G.709的核心技术-数字包封

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介绍了在最新定版的G．709标准中采用的数字包封技术，分析其开销的应用方法和采用的前向纠错技术。并介绍了数字包封技术的应用系统设计。最后举例说明了各种开销的应用方法。

人类社会已进入信息时代，INTERNET的飞速发展带来了信息爆炸。光纤通信成为解决带宽问题的最佳方案，WDM（波分复用）技术作为光通信系统扩容的首选方案已经得到了广泛的应用，并逐渐从长途骨干网的应用向城域网和接入网渗透。WDM系统不仅能提高传输容量，而且具有联网的潜力和实用价值。WDM系统的建设也从原来的点对点系统向光传送网（OTN）发展。光传送网的建设，为在光层上提供快速的保护和恢复功能，并能实现光路上的交换，提供了坚实的基础。

针对光传送网势不可挡的发展趋势，国际电联（ITU）推出了一系列标准，其中尤以2001年2月推出的G．709建议具有重大意义，它指出了光联网的技术基础。G．709建议的核心内容就是数字包封技术（DigitalWrapper），它定义了一种特殊的帧格式，将客户信号封装入帧的载荷单元，在头部提供用于运营、管理、监测和保护（OAM＆P）的开销字节，并在帧尾提供了前向纠错（FEC）字节。

数字包封技术[回目录]

数字包封技术采用的标准帧格式如图1所示。

从图中可以看出，数字包封采用标准帧是4行4 080列帧格式。头部16列为开销字节，尾部255列为FEC校验字节，中间3 808列为净荷。头部开销字节的定义如图2所示。

其中，第一行1～7列为帧定位字节，8～14字节为OTUk开销字节，第2～4行1～14列为ODUk开销字节，第15、16列为OPUk开销字节。下面介绍其功能和作用。

OTUk开销字节

OTUk（Optical Channel Transport Unit）开销字节提供了OTN中3R再生节点之间传输信号状态的监测功能。包含以下三个部分：

（1）SM（Section Monitoring）—段监测开销字节

SM开销的定义如图3所示。

TTI（TrailTrace Identifier）—路径跟踪标识提供连接监测功能。它是64字节复帧。

SAPI（Source Access Point Identifier）—源接入点标识。

DAPI（Destination Access Point Identifier）—宿接入点标识。

以上两个标识符必须是全球唯一的，以便于全网的管理和运营，具体格式G．709中对此有建议。

BIP－8—OTUk SM错误检测码

OPUk（15～3 824列）区域校验字节。提供OTUk中净荷的误码监测功能。

BEI（Backward Error Indication）—后向错误指示。向上游节点提供信号误码指示。

BDI（Backward Defect Indication）—后向缺陷指示。向上游节点提供信号失效指示。

IAE（Incoming Alignment Error）—入局帧定位错误向它对应的出口节点提供帧定位错误告警。

（2）GCC0是为两个OTUk终端之间提供通信信道的开销字节，格式未在建议中规定。

（3）RES是为将来的标准提供的保留字节。

ODUk开销字节

ODUk（OpticalChannel Data Unit）开销提供级联连接监测、端到端的通道监测和通过OPUk提供客户信号适配。ODUk提供了丰富的开销字节（第2～4行1～14列）以完成上述功能。

（1）PM（Path Monitoring）开销通道监测开销提供端到端的通道监测功能，共3个字节，其定义如图4所示。其中TTI等字节的定义和功能与OTUk中的相应字节近似，不同之处在于它提供的是ODUk中的使用功能。STAT位提供了通道状态信息。

（2）TCMi开销

TCM开销的定义与PM开销定义相同，G．709帧结构共提供了6个TCM开销。TCM 开销使复杂光网络能在光通道层提供管理、监测、运营和保护能力。它可以用在以下网络应用中：

——光UNI到UNI级联连接监测；通过公共传送网的ODUk级联监测。

——光NNI到NNI级联连接监测；通过单个运营网络的ODUk连接监测。

——对1＋1、1：1和1：n光通道子层连接保护倒换的子层监测，从而决定信号失效和信号恶化情况。

——对光通道共享保护环保护倒换子层监测，从而决定信号失效和信号恶化情况。

——对光通道级联连接进行监测，以检测在光通道交换连接中的信号失效和信号恶化情况，在网络中出现故障和错误时自动恢复连接。

——监测光通道级联连接，如：差错定位和验证服务传送质量。

（3）TCM ACT

TCM Active／Deactivation字节，有待研究。

（4）CC1，GCC2

提供任何两个接受ODUk帧结构的网络单元之间的通信信道。

（5）APS／PCC

自动保护倒换和保护通信信道开销字节，有待研究。

（6）FTFL（Fault type and fault locationreporting communication channel）

提供故障类型和故障定位信息，它是256个字节的复帧。

（7）EXP

两个字节的供实验使用的开销字节。

2．3 OPUk开销字节

OPUk是由客户信号映射进的净荷与其相关开销组成，OPUk开销定义如图5所示。

（1）PSI—Payload Structure Identifier净荷结构标识，256字节的复帧。

PT—Payload Type，客户信号类型指示。RES—保留字节。

（2）Mapping Specific Overhead映射相关开销。JC—Justification Control 码速调整控制字节。

NJO—Negative Justification Opportunity 负码速调整机会字节。

PJO—Positive Justification Opportunity 负码速调整机会字节。

这三个字节由映射过程产生。

前向纠错技术[回目录]

在数字包封的标准帧中采用的是16字节比特间插RS（255，239）码，它是一种线性循环码。FEC处理使线路速率增加了7．14％，可纠正的突发误码为8字节，检测能力为16字节。在OTUk帧的FEC处理过程如图6所示，它将OTUk的每一行用比特间插的方法分割成16个FEC子行，每个FEC编码／解码器处理其中一个子行，FEC 奇偶校验针对每个子行的239字节信息位进行，16个校验位置于其后。

3.1 FEC编码算法与结构

RS（255，239）码的产生多项式

FEC码字（FEC子行）包含信息字节和校验字节，可由如下多项式表式

C（z）＝I（z）＋R（z）

信息字节部分

式中，Dj（j＝16 to 254）为信息字节，D254对应FEC子行中的第一个字节，而D16对应第239字节，并表示为伽罗华域GF（256）中的一个元素

式中，d7j为信息字节的最高位，而d0j代表最低位。校验字节部分

式中，Rj（j＝0 to 15）为校验字节，R15对应FEC子行中的第240字节，而R0对应第255字节，并表示为伽罗华域GF（256）中的一个元素

式中，r7j为信息字节的最高位，而r0j代表最低位。R（z）由下式计算

R（z）＝I（z）mod G（z）

综上所述，FEC码字（子行）的结构如图7所示。

FEC对系统性能的改善可参考文献［3］。

数字包封技术的实现与应用[回目录]

数字包封功能的系统实现

上面已经介绍了数字包封技术采用的帧结构以及各种开销，FEC算法，客户信号的映射及维护信号，下面介绍其硬件实现方式。同SDH开销处理一样，数字包封的各种开销也采用专用芯片（ASIC）来实现，现有的芯片设计技术和生产技术已能在一个3 cm×3 cm封装的芯片上实现数字包封功能，功耗不会超过5 W。

数字包封技术是用于OTN的接口，它最主要的使用方式有两种。一种是将客户信号映射进数字包封所定义的帧格式中，加入相关开销，并通过网络传输。另一种则是把已经经过数字包封并在网络中传输的信号解下来，处理其中的开销，以完成相关功能。这是相反的两种方式，它们相互配合，以完成所赋予的各种功能。

数字包封技术用于OTN的接口，因此相应的它应用在目前的OTU（光传送单元）中，完成将SDH信号数字包封和信号解包封的功能，以及在光传送网中作中继器。图8为采用数字包封技术的适配功能（Adaptor）OTU结构示意图。

光收发一体模块

光收发一体模块作为系统端的光口，将系统传来的光信号变为电信号或反之。光收发一体模块有比较成熟的产品，都符合LUCENT的多源协议。封装为2×10针的带激光器监测功能，2×5封装的不带监测功能。

CDR＆DeMUX／MUX

CDR是时钟提取和数据再定时芯片。DeMUX是解复用芯片，将高速串行信号解为低速并行信号。MUX是复用芯片，与DeMUX功能正好相反。

DigitalWrapper

此芯片完成数字包封与解包封功能，提供了开销处理的输出口。

长距离光收／发模块

长距离光收模块采用了高灵敏度的APD接收机，将从远端接收的光信号变为电信号。在光收模块中通常带有CDR，则后面将不再需要CDR。发模块采用带温度和功率控制的激光器，具有稳定的符合ITU建议的波长，以及其它相关指标，以将电信号变为光信号，在WDM光网络中传输。

以上模块构成信号主通道，完成O／E／O变换，3R功能在此实现。

MCU模块

MCU部分完成与网管的通信，本盘的性能采集、监测、告警、控制等功能。

MCU部分可采用成熟的8位机，由具体情况决定。

FPGA模块

FPGA完成光通道层开销的读入和读出，以及提供扩展I／O口等，与MCU协同工作。

电源模块

电源模块部分为整个盘上的器件和芯片提供工作电压。

数字包封技术的应用

数字包封技术不仅能提高信号传输的质量，而且为光传送网提供了丰富的运营、管理、监测、保护开销，为光网络的发展提供了坚实的技术基础。表1是对目前几种光传输中采用技术的比较，从表中可以看出，数字包封技术为光传送网提供了最强大的功能。

SDH+：通过定义未使用的开销来增强SDH功能。

*仅能提供有限的功能

数字包封技术提供了丰富的开销，在前面我们已对各种开销的功能和结构作了介绍，下面就在实际网络中这些开销的使用举例说明。

图9为一个光传送网的示意图。在图中，USER1要使用这个光网络将信息传送到USER2端。NO—Network Operator，NO—A～NO—D代表四个网络运营商，用户的信息就要从他们的网络中经过。其中，B运营商和C运营商又是各自从A运营商处租用的网络B和网络C，B和C是A的子网络。图中，三角形代表网络中使用的终端设备，它负责完成相应的开销处理。图中箭头所指示的R1和R2表示线路中使用的3R再生中继器。

USER1的终端设备对信号进行数字包封，加入相应的开销。其中，在ODUk中的PM开销中填入正确的信息，监测信号在整个通道中的传输，在OTUk中加入正确开销信息，以便在3R再生处处理。发出的信号首先传送到网络运营商A的网络接口处，A 将接收的信号进行监测处理，如进行FEC，加入自己所需的相应开销字节。运营商A 除在OTUk中加入相应的信息外，还会使用ODUk中的TCM1作为级联连接监测。信息继续传送到运营商B的网络接口处，B在检测OTUk开销，进行误码检测和纠错后，加入正确的OTUk开销，使用ODUk中的TCM2作为自己的级联连接监测开销。在每一个3R再生处，都会有相应的OTUk开销的取出和加入，以及检错或纠错。在网络B的出口处，相应的终端设备会终结网络B中使用的级联监测开销TCM2，它能反映出信号在网络中传输是否正确。网络C同B中的流程一样，它可以使用除TCM1外的其它TCMi 作为级联监测开销。信号经过网络C后，又传送到网络A的出口，A利用TCM1可以检查信号在整个网络A中传输的状态。网络D在入口和出口处执行同样的功能，只不过它可以使用任意的TCMi作级联监测用。信号通过网络D达到USER2，USER2使用ODUk 中的PM开销可以监测信号整个信道中的传输质量。光传送网中的3R再生器使用OTUk 开销。

从上面的分析可以看出，TCM开销为复杂网络的管理带来了极大的方便。网络服务提供商可以用它来监视提供服务的质量，运营商可以用来监视自己网络的运营状况，即使在各个子网有重叠，嵌套等情况下，也能提供有效的监测手段，从而使整个网络可以以非常灵活的方式运营和管理。

图10就是TCM使用方式的示例。在图中，A1—A2使用TCM1作监测，B1和B2之间使用TCM2，C1—C2使用TCM3，它是嵌套在B1—B2和A1—A2中，同时B1—B2也是嵌套在A1—A2中。D1—D2使用TCM3，也可以使用TCM4～TCM6，注意此TCM3与C1—C2中的TCM3不冲突，两个的作用域不同。B1—B2与D1—D2有重叠。

数字包封技术为保护倒换提供了4个字节的开销。目前的APS开销是使用OSC来传递的，需要增加额外带宽开销，OSC信息的传送不是“随路”的，为了可靠地传送

环路信息，OSC信号需占用足够的带宽。而ODUk开销内提供了APS开销字节，可以随路传送。当然这需要有OCh开销处理单元，降低了透明度，但对于目前的非全光网络，3R再生器广范应用的网络中，不失为一种有效的保护方式。图11为数字包封技术中APS开销的应用示例。

图中是一个两纤共享保护环。对A—D间客户1和2的通信，Wλk和Wλj是工作波长，Pλk和Pλj是保护波长，在平时可传送一些额外业务。当A、D之间的光纤发生故障，则利用保护波长中的ODUk中提供的APS开销字节，传送APS信息给发端，使信号经保护波长传送

数字地球的应用

数字地球对全球变化与社会可持续发展的作用 全球变化与社会可持续发展已成为当今世界人们关注的重要问题，数字化表示的地球为我们研究这一问题提供了非常有利的条件。在计算机中利用数字地球可以对全球变化的过程、规律、影响以及对策进行各种模拟和仿真，从而提高人类应付全球变化的能力。数字地球可以广泛地应用于对全球气候变化、海平面变化、荒漠化、生态与环境变化、土地利用变化的监测。与此同时，利用数字地球，还可以对社会可持续发展的许多问题进行综合分析与预测，如：自然资源与经济发展，人口增长与社会发展，灾害预测与防御等。我国是一个人口多、土地资源有限、自然灾害频繁的发展中国家、十几亿人口的吃饭问题一直是至关重要的。经过二十年的高速发展，资源与环境的矛盾越来越突出。九八年的洪灾，黄河断流，耕地减少，荒漠化加剧，已经引起了社会各界的广泛关注。必须采取有效措施，从宏观的角度加强土地资源和水资源的监测和保护，加强自然灾害特别是洪涝灾害的预测、监测和防御，避免第三世界国家和一些发达国家发展过程中走过的弯路。数字地球在这方面可以发 挥更大的作用。 数字地球对社会经济和生活的影响 数字地球将容纳大量行业部门、企业和私人添加的信息，进行大量数据在空间和时间分布上的研究和分析。例如国家基础设施建设的规划，全国铁路、交通运输的规划，城市发展的规划，海岸带开发，西部开发。从贴近人们的生活看，房地产公司可以将房地产信息链接到数字地球上；旅游公司可以将酒店、旅游景点，包括它们的风景照片和录象放入这个公用的数字地球上；世界著名的博物馆和图书馆可以将其收藏以图像、声音、文字形式放入数字地球中；甚至商店也可以将货架上的商店制作成多媒体或虚拟产品放入数字地球中，让用户任意挑选。另外在相关技术研究和基础设施方面也将会起推动作用。因此，数字地球进程的推进必将对社会经济发展与人民生活产生巨大的影响。 数字地球与精细农业 21世纪农业要走节约化的道路，实现节水农业、优质高产无污染农业。这就要依托数字地球，每隔 3~5 天给农民送去他们的庄稼地的高分辨率卫星影像，农民在计算机网络终端上可以从影像图中获得他的农田里庄稼的长势征兆，通过 GIS 作分析，制定出行动计划，然后在车载 GPS 和电子地图指引下，实施农田作业，及时地预防病虫害，把杀虫剂、化肥和水用到必须用的地方，而不致使化学残留物污染土地、粮食和种子，实现真正的绿色农业。这样一来，农民也成了电脑的重要用户，数字地球就这样飞入了农民家。到那时农民也需要有组织，有文化，掌握高科技。 数字地球与智能化交通 智能运输系统是基于数字地球建立国家和省市、自治区的路面管理系统、桥梁管理系统、交通阻塞、交通安全以及高速公路监控系统，并将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个地面运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统，实现运输工具在道路上的运行功能智能化。从而，使公众能够高效地使用公路交通设施和能源。具体地说，该系统将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户（驾驶员、居民警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门）。出行者可实时选择交通方式和交通路线；交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。这就使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高

高中地理必修3优质教学设计1：1.2.2 地理信息系统(GIS) 地理信息技术与数字地球教案

第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 教学目的： 1．了解遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理，以及数字地球的含义。 2．举例说明遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用 教学重难点： 1．遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理，以及数字地球的含义 2．遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用 教具准备：有关挂图等、自制图表等 教学方法：比较法、图示分析法、图示法等 教学过程： 第二课时 三、全球定位系统(GPS) 1．概念： 利用卫星，在全球范围内适时进行导航、定位的系统，称为全球定位系统，简称GPS。 2．组成： 空间部分——GPS卫星星座(图)．7)； 地面控制部分—一地面监控系统； 用户设备部分——GPS信号接收机。 3．特点 全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性 4．应用 ⑴为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 ⑵在区域地理环境研究中的应用。 如：野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一，全球定位系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔)，从而可在野外调查中获得更为精准的数据。 ⑶ 在日常生活中应用——GPS导航 无论是在何时何地，只要拥有GPS信号接收机，就能知道自己前进的方向和所处的地理坐标。利用GPS为导航服务也成为—种新兴的行业(图1．8)。 GPS汽车导航（图1．8）汽车导航装置可显示城市道路图和该车的位置。驾驶员辅入出发点和目的地的地名然后从系统显示的可行路线中选择其中的一条。系统除动态显示该车的位置》L还通过语音提示引导驾驶员把车开到目的地。 5．GPS卫星星座

数字地球的概念与应用

数字地球的概念与应用 地球是目前人类唯一赖以生存的星球，合理开发与利用地球资源，有效保护与优化地球环境，是全人类共同的责任。然而人类社会在经历了工业革命之后发现，这个强大的物质文明社会的基础——自然资源的供应正在出现危机，人类赖以生存的地球环境正受到自然和人为作用越来越严重的破坏，一系列全球性和区域性的重大资源环境问题正日益严重地威胁着人类的生存和可持续发展。 为了有效地研究和解决有关地球的重大问题，目前世界上许多国家都在积极地发展和运用先进的科学技术，如以遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）为代表的地球空间信息技术，以数字的方式获取、处理、分析和应用关于地球自然和人文要素的地理空间数据，并以此为基础提出解决资源环境问题的科学方案和有力措施，增强对地球的认识能力。人们利用空间信息去认识、开发和保护人类有限的生存空间，研究国民经济建设和社会发展在地域空间上的分布特征、运行状况、资源环境条件和社会经济基础等，进行规划、监测、管理、决策等。与此同时，随着席卷全球的信息技术革命的迅猛发展，人类组织、传输和实现各类与地理坐标有关的海量信息的观念和方式正在发生翻天覆地的变化。随着计算机技术、互联网技术的蓬勃发展，人们设想把有关地球的海量的、多分辨率的、三维的、动态的数据按地理坐标集成起来，形成一个数字地球。借助这个数字地球，人们不论走到哪里，都可以高速地、直观地、按地理坐标了解地球上任何一处、任何方面的信息。 数字地球的概念 数字地球是我们星球的虚拟表示，它包含了人类社会在内的所有

系统和各种生命形式，并以多维、多尺度、多时相、多层面的信息设施表现出来。数字地球的外观是一个基于计算机的地球，具有交互式功能，是我们对真实地球认识的虚拟对照体，及对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现与认识。数字地球这一概念的提出，既是人们认识世界、改造世界的客观需要，更是知识经济、信息社会发展的必然进程。构筑数字地球对于提高人们的生活质量，促进科学技术的进步，实现经济与社会的可持续发展，有十分重要的意义。 自从数字地球这一概念于1998年提出之后，国际社会予以极大关注，很快得到很多国家和地区的广泛认可，我国政府也积极响应。江泽民同志在1998年6月1日接见两院院士时特别提到数字地球。中国科学院地学部及时成立了数字地球战略研究组，提出了《关于“中国数字地球”发展战略的建议》。1999年，中国科学院在北京隆重召开第一届数字地球国际会议，关于数字地球理论与技术的讨论及相关应用研究迅速发展起来。此后，第二、第三、第四、第五届数字地球国际会议分别于2001、2003、2005和2007年在加拿大、捷克、日本、美国成功召开，第六届数字地球国际会议将于2009年9月在北京举办。2006年成立了总部设在中国的国际数字地球学会，以推动数字地球在全球的发展。2008年3月，由国际数字地球学会与英国Taylor & Francis出版集团联合创刊的《国际数字地球学报》出版发行，为全球该领域学者提供了一个研究数字地球的学术交流平台。 数字地球的迅猛发展彰显其重要性。客观地说，数字地球是整合利用共享现有数据和信息资源的最佳途径，数字地球是可持续发展中信息资源的主体与核心，数字地球在社会发展、经济建设、国防安全中有重要作用。数字地球展现了地球科学技术、空间科学技术、信息

谈谈你对数字地球的认识

谈谈你对数字地球的认识 数字地球，首先是数字，而二十一世纪的数字，是建立在计算机科学的基础之上。 从1964年的“埃尼阿克”(ENIAC）的诞生到现在，我们的生活发生了翻天覆地的变化。当我们早上起来，打开自己的PDA，查看备忘录，收发邮件；之后打开电脑，浏览新闻；出门购物，商家用网络管理自己的商品，确保您购物愉快；行车上路，交通部门对特殊路段进行实时监控，方便人们出行；吃饭的时候，可以上网浏览一下餐馆信息。这些我们生活的方方面面都已经里不开计算机。现在的人们，一顿饭不吃可以，但是一天不上网，那是不行。当人们从计算机科学中获得便利的时候，我们更希望它能更好的服务与我们。 这样，我们更加需要一个极为数字的地球，来满足我们。 数字地球，一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。 首先，我们需要足够精确的地球信息，精确到地球上每一平方米的土地，甚至是地面以下的；足够大的网络带宽，够我们顺畅的浏览；足够海量的数据库，能够存储下巨大的地球信息。当然，这些只是首先，只是我们建立数字地球的一些根本需求。 当世界上有80%的事情都和空间信息有关的时候，那么数据的采集将变得十分的困难。试想一下，把时间暂停在这一秒，看看我们周围，有多少事情发生；再前进一秒，看看那些事情已经改变。而我们，肯定不只是希望看到一秒的地球，我们渴望看到过去，看到未来。 要建立起整个中国的数字地球时，仅影响数据就有53T，而中国的面积只占地球面积的1.88%。面对这样的海量数据，存储，查找等方面都是难题，由此，元数据库的建设是非常必要的。它是关于数据的数据，通过它可以了解有关数据的名称、位置、属性等信息，从而大大减少用户寻找所需数据的时间。 其次，信息不能只是仅仅的存储，还需要进行计算才能够被人们所使用，而地球上发生的大部分的事，都是非线性的，变化过程复杂，而空间时间跨度又大，这样计算的难度呈几何倍数增加，我们只能依靠于超级计算机的计算能力，及开发新的算法。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。科学计算将使我们突破实验和理论科学的限制，建模和模拟可以使我们能更加深入地探索所搜集到的有关我们星球的数据。 最后，将所有“大菜”呈现在我们眼前的是可视化技术，只有实现了可视化，我们之前的所有努力才没有白费，我们才能够真正享受到数字地球带给我们的便利。有了可视化，我们才能真正的坐在家里，去看帕特浓神庙，去看孟菲斯的金字塔，去看第一缕阳光，照耀在本初子午线上。当我们可以坐在家里，却看着自己在商店试衣服；当我们在出门前就可以避开堵车，选定行车路线；当我们决定去旅游时，可以提前安排好自己的一切衣食住行；那样，才是数字地球的真正意义。 在数字地球中，最根本的是地球空间信息科学，地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"3S"技术及其集成。所谓"3S"是全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）的统称。没有"3S"技术的发展，现实变化中的地球是不可能以数字的方式进入计算机网络系统的。 你也许会问，数字地球究竟会给我们什么方面带来大的影响？答案是：所有。对全球变化与社会可持续发展，对社会经济和生活，对精细农业，对智能化交通，对Cybercity，对专家服务，甚至包括现代化战争。 现在，全球变暖，土地荒漠化，赤潮，冰川溶解，洪水，飓风······这些都可以在计算机中利用数字地球可以对全球变化的过程、规律、影响以及对策进行各种模拟和仿真，从而提高人类应付全球变化的能力。与此同时，利用数字地球，还可以对社会可持续发展的许

GIS复习思考题(精).doc

地理信息系统复习思考题 第一章导论 1、解释：信息、数据、地理信息、地理数据、地理信息系统 2、地理信息有何特点？ 3、地理信息系统与CAD、数字制图、一般事务管理有何主要区别？ 4、地理信息系统有哪些类型？ 5、G IS的基本构成有哪些？务部分的主要作用？ 6、G IS的基木功能有哪些？并筒要说明。 7、G IS主要应用在哪些方面？ 8、G IS的发展主要经历了哪4个阶段？备有何主要特点？ 第二章空间信息基础 1、G IS中为什么要考虑地图投影？我国大比例尺采用什么投影方式？ 2、地理空间实体的三要素是什么？它们之间的关系是怎样的？ 3、空间数据的基本特征有哪些？地理信息的数字化描述方法有哪些？ 4、地图投影有哪些类型？ 5、解释：地图投影、拓扑、空间数据、元数据 6、空间对象的描述要素有哪些？ 7、拓扑关系中有哪儿种基本的拓扑关系？其基本含义是什么？在GIS+用拓扑有什么主要作用？ 8、什么是地理空间数据？有哪些类型，并简要说明。 9、地理信息系统的应用功能主要包括哪些方面，并简要说明。 10、地形图“都江堰”的编号是H48G024026,简要说明其编号的含义。 第三章空间数据结构 1、空间实体可抽象为哪几种基本类型？它们在矢量数据结构和栅格数据结构分别是如何表示的? 2、叙述四种栅格数据存储的压缩编码方法。 3、试写出矢量和栅格数据结构的模式，并列表比较其优缺点。 4、叙述由矢景数据向栅格数据的转换的方法。 5、叙述由栅格数据向矢量数据的转换的方法。 6、简述栅格到矢量数据转换细化处理的两种基木方法。 7、解释：地理空间、栅格数据、矢量数据、空间数据结构 8、费尔曼链码的含义是什么？如何取值？ 9、游程编码的含义是什么？有哪2种方式？ 10、块码给栅格数据编码的方式是什么？ 11、四叉树编码的基木思想是什么？ 12、矢量数据的获取方式有哪些？ 13、DIME编码什么？有何特点？

数字地球的关键技术

摘要“数字地球”是遥感、遥测、数据库与地理信息系统、全球定位系统、互联网/万维网、仿真与虚拟技术等现代科技的高度综合集成和升华。“数字黄河”是从数字地球外延而来，其关键的支撑技术是空间数据共享平台、元数据管理、空间数据仓库、异构环境管理复杂数据对象、分布式海量数据存储技术、无级比例尺模型等。 关键词数字地球数字黄河关键技术 一、“数字地球”的基本概念 由来：1998年1月，美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球：21世纪认识地球的方式”的报告。 要点：在三维地球的数字框架上，按照地理坐标集成有关的海量空间数据及相关信息，构建一个数字化的地球，即“数字地球”，为人们认识、改造和保护地球提供一种重要的信息源和新技术手段。 实质：数字地球是遥感、遥测、数据库与地理信息系统、全球定位系统、互联网络（Internet）/万维网（Web）、仿真与虚拟技术等现代科技的高度综合集成和升华，是当今科技发展的制高点。 推进：“数字地球”计划与我国的“国家信息化”或“国民经济信息化”的战略目标是一致的，在国内也引起了我国领导人与科技界极大的关注。“数字地球”计划是中国21世纪信息产业发展的切入点，是我国实施可持续发展战略的技术保障。实现“数字地球”计划是关系到国家和国防的安危以及经济和科技发展战略的重大问题。 内涵与外延：“数字地球”的内涵实质上是信息化的地球，包括地球大部分要素的数字化、网络化、智能化、可视化的全部过程。外延包括数字区域与数字行业，如数字北京、数字福建、数字铁路、数字国土等。 数字地球的基础技术：多种分辨率的遥感技术、快速定位技术、以计算机为核心的WebGIS与Open GIS技术以及高速计算机通信网络技术等。 二、“数字地球”的支撑技术 “数字地球”的学科交叉与知识融合模式可概括为： 3S（GIS/RS/GPS）+NET+VR 其中：GIS为地理信息系统；RS为遥感技术，GPS为全球定位系统；NET为网络；VR为虚拟现实。 关键技术包括分辨率的卫星遥感技术，海量数据的快速存储与处理技术，高速网络技术，WebGIS与OpenGIS的互操作技术，多分辨率多维数据的融合与主体动态表达技术，仿真与虚拟技术，元数据Metadata技术。 从“数字地球”与“数字黄河”应用需求看，应重点考虑以下关键支撑技术： 1.空间数据共享平台 地理空间信息具有基础性、区域性、共享性、综合性和分布性，已得到广泛的重视和应用。由于缺乏协调和管理，各个系统之间是独立的，对基础数据进行了重复采集和数字化，系统间缺乏交流和共享，不能适应信息化和网络化的要求，限制了地理信息的广泛应用。 空间数据共享平台由通信网络、空间信息资源、空间信息处理服务和用户操作界面构成，实现各专业部门对基础信息和处理功能的共享，以及各专业部门信息和处理功能间的集成和融合的框架。 空间信息资源包括各种类型的数字地理空间信息和空间参考信息，具体有电子地

GIS读书报读书报告：地球空间信息学与数字地球告

读书报告：地球空间信息学与数字地球 引言：最近有幸拜读了中国科学院院士、中国工程院院士李德仁的文章《地球空间信息学与数字地球》，感觉颇受教益。李德仁教授，中国科学院院士，中国工程院院士，主要从事地理信息系统、摄影测量与遥感等领域的教学和科学研究工作。代表成果：高精度摄影测量定位理论与方法；GPS辅助空中三角测量；SPOT卫星像片解析处理；数学形态学及其在测量数据库中的应用；面向对象的GIS理论与技术；影像理解及像片自动解译以及多媒体通信等。地球空间信息科学(Geo-Spatial Information Science——Geomatics)是以全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)等空间信息技术为主要内容，并以计算机技术和通讯技术为主要技术支撑，用于采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关的数据的一门综合和集成的信息科学和技术。地球空间信息科学是以“3S”技术为代表，包括通讯技术、计算机技术的新兴学科。它是地球科学的一个前沿领域，是地球信息科学的重要组成部分，是数字地球的基础。美国副总统戈尔在《数字地球——认识21世纪我们这颗星球》的报告中阐述了数字地球的概念。所谓“数字地球”，可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们想要了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现对地球的多分辨率、三维描述，通俗地说就是虚拟地球。 内容概述：叙述了地球空间信息学和数字地球的基本概念。讨论了地球空间信息学的形成、理论基础和技术体系，以及数字地球的关键技术和应用。分析了两者的相互关系，提出空间数据基础设施是数字地球的基本建设，发展数字地球为传统测绘行业带来了一个极好的发展机遇和一系列的挑战。 1 地球空间信息学 1.1 地球空间信息学的形成 空间定位技术、航空和航天遥感、地理信息系统和互联网等现代信息技术的发展及其相互间的渗透，逐渐形成了地球空间信息的集成化技术系统。近二三十年来，这些现代空间信息技术的综合应用有了飞速发展，使得人们能够快速及时和连续不断地获得有关地球表层及其环境的大量几何与物理信息，形成地球空间数据流和信息流，从而促成了“地球空间信息科学”的产生。 1.2 地球空间信息学的理论基础 地球空间信息科学理论框架的核心是地球空间信息机理。地球空间信息机理作为形成地球空间信息科学的重要理论支撑，通过对地球圈层间信息传输过程与物理机制的研究，揭示地球几何形态和空间分布及变化规律。主要内容包括：地球空间信息的基准、标准、时空变化、认知、不确定性、解译与反演、表达与可视化等基础理论问题。 1.3 地球空间信息学的技术体系 地球空间信息科学的技术体系是指贯穿地球空间信息采集、处理、管理、

数字地球论文

要求再要，关键词按章节来写引言1 1.1 1.1.1 参考文献英文再要参考文献用[[]标出 数字地球导论作业 题目地学技术与数字地球的发展 班级地信本0901 姓名程志强 学号200901440125 时间2011年5月6号

人口·资源与环境学院 前言 随着科学技术的进步，人类研究地球的手段也越来越先进,研究的对象越来越多。数字地球技术也得到了前所未有的发展。测绘学尤其是现代测绘学的发展给数字地球的发展做出了极大的贡献，遥感和GPS的发展为数字地球的发展提供了更先进的技术平台，近几年我国的数字地球也在快速的发展和成熟。本文将谈谈测绘、3S技术等地学的前端技术在数字地球中的应用，对数字地球带来的发展及数字地球的发展前景 关键词 数字地球测绘技术3S技术我国发展 引言 1 数字地球的提出和组成 数字地球是美国副总统戈尔1998年初提出的，是一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。数字地球看成是“对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据”。在接下来对数字地球的直观实例解释中可以发现，戈尔的数字地球学是关于整个地球、全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。“数字地球”不是一个孤立的项目，而是一项整体性的、导向性的国家战略目标，它包括信息的获取、信息的处理和信息的应用。数字地球是地球科学与信息科学技术的综合，是一门综合性的科学技术。数字地球的特点是大规模、高投入、跨学科、全球性，数字

地球技术是近几年发展特别快的几个科学技术之一。数字地球需要有很多技术作为支持的平台，因此比如遥感测绘等技术的发展从很大程度上将决定数字地球的发展。 2数字地球的性质和意义 “数字地球”就是数字化的地球，信息化的地球，或地球信息化；这与国家信息化的思想基本上一致；信息化的问题就是数字化、网络化、智能化。杨凯认为，戈尔通过“数字地球”概括、展望了21世纪发展的特点、方向；建“数字地球”是要达到把地球空间信息资源的共享这一最主要的目标；“数字地球”是一个全球共同使用空间信息的一个环节和平台；它的社会效益、经济效益，包括把它当作一个新经济增长点，都是很实在的。陈军认为，有必要开展中国的“数字地球”计划，因为， 1）它是一个整体性的事业，以此来统筹我国的地球信息、地理信息的工作，推动地球科学数据共享是很必要的， 2）它是维扩我们国家主权和权益的需要， 3）它是我国经济发展的需要。（承继成语） 正文 1测绘学在数字地球中的应用 1.1测绘学的概念及发展 1.1.1 测绘学的概念测绘是以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心，将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位子信息，供工程建设

GIS最新前沿科研成果

摘要：GIS在当前以工农业经济为主体的经济建设中的重大作用已初见端倪，它在农业、林业、水利、地矿、交通、通讯、教育、环境、人口、城市建设等几十个领域都能产生巨大的经济效益和社会效益，比如农作物监测和估产、土地覆盖物的识别和评价、地籍的管理和规划、灾害的模拟和预报以及监测和评估等。作为新的凝聚全人类梦想的目标，GIS提供了一种前所未有的认识地球的方式，它将对人类与自然的协调和平衡带来不可估量的推进作用。。本文主要研究了GIS的发展及其在环境领域的应用。 关键词：GIS ，环境领域，发展，应用 引言： 理信息系统（Geographic Information System，GIS ）是一种为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统（1998年，美国国家地理信息与分析中心定义）。这里的空间定位数据是指采用不同方式的遥感与非遥感手段所获得的数据，它有多种数据类型，包括地图、遥感、统计数据等，它们的共同特点是都有确定的空间位置。地理信息系统的处理对象是空间实体，其处理过程正是依据空间实体的空间位置与空间关系进行的地。 1.GIS 的发展 1.1 GIS的产生 自1962年加拿大人罗杰?汤姆林森首先提出地理信息系统的概念并领导建立了世界上第一个具有实用价值的地理信息系统———加拿大地理信息系统（Canada Geographic Information System，简称“CGIS”）以来，地理信息系统在全球范围内获得了长足的进步。作为对人类生活空间的数字化描述、分析和表达的工具，GIS正逐渐成为信息产业的一个重要组成部分，成为国民经济新的增长点。全球范围内从事GIS理论和应用研究的研发人员、科研院所和高新企业不计其数，应用科学化、科学技术化、技术产业化已经成为GIS 领域发展的主旋律。地理信息系统正在从一个单纯的应用系统发展为一个完整的技术系统和理论体系 GIS 的发展趋势 从系统角度看，在未来的几十年内，地理信息系统将向着数据标准化（interoperable GIS ）、数据多维化（3d＆4d GIS ）、系统集成化（component GIS ）、系统智能化（cyber GIS ）、平台网络化（web GIS ）和应用社会化（数字地球）的方向发展。 1.2.1数据标准化（interoperable GIS ）、 地理数据的继承与共享、地理操作的分布与共享、GIS的社会化和大众化等客观需求，使得尽可能降低采集、处理地理数据的成本以及实现地理数据的共享和互操作成为共识。互操作地理信息系统（Interoperable GIS）的出现就是为了解决传统GIS开发方式带来的数据语义表达上不可调和的矛盾，这是一个新的GIS系统集成平台，它实现了在异构环境下多个地理信息系统或其应用系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。 1.2.2数据多维化（3d＆4d GIS ）、 3D：三维gis目前的研究重点集中在三维数据结构（如数字表面模型、断面、柱状实体等）的设计、优化与实现，以及体视化技术的运用、三维系统的功能和模块设计等方面。 4D：地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间属性，即时态。随着时间的推移，地理对象的特征会发生变化，而这种变化可能是很大的，但目前大多数地理信息系统都不能很好地支持地理对象和组合事件时间维的处理。许多gis应用领域的要求都是基于时间特征的，如区域人口的变化、平均年龄的变化、洪水最高水位的变化等。对这样的应用背景，仅采取作为属性数据库中的一个属性不能很好地解决问题，因此，如何设计并运用四维GIS 来描述、处理地理对象的时态特征也是GIS的一个重要研究领域。

地球信息科学和数字地球(地理信息系统--原理、方法和应用)

地球信息科学和数字地球(地理信息系统--原理、方法和应用) 球形的地代替了平面的地，引起了大地观念的依次彻底变化。这时人们无须扩展大地的圆盘以远远超过有人烟的地区，而认为有人烟的地区只包括地球的一小部分，更大的空余地面则可留待假说玄想去填充… … 阿尔夫雷德.赫特纳 导读：本章介绍了GIS发展的一些最新的概念，包括地球信息科学，数字地球等等，这些概念的具体含义至今仍在变化。 数字地球与其说是一门技术，不如说是一个政策，它是GIS应用发展的顶点。最后介绍了国家空间数据基础设施，它是一个国家推广GIS应用重要的第一步。 1．地球信息科学 1．1几个相关概念 近十几年来，随着遥感，全球定位系统，地理信息系统以及计算机网络技术的发展，出现了一系列新的、意义相近的、与地理信息系统相关的名词，如地理信息科学（Geographical Information Science），地球测量（Geomatics，地球信息学[宫鹏]，地球空间信息学[李德仁]），地球信息学（Geo-Informatics），地球信息科学（Geo-information Science）等等，这些概念提出的时间还都不长，其含义存在交叉，目前国内对其确切的译名有些也存在着争论，下面介绍地理信息科学，地球测量的概念以及地球信息科学的概念和内容。1．1．1地理信息科学 地理信息科学是1992年Goodchild提出的，与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，包括： 1）分布式计算 2）地理信息的认知 3）地理信息的互操作 4）比例尺 5）空间信息基础设施的未来 6）地理数据的不确定性和基于GIS的分析 7）GIS和社会 9）地理信息系统在环境中的空间分析 10）空间数据的获取和集成等等 地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理

地理信息系统与数字地球

第17卷　第1期 2001年3月福建师范大学学报(自然科学版)Jour nal of F ujia n T eacher s U niv er sity (N atural Science )V ol.17　N o.1M ar.2001文章编号:1000-5277(2001)01-0099-04 地图、地理信息系统与数字地球 陈逢珍,林志垒,林文鹏 (福建师范大学地理科学学院,福建福州　350007) 摘要:论述了传统模拟地图的特点及局限性,并在此基础上分析了地理信息系统对地图学的挑战以及数 字地球的到来对地图学、地理信息系统的挑战. 关键词:传统模拟地图;地理信息系统;数字地球 中图分类号:P 28 文献标识码:A 　 随着人造卫星的出现及计算机的普遍使用,人类已进入信息化时代.信息革命的浪潮正以排山倒海之势冲击着整个人类社会,也冲击着历史悠久的地图学.空间信息的表达和传输由地图—GIS —数字地球,经历了五千多年,充分体现了科学技术的进步和人类社会的发展历程.本文从三个层次剖析数字地球的到来对地图学、地理信息系统发展的影响,以及它们之间的关系. 1　传统模拟地图 传统模拟地图经过几个世纪的发展变化,其功能逐渐完善.传统模拟地图是地理信息的载体,是地理信息传输的工具,是地理环境的形象符号模型的思想已被越来越多的人所认识.长期以来,它被称为地理学的第二语言,广泛应用在地理学及相关学科的研究中,应用在国民经济建设和国防建设中.人们不仅将采集的地理信息用图型符号存储在地图中,而且将地图作为信息源,从中提取大量地理信息,借助地图分析解决政治、军事、经济、科学、文化以及生活中的各类问题.地图已经成为国家基本建设、国防建设、军事指挥、国土规划、资源管理以及国民经济可持续发展不可缺少的工具. 1.1　传统模拟地图的特性 传统模拟地图的三大基本特性是:严密的数学法则、科学的地图概括、形象的图型符号语言[1].数学法则解决了地球体(或地球体的一部分)在有限地图平面上的显示,形成了地球面上的点与地图平面上的点一一对应的数学关系,为地理信息的平面显示奠定了基础.地图概括科学地压缩了制图区的地理信息,实现了地理信息有选择、有简化的分类和分级显示,保证了地图的清晰性.图型符号语言将经过概括处理的地理信息符号化,并应用地图符号形状、尺寸、结构、色彩的变化,建立地理信息与图型符号语言之间的约定与联想,增强地图的直观性.这些基本特性揭示了传统模拟地图的内涵和本质. 1.2　传统模拟地图的局限性 传统模拟地图的局限性主要表现在:信息滞后、存储受限、传输方式单一、模拟能力有限、信息提取分析速度慢. 传统模拟地图的制作严格遵循手工制图工艺,其生产过程复杂,成图速度慢、周期长、信息更新 作者简介:陈逢珍,(1942—　),女,湖南郴州人,教授. 基金项目:福建省自然科学基金资助项目(M B2084)收稿日期:2000-08-16

GIS习题集

基础理论题 第一章绪论 1.什么是地理信息系统?它与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么? 2.地理信息系统由哪些部分组成?与其他信息系统的主要区别有哪些? 3.地理信息系统的基本功能有哪些?基本功能与应用功能是根据什么来区分的? 4.与其他信息系统相比，地理信息系统的哪些功能是比较独特的? 5.地理信息系统的科学理论基础有哪些?是否可以称地理信息系统为一门科学? 6.试举例说明地理信息系统的应用前景。 7.GIS近代发展有什么特点? 第二章空间信息系统 1．GIS的对象是什么? 地理实体有什么特点? 2．地理实体数据的特征是什么？请列举出某些类型的空间数据 3．空间数据的结构与其它非空间数据的结构有什么特殊之处？试给出几种空间数据的结构描述。 4．请说明如何建立道路的拓扑的关系。 5．各种来源的空间数据是如何准确匹配在一起的？ 6．地图投影在GIS中有什么作用？ 7．空间数据中的几何数据是什么？请说明它与属性数据的关系。 8．请说明分类分级对于属性数据的意义。 9．空间数据的质量问题分哪几类？ 10．空间数据中的误差是如何造成的？怎样评价它们？ 11．空间数据交换的主要方式是什么？ 12．空间数据的元数据METADATA意义是什么？ 13．数据共享有哪些主要途径？最基层的是什么，最理想的又是什么？困难在何处？ 第三章空间数据结构 1. 地理信息系统中的空间数据都包含哪些? 2．矢量数据与栅格数据的区别是什么？它们有什么共同点吗？ 3．矢量数据在结构表达方面有什么特色？ 4．矢量和栅格数据的结构都有通用标准吗？请说明。 5．栅格数据组织有哪些方法？ 6．栅格与矢量数据结构相比较各有什么特征？ 7．矢量与栅格一体化的数据结构有什么好处？ 8．请说明八叉树表示三维数据的原理。 9．三维空间的边界如何表示？你还能给出其它方法吗？ 10．属性数据的编码是必须的吗？ 第四章空间数据库 1．什么是数据库？它有什么特点？ 2．数据库主要有哪几个主要的结构成分？ 3．数据库是如何组织数据的？ 4．DBMS的作用是什么？ 5．地理实体如何存放在数据库里？

地理：1.2 第二课时 地理信息系统(GIS)、地理信息技术与数字地球

第1章第2节第2课时 一、选择题 (2011·试题调研)利用气象卫星对寒潮、台风、暴雨、洪涝等进行监测，是提高气象预报准确度、减少气象灾害损失的重要手段。中国园林网2010年10月21日消息：今年第13号超强台风“鲇鱼”已进入我国南海，正向珠江口逼近，市委常委昨日下午在市三防指挥部召开会议，全面部署防御超强台风“鲇鱼”的工作。结合所学知识，回答1～3题。 1．气象卫星发回的卫星云图主要运用了( ) A．全球定位技术B．卫星遥感技术 C．地理信息技术D．数字地球虚拟技术 2．对西北太平洋上台风的监测，可通过分析多幅卫星的云层图片，获得( ) ①台风中心位置②台风的强度和速度③台风所造成的降水范围④台风的移动方向⑤台风的登陆地区 A．①②③B．③④⑤ C．①③④⑤D．①②③④⑤ 3．对“鲇鱼”的监测使用了气象卫星，国家气象局每天为电视新闻提供的卫星云图主要使用了( ) ①遥感技术②地理信息系统③全球定位技术 A．①②B．①③ C．②③D．①②③ 解析：第1题，气象卫星云图主要利用卫星遥感技术对各种气象要素进行监测。第2题，利用卫星遥感可以监测台风的强度、移动方向和速度，以及某个地区的天气状况。第3题，卫星云图是GIS接受了气象卫星的遥感资料，经过处理后输出图像信息。 答案： 1.B 2.D 3.A (2011·试题调研)下图为某工程应用地理信息系统(GIS)进行选址的工作流程图。读图回答4～5题。 4．最有可能采用图示流程进行选址的工程是( ) A．汽车加油站B．地下水天然下渗补给区

C．大型游乐园D．放射性废弃物储存场 5．图示GIS处理与分析流程中，a环节所示功能为( ) A．趋势分析B．叠图分析 C．风险分析D．模式分析 解析：第4题，由图示可以看出，该工程要求有适宜的地质条件，远离人口稠密区、主要交通道路和生态保护区，应为放射性废弃物储存场。第5题，a环节为交通、人口分布等各种图层的叠加分析。 答案： 4.D 5.B 科学家观测研究表明，近30年来我国沿海海平面总体上升了9厘米，但沿海各省、市、自治区海平面的上升幅度并不相同。据此回答6～7题。 6．我国沿海海平面上升信息的获取，主要采用了( ) A．遥感(RS) B．全球定位系统(GPS) C．地理信息系统(GIS) D．数字地球 7．对我国沿海海平面上升幅度的分析，主要采用了( ) A．全球定位系统B．地理信息系统 C．遥感技术D．地理信息技术 解析：利用遥感技术可以动态监测沿海海平面变化状况，从而获取海平面变化信息。而对海平面变化信息的分析处理，要依赖于地理信息系统的模拟演示功能。 答案： 6.A 7.B 8．GIS不仅可以像传统地图一样，解决与“地点”“状况”有关的查询，而且能进行趋势分析、复杂的“模式分析”和用“虚拟模拟”进行预测性分析。2010年3月23日发生在西藏林芝察隅的森林火灾全部扑灭。将GIS用来监测森林火灾，可以( ) A．用来分析、判断引起火灾的原因 B．预测森林火灾的发生地点 C．预测森林火灾所造成的后果 D．及时知道火灾地点、范围，以便于及时分析火势蔓延方向，制订灭火方案 解析：GIS是地图的延伸，它通过地图处理、数据库进行“空间分析”，用于监测森林火灾，可以监测火灾地点、范围，并通过复杂的“模拟分析”“虚拟模拟”预测分析火势蔓延方向，从而为制定灭火方案提供技术依据。 答案： D 9．关于数字地球的叙述，正确的是( ) ①数字地球是数字化的地球②数字地球已能满足人类目前的需要③数字地球的最大特征是虚拟现实④数字地球采取集中方式存储信息 A．①②B．①③

数字地球的简介

数字地球 在万物簌静、星光灿烂的夏夜，当您遥望浩瀚无际的太空为满天星斗而遐想时，也许您会自言自语地感慨到：天上的星星数不清！是的，幽幽闪闪于茫茫宇宙之间的星球真是数不胜数！然而，到目前为止，地球却是我们人类唯一可以赖以生存的星球！古往今来，几乎人类的所有活动都是发生在地球之上，您仅需看看地球上此起彼伏的战火、快速增长的人口、与日俱增的环境污染、与日俱减的自然资源…或许您又会感慨到：多灾多难的地球多么需要好好照理呀！当人们通过卫星、飞机、气球、地面测绘、地球化学或地球物理等观测手段获取到地球的大量数据，利用计算机把它们和与此相关的所有其它数据及其实用模型结合起来，在计算机网络系统里把真实的地球重现出来，形成一个巨系统时，您一定会为这样的巨系统所带来的巨大作用所鼓舞，因为它提供的数据和信息让人类终于能够更好更有效地管理地球甚至人类本身！这样一个数字形式的关于地球的巨系统，不妨称为“数字地球”。如果对它稍微严格定义一下，数字地球就是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现与认识。由此可以看出，数字地球核心思想有两点，一是用数字化手段统一性地处理地球问题，另一点是最大限度地利用信息资源。 当人类逐渐步入知识爆炸的信息时代，如何从浩如烟海的数据、信息中获取各自需要的东西？这无疑是生活在现代社会里的人们时刻面临的难题。对那些以社会需求和发展为永恒使命的科学家来说，其首要任务就是采取什么方法把浩如烟海的数据、信息搜集起来。既然人类活动几乎都是发生在地球上，那么为什么我们不能以地球的每一个确定点（这样的点的范围因需要可大可小）把所有与此相关的数据和信息组织起来呢？如此一来，进一步组合所有地球上这样的点，不就造成一个能包容关于自然和人类的大多数数据和信息的数字地球？这样的数字地球无疑是人类把浩如烟海的数据、信息组织起来的最佳方式。 数字地球对人类的积极作用，您无论如何想象恐怕都不会过分。最直接的是，它在当前以工农业经济为主体的经济建设中具有的重大作用已初见端倪。我们逐渐可以看到，数字地球提供的数据和信息在农业、林业、水利、地矿、交通、通讯、新闻媒体、城市建设，教育、资源、环境、人口、海洋以及军事等几十个领

高中地理必修3优质教学设计2：1.2.2 地理信息系统(GIS) 地理信息技术与数字地球教案

第一章地理环境与区域发展 1.2地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 教学目的： 1．了解遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理，以及数字地球的含义。 2．举例说明遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用 教学重难点： 1．遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理，以及数字地球的含义 2．遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用 教具准备：有关挂图等、自制图表等 教学方法：比较法、图示分析法、图示法等 教学过程： 第二课时 三、全球定位系统(GPS) 1．概念： 用卫星，在全球范围内适时进行导航、定位的系统，称为全球定位系统，简称GPS。 2．组成： 空间部分——GPS卫星星座(图)．7)； 地面控制部分—一地面监控系统； 用户设备部分——GPS信号接收机。 3．特点 全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性 4．应用 （1）为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 （2）在区域地理环境研究中的应用。 如：野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一，全球定位系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔)，从而可在野外调查中获得更为精准的数据。

（3）在日常生活中应用——GPS导航 无论是在何时何地，只要拥有GPS信号接收机，就能知道自己前进的方向和所处的地理坐标。利用GPS为导航服务也成为—种新兴的行业(图1．8)。 GPS汽车导航（图1．8）汽车导航装置可显示城市道路图和该车的位置。驾驶员辅入出发点和目的地的地名然后从系统显示的可行路线中选择其中的一条。系统除动态显示该车的位置》L还通过语音提示引导驾驶员把车开到目的地。 5．GPS卫星星座 GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。它们均匀分布在六个轨道平 面内。全球任何地点在任何时刻地平面上空至少有四颗GPS卫星。 思考 在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的? 点拨：汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息，解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送至服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置、及时通过语言提示为汽车导航。 阅读 通过该材料大致了解我国的卫星导航定位系统 四、地理信息系统(GIS) 1．概念 专门处理地理空间数据的计算机系统，称为“地理信息系统”，简称“GIS”。 阅读 通过这个材料，使学生了解如下问题： 2．地理信息系统的简要程序 教师指图讲解，使学生对地理信息系统的过程有一般性了解。 3．应用 应用的领域相当广泛，凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域都可用到。

第三章 第四节 数字地球

第四节数字地球 [学习目标] 1.了解数字地球的概念，关键技术。2.了解数字地球与GIS、GPS、RS之间的关系。3.结合具体案例，理解数字地球对日常生活的影响。 一、数字地球的含义 1．概念 数字地球是信息化的、虚拟的地球，即将有关地球上每一点的信息，按地球的地理坐标加以整理，构成一个全球的信息模型。 2．核心：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，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。 3．数字地球的技术基础 (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。 (6)高性能计算能力。 判断

1．高分辨率卫星遥感技术为数字地球提供了最基本的空间数据。(√) 2．数字地球是“地球村”形成的技术支撑。(√) 3．数字地球就是“3S”技术的综合。(×) 4．GIS、GPS与网络结合，构成数字地球的空间核心技术。(√) 二、数字地球与我们的生活 思考

分析数字地球是“地球村”形成的技术支撑。答案“数字地球”的出现，实现了信息高速公路和国际互联网的广泛使用，“缩小”了我们的生活空间，“缩短”了我们联系交流的时间，使我们生活的世界成为一个全球性、同时性的“地球村”。 探究点数字地球与我们的生活 阅读材料，回答下列问题。 材料据报道，“十一五”期间，我国依靠高分辨率(2米到10米)的卫星影像和“3S”技术，进行了第二次全国土地大调查，并建立了我国的“数字国土”。以农业为例，它在农业信息遥感、太空农业等领域有广阔的研究前景。一些国家利用资源卫星进行农业资源调查、作物长势和产量监测等。 1．根据材料推断，“数字国土”相关技术在我国农业可持续发展方面可做哪些工作？ 答案土地资源利用状况遥感调查，合理布局农业；监测预报气候变化，旱涝、长势、产量预测，提高抗灾能力；农业污染环境状况监测与预报，提出解决措施等。 2．在全球问题的研究中，除农业外，还有哪些领域可以应用“数字国土”的相关技术？ 答案全球温室效应；海平面上升；臭氧层破坏；地震带分布；地形遥感；全球生态环境监测；全球气候预报；生物分布、生产结构监测等。 1．数字地球的应用