè)公共框架工作，既節(jié)約金錢，又產(chǎn)生更大的協(xié)作利益。

④GIS系統(tǒng)更容易集成。

⑤GIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)可以把重點(diǎn)放在開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用程序，而非僅僅是支持不同的數(shù)據(jù)格式。

2.元數(shù)據(jù)管理

Metadata是“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”或“關(guān)于信息的信息”，它在地理信息中用于描述地理數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參照系、管理方式以及數(shù)據(jù)集的其他特征，它是實(shí)現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)集共享的核心內(nèi)容之一。

它具有下列幾個(gè)意義：是用于描述信息資源的高度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；可以管理和組織信息；可以挖掘信息資源；也可以幫助人們準(zhǔn)確地查詢所需要的信息，并在從不同的資料或組織獲取數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過(guò)對(duì)相同的Metadata元素進(jìn)行比較和對(duì)比，獲取自己所需要的信息內(nèi)容。它是打開(kāi)對(duì)多源數(shù)據(jù)資料進(jìn)行獲取、智能分析以及運(yùn)算大門的鑰匙。

基于元數(shù)據(jù)的信息共享的特點(diǎn)對(duì)分散在各個(gè)場(chǎng)所的重要信息資源可有效地利用及共享。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理。把數(shù)據(jù)安全、有效地保管在分布式的服務(wù)器群中，解決雙重投資的問(wèn)題。數(shù)據(jù)保存在目錄系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)所有者可以對(duì)數(shù)據(jù)直接管理。支持地圖、衛(wèi)星圖像、文檔、圖表、多媒體及其他所有種類的數(shù)據(jù)形式。數(shù)據(jù)利用者通過(guò)簡(jiǎn)易的操作界面、方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索、瀏覽和處理。登錄的數(shù)據(jù)可經(jīng)由Internet。

3.空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)

過(guò)去25年，人們使用GIS、CAD、RS等系統(tǒng)構(gòu)建了數(shù)量驚人的數(shù)字化空間數(shù)據(jù)，并為此付出了上百億美元。如何充分有效地利用這些資源是一個(gè)重要的課題。今天，空間數(shù)據(jù)管理的需求有三種趨勢(shì)，一是組織內(nèi)部訪問(wèn)需求的擴(kuò)大；二是一些組織開(kāi)始在地圖數(shù)據(jù)中集成自己的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并且將空間分析加入到業(yè)務(wù)流中；三是越來(lái)越多的人希望通過(guò)因特網(wǎng)來(lái)訪問(wèn)已有的地圖數(shù)據(jù)。但是由于GIS軟件提供商多采用文件格式或自己定義的數(shù)據(jù)格式來(lái)保存地圖數(shù)據(jù)，開(kāi)放式訪問(wèn)地圖數(shù)據(jù)受到了嚴(yán)重的阻礙。

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)DataWarehousing指“支持管理決策過(guò)程的，面向主題的、集成的、隨時(shí)間而變化的、持久的數(shù)據(jù)集合”Harjingder1996。它是管理分布式、大量數(shù)據(jù)的，面向主題的系統(tǒng)，可以跨越不同數(shù)據(jù)模式的、不同版本，并對(duì)數(shù)據(jù)可進(jìn)行多種面向決策的處理。它是一個(gè)把多個(gè)異構(gòu)的原始數(shù)據(jù)集合融合在一起以支持結(jié)構(gòu)式即席查詢、分析和決策支持的技術(shù)系統(tǒng)。以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的思想來(lái)管理空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)就構(gòu)成了空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，它有機(jī)地將數(shù)據(jù)的空間屬性和時(shí)間屬性緊密結(jié)合起來(lái)。

4.異構(gòu)環(huán)境管理復(fù)雜數(shù)據(jù)對(duì)象

目前，人類在信息技術(shù)領(lǐng)域面臨著這樣的局面：一方面一些應(yīng)用領(lǐng)域要求管理越來(lái)越復(fù)雜的信息，這些領(lǐng)域（如CAD/CAM、CIMS、CASE、GIS）數(shù)據(jù)類型眾多，具有諸如多媒體、空間數(shù)據(jù)、科學(xué)數(shù)據(jù)等復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，這些數(shù)據(jù)類型較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)復(fù)雜，因此，它們提出了用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和系統(tǒng)來(lái)管理這些復(fù)雜數(shù)據(jù)的要求，以圖獲得數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所具備的許多數(shù)據(jù)管理功能，如恢復(fù)、并發(fā)控制、完整性、存儲(chǔ)管理等；另一方面，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，信息處理早已從單用戶環(huán)境發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這種環(huán)境為資源、信息的共享提供了極大的方便，并且由于多機(jī)協(xié)同工作可以大大提高工作的效率。這兩者的結(jié)合要求新一代GIS能夠在異構(gòu)環(huán)境中管理復(fù)雜數(shù)據(jù)對(duì)象。

5.分布式海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

NFS是networkfilesystem的縮寫，這是一種在不同機(jī)器之間共享文件系統(tǒng)的方法，本地機(jī)器可以像使用本地硬盤一樣使用遠(yuǎn)程文件系統(tǒng)。這個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)，以NFS為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)分布式節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間共享，并采用三層存儲(chǔ)體系進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理。

6.無(wú)級(jí)比例尺空間數(shù)據(jù)模型

無(wú)級(jí)比例尺數(shù)據(jù)管理技術(shù)是指以一個(gè)大比例尺（例如1∶5萬(wàn)）空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，在一定的區(qū)域內(nèi)空間對(duì)象的信息量隨比例尺自動(dòng)增減，從而使空間地理信息的壓縮和復(fù)現(xiàn)與比例尺自適應(yīng)的一種信息技術(shù)。

三、“數(shù)字地球”的解決方案

“數(shù)字地球”的應(yīng)用解決方案要從支撐層到行業(yè)層、區(qū)域?qū)尤齻€(gè)層面聯(lián)系考慮。

技術(shù)產(chǎn)品類型解決方案：構(gòu)成數(shù)字地球應(yīng)用的技術(shù)與產(chǎn)品支撐體系。重點(diǎn)解決的問(wèn)題是：關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與新一代產(chǎn)品研發(fā)。

行業(yè)領(lǐng)域類型解決方案：面向數(shù)字行業(yè)。重點(diǎn)解決的問(wèn)題是數(shù)據(jù)建設(shè)、業(yè)務(wù)流程、事務(wù)處理、分析模型等標(biāo)準(zhǔn)化。

區(qū)域集成類型解決方案：面向數(shù)字區(qū)域。其重點(diǎn)解決的問(wèn)題是戰(zhàn)略規(guī)劃、組織管理、數(shù)據(jù)建設(shè)、維護(hù)更新。

“數(shù)字流域”，包括“數(shù)字黃河”在內(nèi)，是上述行業(yè)與區(qū)域兩者的綜合類型。要在產(chǎn)品與關(guān)鍵技術(shù)的支撐下，提出相關(guān)解決方案。

四、“數(shù)字黃河”的框架思考

“數(shù)字黃河”的概念框架如圖所示，包括政策、基礎(chǔ)、系統(tǒng)與應(yīng)用四個(gè)層面。是一個(gè)開(kāi)放型架構(gòu)體系。在技術(shù)方案方面，要注重以下關(guān)鍵技術(shù)：基于元數(shù)據(jù)與分布式空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的信息共享平臺(tái)，元數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系，3S與MIS、OA、DCS高度集成的技術(shù)系統(tǒng)，高度融合而又條塊分明專業(yè)與區(qū)域系統(tǒng)，全新的前端數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)更新綜合、同步共享、快速?zèng)Q策與網(wǎng)絡(luò)模式，借鑒新一代GIS設(shè)計(jì)理念與數(shù)據(jù)模型。