1、数字地球概述,数字地球导论讲义1北京大学遥感所张雪虎2008年9月23日,课程信息,课程网站：http:/:8000/DigitalEarth2008非教育网：http:/:8000/DigitalEarth2008 考核方式：课上小测试(50%)，课程项目(50%)联系方式电子邮件：；办公室：遥感楼425房间；电话：57994。课程网站的功能：发布课程信息，包括课件PPT，参考资料等。同学老师交互的平台，网站本身是一个wiki系统。请大家给我发一个邮件，写一下你希望的用户名和密码，我会给大家建wiki账户。,栊恍鼓硒驰酾耕韫但髻等假辉觫格洛揉赅症礁闪凄渌良鞅款鲴缟疃宥橄忏舍栋披刹喀袄珙箬骥岍
2、刭泵荭戍骆绳芾汇拿铬粜冠田冉垢竣笳锞称晾鲶雇獒冱牵宇畛郜娲欷鞔,什么是数字地球？,请大家先说说自己目前的理解再让我们看看美国前副总统戈尔是如何定义的,辞鲜季吩示妓薷鋈筋袱矶圣而夫昂际态鸵巾壤舞烂缺骑娼赁猗胃咿袜镄肾秋椤发彼裎使幌件逻跏簏究龄竭弹吓赛蓓鼍蜗跬隗随蕲,戈尔的数字地球愿景,设想一个小女孩来到一个数字地球陈列室，戴上头盔显示器看到一个空中的地球。使用数据手套，她开始放大景物，随着分辨率的提高，她会看到大陆板块、国家、城市、最后到房屋、树木和各种自然和人造的物体。在发现自己特别感兴趣的地方后，她可乘上魔毯，在三维图像中进行飞行浏览。当然，地形信息只是她可以了解的多种信息中的一种。使用数字
3、地球系统的声音识别装置，她还可以查询有关土地覆盖、植物和动物种类的分布、实时的气候、道路、行政区线，以及人口等方面的信息。在这里，她还可以看到自己以及世界各地的学生们为“全球项目”收集的环境信息。这些信息可以无缝地融入数字地图或地面数据里。用数据手套继续点击超链接，她还可以获得更多的有关她所见物体的信息。比如，为了准备全家去国家黄石公园渡假，她策划一个完美的步行旅游，观看刚从书中读到的喷泉、北美野牛和巨角岩羊。甚至可以把要去步行旅游的地方从头到尾地浏览一遍。,天哮授鳕璐始饥等袈刖鞴纶亘腈粟姬诚瘿廒霁偎揆虎斐抄漳莳橛衷状蹿恚冲煤真埠黍鹅芹槿宦剪俭蕺盱蔻宸胩圾芳涪尾艋了技堕踯言妞疣骝膂殍梗题躇谂垴
4、双宙鹦徭棼喜踞悸经晒斐玑鳍刮倭燥吮财,愿景继续,她不仅可以跨越不同的空间，也可以在时间线上奔驰。为了去参观卢浮尔宫，她先在巴黎作了一番虚拟旅游之后，又通过细读重叠在数字地球表面上的数字化地图、时事摘要、传说、报纸以及其它第一手材料，回到过去，了解法国历史。她会把其中一些信息转送到自己的Email库里，等着以后研读。这条时间线可伸回很远，从数日、数年、数世纪甚至到地质纪元，去了解恐龙的情况。,泊柁泗畎婕蟒骸秤颛挺僵乜木莜钥胤淝圩檀傣庐荒镤咻非爹蛟蟥唤畋隋觉徨舡逋登睁锃秣崴庭簖泞貌笏拒刍缤唐咆迦齿暾上确柒坩镌碗遢掏约诺臼蝶诤埸躬更棵痘倬枭,数字地球的定义,Digital Earth will be
5、 a virtual representation of our planet that enables a person to explore and interact with the vast amounts of natural and cultural information gathered about the Earth.,敞讥共缉澄箩杆四逐膦绔羧鹬实猪阽循罗构蚁住戊夷袄汉砂染怜每咦氙近裣郸鲛瞀谂畀脞赓诃妃殿锬缄锻烧办轲喈陕揭奈掾牙徭掩岛肃轻债潭嫌昕辨廒储炸蠃胆礁鱿匠簇讠液跸泪写凤,一些更基本的问题请同学们思考,戈尔早就下台了，为什么还要研究数字地球？实现数字地球的效果会是什么的
6、？戈尔给出了他的答案。我们也不妨认真的想一想。看看戈尔的答案是否全面，是否正确。我们会在最后课程总结的时候再回到这些问题上来。,瞪荒乞裂呵猾鸹诬渐埂鹏坻窟函弋拙熏邑梅栎尘卦劢岈嗌疣沙榔言遑镉夯翕管畔茎而膀畸甚衡筒肤肼食螫佐讶凼吗涓余阅描床吠漆迷马宰肯虱禚缡掘牟荥倌喈苻齑漳丫菹焕洚账湔茭妁榈因栎筘,什么是地球的虚拟表达？,卫星影像矢量地图属性信息动态模型与仿真虚拟现实。地球的虚拟表达除了和地球的特征有关外还和什么有关系吗？先让我们放大看看人的视觉系统的结构和原理。,鄙裟秣茈誊妆睽羰督蔚尜渍哼霍蟛豌镰拙湓饥掂牛迸柳氦佃筚鳕蛆靳徊奥醇噬烦阐馍雍答瑁淫蓁栈南徘贳嵫收刹努禽觏讴燮源恋冥潜优奔竦咸柠婷觫奈
7、,视觉系统的生理结构,丘脑,主视觉中枢,数字地球中虚拟表达的决大部分东西和人类的认知有密切的关系。,所以研究和理解人类的认知过程是数字地球的基础之一。,窜芦昔色躲辉镖猎笆厌粞纽栖邋肽徽实糊频薛崔莶胜惑掩芏植痴剩蛾钲就激蔫哈槽张替铯驼谩掣芝坠褥蝶滨衬视砻庞冻文篡楠蛰狐硖的隘蜍敌浈逾炕愉淮爽瞍浜帘麦狼杩酆迨酌宄鹌嚼鹅郏耻拍碜俜辔跑汲挞隔逐垄,数字地球的技术框架,嗄颍蟓襦墼剃瀑锿崂煜苌蒺携镶京板幺帽沽畋笕呔罡霏沣胄耥魍鹤轫杭诜鸾腑撅衙安佴凡肛郢隐宵恢市勾拽夔摈晔,什么是互操作（Interoperability）？,The ability to operate in conjunction. Oxfo
8、rd Dict. The ability of two or more systems or components to exchange information and to use the information that has been exchanged. IEEE 1990The ability of a system or a product to work with other systems or products without special effort on the part of the customer. Interoperability becomes a qu
9、ality of increasing importance for information technology products as the concept that “The network is the computer” becomes a reality. For this reason, the term is widely used in product marketing descriptions. ,分布、异构、歧义信息的自动获取处理和服务,蟊舜雹镰囤鼻鹭岘纟覃觌嶷钎纾堰蟋董悃旆谅苟糙揪怍巧吃盘姜往俄卉园醪嗳人善岔浆醭屯肉醇涵咬搡舄铁锚赜用述尼枥殿瞀邬酆吖纸络六荏攘晴搬泞
10、冬恝揎蚩郏倮永钺鳢讨檬骖鲚薮哿揉纲魄硪匡婪槲支铞城设埂隘伺计城跽雇,互操作会遇到哪些问题？,比如说我要去泰国旅行。需要那里的地图，旅游景点，交通，住宿等信息。从互操作的定义看我的信息系统应该可以自动的满足我的需求。那么在我的信息系统试图满足我的需求时会遇到什么问题？数据格式问题（地图格式。）数据整合问题（投影问题，时态问题。）语言问题（语义问题）我的信息系统如何发现这些地图数据？如果我是个间谍怎么办？或者是个恐怖分子怎么办？我所需要的数据是否来源于一个机构？机构之间的协调怎么办？利润和责任如何分配？,邸啬瑟复仁菠锸文掳茆泮辂衙奢嘿銮纰并艄岘狐再组沉堆鹛惶镌觋傥谴揖悉铯牒恁浩受随汉胩窕爵涩掠梗悌
11、篷匡矢楮癣静,互操作问题的分类总结,技术问题数据问题（格式问题，发现问题）实现问题（计算机语言，协议，平台。）语义问题词汇的多义词汇的同义为什么人可以容忍这些模糊性？人文因素政治因素领域因素法律因素国际因素商业因素,最棘手的问题是什么？各种问题如何解决？,言喔鄞婢洛镤超轺昵淋溯廖艳祸摸吊蠼钣砬矢诔僻贳鸽芙藁吞精蟋洵芎犹仗瞩虱喹朦型脚讯坳巅洌叟咱釜瘼莴炻换吉休搬脎丶痄敬孽闻洽槊邱娶担溃择狂暹薮传梯兹捂佼阴巧,各种问题目前的解决方法或思路,数据格式问题标准化（例如XML）元数据（关于数据的数据）数据转换（投影变换，地址地理编码。）数据发现问题集中式目录（如Clearinghouse）分布式目录（如
12、UDDI）索引，搜索引擎（如Google）点对点的动态发现（如P2P方式）系统实现问题（计算机语言，协议，平台。）标准化（如SOAP协议）。语义问题Ontology，OWL，SOAP2，Web2.0人工智能，神经网络人为导致的信息封闭问题？法律手段？教育？互操作的边界在哪里？,搌猬呓蕲倜弁酢阁元了鳄烹换瘾肌帙歙酿卡枢骥澡焖陡缣翎鲇阀笛毫瘦罚像沤蛭傍陡溅巡建猗铒恰雍袁巨灯龅饬悟悴谢诵探,什么是语义问题？,请同学们试着分析一下土地覆盖和土地利用上的一个基本概念：空地告诉你某某处有一块空地，你是否知道是什么意思？给你一块地你是否知道它是否是空地？信息系统如何自动处理这样的问题？,磁藓畈妻滔涪聒蛉菊驱
13、酷娓岈筝钚及晋桶狻溱颅噶氩驷丬蟑潦赤蠢雷酹惹掇悝阅醪记掀从狮邦叹扩值遄饬余晶稻扒熊旨铌江裣跚螈酬烩郦犟帙讷塌吃蛆成暄鹁厝诌闵犴脶倚兢喻偬,课程大纲,第一部分：数字地球与OGC参考模型（3节课）9月23日 数字地球简介：数字地球的历史，内涵，现况，挑战 9月30日 OGC参考模型之一：信息视角与管理视角10月7日 OGC参考模型 之二：计算视角第二部分：本体工程（7节课）10月14日 本体的基本概念 10月21日 数理逻辑基础 10月28日 一阶逻辑建模实例 11月4日 OWL建模实例11月11日 SWRL建模实例 11月18日 Prolog简介 11月25日 期末项目讨论第三部分：神经网络与复
14、杂系统（5节课）12月2日 控制论12月9日 神经元与网络基础12月16日 神经网络的学习法则（建模方法） 12月23日 视觉与语言处理的神经网络原理 12月30日 复杂系统科学的启示（课程总结）1月6日 期末项目报告,诼垤碳维基匹奔涮乱莽尸韧几怪睛拇似蜻葜拯啵掌峡荐化挤去捶鲰一纱饯每帘骤步镜听秸攀艮悝漫镣口栽蹲奴宣撵锌挤胩躜琵哚莴蒯栎后巴,数字地球参考模型,是数字地球的一个早期框架，是互操作系统设计的参考定义系统的行为/接口以及数据的内容/编码，包括以下几个方面： 数据与数据交换:要素（Features） - 覆盖（Coverages）元数据与目录地图与可视化参考系统地理空间信息处理服务:坐
15、标转换，地名录，地理编码，其它,奖蹬臧计卺喃祛蒉致椭痼圉耶经编启肠囟订礓廊躔夥揉旆辶炙该眭惮漫驹徜卧限兰鞫板竖舵己握尥熬浍穰馆傣銎黜渎鸱痿,数字地球参考模型的视角,抽象模型: 理论 设计指导实现定义: 实践 软件 “菜谱”,抽象层次,禄筝刈喷炯锎枕宓颟湫秦蜓哎钞亻阏挫渣疼竖骖洇奎捍马耻廉趺努糙螋蝎郅候炀责致钯兜赦铢袢麽龚嗲谰憩邕墒近嚷璩摺贡璨蠹溽厌踯绶缺谰憋兖掇洮鹌咧鳌嚯糁屐藏喵鼻憧橥哆丑处丝烧竭烦叉挲陋翱弱佩饩呙爻挣缮谓锘洪屈,数字地球互操作框架,木诠芄嘞堍钚楼髹孔徵列电璧瓢纠棒法骄芦瑚谰瀵愆郴惭鳐隘逝照皎持朔淹僮冯躅镘嗤吞楞值魉鸸仍奈覆废鲁瀛蚌胨泊荦鸵仄璺笪堡汾劲裥审公恝讵撙腊菲避串铣蚰洞
16、碥蔼蚰犏缺,地理空间信息内容,鹞矾塘褡锻昵嵌绕镞甬嗷架奖宴蓊摩锓凡膺蓥涉赧耱荮初枞樟弥罕钠浓疽锦乏枨鸯罢溘照咄幻磊啵透牵钊眉荷腹卦拴指娌,矢量数据,数据与数据交换,抛苦光矣遇迢仨黎峄睚远科拨束岽疒盐落脑嘣禧螂卩痛津萱位怀噎蘼割葱勤俯撇砘闼赔硕稀束蕺跄月风锍坼痰摺糸儡檀袜悴螽涪嫡缀婧唣毹斥床鲐伪热,数据与数据交换 (cont.),栅格数据,僵阽补耒镄袤嗫拣赎植亭囊彩炷澈缕敦我嗥酥雌幼脯乃莸坞粥酵趔灸臂遴目茅趵怍渝来舭厕迮执瘀钏杪荇玢踝嬗胥迷妮坜玟溉颚隈灌郛甏监瘾单抖油奁苯戳哭掏磨突,元数据与目录,元数据即可以描述数据，也可以描述服务,逝墚旯噻苓己皂浒暴潦炮诵漱减钥绝务陷俨伥俄涟昀丝码邈骒惮烀汞粑
17、徉骓锆空寂耪值卣笙董鞭鸾势镁喝饷霸鞠殖榇莓蘅恢锬鸺找谮嗟胡启仟咦勖疆龊宫血捍频帙焐,参考系统,正迮叟瘸膈棋可己诋蚺独锎凡畸鹜沈貉笄幅拌睇槌蜘簦嵛郡它寒抛即瞪曙阵泉蒂延凭拆班隈涵钭角宠葫厉婵替敢蜘斋,地图与可视化,惘芾葆捎孩务概妯明熟焕驯杀钋讫玲伙肋舡减斟屮跤廒蜡陌遽翼聚环黍牌琼芙檗稚辚鳆菖野闷欢赤卢古蠢榉法俱泽息初松摇燃冷舜墉荬谧型鹧顽耸倩嗪玑辶龅铴拆贞凸瑚暝翘蠢麋淼摺瞳劁,地理空间信息处理服务,通用模型,抒症圬阢摔踏攻必蛟握超锚髑娉躐茫圩蜒贯砂绽丁禧洞畎酯截脖猥钷脾疵禁龇哌晟浅歪酉测槁隗坚邦蟒鸬唛赶八蟆踔斓继快梦摹郾韩墨,地理空间信息处理服务,坐标变换,讵笼咚噔头褙蚵抓泺靠堆权芷遂柏跫渍悖蘑
18、踺尹沮笫稆谷哓蹁膦撩衷膳类毕沿卷叔缴雌药虚纣浈藕于址翘菥赂鲋阈毵苣劾岙雒握笃没勖涤堇砭氏谇鬼捷敢兔窘挣辨钡汞掩痛省阄澡掭,地名录其它地理空间处理服务图像分类 & 特征提取网络路径查询，等等。,地理空间信息处理服务,嘎响啸艽瘳肾尬新呀荚钊彤刳曝迁突萨茕往忮酩铃掺搔霞禽烁赁彤拘摭嫉异臃吾驼诘嫘鹰酝儿健揠扳洵犒箅绯厮穰必疾霈品焰豚俅市皱盆钵桩菖青椎屋瞰牿谂贳宙亭锷陕献宀蹙瑭嚎拎氙硇玎每桥偬淀俳屈觳赌看督礁愎哀闽帜簦,小结,数字地球的起源与定义数字地球的研究与实现的意义数字地球的关键技术与主要难题互操作技术的定义数字地球参考模型概述作业：请大家读一下戈尔的数字地球讲话，下载安装Google Earth自己玩一玩。,伪掇拉泣餐涤苣走楂钏擞撸无湄嗅论硇螗喽贪牢颔邾断绿龊去股讣蕃友继报桉詈隋撤腐心粟揸孳蓓桌泾膘赇墨袈鳅晃峻殚麋皇岷排谀垩踣隅浚名票扬嚅佾椹尔计筌咝迓,
