第三章：數字地球的根底設施.胡錦濤“推進‘數字中國’地理空間框架建設、加快信息化測繪體系建設，提高測繪保障效勞能力〞。.溫家寶“數字地球就是對真實地球及其相關現象的統一性的數字化重現與認識。數字地球最重要的根底設施建設，是地球觀測系統、信息高速公路和國家空間數據根底設施這樣三個組成局部。〞“今后一個時期，中國測繪的主要任務就是要進一步完善測繪管理體制與運行機制，開展開放型測繪，加快國家根底地理信息系統建設，構建數字中國地理空間根底框架，積極推進國民經濟和社會信息化，全面提高測繪保障能力和效勞水平，并為國際測繪開展和進步做出更大的奉獻。〞.數字地球的根底設施對地觀測系統信息高速公路〔NII〕國家空間數據根底設施〔NSDI〕.對地觀測系統(EOS)EarthObservationSystem—EOS是指天、空、地一體化的對地觀測網絡。包括一系列的地球觀測衛星和全球定位系統、攝影測量、地面觀測等。以美國為代表的西方興旺國家從1999年起投資100億美元實施EOS方案，專門成立了CEOS〔地球觀測委員會〕，在未來十五年內發射數十顆對地觀測衛星系統。.對地觀測系統(EOS)氣象衛星系列NOAA-TIROS系列〔美〕ESSA系列Nimbus系列原蘇聯流星氣象衛星系列〔Meteop〕日本對地靜止氣象衛星〔GMS〕地球同步天氣衛星〔GOES，SMS〕系列〔美〕國際氣象衛星〔DMSP〕系列〔美〕高層大氣研究衛星〔UARS〕系列歐空局Metoesat風云衛星〔FY〕系列〔中國〕.對地觀測系統〔EOS〕陸地衛星系列Landsat1，2，3，4，5，7〔美〕SPOT1，2〔法〕MOS/LOS〔日〕USSRsat〔俄〕IRS1，2〔印度〕海洋衛星系列Seasat〔美〕航天飛機成像雷達SIRA，B，C/XERS1，2系列〔歐洲共同體，法〕，SARJERS1系列〔日本〕Radarsat，SAR-A〔加〕.海洋衛星就是專門為觀測海洋、研究海洋，以及海洋環境調查和資源開發利用而設計發射的一種人造地球衛星。目前世界各國的海洋衛星和以海洋觀測為主的在軌衛星已有30多顆。海洋衛星與陸地衛星和氣象衛星相比，具有以下特點：〔1〕海洋環境要素探測要求大面積、連續、同步或準同步探測。〔2〕海洋衛星可見光傳感器要求波段多而窄，靈敏度和信噪比高〔高出陸地衛星一個數量級〕。〔3〕為與海洋環境要素變化周期相匹配，海洋衛星的地面覆蓋周期要求2~3天，空間分辨率為250~1000m。〔4〕由于水體的輻射強度微弱，而要使輻射強度均勻，具有可比照性，那么要求水色衛星的降交點地方時選擇在正午前后。〔5〕某些海洋要素的測量，例如海面粗糙的測量、海面風場的測量，除海洋衛星探測技術外，尚無其他方法。.海洋衛星有六個方面的用途。一：為海洋專屬經濟區〔EEZ〕綜合管理和維護國家海洋權益效勞。二：提高海洋環境監測預報能力。三：為海洋資源調查與開發效勞。四：加強海洋軍事活動保障。五：有利于實施海洋污染監測、監視，保護海洋自然環境資源。六：開展海洋衛星有利于加強全球氣候演變研究，提高對災害性氣候的預測能力。

.測地衛星系列測地衛星可精確測定地球上任意點的坐標、地球形體和地球引力場參數。測地衛星為大地測量學的開展開辟了新的途徑，促進空間大地測量學開展成為一門獨立的分支學科。測地衛星作用①提供了在全球范圍內進行大地聯測的全球統一地心坐標系；②人造衛星軌道運動反映了地球引力場的各種攝動，通過長期觀測可精確測定地球引力場參數；③用衛星進行大地聯測，基線長達數千千米，因此控制點位的定位精度比常規大地測量網的精度高一個數量級；④測地衛星還可用來測量平均海平面高度的變化，研究地殼運動和大陸漂移，并能預測地震和海嘯等。1962年10月美國發射第一顆專用測地衛星。蘇聯、法國相續發射多顆.地球物理衛星系列重力衛星重力衛星實驗興起于2000年后，重力衛星要求：1，近距離〔250km軌道高度500km〕傳感地球重力擾動，要求低軌運行，2，覆蓋地球說明廣闊地區，采用近極圓軌道〔87.3〕；3，能較好測定作用于重力衛星的非保守力，〔星載三軸加速計〕；4，精密實時定軌，GPS衛星對重力衛星同步定軌。任務：測定重力場非潮汐的短期性或準實時的變化，主要由地球大氣圈，水圈，冰雪圈金和固體地球之間質量的交換和重新分布引起。監測地球由氣象和環境變化所產生的影響。熱慣量制圖衛星〔HeatCapacityMappingMission，HCMM〕.什么是陸地衛星？

陸地衛星也稱作資源衛星。它是利用搭載的多光譜、多時相、多空間分辨率的遙感器對地球進行數據采集，直接或間接地探測地球資源和生態環境信息的人造衛星。被廣泛應用于資源調查、環境和災害監測、國土規劃和區域開發領域，為農業、水利、林業、地質礦產、城市建設、民政、規劃等部門提供最新的信息。.什么是陸地衛星？

陸地衛星一般高度在700公里至900公里的近極地太陽同步圓形軌道上運行，搭載的傳感器采用從可見光至熱紅外的多光譜或全色波段。通過對影像紋理和顏色處理，有效地識別地表巖石、土壤、植被、水體等地物地貌，分析制作直觀的1：1萬至1：25萬比例尺專題圖。.什么是小衛星？

根據衛星的質量，通常將小于1000千克的衛星稱為廣義的小衛星。其中：500—1000千克，小衛星；100—500千克，微小衛星；10—100千克，顯微衛星；小于10千克，納米衛星。最小的衛星的重量只有1公斤。與大衛星相比，小衛星具有先進、快速、造價低廉、可靠的特點。.小衛星不只是簡單的質量小，而是高度集成化、自動化技術的應用。特別是計算機的迅速開展，實現了星上控制與處理計算機小型化。小衛星可以快速實現從設計、制造、發射、在軌運行全過程，一般不到12個月。一顆小衛星包括發射在內其價格僅為0.3億人民幣，不僅價格低廉，而且風險小。一般小衛星壽命長于10年。小衛星平臺通常包括能源、通訊、星上數據處理、衛星姿態控制等系統，其載荷包括通訊、對地觀測、空間科學等。可謂麻雀雖小，五臟俱全。.如美國JPL的目標是發射100個左右1公斤中的超微衛星和10公斤的衛星。直徑30厘米，高10厘米。我國清華大學已經決定與英國沙里大學協作，發射小衛星，名為“清華1號〞。它有兩個用途：一為遙感效勞，空間分辨率為50米，另一為通信效勞。

“北京一號〞小衛星及運營系統，是國家“十五〞科技攻關計，北京一號衛星劃和高技術研究開展方案聯合支持的研究成果，同時被列為“北京數字工程〞重大專項。.什么是NII？國家信息根底設施〔NationalInformationInfrastructure，NII〕是一個支持信息獲取、傳輸、處理和利用全過程的、覆蓋全國、由現代信息技術要素構成的綜合性開放的巨系統。是一個能隨時向用戶提供大量信息的、由信息源、計算機及通信網絡、日用電子設備所組成的完備的網絡系統。.信息高速公路1981年，戈爾作為國會議員在美國科學與電視藝術研究院的一次演講中，首次提出了信息高速公路〔InformationHighway〕的概念，從而開拓了后來逐漸形成的構成知識經濟骨干局部的互連網經濟〔InternetEconomy〕，把工業經濟的根底設施“高速公路〞的概念引深到了知識經濟的根底設施“信息高速公路〞的概念上。后來，已成為美國副總統的戈爾又把知識經濟的根底設施的路的問題—“信息高速公路〞，引深到知識經濟根底設施的“車〞和“貨〞—數字地球的問題上。.信息高速公路—國家信息根底設施美國總統克林頓于1993年2月簽署法令，建立“國家信息根底設施〞〔NationalInformationInfrastructure,NII〕，即全美的信息高速公路。美國方案投入4000億美元，耗時20年建立主要由網絡設施、計算機效勞器和計算機終端組成的NII。信息高速公路進一步目標就是試圖將現有的電信網、計算機網和有線電視三網合一，實現為任何人、任何時間、任何地點提供無縫隙的多媒體、智能化綜合通信業務，實現全球一網、每人一號的個人多媒體通信。中國的國家信息根底設〔CNII〕，方案投入1500-2000億美元，到2021年建成。.信息高速公路的五個根本要素用于傳輸、存儲、處理和顯現聲音、數據和圖像的物理設備。如攝象機、掃描儀、鍵盤、機、機、轉換器、視頻和音頻帶、電纜、電線、衛星、光纖傳輸線、微波網、打印機等。信息。包括資源、環境、社會、經濟、文化教育等各個領域的圖形、圖像、文本、多媒體等的海量信息，其中80%與空間位置有關。應用系統和軟件。它們允許用戶使用、處理、組織和整理由信息高速公路提供給用戶的大量信息。傳輸編碼與網絡標準。這些編碼與標準促進網絡之間的互相聯系和兼容，同時保證網絡的平安性和可靠性。人員。包括信息及設施的生產者、使用者和決策者等。.什么是NSDI？“國家空間數據根底設施〞〔NationalSpatialDataInfrastructure，簡稱NSDI〕：指獲得、加工、存儲、分布地理空間數據及推動其開展所采用的技術、政策、標準和人才資源；“地理空間數據〞：指能確定在地球上的地理位置、自然屬性、建筑及邊界特征的信息。這些信息主要包括遙感、測繪及統計部門的統計信息。.國家空間數據根底設施為了在“信息高速公路〞上表示和查詢與地理和地球有關的空間信息，克林頓又于1994年4月發布了12906號總統令：“協調信息獲取和建立國家〔地球〕空間數據根底設施〔NationalSpatialDataInfrastructure--NSDI〕〞。國家空間數據根底設施〔NSDI〕主要包括：地球空間數據框架空間數據協調、管理與分發體系空間數據交換網站空間數據轉換標準.國家空間數據根底設施地球空間數據框架是提供一個可以進行精確地、始終如一地獲取、配準和集成地球空間信息的根底。此框架中包括正射影像、大地控制、高程、交通、水系、政區、公用地籍以及資源、環境、社會、經濟、歷史記錄等方面的數據。空間數據協調、管理與分發體系，是組織生產和使用地理數據的人員，建立相應的組織機構，制定有關空間數據的開展戰略和政策，建立地理空間數據個人和機構間聯系渠道，傳輸數據和開發數據庫。其目標是生產和使用共用的空間地理數據集，共享和開發根底數據資源以提高決策能力。.國家空間數據根底設施空間數據交換網站是一個擁有地理空間信息，在地理空間數據生產者、管理者和用戶之間的一個分布式電子網絡。其用戶有權決定保存哪類地理空間數據；了解數據狀況〔內容、質量及其它特征等〕；尋找他們需要的數據；根據他們的應用工程，評價數據是否有用；盡可能經濟地獲取或訂購數據。地理空間數據生產者以各種軟件工具提供電子形式的元數據〔關于數據的數據〕。元數據標準規定了不同地理空間數據的元數據的內容，其目的是提供一個共同的標準化的元數據術語和定義。空間數據轉換標準是一個異種計算機間空間數據轉換的進程。該標準規定了帶有空間參考系信息的矢量和柵格數據的交換約定、尋址格式、結構和內容。標準中包括概念類型、質量報告、傳輸組件說明、空間要素和屬性的定義。.國家空間數據根底設施目前已有六十多個國家有NSDI方案或類似NSDI的方案。這些國家如Argentina、Australia、Canada、Columbia、Cyprus、Finland、France、Germany、Greece、Hungary、India、Indonesia、Japan,、Malaysia、Netherlands、NewZealand、NorthernIreland、Pakistan、Poland、RussianFederation、SouthAfrica、Swe