《國家信息基礎設施》

第三章：數(shù)字地球的根底設施.胡錦濤“推進‘數(shù)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(shù)字地球就是對真實地球及其相關現(xiàn)象的統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)與認識。數(shù)字地球最重要的根底設施建設，是地球觀測系統(tǒng)、信息高速公路和國家空間數(shù)據(jù)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(tǒng)建設，構(gòu)建數(shù)字中國地理空間根底框架，積極推進國民經(jīng)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(shù)字地球的根底設施對地觀測系統(tǒng)信息高速公路〔NII〕國家空間數(shù)據(jù)根底設施〔NSDI〕.對地觀測系統(tǒng)(EOS)EarthObservationSystem—EOS是指天、空、地一體化的對地觀測網(wǎng)絡。包括一系列的地球觀測衛(wèi)星和全球定位系統(tǒng)、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(nèi)發(fā)射數(shù)十顆對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)。.對地觀測系統(tǒng)(EOS)氣象衛(wèi)星系列NOAA-TIROS系列〔美〕ESSA系列Nimbus系列原蘇聯(lián)流星氣象衛(wèi)星系列〔Meteop〕日本對地靜止氣象衛(wèi)星〔GMS〕地球同步天氣衛(wèi)星〔GOES，SMS〕系列〔美〕國際氣象衛(wèi)星〔DMSP〕系列〔美〕高層大氣研究衛(wèi)星〔UARS〕系列歐空局Metoesat風云衛(wèi)星〔FY〕系列〔中國〕.對地觀測系統(tǒng)〔EOS〕陸地衛(wèi)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(wèi)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(wèi)星就是專門為觀測海洋、研究海洋，以及海洋環(huán)境調(diào)查和資源開發(fā)利用而設計發(fā)射的一種人造地球衛(wèi)星。目前世界各國的海洋衛(wèi)星和以海洋觀測為主的在軌衛(wèi)星已有30多顆。海洋衛(wèi)星與陸地衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星相比，具有以下特點：〔1〕海洋環(huán)境要素探測要求大面積、連續(xù)、同步或準同步探測。〔2〕海洋衛(wèi)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(wèi)星一個數(shù)量級〕?！?〕為與海洋環(huán)境要素變化周期相匹配，海洋衛(wèi)星的地面覆蓋周期要求2~3天，空間分辨率為250~1000m?！?〕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(wèi)星的降交點地方時選擇在正午前后?！?〕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(wèi)星探測技術(shù)外，尚無其他方法。.海洋衛(wèi)星有六個方面的用途。一：為海洋專屬經(jīng)濟區(qū)〔EEZ〕綜合管理和維護國家海洋權(quán)益效勞。二：提高海洋環(huán)境監(jiān)測預報能力。三：為海洋資源調(diào)查與開發(fā)效勞。四：加強海洋軍事活動保障。五：有利于實施海洋污染監(jiān)測、監(jiān)視，保護海洋自然環(huán)境資源。六：開展海洋衛(wèi)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(wèi)星系列測地衛(wèi)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(shù)。測地衛(wèi)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(wèi)星作用①提供了在全球范圍內(nèi)進行大地聯(lián)測的全球統(tǒng)一地心坐標系；②人造衛(wèi)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(shù)；③用衛(wèi)星進行大地聯(lián)測，基線長達數(shù)千千米，因此控制點位的定位精度比常規(guī)大地測量網(wǎng)的精度高一個數(shù)量級；④測地衛(wèi)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(fā)射第一顆專用測地衛(wèi)星。蘇聯(lián)、法國相續(xù)發(fā)射多顆.地球物理衛(wèi)星系列重力衛(wèi)星重力衛(wèi)星實驗興起于2000年后，重力衛(wèi)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(qū)，采用近極圓軌道〔87.3〕；3，能較好測定作用于重力衛(wèi)星的非保守力，〔星載三軸加速計〕；4，精密實時定軌，GPS衛(wèi)星對重力衛(wèi)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(zhì)量的交換和重新分布引起。監(jiān)測地球由氣象和環(huán)境變化所產(chǎn)生的影響。熱慣量制圖衛(wèi)星〔HeatCapacityMappingMission，HCMM〕.什么是陸地衛(wèi)星？

陸地衛(wèi)星也稱作資源衛(wèi)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(shù)據(jù)采集，直接或間接地探測地球資源和生態(tài)環(huán)境信息的人造衛(wèi)星。被廣泛應用于資源調(diào)查、環(huán)境和災害監(jiān)測、國土規(guī)劃和區(qū)域開發(fā)領域，為農(nóng)業(yè)、水利、林業(yè)、地質(zhì)礦產(chǎn)、城市建設、民政、規(guī)劃等部門提供最新的信息。.什么是陸地衛(wèi)星？

陸地衛(wèi)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(wèi)星？

根據(jù)衛(wèi)星的質(zhì)量，通常將小于1000千克的衛(wèi)星稱為廣義的小衛(wèi)星。其中：500—1000千克，小衛(wèi)星；100—500千克，微小衛(wèi)星；10—100千克，顯微衛(wèi)星；小于10千克，納米衛(wèi)星。最小的衛(wèi)星的重量只有1公斤。與大衛(wèi)星相比，小衛(wèi)星具有先進、快速、造價低廉、可靠的特點。.小衛(wèi)星不只是簡單的質(zhì)量小，而是高度集成化、自動化技術(shù)的應用。特別是計算機的迅速開展，實現(xiàn)了星上控制與處理計算機小型化。小衛(wèi)星可以快速實現(xiàn)從設計、制造、發(fā)射、在軌運行全過程，一般不到12個月。一顆小衛(wèi)星包括發(fā)射在內(nèi)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(wèi)星壽命長于10年。小衛(wèi)星平臺通常包括能源、通訊、星上數(shù)據(jù)處理、衛(wèi)星姿態(tài)控制等系統(tǒng)，其載荷包括通訊、對地觀測、空間科學等?？芍^麻雀雖小，五臟俱全。.如美國JPL的目標是發(fā)射100個左右1公斤中的超微衛(wèi)星和10公斤的衛(wèi)星。直徑30厘米，高10厘米。我國清華大學已經(jīng)決定與英國沙里大學協(xié)作，發(fā)射小衛(wèi)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(wèi)星及運營系統(tǒng)，是國家“十五〞科技攻關計，北京一號衛(wèi)星劃和高技術(shù)研究開展方案聯(lián)合支持的研究成果，同時被列為“北京數(shù)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(xiàn)代信息技術(shù)要素構(gòu)成的綜合性開放的巨系統(tǒng)。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(wǎng)絡、日用電子設備所組成的完備的網(wǎng)絡系統(tǒng)。.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(shù)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(gòu)成知識經(jīng)濟骨干局部的互連網(wǎng)經(jīng)濟〔InternetEconomy〕，把工業(yè)經(jīng)濟的根底設施“高速公路〞的概念引深到了知識經(jīng)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(tǒng)的戈爾又把知識經(jīng)濟的根底設施的路的問題—“信息高速公路〞，引深到知識經(jīng)濟根底設施的“車〞和“貨〞—數(shù)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(tǒng)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(wǎng)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(xiàn)有的電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視三網(wǎng)合一，實現(xiàn)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(yè)務，實現(xiàn)全球一網(wǎng)、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(xiàn)聲音、數(shù)據(jù)和圖像的物理設備。如攝象機、掃描儀、鍵盤、機、機、轉(zhuǎn)換器、視頻和音頻帶、電纜、電線、衛(wèi)星、光纖傳輸線、微波網(wǎng)、打印機等。信息。包括資源、環(huán)境、社會、經(jīng)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(tǒng)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(wǎng)絡標準。這些編碼與標準促進網(wǎng)絡之間的互相聯(lián)系和兼容，同時保證網(wǎng)絡的平安性和可靠性。人員。包括信息及設施的生產(chǎn)者、使用者和決策者等。.什么是NSDI？“國家空間數(shù)據(jù)根底設施〞〔NationalSpatialDataInfrastructure，簡稱NSDI〕：指獲得、加工、存儲、分布地理空間數(shù)據(jù)及推動其開展所采用的技術(shù)、政策、標準和人才資源；“地理空間數(shù)據(jù)〞：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(tǒng)計部門的統(tǒng)計信息。.國家空間數(shù)據(jù)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(fā)布了12906號總統(tǒng)令：“協(xié)調(diào)信息獲取和建立國家〔地球〕空間數(shù)據(jù)根底設施〔NationalSpatialDataInfrastructure--NSDI〕〞。國家空間數(shù)據(jù)根底設施〔NSDI〕主要包括：地球空間數(shù)據(jù)框架空間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理與分發(fā)體系空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準.國家空間數(shù)據(jù)根底設施地球空間數(shù)據(jù)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(qū)、公用地籍以及資源、環(huán)境、社會、經(jīng)濟、歷史記錄等方面的數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理與分發(fā)體系，是組織生產(chǎn)和使用地理數(shù)據(jù)的人員，建立相應的組織機構(gòu)，制定有關空間數(shù)據(jù)的開展戰(zhàn)略和政策，建立地理空間數(shù)據(jù)個人和機構(gòu)間聯(lián)系渠道，傳輸數(shù)據(jù)和開發(fā)數(shù)據(jù)庫。其目標是生產(chǎn)和使用共用的空間地理數(shù)據(jù)集，共享和開發(fā)根底數(shù)據(jù)資源以提高決策能力。.國家空間數(shù)據(jù)根底設施空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站是一個擁有地理空間信息，在地理空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、管理者和用戶之間的一個分布式電子網(wǎng)絡。其用戶有權(quán)決定保存哪類地理空間數(shù)據(jù)；了解數(shù)據(jù)狀況〔內(nèi)容、質(zhì)量及其它特征等〕；尋找他們需要的數(shù)據(jù)；根據(jù)他們的應用工程，評價數(shù)據(jù)是否有用；盡可能經(jīng)濟地獲取或訂購數(shù)據(jù)。地理空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)者以各種軟件工具提供電子形式的元數(shù)據(jù)〔關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)〕。元數(shù)據(jù)標準規(guī)定了不同地理空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)的內(nèi)容，其目的是提供一個共同的標準化的元數(shù)據(jù)術(shù)語和定義?？臻g數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準是一個異種計算機間空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的進程。該標準規(guī)定了帶有空間參考系信息的矢量和柵格數(shù)據(jù)的交換約定、尋址格式、結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。標準中包括概念類型、質(zhì)量報告、傳輸組件說明、空間要素和屬性的定義。.國家空間數(shù)據(jù)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