数字地球时代“3S”集成的发展

      中图分类号：N941；X87文献标识码：A文章编号：1007—6301（2001）01—0089—08

      1 引言

      人们对新兴事物总是表现出极高的热情，记得90年代初“3S”刚提出的时候，杂志、书刊等媒体引用之多，频次之高，实在引人注目。之后，也就在1998年1月，美国副总统戈尔提出了“数字地球”的概念， “数字地球”瞬间变成了耀眼的明星，数字地球时代到来了。相比之下，“3S”暗淡了许多。其实，片面强调“数字地球”而忽视“3S”集成的研究是“筑高楼而忽视地基”的表现。笔者认为，数字地球是“3S”的归宿，“3S”技术是数字地球的核心技术和基础技术之一，没有“3S”，或者说构建不好“3S”系统集成的基础，数字地球将是一句空话。我们应看清“3S”集成的发展过程，正确评价“3S”在数字地球中的作用以及对“地球信息科学”的产生所作的贡献，从基础抓起，继续关注“3S”，发展“3S”集成系统。

      2 数字地球与“3S”

      1998年1月31日， 美国副总统戈尔在洛杉矶加里福尼亚科学中心举行的开放地理信息系统协会（OGC ）年会上发表了题为“数字地球：理解21世纪我们这颗星球”的报告。之后，“数字地球”受到了各国各部门以及众多专家学者的极大关注。 美国国家制图科学委员会主席Goodchild先生于1998年12月15 日在武汉测绘科技大学作了有关数字地球的演讲；美国联邦地理数据委员会（FGDC）于1999年2月2日在美国地质调查局（USGS）召开了美国第四次数字地球研讨会。在我国，“数字地球”已引起了极大的关注和重视。中科院遥感所国家遥感中心建立了数字地球的互联网站；陈述彭、李德仁等院士都著文谈及数字地球；值得提及的是，1999年12月24日在北京召开了国际数字地球研讨会，国务院副总理李岚清到会祝贺并发表重要讲话，进一步推动了数字地球的发展；众多新闻媒体如《文汇报》、《中国科学报》以及《科技日报》等都对数字地球作过报道。近期，中央电视台正在播放数字地球系列专题片。种种迹象表明：数字地球时代到来了。

      2.1 “3S”技术是数字地球的核心技术和基础技术之一

      戈尔认为数字地球是嵌入海量数据的多分辨率的真实地球的三维显示。众多专家学者对数字地球的理解不甚相同，许多问题如数字地球与RS、GIS、GPS等学科的关系等还需进一步探讨。但不管怎样理解，数字地球总需要现代空间技术的支撑，获取、处理和应用这些多分辨率的海量数据需要“3S”。离开了“3S”，数字地球将是一个空的口号和目标；当然，没有“3S”，也不可能提出数字地球。“3S”技术是数字地球的核心技术之一（图1、图2），一方面数字地球的研究为“3S”技术的发展创造了条件，另一方面“3S”技术的发展为数字地球的建设提供了技术支持，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。当然，数字地球也离不开互操作技术、网络技术以及现代通讯等技术的支撑；没有它们，“3S”所包含的数据将无法有效地传递、交流和共享。

      

      图1 “3S”与数字地球

      Fig.1 “3S”and Digital Earth

      2.2 数字地球成为“3S ”技术发展的强力推动剂和最终归宿

      数字地球从一开始提出就引起了各个方面的注意，它实际上是其它技术发展的最高阶段，是“3S”发展的最终归宿（图2）。 要实现数字地球的战略目标，就必须从基础抓起，推动“3S”技术向纵深发展。数字地球加深了人们对“3S”集成的认识和理解，“3S”集成有了发展的具体方向和目标。

      

      图2 数字地球的体系结构

      Fig.2 Architecture of Digital Earth

      3 “3S”集成的发展现状

      “3S”是GPS（全球定位系统），RS（遥感）和GIS（地理信息系统）的简称，“3S”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测新技术有机地集成在一起[2]。但是，“3S”技术≠GPS+RS+GIS[2,6～8]，有些专家学者认为还应有数字摄影测量系统DPS和专家系统ES即“5S”。但不管是“3S”还是“5S”，都应有现代通信技术和通信手段的参与。可见，“3S”技术应等于（p[,1]GPS+p[,2] RS+p[,3]GIS+…+p[,i]ITS）（p[,i]为权）[6]。这已经取得了统一性认识。因此，有关专家认为“3S”这个称谓欠妥[9,10]。为此，王之卓先生把“3S”及其与之互相联系的，服务目的相同的概括为一门新的学科[9 ]。“3S ”的英文名字也几经易改，

      90年代初叫做Integration of GIS,RS and GPS，取“集成”之意；3、4年后，又叫Assembling of GIS，RS and GPS ， 取“融合”之意； 1998 年后，Digital Earth即数字地球实际上成为了“3S”的代名词，但“3S ”不是Digital Earth的全部，而是其一部分。

      “3S”集成是必要的，也是可能的。王之卓先生从学科发展的角度论述了“3S”集成的必然，刘震等认为：地理信息是一种信息流，遥感、地理信息系统和全球定位系统中的任意一个系统都是侧重了信息流的特性中的一个方面，而不能满足准确地、全面地描述地理信息流的要求，所以迫切需要一种全新的遥感、地理信息系统和全球定位系统的集成系统。总之，无论从物质的运动形式， 地学信息的本身特征还是从“3S”各自的技术特性出发，“3S”集成都是科技发展的必然结果。