关于构建数字地球基础框架的思考

《关于构建数字地球基础框架的思考》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、关于构建数字地球基础框架的思考林宗坚(中国测绘科学研究院)一、问题的提出及其科学意义与经济价值目前人们在不同领域以多种方式使用地图。中小学校把地图作为地理学教育的重要工具；旅游、交通、邮政通讯依靠地图定位；土地管理、农业区划、资源开发、城市建设利用地图作为规划设计的基础；防洪救灾、社会管理和经济计划以地图作为重要的决策信息源。地图用量的不断增加和用图水平的不断提高，说明经济社会的现代发展越来越需要在三维地理空间上精打细算。如果进一步，我们把现有地图都数字化，并且与卫星遥感影像融合，建成一个对全世界，至少对我们自

2、己国家的多分辨率、三维数据库，即"数字地球"或"数字中国"，则其应用水平将进一步提高，作用面将进一步扩大。这是因为：1.把图形图像转换成数字形式，可以利用计算机网络和现代通讯工具广泛传播，因而其用户面可以百倍、千倍地增长。而且，借助计算机的智能工具使地图信息智能化，可以实现自动问路、空间分析等智能服务。2.在地形图和卫星影像的基础上可以大量融合其他各种专题信息，尤其是能把现在没有图件仅有统计表格形式的信息转换到空间分布的图形中去，从而可以利用"数字地球"或"数字中国"的工具，按系统论的观点处理那些涉及自然、经济、

3、社会多方面的复杂问题。3.把大气、陆地、海面、海水、海底、地下的全部观测数据按照它们在自然地球上的存在形式建成真三维地理信息系统("数字地球"未出现前该领域的科学名称)，这将为全球气候、生态、环境、地震、油气资源、海洋生物等诸多需要真三维分析的领域提供一个比现在只能做到的二维或剖面形式更强壮得多的信息支持。4.通过地理信息与遥感影像融为一体的形式，可以利用遥感影像快速更新地理信息，以满足土地管理、环境保护、农业指导、社会治安、交通运输、防灾救灾等诸多业务对数据现势性较严格的要求，以提高这些业务的工作质量与效率。

4、全部上述美好的前景首先取决于第一步--建立"数字地球"的基础框架，它包括下列工作：1.建立二维与三维间的投影关系，这是数字地球的骨架；2.在现有各种比例尺地形图的基础上，用遥感影像加速更新、建立数字地球的数据基底；3.研究真三维GIS(地理信息系统)的构建方法，以便容纳和操作海量的真三维数据；4.制定数据标准，适应多部门数据采集和共享。二、我们已做的工作关于建立全国多分辨率、三维地理信息数据库方面，我国已有下列工作基础：1.建立了全国GPS(全球定位系统)的A级网和B级网，使差分GPS达到厘米级定位精度，并

5、且，实现了任意目标上大比例尺地图三维直角坐标向地心三维坐标系的互换。2.完成了全国1∶100万和1∶25万地形图数字化，建立了数据库及数据服务设施。3.建立了为中央和省级政府服务的政府地理信息系统。4.研制成功了从遥感立体影像自动建立数字地面模型的数字摄影测量系统，并推向国内外市场。5.研制成功了"4D"(数字高程模型、数字正射影像、数字栅格地图、数字线划地图)系列产品的生产线，并且用于土地利用变化的遥感监测，建成广东珠江三角洲6.7万平方公里1∶5万土地利用动态监测数据库；用于防洪救灾，建成湖南洞庭湖孕灾背

6、景数据库及"4D"洪灾预报与评估运行服务系统，目前正在进行全国七大江河1∶1万数字高程模型和长江、松花江1∶1万数字正射影像、1∶5万数字栅格地图数据库的建设。6.正在研究海洋测绘的大地基准，服务于海底地貌测绘、海洋油气勘探和国家海洋权益保障等工作。三、当前应做的工作1.数字地球的几何参考框架和空间投影新理论(1)研究更精确逼近地球椭球体的三维坐标参考框架和海平面基准人类对地球的认识要求越来越准确。从本世纪开始，不同国家、不同地区先后采用适合本国或本地区的地球参考椭球，如美国的海福特椭球、英国的克拉克椭球、前

7、苏联的克拉索夫斯基椭球、我国50年代建立的北京54坐标系，采用的就是克拉索夫斯基椭球。现在需要科学地计算、整理这么多年来大地测量和重力测量所积累的成果，求解更精确的适合各个国家和地区的椭球参数，以提高空间坐标的表达精度，使全球数据能表达于一个统一的时空坐标体系中；同时，还要利用卫星测高方法，研究全球海平面基准，使由海面测深所得到的海底地形数据和由钻井测井所获得的地质数据能精确归化到地球三维坐标系中。(2)空间三维坐标向二维坐标投影的理论与方法从地球椭球体的空间三维坐标向二维坐标投影(转换)的理论与方法研究已有一百

8、多年历史，建立于传统计算工具上的方法已不能满足现代科技发展的需求。例如，用"Eightstepzooming"放大技术，从亚洲范围视图一直放大到北京天安门局部细节视图，每一步放大过程中，空间三维椭球面向二维平面转换的机理和参数都不相同。这说明现有的投影理论与方法很难满足数字地球从宏观到微观大尺度浏览和应用数据的要求。因此应当研究：①与现代计