数字地球导论

数字地球导论

第一章 绪论

一、基本概念

1、数字地球概念的由来

? 1996年5月，联合国在南非约翰内斯堡召开了“信息社会和发展大会的部长级会议”，

通过了互联网的建设计划，全球环境与资源管理计划，全球紧急情况管理计划等重大计划。

? 1998年1月，戈尔提出了“数字地球”的构想。

? 2000年，西方七国在日本冲绳会议上正式宣布当今社会进入“信息时代”。 4、数字地球与有关术语的关系

? 与国家空间数据基础设施（NSDI）及国家信息基础设施(NII)的关系 ? NII与NSDI均是数字地球的重要组成。

? NII又称为信息高速公路，包括了各类网络和各类标准、规范、安全和保密等规则。 ? NSDI相当于高速公路上行驶的货运与客运的各种车辆及其组织的运行规则，及客

流与物流源的状况等。

? NSII是NII与NSDI的结合。

? 与数字国家与数字地球及数字城镇的关系

? 数字地球可划分为这三个层次，分别为：全球层、国家层和城镇层 ? 与信息化、信息社会的关系

? 数字地球是信息化或信息社会建设的空间信息基础设施。

? 数字地球与国家信息化、国民经济信息化及城市信息化、地区信息化、省区信息化

密切相关。

一、基本概念

美国总统戈尔在其1998年的报告中指出：数字地球是指可以整合海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示，并可以在其上增加与地球有关的数据，实现在不同分辨率水平上对地球进行三维浏览的虚拟地球系统。

数字地球的概念，可以归纳为以下三个方面：

（1）数字地球指数字化的三维显示的虚拟地球，或指信息化的地球，包括数字化、网络化、智能化与可视化的地球技术系统。

（2）实施数字地球计划，需要有政府、企业和学术界共同齐心协力参加。实施数字地球计划是社会的行为，需要全社会来关心和支持。

（3）数字地球是一次新的技术革命，将改变人类的生产和生活方式，进一步促进科学技术、经济发展和推动社会的进步。 二、国外研究现状

1、美国国家空间数据基础设施

? 1990年成立了联邦地理数据委员会（FGDC），负责协调国家空间数据基础设施的

建设。

? 1996年在芝加哥召开了NSDI发展战略会议，提出了具体的目标和任务，并进行了

详细的分工。

? 国家测绘局（NMD）主要承担全国矢量、数字高程模型等数据的生产和分发，并实

施国家定期航空摄影计划（NAPP）。

? 国家航空航天局主要负责卫星对地观测任务。

? 1999年发射了地球观测卫星EOS（地球观测系统） AM-1；与1998年发射的

Landsat-7、1999年发射的Meteor 3M/SAGⅢ及2000年发射的Jason-1、EOS PM-1等共同组成多领域收集数据和图像资料。

? 2000年2月，利用干涉雷达测量技术，仅用9天完成了80％的全球地形测量工作。 ? 1999年发射的IKONOS（伊科诺斯）卫星地面分辨率达到0.82m，Quick Bird（快

鸟）分辨率达0.32m。

2、英国的国家地学空间数据框架（NGDF）

? 1995年提出了“国家地学空间数据框架” 计划

? 目的：提高政府工作效率和效益，提供新的就业机会，促进地理信息应用市场的开

拓。

? 主要任务：

? 数据基础设施建设；

? 建立地学信息的国家标准与规范； ? 促进地学信息的应用；

? 提高数据的质量及一致性；

? 给政府部门提出地理空间信息管理的政策、法规等方面的建议。 ? 实施阶段

? 第一阶段：2001年之前，将已完成的数字化成果广泛应用； ? 第二阶段：2001年之后，开拓新的应用领域。 3、加拿大国家地学数据基础设施（CGDI）

? 主要任务

? 发展空间数据访问战略，设计相应的系统； ? 发展数据访问协议，引导数据集成； ? 建立现有数据资源的元数据库； ? 改造现有的系统和数据库； ? 增强现有设备的功能；

? 保证现有的大量数据能够有效地被访问和使用； ? 提供一个数据基准图层作为可视化的参考系统； ? 重视数据标准和规范建设标准要有实用性。 ? 主要内容

? 地学信息快速访问计划；

? 国家地理信息框架计划，集成和综合信息； ? 地学信息伙伴关系计划，促进数据共享； ? 地学信息创新计划； ? 可持续发展社区计划；

? 国家地图集计划，以满足不同用户需要。 4、欧共体空间信息基础设施（INSPIRE）

? 2004年7月欧洲议会和欧盟理事会在布鲁塞尔通过了“在欧共体内建设空间信息基

础设施指令的提案”。

? 目的：基于共同体内区域的多样性，致力于高水平的环境保护。 5、亚太地区空间信息基础设施（APSDI）

? 2000年在马来西亚吉隆坡召开了地区性的空间信息基础设施建设会议。

? 主要内容：由框架体系、技术标准、基础数据和接口网络四个核心部分组成。 四、作用和意义

1、是全球战略的一个重要组成部分,是解决两个战略目标的重要手段：

? 了解全球信息已成为十分重要的发展战略目标；

? 目前经济全球化、资源利用的全球化及环境影响的全球化已成为大家的共识。 2、是当前科技发展的制高点

? 数字地球为地球科学发展提供了现代科技平台；

? 数字地球为经济社会的可持续发展和构建和谐社会提供了必要条件。 一、地球信息理论 1、信息的基本概念 1）信息的定义

? 语言学定义：信息就是指音讯、消息。

? 哲学定义：信息是人和物质的精神实体的特征。 ? 经典自然科学定义

? 狭义信息论：信息是消息的不确定性的消除。

? 广义信息论：信息是主体对课题所掌握的全部知识。

? 一般自然科学定义：“信息是物质和能量状态的表征”等。

? 本书的定义：信息是客观世界的一切事物的性质、特征和状态的表征。 ? 信息耦合：信息之间相互影响的因果关系链所构成的信息联系。 ? 基本方式：串联耦合；并联耦合（包括直接、间接两种）；反馈耦合和信息耦合网

络。

? 信息的功能与作用

? 自然信息功能：反映客观世界的物质，能量的现象和过程的性质，特征和状态的表

征，是认识客观世界的先决条件。

? 社会信息功能：是社会现象和过程的性质、特征和状态的表征，是认识社会经济的

必要条件。

2、地球信息的基本特征 1）地球信息的定义

? 定义：地球实体与资源、环境、社会、经济的物质和能量性质、特征和状态的表征

知识。

? 性质：组成成分的物理、化学、生物和社会经济的成分，结构及属性等。 ? 特征：物质的形状、大小及各种物理的、化学的、生物的系统特征。 ? 状态：物质所处的动态或静态和时空分布的变化特征。 ? 物质：资源、环境、社会、经济等实体。

? 能量：物质的力学、磁力、电学、热学、光学、电磁波、生物、社会经济学的无形

的场。

2）地球信息的基本特征

? 属性特征：指属于物质还是能量，是资源、环境、社会还是经济类型； ? 空间特征：指所处的位置，可用地理坐标或经纬网格表示； ? 时间特征：指年、月、日的状况。

地球信息必须具备以上3个要素才能称为完善的信息。 3）地球信息的基本类型

? 地球的物质信息：有关地球组成物质的成分、结构、形状。它是由地球有形实体所

产生的信息。

? 地球的能量信息或场信息：有关地球的重力场、磁力场、电子场、电磁场、风力场、

生态场、社会及经济引力场等的性质、特征、状态的表征及其机理等。它是由地球

无形的能量或场所产生的信息。

5）地球信息流的作用和意义

? 客观世界的三大特征均需要经过信息化的处理。 ? 信息流是地球系统运行过程中最关键的。

信息流由物质流、能量流产生，它也决定了物质流和能量流的流向、流 速和流量。

? 信息流是地球信息理论的核心。

地球系统的运行过程，包括物质流和能量流及社会经济流都由信息流所 控制。

3、地球的物质信息

1）地球物质信息的基本概念

? 定义：有关地球组成物质的成分、结构、形状，包括物理的、化学的、生物的及社

会经济的物质和性质、特征和状态、表征及其机理的知识。 ? 基本特征

? 属性特征：指属于资源、环境、社会和经济及属于物理的、化学的、生物的和社会

经济的哪一种类型。

? 空间特征：主要指空间位置。

? 时间特征：主要指获取信息的时间。 2）地球物质信息的全息特征

? 全息特征：系统中，局部能映射出整体的规律。 ? D.爱佩尔推理

? 全息体：能映射出整个系统特征的子系统。

? 推理模式：适宜于从时空方面分析系统的全息联系形式。 ? 结构型推理模式、演化推理模式、综合推理模式 3）地球物质信息的记忆特征

? 生物学的贝尔定律:某些动物在胚胎发育过程中,再现或重演了动物的演化过程。 ? 树木的记忆信息:树木的年轮记录了树木的生长年代和年数;年轮的带宽和颜色反映

了当时的气候状况。

? 岩石的记忆信息:岩石的物质成分与结构特征映射了岩石生长的过程和后来环境的

变化状况。

? 土壤的记忆信息:土壤的成分与结构可以映射出气候、水文生物的状况。

? 地貌的记忆信息：地貌状况可以映射出地质的构造、岩性状况、地壳运动状况、气

候变化状况及真个环境变化的状况。

4、地球的能量信息（又称场信息） 1）地球的电磁场信息

? 基本概念：地球上任何物质的温度只要大于绝对温度－273°C，都具有电磁波辐射

特征，且不同物质具有不同的电磁波辐射特征。 ? 一般特征

? 任何地物都有电磁波辐射特征。

? 可根据电磁波特征来区分地物的类型或属性。

? 地物形状、大小及色调的差别都是地物可见光的特征。

? 不确定性：由于地物的电磁波辐射特征受物质结构、成分，环境及数据获取、处理

及介质等因素影响，因此地物的电磁波辐射特征具有不确定性。

二、地球系统理论

地球系统科学理论是地球科学理论与系统科学理论的综合。 1、关于系统的基本概念

? 一切系统都具有以下几个共同点：

? 第一，系统是由两个以上的要素组成的整体。

? 第二，系统的诸要素之间、要素与整体之间、以及整体与环境之间存在着一定的有

机联系。

? 第三，系统要素之间的联系与作用必产生一定的功能。

? 系统科学创始人贝塔朗菲(Bertalanffy) ：系统是相互作用的诸要素的综合整体。 ? Rober E Machal：系统是由两个以上相互联系、相互制约的要素或过程组成的，并

具有特定功能和行为的，而且与外界环境相互作用能自动调节和具有自组织功能的整体。

? 钱学森：系统是由两个以上、相互联系、相互制约的部分组成的具有特定功能的整

体。

2、地球系统概要 1）地球系统的定义

? 地球系统是指某一个特定时间、特定空间的由两个以上或无数个相互区别，又相互

联系、相互制约、相互作用和相互调节功能或行为的，并与外界环境相互作用的地理要素组成的整体。

? 钱学森认为：地球系统是一个开放的、复杂的巨系统。 ? 本书认为:地球系统是由无数个大小子系统组成的，复杂的，有层次结构的，开放的，

远离平衡的和具有自组织能力的巨系统。

2）地球系统的特征

? 差异性：是客观世界固有的特征。（物质、能量）

? 整体性：也是客观世界固有的一个特征。地球系统的各要素间存在着相互联系、相

互制约、相互影响的关系，这些关系构成了地球系统的整体。

3）地球系统的动力机制

? 地球内部发动机：是地球动力板块系统和地质构造运动的动力；

? 地球外部的太阳驱动发动机：是海平面上风化、侵蚀及海内部沉积的动力； ? 力学发动机：是地球自转、公转及地球引力等的动力。 ? 人为的动力（影响）：人类对地球系统的影响。 3、地球系统科学

地球系统科学：是将大气圈、水圈、岩石圈和生物作为一个相互作用的系统, 研究其物理、化学、生物机制的过程,并和人类生活、生产联系起来,认识现状和过去, 预见未来的一门学科。

? 研究对象 ? 全球变化 ? 区域模型

? 宏观调控信息系统 1）全球变化

? 研究内容

? 国际地圈生物圈计划（IGBP） ? 世界气候研究计划

? 全球环境变化中的人类因素计划（HDP）

? 全球观测系统（GOS） ? 生物多样性计划 2）全球变化研究

? 全球变化的时间尺度

? 几百万年－几十亿年：主要是金属核与地幔和岩石圈分离、生命演化及大气化学成

分的演

化的时间尺度；

? 几千年－几十万年：主要是土壤发育和生物种类分布的时间尺度；

? 几十年－几百年：是气候变化、大气成分变化、地表干燥度或酸度变化及地球和海

洋生物

系统变化的时间尺度；

? 数天－数个季度：是天气现象、洋流中的涡旋、地表风化、地震及火山爆发等的时

间尺

度；

? 几秒－几个小时：陆地、海洋、大气和生物的质量、动量和能量通量的时间尺度。 4）地球系统的区位理论

? 区位理论：说明和探讨地理空间对各种经济活动分布的影响和研究生产力空间组织

的一种学说。 ? 基本法则

? 距离衰减法则

? 空间相互作用原理 ? 中心地学说

? 分类（按研究对象来划分） ? 农业区位论 ? 工业区位论 ? 运输区位论 ? 市场区位论 1、耗散结构定义

? 耗散结构：是指远离平衡态的开放系统，通过系统与外界进行物质和能量的交换，

形成的一种动态稳定的有序化结构，即由原来混浊无序的状态转变成一种在空间上、时间上或功能上的有序状态。

? 耗散结构是系统远离平衡态时的相变现象。

? 耗散：是系统维持这种新型结构需要外界输入能量和物质 。 负熵的意义：熵是一个系统中大量分子运动的无序程度的量 度，熵越大，越无序。因此，对开放系统而言，如果通过与 外界进行物质或能量的交换引入了负熵流，则系统就有可能 进入更加有序的状态，并有可能出现新的有序结构。 2、耗散结构的特征

? 耗散结构发生在开放系统中，它要靠外界不断地提供能量或物质才能维持。 ? 只有当控制参量（即阈值）达到一定临界值时，耗散结构才会出现。

? 它具有时间或空间的结构，其对称性低于耗散结构发生前的时空均匀状态。 ? 耗散结构是稳定的，它不受任何小扰动的破坏。 ? 耗散结构是一种非线性现象。 3、耗散结构形成的条件

? 系统必须是开放的。

? 系统内部必须存在非线性相互作用机制：系统动力学方程为非线性的。

? 系统存在扰动（涨落）现象即远离平衡态：普里高津：“非平衡是有序之源。” 4、地球系统的耗散结构现象

? 高温处不断向低温处扩散； ? 高压强度向低压扩散；

? 高位能和高势能向地处流动。 四、地球系统的自组织理论 1、自组织理论

? 是在耗散理论的原理上发展起来的。

? 自组织：系统在无外界强迫条件下的，自发形成的有序行为，即系统自动从无序到

有序的过程。

? 哈肯（Harmann Haken）（协同论的创始人）强调特别强调：自组织指的是系统在

没有外部指令的条件下，其内部子系统之间能够按照某种规则自动形成一定的结构和功能，它具有内在性和自主性。

? 自非组织：系统在无外力影响下的，由于本身的原因产生从有序变为无序或系统结

构自动破坏的过程，即系统自动从有序到无序的过程。

2、自组织三要素

? 自组织三要素

? 功能：由物理、化学和生物过程产生的能量或动力； ? 结构：由不稳定引起的系统的时间－空间结构状态； ? 扰动（涨落）：系统的状态在局部上经常与宏观平衡态有暂时的偏离称为涨落，是

引起不稳定的动力。 ? 自组织机制的特征

? 非平衡系统失稳，导致产生新结构的内部依据是非线性机制和随机扰动的存在； ? 非线性机制的发挥，以非平衡约束为存在的条件；

? 随机扰动的放大，以非线性机制和非平衡约束为存在的条件。 ? 非线性三个特点：相干性、非加和性、多重选择性 3、地球系统自组织的Gala假说

? Gala假说：地球系统中，生物调节着地球系统内的能量流、物质流控制着大洋的温

度、盐度、酸度及元素的地球化学循环的机制。

? Gala假说认为：地球系统的自组织功能主要归功于生物圈的存在，生物圈起到了保

护地球系统的稳定作用。

五、分形维与自相似理论 1、分形

? 定义：客观世界的某一现象或过程的局部与局部，局部与整体在形态、功能、信息、

时间和空间等方面具有形态自相似性或统计自相似性和概率上的相似性特征。 ? 不规则形体的内在规律：

? 自相似性：不相同的物体之间存在一种内在的统一性或同一性。 ? 层次性：不同尺度条件下具有不同层次的相似性的表现形式。

? 仿射变换的相似性：分形体的局部做拉伸、平移、旋转、压缩和放大等，可和整体

相似且可以重替。 ? 分形的特性：

? 具有无限精细的结构

? 局部与整体的相似性

? 具有非拓扑维数，并且它大于对应的拓扑维数 ? 具有随机性

? 在大多数情况下，分形可以用非常简单的方法确定，可能由迭代产生。 2、分形维数

1） 维数：描述系统状态所需要的独立坐标的个数。

2） 在欧氏空间中：点---0维；线---1维；面---2维；体---3维；时空---4维；高维抽象空间---n维（n>4，为整数）。

3） 拓扑维数：图形经过拓扑等价变换，即拉长、压缩、扭曲后仍然不变的称为拓扑

维数。

4） 自相似结构可以用分形维数来表达。 3、分形、分维数的特点

1） 分形集都具有精细结构；

2） 分形集不能用传统的几何语言来描述； 3） 分形集具有自相似性的特征；

4） 分形维数一般大于它的拓扑维数；

5） 分形集可由非常简单的方法定义，可以变换的迭代产生；

6） 自然界的分形是一种具有自相似特征、随机特征的、无规则的几何形状； 7） 自然分形的自相似性层次是有限的。 一、数字地球的内涵 1、数字地球的内涵

1） 数字地球是一个全局性的长远的战略思维，其核心在于： a）用数字化手段统一性地处理地球问题； b）最大限度地利用信息资源。

2) 数字地球在不同历史时期又有特定的目标；目前，应当建立多比例尺、多应用层面的数字化地球、数字化地区或数字化城市，能够更广泛、深入地为社会可持续发展提供服务。 二、对数字地球框架的理解 1、国外对数字地球框架的理解

? 2005年5月国际地球观测组（GEO）提出了全球空间数据基础设施框架： ? 管理组织的体制与机制； ? 政策与规范； ? 标准与规范；

? 天基、空基及地基的数据获取和处理技术； ? 网络技术； ? 分发与共享； ? 应用示范。

2、国家发改委的国家空间信息基础设施（ NSII ）规划

1) NSII的分级管理规划：

? 土地、经济、社会按行政区划分为国家、省（区市）、县区和乡4级管理； ? 水资源按国家、大流域和省级3级管理；

? 测绘、海洋、森林资源按国家、大区和省级3级管理； ? 交通按国家、省、城市3级管理；

? 气象、矿产、环保和人力资源按国家、省（区市）两级管理。 2) NSII的框架体系：

国家公用地理空间信息获取、处理系统和通信网络体系； 国家地理空间信息网；

标准与规范、政策与法规、安全与保密； 管理体制与机制。 NSII的近期目标

重点开展国家地理空间信息交换网络建设；

以国家级的对地观测数据中心和地理数据中心为重点进行信息资源开发及应用服务体系建设，建立与完善10－15个基础地理空间信息系统及信息中心； ? 建立NSII的建设和运行标准与规范；

? 加强信息资源的开发与应用，建立稳定的信息资源获取的保障体系； ? 重点支持一批应用示范工程，促进应用和相应产业的发展； ? 促进NSII的关键技术的研发与产业化。 三、中国数字地球框架体系的思考

1 亟待解决的问题与对策

? 健全领导体制与机制建设，做好顶层设计与统筹规划，建立全国协调中心； ? 建立科学的政策与法规、标准与规范、安全与保密的规章与制度； ? 实现单位与单位之间的互联互通，实现共享；

? 建立国家地理信息交换中心，实现并落实信息资源共享；

? 遥感、卫星定位及地理信息系统等必须要统筹兼顾、统一规划，加强领导； ? 加强信息资源的开发和共享，制定强制性的政策与法规。 2 NSII会后发展的工作重点

? 分布数据库及其网络集成Web GIS和GIS service和共享的规划和标准的制定； ? 建设国家级的地理空间信息交换中心及各分中心和共享体系； ? 支持地理空间信息关键技术的研发、创新及产业化； ? 应用示范，促进传统产业改造。

第二章 数字地球的信息基础设施

一、网络技术进展综述 1、Web1.0

? 特点：通过浏览器获取信息，以编辑为特征。

? web1.0时代是一个群雄并起，逐鹿网络的时代，虽然各个网站采用的手段和方法不

同，但第一代互联网有诸多共同的特征.

2、Web2.0

? Web2.0是2003年之后互联网的热门概念之一，是相对Web1.0的新的一类互联网

应用的统称。

? 特点：更注重用户的交互作用，用户既是网站内容的消费者（浏览者），也是网站

内容的制造者。

3、Web3.0

? Web3.0是建立在Web2.0的基础之上，并且实现了更加“智能化的人与人和人与机

器的交流”功能的互联网模式。

? 主要特征（从广播电视媒体网络化角度出发 ）： A 微内容（Widget）的自由整合与有效聚合。 B 适合多种终端平台，实现信息服务的普适性。

C 良好的人性化用户体验、以及基础性的个性化配置。 D 有效和有序的数字新技术。

? ? ? ? 3) ? ?

4、IPV6

1) IPv6是用于替代现行版本IP协议Ipv4－的下一代IP协议，通常被称作“IPng”(下一代互联网协议)。

2) 特点：使用者和网上商业公司可以在没有互相合作的情况下独立地更新IPv6，它是由8个16进制数来表示，中间用“:”分隔，地址总数为1632个。 3) 描述了三类IP地址 ：

a 单播地址 ：一个主机到其它主机，目的为单个主机；

b 广播地址 ：一个主机到最近的多个主机，目的端为给定网络上的所有主机 ； c 多播地址 ：一个主机到多个主机，目的端为同一组内的所有主机。 3) 优点：

a. 地址充足：IPv6超越IPv4最明显的提高在于其IP地址从32位延长到128位。这个IP地址的延长缓解了网络地址的日益缺乏，预示着将来因特网相当可观的增长。

b. 加速网络运行速度 ：通过简化固定的基本报头、采用64比特边界定位、取消IP头的校验和域等措施，以提高网络设备对IP报文的处理效率。

c. 扩展为先：引入灵活的扩展报头，按照不同协议要求增加扩展头种类，按照处理顺序合理安排扩展头的顺序，其中网络设备需要处理的扩展头在报文头的前部，而需要宿端处理的扩展头在报文头的尾部。

d. 层次区划：IPv6极大的地址空间使层次性的地址规划成为可能，同时国际标准中已经规定了各个类型地址的层次结构，这样既便于路由的快速查找，也有利于路由聚合，缩减IPv6路由表大小，降低网络地址规划的难度。 4） 优点：

即插即用； 贴身安全；。服务质量 （QoS）考虑； 移动便捷； 5 第三代移动通信技术（3G）

1） 第一代移动通信的缺点：手机的体积较大；频率利用率低；支持的用户数量十分有限；通信的保密程度也很低；此外，当时世界上有许多种移动通信的制式，相互之间不能够兼容，给移动手机的漫游带来很大的麻烦。

2） 第二代移动通信的缺点：数据功能很低；不能支持多媒体业务；此外，世界上不同的第二代移动通信系统彼此间不能兼容，使用的频率也不一样，因此，全球漫游比较困难。

3） 技术特点：在室内、室外和移动的环境中能够分别支持2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps的传输速度。

4） 技术标准：国际电信联盟(ITU)在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》(简称IMT-2000)中。

5） W-CDMA ：即WidebandCDMA，也称为CDMADirectSpread，意为宽频分码多

重存取，是日本提出的。

6） CDMA2000 ：也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩

托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。 7） TDS-CDMA ：该标准是由中国独自制定的3G标准，并于1999年6月29日，中

国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向国际电信联盟提出的。

6 第四代移动通信技术（4G）

1） 技术特点：能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。 2） 网络结构：可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层.

3 OFDM（正交频分复用 ）技术 ：该技术是第四代移动通信的核心技术。

4 主要优势：通信速度更快 、网络频谱更宽 、通信更加灵活 、智能性能更高 、兼

容性能更平滑 、提供各种增殖服务 、实现更高质量的多媒体通信 、频率使用效率更高 、通信费用更加便宜。

5 存在的缺陷：标准难以统一 、技术难以实现 、容量受到限制 、市场难以消化 、

设施难以更新 及其他相关困难 。

二、Grid的基本概念

1. 互联网发展的三次浪潮：

? 第一次：1970年互联网Internet的出现和应用；

? 第二次：1990年万维网（WWW或Web）的出现与应用； ? 第三次：1998年格网（GGG或Grid）的出现与推广。 2. Grid的定义：

? 创始人Ian Foster认为：格网是将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感

器、远程设备等融为一体的分布式集成系统。

? 清华大学李三立院士认为：格网是先进的信息基础设施，它是信息处理的信息基础

设施。

? 中国科学院计算机所的李国杰院士认为：格网的特点是不仅仅包括计算机和网页，

还包括了各种信息技术资源。

? 广义定义：格网就是一个集成的计算与资源环境，它能够充分吸纳各种计算资源 ，

并将这些资源转化成为一种随处可得的、可靠的、标准的、同时还是经济的计算能力 ，因此有人将 格网比喻成 Intemet上的资源服务“超市 ” 。 ? 狭义定义：一般指计算格网。 3. Grid的特点： ? 虚拟性 ? 共享性 ? 集成性 ? 协同性 ? 自相似性

? 自治性与管理的多重性

4. 格网的本质问题：共享与协同 5. 作用与优点：

? 可向用户提供共享工具；

? 可为有效利用分布式资源提供方便； ? 具有分摊负载和提高计算可靠性的能力；

? 不仅可以充分利用在线的分布式数据库中的数据，还可共享一切软硬件设备，并且

可共享在线的一切仪器设备和传感器设备。 6. Grid与互联网、万维网的区别：

1） 在数据共享的基础上，还实现了硬件共享；

2） 在可共享一切在线的计算资源、网络与通信资源、数据资源等基础上，还可共享在

线的所有传感器及一切在线远距离的仪器和设备。

三、Grid Computing 1、格网计算的概念 1） 基本特征

协同资源；开放式的标准协议和框架；提供较好的服务质量。

2) 技术难点：为实现格网计算，必须重点解决三个问题，这也是目前因特网普遍存在的问题。

a. 异构性：由于格网由分布在广域网上不同管理域的各种计算资源组成，怎样实现异

构机器间的合作和转换是首要问题。

b. 可扩展性：要在格网资源规模不断扩大、应用不断增长的情况下，不降低性能。 c. 动态自适应性 ：在格网计算中，某一资源出现故障或失败的可能性较高，资源管

理必须能动态监视和管理格网资源，从可利用的资源中选取最佳资源服务。 3) 格网的标准化研究

a. Grid是全球化的网络技术，因此标准化是它的关键。

b. 标准制定工作的重点：是为各应用领域的共同系统软件的Grid中间件制定标准。 c. 现状：互联网已形成了180个标准，万维网已形成了465个标准，Grid已产生了10个标准。

3) 格网计算的分类

根据格网计算的侧重点不同，可将格网计算分为分布式超级计算、大吞吐量计算、即时计算、数据密集型计算和协同计算五种类型。 4、格网的体系结构

常见的网络体系结构模型主要有五种：五层沙漏、OGSA、组件、Globus、计算池、CPU、神经网络。

1）五层沙漏结构

a. 主要特点：就是简单，主要侧重于定位的描述而不是具体的协议定义，即是一个以协议为中心同时强调服务和API/SDK重要性的结构，但它并不侧重于协议的具体定义，而是着重于协议的描述，因此它非常容易理解。 b. 基本思想：以“协议”为中心，也十分强调与API（Application Programming Interfaces，应用程序编程接口 ）和SDK（Software Development Kits，软件开发工具包 ）的重要性。

c. 五层沙漏模型从底层开始分别为构造层、连接层、资源层、汇聚层和应用层. 2）开放格网服务结构OGSA

a. 基本思想：以服务为中心；采用统一的Web Service框架；突破科学计算领域，这与五层沙漏模型以协议为中心的结构形成鲜明对照。

b.. 五层沙漏模型中强调的是资源的共享，而OGSA则强调服务的共享，这里的服务概念是广义的，不仅指由资源提供的服务，也包括资源本身。

c. 两大支撑技术：GlobusToolkit软件包和Web Services是建造OGSA的两大支撑技术 。

d. 功能：OGSA的不同功能是通过不同的格网服务接口实现的。

e. 为了进一步提高效率，增强为虚拟组织用户服务的能力，OGSA针对核心服务定义了一些标准接口和行为：

命名和绑定;Factory接口;GridService接口;Registry接口 3）应用实例：Globus系统

1) 主要研究目标：格网技术的研究和相应软件的开发和标准的制定。

2） 协议：为五层：构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层。每层都有自己的服务、API和SDK，上层协议调用下层协议的服务。 3） 功能：共享、互操作、协议、服务和API/SDK。

4）Globus提供的是支持应用与开发的软件包，因而它在应用层没有对应功能

GlobusToolkit的早期版本主要是围绕协议来设计的，人们提出了面向服务的概念，并

进一步提出了开放式格网服务体系OGSA，GlobusToolkit3.0正是融合了OGSA和Web Service两项技术而产生的，它于2003年7月1日正式发布。 四、Grid的功能 1、Grid的功能特征

1） 元计算可以同时利用分布在Grid上的超级计算机和微机等多台计算机，执行单台

计算机系统实现的大规模计算，目的是创建一个虚拟的大型计算机。 2） 虚拟实验室：建立一个由研究人员机构组成的实验室，每个参加者都可以通过网络获得该实验室的计算资源。 4） 存取Grid。

5） 数据Grid也称数据容量计算：可实现远程数据存取的传输问题。

6） 计算服务Grid：即用户不需要知道计算服务器的类型就可得到需要的计算能力。 7） Grid应用服务提供商提供的服务，使远程用户可以借助网络发送数据，并取得结果。 8） 微机Grid computing：即通过集中家用个人微机的闲置时间的计算能力去执行某些

计算。

9） Geo Info-Grid：即利用格网对现有的地形上处于分散的遥感时空信息进行有效的管

理，以便用户能方便地对各类数据进行共享。

2、Grid Computing与传统分布式计算的主要区别

? 格网计算的目标是将地理上广泛分布、系统平台各异的多种计算资源用高速网络连

接起来，形成虚拟的超级计算平台，获得前所未有的处理能力，用于解决诸如飞行器数字模拟、核爆炸模拟、天体运行模拟、虚拟现实和高分子材料分析等需要超强计算能力的科学和工程问题。

? 格网计算实际上也是分布式计算的一种，它利用网络将PC和大型主机等各种设备

收集起来，使计算能力空前提升。

? 与传统的分布式计算相比，这类系统具有更复杂的特征，如动态扩展性、系统平台

的各异性、结构的不可预测性、多级管理域等。

? 格网计算作为新一代的分布式计算方法，与传统分布式计算的主要区别在于：在没

有集中控制机制的情况下，通过对计算资源进行大规模共享，满足应用对高性能计算要求，并且这种对计算资源进行大规模共享是动态的、柔性的、安全的和协作式的。

? 传统的分布式计算采用的Master/Slave结构使得各台计算机之间的关系是不对等

的，而格网计算采用的是对等计算体系结构。

? 聚簇计算：通过聚簇软件使组织或机构能够聚合组紧密连接的本地异构计算机的处

理能力。通常被单个部门或组织采用。

五、国外格网计算研究进展 1、美国的格网计算研究进展

? 格网技术研究起源于美国，美国是目前格网技术最发达的国家，也是目前格网技术

研究走在世界最前列的国家。

? 全球应用最广、最成熟的格网操作系统 Globus 源于美国，它对全世界 的格网研

发工作起到了巨大 的推动作用。这是一个格网在科学与工程计算领域应用的研究开发项目。

六、中国格网计算研究

1、中国国家Grid——CN Grid

? 目的：针对目前格网存在的共性问题，解决资源在多样、异格、动态环境下的共享

问题，提供具有辅助智能的，单系统映像的，全局一体的格网互操作平台及关键技

术。

2、中国教育科研Grid——China Grid

? 目标：在基于CERNet的基础上，实现信息技术资源、信息资源和所有在线的仪器

设备。

3、中国科学院Grid——Vega计划（织女星计划）

? 特点：以元数据、构件框架、智能体、格网公共信息协议和格网计算协议为主要突

破点对格网计算进行的研究 。

一、高分辨率卫星遥感技术 1、美国

? 美国有三大商业遥感卫星公司：太空成像公司、数字全球公司及轨道成像公司。 1）太空成像公司

? 成立于1994年，代表产品：IKONOS，1999年9月24日，艾科诺斯－2（IKONOS

－2）卫星发射成功并实现业务运营，这是世界首颗商业运营的高分辨率遥感卫星，从此揭开了民用高分辨率对地观测的新纪元。

2）数字全球公司

? 成立于1995年，代表产品：Quick Bird，2000年发射快鸟高分辨率成像卫星。 3）轨道成像公司

? 成立于1993年11月，代表产品：轨道观测卫星 ，1997年8月，轨道成像公司发

射了轨道观测－2，即“海星”（SeaStar），该星可获取1km分辨率的海洋图像。

2、法国

? 法国航天局于2003年10月3日宣布，授予欧洲航空防务与空间公司的阿斯特留姆

（EADS Astrium ）公司和阿尔卡特公司一个总额为3.14亿欧元（合3.6亿美元）的合同，合同规定由阿斯特留姆公司和阿尔卡特公司为法国航天局制造两颗“昴宿星” （Pleiades）高分辨率光学成像卫星。这两颗“昴宿星”分别定于2008年和2009年发射，预计每颗卫星发射时的重量为1000Kg。

3、韩国

? 2006年7月28日，俄罗斯轻型运载火箭将韩国“阿里郎—2”号多用途卫星成功送入

685千米的太阳同步轨道，被誉为韩国航天史的里程碑。该卫星的全色片的分辨率为1m，多波段的分辨率为4m，定位精度高。 ? 韩国将于2008年发射“阿里郎-5”号多用途卫星，该卫星将运行在距地面685公里的

轨道上。

1、北京一号小卫星

? 2005年10月27日，第一颗专门为北京市服务的小卫星—“北京一号”在俄罗斯普列

谢斯克卫星发射场成功发射。这意味着北京市拥有了第一颗有控制权、能定期提供覆盖北京市遥感影像的小卫星。 ? 应用：

汶川地震；奥运；为北京资源调查、生态环境、灾害监测、土地利用、重大工程等提供快速动态信息；也用于城市规划。 三、低分辨率卫星遥感进展

? 低分辨率卫星：主要指新一代静止轨道业务环境卫星-N（GOES-N）。

? 2006年5月24日发射的新一代静止轨道业务环境卫星入轨后更名为GOES-13。 ? 目标：保持由两颗卫星每天24小时连续发送气象数据以满足各类气象业务的需求。 ? 主要任务：包括日常气象预报、准确预报未来3－5天的天气状况、灾害性气象预

报等。

四、对地监测卫星的进展 1、重力卫星 1)CHAMP卫星

? CHAMP 卫星是德国于2000年 7月 15日在俄罗斯Plesetsk卫星发射基地成功发

射的应用地球科学研究的小卫星，它标志着人类利用空间技术进行重力场的探测迈出成功实践的一步。

? 主要任务：确定全球中长波长静态重力场及其随时间的变化；测定全球磁场和电

场 ；大气和电离层探测。 ? 技术指标：圆形近极轨道，倾角为83度，轨道高度为418~470Km，偏 心率 为 0.004。 2）GRACE重力卫星

? GRACE卫星是美国宇航局 (NASA)和德国空间局(DLA)在 CHAMP卫星基础上共

同研制并于 2002年3月18日成功发射的。

? 主要任务是：测定中长波地球重力场 ；监测I5～30天或更长时间段中长波重力随

时间的变化；探测气、电离层环境。 ? 技术指标：近极圆轨道，轨道高度为300~480 Km，轨道倾角为89.5度，寿命约 3～

5年。

3）GOCE重力卫星

? GOCE卫星是由欧空局研制的重力卫星，计划在2005年发射，但由于运载火箭的

故障无法按期修复 ，原定于2008年10月底发射的计划被无限期延长。

? 主要目的：提供高分辨率的静态重力场信息预期重力场空间分辨率(半波长）达到

100千米左右。

2、测高卫星

? 基本原理：利用星载微波雷达测高仪，通过测定微波从卫星到地球表面再反射回

来所需时间，确定星下点的高度。

五、航空遥感

? 优点：技术成熟、成像比例尺大、地面分辨率高、适于大面积地形测绘和小面积详

查以及不需要复杂的地面处理设备等。

? 缺点：飞行高度、续航能力、姿态控制、全天候作业能力以及大范围的动态监测能

力较差。

一、全球导航卫星系统进展

? 目的：在全球范围内，不论时间、地点都可通过全天候的定位达到导航的目的。 ? 全球导航卫星系统（GNSS）：是美国GPS、俄国的GLONASS（全球导航卫星系统）、

欧盟的ENSS（欧洲导航卫星系统）、日本的QZSS（“准天顶”卫星系统）和中国的“北斗”导航卫星等的总称。

二、格网化全球导航卫星系统

? 格网化全球导航卫星系统（Grid GNSS）：是指把全球所有定位、导航卫星资源进行

互联和整合成一台巨大的超级计算机系统，是基于Grid 的卫星导航系统 ? Grid GNSS 研究内容

① 多模式定位导航卫星技术：能实现任何地方能同时接收12颗卫星的信号。 ② GNSS资源的网络化和共享。

③ Grid GNSS的中间件研究：主要是为开发科学数据格网的示范应用系统。 ④ GNSS的Grid Computing：是Grid GNSS的最本质的内容。

⑤ VRGNSS分析处理中心：建立在Grid GNSS基础上的虚拟信息提供和发布中心，

以满足用户的需求。

一、Grid对GIS的影响 1、对空间分析的影响

2、对空间数据存储方式的影响 3、对GIS多维化发展的影响 4、对GIS互操作的影响。 5、对GIS开发方式的影响 6、对GIS产业模式的影响 二、Grid GIS

2、与Web GIS的区别

? 结构不同：Grid GIS是在有格网计算架构的基础上的GIS应用，是网络互联的基础

上通过格网结点的普遍资源共享，是一种汇集和共享空间信息资源，进行一体化组织与处理，具有按需服务能力的空间信息基础设施；web GIS主要侧重于利用现有网络来实现数据的共享。

? 功能不同：Grid GIS的思想在于所有资源的普遍共享，包括计算资源、存储资源、

信息资源、知识资源等，Grid GIS采用WSC标准，真正的与平台无关；不受现有的代理和防火墙的限制，可以利用HTTP验证模式，支持安全套接层 ；web GIS则强调利用网络实现GIS的互联操作；其基于XML，CORBA，DCOM等中间件平台要求服务客户端与系统提供的服务本身之间必须进行紧密耦合，无法实现跨平台的数据访问 。

? 实现不同：Grid GIS的基础架构是格网计算；web GIS的基础是现有网络 。 3、Grid GIS的体系结构

? Grid GIS可以分为三个基本层次：数据资源层、格网服务层和应用层 。

? 数据资源层：是构成格网系统的硬件基础，它包括各种计算资源，这些计算资源通

过网络设备连接起来。它只解决计算资源、物理网络资源等的共享和互操作。 ? 格网服务层：实现与数据资源无关和应用无关的功能 。

? 格网应用层：在格网服务层提供的中间件平台的基础上，用户利用提供的接口和服

务完成格网应用的开发。

4、Grid GIS的技术系统

? 宽带网络技术：Grid GIS的互联网需要比Web GIS更快的传输速度，要实现“即连

即用”的格网计算，宽带网络是先决条件。

? 分布式对象技术：空间服务的载体是空间对象，网络环境中的空间服务需要分布对

象的支撑。

? 互操作技术：面向应用框架的互操作是在应用层来处理互操作，客户方可以使用本

地环境的接口直接调用服务方的应用，同时，也可以调用服务方某个对象来完成自己的任务，客户方和服务方应用接口的差异可以通过外部的转换来消除。

? GML共享技术：GML是XML在理空间信息领域的应用，Grid GIS系统的互操作

离不开GML的支持。

5、Grid GIS的服务组成结构

? 根据相关规范，Grid GIS主要有3个信息访问服务类型：网络地图服务器、网络要

素服务器和网络覆盖服务器。

三、分布式数据库

? 特点：数据独立性、集中与自治相结合的控制结构、适当增加数据冗余度及全局的

一致性、可串行性和可恢复性。

四、数据仓库

? 数据仓库是一个面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断变化的数据集合，

它用于支持企业或组织的决策分析处理。 ? 数据仓库是一个过程而不是一个项目。

? 数据仓库系统是一个信息提供平台，他从业务处理系统获得数据，主要以星型模型

和雪花模型进行数据组织，并为用户提供各种手段从数据中获取信息和知识。

五、数据格网

? 数据格网就是把地理位置分布的数据资源、系统用户（数据生产者和数据消费者）、

存储资源连成一个逻辑的整体。

? 数据格网访问数据的方法对用户来说是透明的。 六、现代管理的体制与机制

? SCIO：所谓企业信息管理中的CIO管理体制，就是由企业的最高经营决策层中CIO

全面统筹负责组织信息管理活动，下设专门的信息管理职能部门负责组织信息的收集、开发、传播、共享、协调等日常业务。

? 一般来讲，企业信息管理专门人员系统主要包括：(1)企业信息高层管理人员，即所

谓的CIO。(2)企业信息中层管理人员，即居于企业信息管理系统的信息资源管理、系统管理和技术管理各部门负责人 。(3)企业信息基层管理人员，即居于企业信息管理系统的具体从事信息资源管理、系统管理和技术管理等工作的管理人员。

三、从IT管理到IT治理

? IT管理与IT治理的关系：

? 区别：①从工作内容看，IT管理一般是从具体的操作层面出发，针对信息系统具体

目标的实现所采取的行动。而IT治理则是在宏观层面的战略角度上，对IT战略上的过程、结构和联系进行梳理和监控，以确保组织信息系统的运营管理能够始终沿着正确的方向进行。

②从执行主体看，IT管理是由专业的信息系统管理人员执行，而IT治理则

是组织高层领导机构的工作。

③从技术深度看，进行IT管理涉及到很多具体的信息技术，要求具有充分

的专业知识；IT治理则更多地运用管理学等知识，从组织整体战略和目标角度描述和控制信息系统状态，而很少使用具体的信息技术。

即IT治理是指现代企业，尤其是IT企业的整体化的现代管理理念和方法，而IT管理则是针对某一特定问题的管理方法。

? 联系：IT管理是IT治理的基础，IT治理是IT管理方法的集成和综合表现，是IT

管理发展的高级阶层。

第三章 对地观测计划及应用技术系统

一、MTPE与NMP-EOS总体计划

? 我国于2004年11月16日宣布，加入全球对地观测系统，并预计在2020年前发射

100多颗卫星。

1、EOS计划的目标和任务

? 目标：科学认识全球尺度范围内整个地球系统及其组成部分和它们之间的相互作用

及其作用机理等，进而预测未来10-100年地球系统的变化及其对人类的影响。 ? EOS计划内容

① EOS科学研究计划：是EOS计划的基础，主要是地球系统科学的研究，以图解释

地球系统中发生的一些现象的原因及其发展变化规律，建立地球系统模型。 ② EOS资料和信息系统（EOSDIS）

? 设计宗旨：有利于EOS研究机构对EOS资料的充分利用；向用户长期提供可信度

高的观测资料。

? EOS/MODIS资料的特点 ：多通道同时观测；高分辨率观测；大范围观测；每天可

覆盖全国多频次观测；高精度观测 。 ③ EOS观测系统：EOS航天观测系统主要由大型极轨平台EOS-a, EOS-b组成，分别

约于1998年，2000年用大力神IV发射到极地轨道上。

2、EOS计划特点

? 是一个史无前例的规模巨大的国际综合性空间计划； ? 是世界各国科学家集体智慧的结晶；

? 是空间、遥感、电子和计算机等世界领先技术的最高水平的集中体现。 二、EOS的技术系统

1、先进的对地观测平台系统

? 先进的卫星对地观测系统：包括大型的综合卫星平台与小卫星星座。 ? 平流层亚轨道平台系统 ? 先进的航空对地观测系统 2、遥感有效载荷系统

? 发展三高（高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率）于一体的光学遥感系统； ? 研制多频段、多分辨率、多极化、多测绘模态、干涉雷达对地观测和测绘系统； ? 研发对地面、大气、海洋某些物质成分和污染物等具有定性、定量和鉴定作用的新

型对地观测遥感系统；

? 研发发展地球磁场、重力场和电场等地球物理参数的观测系统。 3、地面数据保障服务体系

? 在有效整合现有遥感卫星地面系统的基础上，建立多卫星平台对地观测数据接收、

海量数据的集成、高速处理、储存、查询、分布和服务的保障体系； ? 促进数据的广泛应用与共享，发挥其在经济社会可持续发展中的应用。 4、对地观测定量化技术支撑系统

? 包括对地观测、监测、验证、定标、定量、真实性检验等在内的地面支持体系，保

证数据的标准与定量化。

5、关键技术

? 高稳定度的大型的综合卫星平台技术； ? 多卫星组网的星座型虚拟平台技术；

? 平流层可控和定点平台集体、太阳生材料及蓄能技术；

? 集“三高”于一体的光学遥感器以及多模态合成孔径雷达技术； ? 海量、高速数据接收、传输和处理技术； ? 国家资源、环境综合预警技术； ? 突发事件的快速反应技术； ? 对地观测数据的定量化技术。 6、加强空间信息获取能力建设

? 小卫星系统的持续发，开发目前研发的“高性能小卫星”系统的运行和应用与后续卫

星的构想、设计、研制；

? 重视航空遥感系统的发展、运行和产业化； ? 重视“三高”、“全天候”遥感能力建设。 7、加强空间信息应用体系与应用能力建设

? 建立国家级的应用系统；

? 建立国家级的空间数据中心。

三、下一代EOS-智能对地观测系统 1、EOS未来发展趋势

? 对地观测卫星、传感器向高分辨率发展； ? 对地观测卫星向网络化发展； ? 对地观测系统向综合与协作发展。 4、IEOS的体系结构

? 特点：卫星采用多层卫星网络结构。

? 第一层：由对地观测卫星组成，构成一个个星座； ? 第二层：由地球同步卫星组成，负责通讯作用。 7、关键技术

? 在轨处理技术； ? 高速数据传输 ? 网络技术。

四、地球观测星座及其编队飞行技术 1、遥感小卫星星座

? 传统小卫星：重量小于1000kg的卫星。

? 现代小卫星：总重量在1000kg以下的能满足载荷遥感器工作条件的遥感卫星，并

加入“功能密度”的概念。

? 传统小卫星特点：重量轻、体积小、用途单一。

? 传统卫星按重量进行分类：大卫星、中型卫星和小卫星。 ? 现代划分卫星的依据：质量、技术支撑和应用。 ? 现代小卫星的分类：小卫星、微卫星和纳卫星。

? 小卫星：应用新技术和新的设计思想研制出来的一种人造卫星。

? 微卫星：其所有的系统和分系统全面体现微型技术，并且至少实现一种功能。 ? 纳卫星：卫星尺寸减小到最低限度的卫星。

? 现代小卫星的基本目标：选用高新技术，增加容量和性能，减小体积和重量，使成

本和风险降为最低，促进卫星功能密度的不断提高。 ? 现代小卫星的特点： ? 重量轻，体积小； ? 研制周期短，成本低；

? 发射灵活，启用速度快，抗毁性强； ? 卫星技术性能高。

四、地球观测星座及其编队飞行技术 1、遥感小卫星星座

? 现代小卫星最大的应用特点：星座。 ? 目前小卫星星座的主要类型：

随机相位星座 和定相位星座。 ? 小卫星的主要研究机构： ? 美国的Surry大学

? 美国轨道科学公司 ：OSC(光学卫星通信) ? 欧洲航天局的Astrium公司 ? 法国的Alcltel公司 ? 美国大学

2. 遥感小卫星的编队飞行

? 小卫星编队的关键技术是反卫星卫星的基础 。 ? 未来卫星编队飞行需要解决的关键技术:

1) 自主定位、定轨与识别技术 ； 2) 编队卫星运行管理技术 ； 3) 星间链路技术 ；

4) 编队飞行卫星群对测控的需求研究 。

5) 反卫星卫星是小卫星编队飞行的一种特殊应用 。 6)小卫星编队飞行是对抗空间武器的有效手段之一 。

3、卫星星座的技术发展

? 先进的传感器 ? 传感器网络

? 计算能力和数据处理能力 ? 传输能力 六、宇宙空间站计划

? 宇宙空间站计划是MTPE(行星地球使命)的阶段任务之三。 1、全球综合地球观测系统

1.特点：

? 覆盖的全球性 ? 观测的综合性 ? 系统的集成性 2.GEOSS的特点

1）实现系统共用和数据共享2）观测战略的整体化3）合作填补观测空白 4）观测的完备性和连续性 5）资料的传输和分发 6）统一的观测方法和标准 7）能力建设方面的合作

3. 应用与服务： ? 能源管理 ? 水资源管理

? 灾害监测及预测 ? 防灾减灾

? 天气与气候变化的监测及预测 ? 提高天气预报水平

? 危及人类健康的环境因素监测/公共卫生监测 ? 海岸带与海洋生态系统管理

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