与“数字地球”（Digital Earth）相似的概念有数字世界（Digital World）、地球建模或建模地球（Modeling Earth），以及地球信息圈层（Infosphere of Earth）等，都是与地球的数字化或信息化相关，但被大家接受的还要首推数字地球。

Al Gore在其1998年的报告中指出：数字地球是指一个以地理坐标（经纬网）为依据的、具有多分辨率海量数据的、立体显示的地球的技术系统。

我们认为，数字地球是指数字化的地球，更确切地说是指信息化的地球，是与国家信息化的概念相一致的。信息化是指以计算机为核心的数字化、网络化、智能化和可视化的全部过程。详细一点说，数字地球是指以地球作为对象的、以地理坐标为依据，具有多分辨力、海量的和多种数据融合的，并可用多媒体和虚拟技术进行多维（立体的和动态的）表达的，具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化特征的技术系统。简单地说，数字地球是指实现地球数字化或信息化的技术系统。也可以说，数字地球是指数字化的虚拟地球。形象一点地说，数字地球是指整个地球经数字化之后由计算机网络来管理的技术系统。

陈述彭院士指出：“从科学的角度讲，数字地球通俗易懂，是一个面向社会的号召；实质地说，数字地球就是要求地球上的信息全部实现数字化”。

数字地球是继国家信息基础设施（ＮⅡ，俗称信息高速公路）和国家空间数据基础设施（NSDI，俗称地学信息高速公路）之后的又一个意义更加深远的国家信息基础设施。它是以地球作为研究对象的高新技术系统，是很多技术，尤其是信息技术的综合，是21世纪的重大技术工程。

数字地球是由遥感技术、遥测技术、数据库与地理信息系统技术、高速计算机网络技术和虚拟技术为核心的信息技术系统，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。

综上所述，数字地球的基本概念，可以归纳为以下三个方面：

（1）数字地球是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、企业和学术界共同协力参加。实施数字地球计划是社会的行为，需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的发展和推动社会经济的进步。

数字地球是将不同空间、时间、物质和能量的多种分辨率的有关资源、环境、社会、经济和人口等海量数据或信息，按地理坐标，从局部到整体，从区域到全球进行整合、融合及多维（如4维）显示，并能为解决复杂生产实践和知识创新、技术开发与理论研究提供实验条件和试验基地（包括仿真和虚拟实验），这是一个大的技术革命。不论叫数字地球或别的什么，它的意义在于它代表了当前科技的发展战略目标和方向。
5．2 数 字地球产生的背景

1．科学背景

美国“国家地理信息与分析中心”（National Center for Geographic Information and Analysis，NCGIA）与“大学地理信息科学研究会”（University Consortium for Geographic Information Science，UCGIS）于 1995提出了“数字世界”（Digital World）的概念，并对研究内容作了阐明。

美国国家地理信息与分析中心（NCGIA）给美国自然基金委员会（NSF）提出的建议“高级地理信息科学”（Advancing Geographic Information Science， 1995）报告中，提出的地理信息科学的战略领域有三：

·地理空间的认知模型（Cognitive Models of Geographic Space）；

·地理概念的计算机实现（Computational Implementations of Geographic Concepts）；

·信息社会的地理学（Geographies of Information Society）。

此外，还重点地讨论了数字时代的地理概念（Geographic Concepts in the Digital Era）等。

美国大学地理信息科学研究会（UCGIS）发表的总结报告：“地理信息科学的优先研究领域”（Research Priorities for Geographic Information Science， 1996）中，提出了以下的重点研究课题：

（1）分布式计算（Distributed Computing）；

（2）地理信息的认知（Cognition of Geographic Information）；

（3）地理信息的互操作（Interoperability of Geographic Information）；

（4）比例尺（Scale）；

（5）空间信息基础设施的未来（The Future of the Spatial Information Infrastructure）；

（6）地理数据的不确定性和基于分析的 GIS（Uncertainty in Geographic Data and GIS-Based Analysis）；

（7）GIS与社会（GIS and Society）；

（8）地理信息系统（GIS）环境中的空间分析（Spatial Analysis in a GIS Environment）；

（9）空间数据的获取与集成（Spatial Data Acquisition and Integration）。

报告中还讨论了地球表层的复杂性，地理信息对地球表面的描述总是近似的、地理信息是丰富的和海量的，地理信息技术已经达到较高的水平，对人类社会将产生很大的冲击。

不难看出，地理信息科学的发展，为数字地球的诞生打下了理论基础。

2．技术背景

遥感（RS）、遥测技术（TM）、全球定位系统（GPS）及地理信息系统（GIS）等空间信息科学技术，已经成为对地球研究的重要手段。气象卫星系列（NOAA，GOES，UARS等）、海洋卫星系列（N-RO SS，AD EOS，Seastar，PRI RODA，IRS-IC，TOPEX/POSEIDON等）、陆地卫星系列（Landsat，SPOT，ERS，Radarsat等）、测地卫星系列（TOPEX等）、地球物理卫星系列（重力测量卫星等）以及有小卫星系统计划等组成了对地球全面的监测系统；空间分辨力可以从4000米到厘米级；波段覆盖从紫外到超长波，多达240波段；时间分辨率可以从每隔十多天一次，到每天数次；对地下的探测深度从若干米到1万米。遥测技术和全球定位系统技术也已达到了较高的水平，以GPS来说，一般误差只有2～3米，利用了差分分析方法等，误差只有若干公分。影像处理技术，包括校正、增强、特征提取、模式识别技术、数据库技术与地理信息系统技术，不仅能将已经有的数据进行有效的管理，而且也有一定的分析能力，已经成为地球数据研究的重要的科学手段。

自1993年开始，信息传输技术，尤其是国家信息基础设施[National Information Infrastructure，ＮⅡ，俗称信息高速公路（Information Super Highway）]， Internet与 Web作为其初级形态正以迅猛势态席卷了全球，1994年国家空间数据基础设施[NSDI，俗称地学信息高速公路（GISH）]作为信息高速公路的补充，很快也遍及全球。这些都为数字地球的诞生提供技术基础。

3．社会背景

信息时代产生了信息社会、数字生存与数字经济（Digital Economy）或知识经济（Know-ledge Economy）。在全球化与“地球村”的背景下，社会对于全球信息的要求更加迫切。因此，一系列的全球性的研究在有计划、有步骤地开展起来。如人与生物圈计划（MAB）、世界气候研究计划（WCRP）、国际水文研究计划（IHRP）、国际地圈与生物圈计划（WEHARP）、世界数据中心（WDC、A、B、C、D），国际科学联合会理事会（ICSU）的国际数据中心（IDC），还有全球海洋观测计划（GOOS）、全球变化研究计划等。

社会对全球信息的迫切的需求，为“数字地球”的诞生起到了催化作用。

陈述彭院士指出：“‘数字地球’并非是一个孤立的科技项目或技术目标，而是一个整体性的、导向性的战略思想。美国提出‘数字地球’这一战略思想，绝非偶然，有着深远的政治意义和经济背景。”

陈述彭院士认为，其主要有三方面因素：

（1）为美国经济复苏，刺激国内经济发展。美国近七八年来经济持续增长、失业率下降，得益于信息技术及产业的发展，美国政府要通过“数字地球”继续把持信息技术和信息产业的制高点，推动经济发展。

（2）信息“爆炸”是美国“信息高速公路”和国家空间数据基础设施的自然延伸。美国总统克林顿1993年曾签署法令，建设全美的“信息高速公路”，将信息技术推进到人们的日常生活；1994年又签署了“建立国家空间数据基础设施”的行政命令，为开拓“信息高速公路”提供了地理空间数据。在空间数据基础设施上发展的“数字地球”将为“信息高速公路”提供内容丰富、形式多样的“信息货物”，是未来信息社会的重要信息资源。

（3）美国全球战略的延续和发展。冷战结束后，能源、全球环境等问题，成为世界政治和外交斗争的焦点。涉及跨国公司、区域重组等全球经济事务的美国，重视发展能覆盖全球热点地区和战略要点的“三维数字地图”，曾在调解波黑三方边界争端和中东海湾战争等方面起到了重要作用。“数字地球”的发展将进一步增强美国对全球事务的快速反应能力和对国际热点问题的发言权。