国家信息基础设施.ppt

第三章 数字地球的基础设施 胡锦涛 推进 数字中国 地理空间框架建设 加快信息化测绘体系建设 提高测绘保障服务能力 温家宝 数字地球就是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现与认识 数字地球最重要的基础设施建设 是地球观测系统 信息高速公路和国家空间数据基础设施这样三个组成部分 今后一个时期 中国测绘的主要任务就是要进一步完善测绘管理体制与运行机制 发展开放型测绘 加快国家基础地理信息系统建设 构建数字中国地理空间基础框架 积极推进国民经济和社会信息化 全面提高测绘保障能力和服务水平 并为国际测绘发展和进步做出更大的贡献 数字地球的基础设施 对地观测系统信息高速公路 NII 国家空间数据基础设施 NSDI 对地观测系统 EOS EarthObservationSystem EOS是指天 空 地一体化的对地观测网络 包括一系列的地球观测卫星和全球定位系统 摄影测量 地面观测等 以美国为代表的西方发达国家从1999年起投资100亿美元实施EOS计划 专门成立了CEOS 地球观测委员会 在未来十五年内发射数十颗对地观测卫星系统 对地观测系统 EOS 气象卫星系列NOAA TIROS系列 美 ESSA系列Nimbus系列原苏联流星气象卫星系列 Meteop 日本对地静止气象卫星 GMS 地球同步天气卫星 GOES SMS 系列 美 国际气象卫星 DMSP 系列 美 高层大气研究卫星 UARS 系列欧空局Metoesat风云卫星 FY 系列 中国 对地观测系统 EOS 陆地卫星系列Landsat1 2 3 4 5 7 美 SPOT1 2 法 MOS LOS 日 USSRsat 俄 IRS1 2 印度 海洋卫星系列Seasat 美 航天飞机成像雷达SIRA B C XERS1 2系列 欧洲共同体 法 SARJERS1系列 日本 Radarsat SAR A 加 海洋卫星就是专门为观测海洋 研究海洋 以及海洋环境调查和资源开发利用而设计发射的一种人造地球卫星 目前世界各国的海洋卫星和以海洋观测为主的在轨卫星已有30多颗 海洋卫星与陆地卫星和气象卫星相比 具有以下特点 1 海洋环境要素探测要求大面积 连续 同步或准同步探测 2 海洋卫星可见光传感器要求波段多而窄 灵敏度和信噪比高 高出陆地卫星一个数量级 3 为与海洋环境要素变化周期相匹配 海洋卫星的地面覆盖周期要求2 3天 空间分辨率为250 1000m 4 由于水体的辐射强度微弱 而要使辐射强度均匀 具有可对比性 则要求水色卫星的降交点地方时选择在正午前后 5 某些海洋要素的测量 例如海面粗糙的测量 海面风场的测量 除海洋卫星探测技术外 尚无其他办法 海洋卫星有六个方面的用途 一 为海洋专属经济区 EEZ 综合管理和维护国家海洋权益服务 二 提高海洋环境监测预报能力 三 为海洋资源调查与开发服务 四 加强海洋军事活动保障 五 有利于实施海洋污染监测 监视 保护海洋自然环境资源 六 发展海洋卫星有利于加强全球气候演变研究 提高对灾害性气候的预测能力 测地卫星系列测地卫星可精确测定地球上任意点的坐标 地球形体和地球引力场参数 测地卫星为大地测量学的发展开辟了新的途径 促进空间大地测量学发展成为一门独立的分支学科 测地卫星作用 提供了在全球范围内进行大地联测的全球统一地心坐标系 人造卫星轨道运动反映了地球引力场的各种摄动 通过长期观测可精确测定地球引力场参数 用卫星进行大地联测 基线长达数千千米 因此控制点位的定位精度比常规大地测量网的精度高一个数量级 测地卫星还可用来测量平均海平面高度的变化 研究地壳运动和大陆漂移 并能预测地震和海啸等 1962年10月美国发射第一颗专用测地卫星 苏联 法国相续发射多颗 地球物理卫星系列重力卫星重力卫星实验兴起于2000年后 重力卫星要求 1 近距离 250km轨道高度500km 传感地球重力扰动 要求低轨运行 2 覆盖地球表明广大地区 采用近极圆轨道 87 3 3 能较好测定作用于重力卫星的非保守力 星载三轴加速计 4 精密实时定轨 GPS卫星对重力卫星同步定轨 任务 测定重力场非潮汐的短期性或准实时的变化 主要由地球大气圈 水圈 冰雪圈金和固体地球之间质量的交换和重新分布引起 监测地球由气象和环境变化所产生的影响 热惯量制图卫星 HeatCapacityMappingMission HCMM 什么是陆地卫星 陆地卫星也称作资源卫星 它是利用搭载的多光谱 多时相 多空间分辨率的遥感器对地球进行数据采集 直接或间接地探测地球资源和生态环境信息的人造卫星 被广泛应用于资源调查 环境和灾害监测 国土规划和区域开发领域 为农业 水利 林业 地质矿产 城市建设 民政 规划等部门提供最新的信息 什么是陆地卫星 陆地卫星一般高度在700公里至900公里的近极地太阳同步圆形轨道上运行 搭载的传感器采用从可见光至热红外的多光谱或全色波段 通过对影像纹理和颜色处理 有效地识别地表岩石 土壤 植被 水体等地物地貌 分析制作直观的1 1万至1 25万比例尺专题图 什么是小卫星 根据卫星的质量 通常将小于1000千克的卫星称为广义的小卫星 其中 500 1000千克 小卫星 100 500千克 微小卫星 10 100千克 显微卫星 小于10千克 纳米卫星 最小的卫星的重量只有1公斤 与大卫星相比 小卫星具有先进 快速 造价低廉 可靠的特点 小卫星不只是简单的质量小 而是高度集成化 自动化技术的应用 特别是计算机的迅速发展 实现了星上控制与处理计算机小型化 小卫星可以快速实现从设计 制造 发射 在轨运行全过程 一般不到12个月 一颗小卫星包括发射在内其价格仅为0 3亿人民币 不仅价格低廉 而且风险小 一般小卫星寿命长于10年 小卫星平台通常包括能源 通讯 星上数据处理 卫星姿态控制等系统 其载荷包括通讯 对地观测 空间科学等 可谓麻雀虽小 五脏俱全 如美国JPL的目标是发射100个左右1公斤中的超微卫星和10公斤的卫星 直径30厘米 高10厘米 我国清华大学已经决定与英国沙里大学协作 发射小卫星 名为 清华1号 它有两个用途 一为遥感服务 空间分辨率为50米 另一为通信服务 北京一号 小卫星及运营系统 是国家 十五 科技攻关计 北京一号卫星划和高技术研究发展计划联合支持的研究成果 同时被列为 北京数字工程 重大专项 什么是NII 国家信息基础设施 NationalInformationInfrastructure NII 是一个支持信息获取 传输 处理和利用全过程的 覆盖全国 由现代信息技术要素构成的综合性开放的巨系统 是一个能随时向用户提供大量信息的 由信息源 计算机及通信网络 日用电子设备所组成的完备的网络系统 信息高速公路 1981年 戈尔作为国会议员在美国科学与电视艺术研究院的一次演讲中 首次提出了信息高速公路 InformationHighway 的概念 从而开拓了后来逐渐形成的构成知识经济骨干部分的互连网经济 InternetEconomy 把工业经济的基础设施 高速公路 的概念引深到了知识经济的基础设施 信息高速公路 的概念上 后来 已成为美国副总统的戈尔又把知识经济的基础设施的路的问题 信息高速公路 引深到知识经济基础设施的 车 和 货 数字地球的问题上 信息高速公路 国家信息基础设施 美国总统克林顿于1993年2月签署法令 建立 国家信息基础设施 NationalInformationInfrastructure NII 即全美的信息高速公路 美国计划投入4000亿美元 耗时20年建立主要由网络设施 计算机服务器和计算机终端组成的NII 信息高速公路进一步目标就是试图将现有的电信网 计算机网和有线电视三网合一 实现为任何人 任何时间 任何地点提供无缝隙的多媒体 智能化综合通信业务 实现全球一网 每人一号的个人多媒体通信 中国的国家信息基础设 CNII 计划投入1500 2000亿美元 到2020年建成 信息高速公路的五个基本要素 用于传输 存储 处理和显现声音 数据和图像的物理设备 如摄象机 扫描仪 键盘 电话机 传真机 转换器 视频和音频带 电缆 电线 卫星 光纤传输线 微波网 打印机等 信息 包括资源 环境 社会 经济 文化教育等各个领域的图形 图像 文本 多媒体等的海量信息 其中80 与空间位置有关 应用系统和软件 它们允许用户使用 处理 组织和整理由信息高速公路提供给用户的大量信息 传输编码与网络标准 这些编码与标准促进网络之间的互相联系和兼容 同时保证网络的安全性和可靠性 人员 包括信息及设施的生产者 使用者和决策者等 什么是NSDI 国家空间数据基础设施 NationalSpatialDataInfrastructure 简称NSDI 指获得 加工 存储 分布地理空间数据及推动其发展所采用的技术 政策 标准和人才资源 地理空间数据 指能确定在地球上的地理位置 自然属性 建筑及边界特征的信息 这些信息主要包括遥感 测绘及统计部门的统计信息 国家空间数据基础设施 为了在 信息高速公路 上表示和查询与地理和地球有关的空间信息 克林顿又于1994年4月发布了12906号总统令 协调信息获取和建立国家 地球 空间数据基础设施 NationalSpatialDataInfrastructure NSDI 国家空间数据基础设施 NSDI 主要包括 地球空间数据框架空间数据协调 管理与分发体系空间数据交换网站空间数据转换标准 国家空间数据基础设施 地球空间数据框架是提供一个可以进行精确地 始终如一地获取 配准和集成地球空间信息的基础 此框架中包括正射影像 大地控制 高程 交通 水系 政区 公用地籍以及资源 环境 社会 经济 历史记录等方面的数据 空间数据协调 管理与分发体系 是组织生产和使用地理数据的人员 建立相应的组织机构 制定有关空间数据的发展战略和政策 建立地理空间数据个人和机构间联系渠道 传输数据和开发数据库 其目标是生产和使用共用的空间地理数据集 共享和开发基础数据资源以提高决策能力 国家空间数据基础设施 空间数据交换网站是一个拥有地理空间信息 在地理空间数据生产者 管理者和用户之间的一个分布式电子网络 其用户有权决定保存哪类地理空间数据 了解数据状况 内容 质量及其它特征等 寻找他们需要的数据 根据他们的应用项目 评价数据是否有用 尽可能经济地获取或订购数据 地理空间数据生产者以各种软件工具提供电子形式的元数据 关于数据的数据 元数据标准规定了不同地理空间数据的元数据的内容 其目的是提供一个共同的标准化的元数据术语和定义 空间数据转换标准是一个异种计算机间空间数据转换的进程 该标准规定了带有空间参考系信息的矢量和栅格数据的交换约定 寻址格式 结构和内容 标准中包括概念类型 质量报告 传输组件说明 空间要素和属性的定义 国家空间数据基础设施 目前已有六十多个国家有NSDI计划或类似NSDI的计划 这些国家如Argentina Australia Canada Columbia Cyprus Finland France Germany Greece Hungary India Indonesia Japan Malaysia Netherlands NewZealand NorthernIreland Pakistan Poland RussianFederation SouthAfrica Sweden UnitedKingdom UnitedStates等 1996年在德国召开的国际会议上 全球空间数据基础设施 GSDI GlobalSpatialDataInfrastructure 被提议出来 目前已开了三次国际会议 有近三十个国家参加 重要文献 12906总统令中国数字地球战略中的国家空间数据基础设施建设加快国家空间基础设施建设李德仁 信息高速公路 空间数据基础设施与数字地球 作业 对数字地球的认识数字地球与 例如数字地球与 三S 技术数字地球与数字城市