【導(dǎo)讀】遂古之初，誰傳道之？物類之起，必有所始。在當(dāng)時條件下，古代天文學(xué)家創(chuàng)建了天體測量學(xué)和哥白尼日心學(xué)說，認(rèn)識到太陽系。作出了重要貢獻(xiàn)。代奠定必要的科學(xué)基礎(chǔ)?？諅刹鞕C(jī)、哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、宇宙探測器和人類登月，避免了地球大氣干擾和局限。面有宇宙大爆炸學(xué)說多種模型問世。在人類從星系層次加深對動態(tài)宇宙的認(rèn)識方面是劃時代。銀河系內(nèi)不同星體間的運(yùn)動也存在復(fù)雜的情況。年就穿越銀道面一次。域內(nèi)尚待進(jìn)一步驗證。年左右，離銀河系則有幾十億至上百億光年之遙，稱為河外星系。麥哲倫星云等30個星系組成一個規(guī)模較小的集團(tuán)，稱為本星系群。根據(jù)星系中特定原子發(fā)射的光的譜線與地球上實(shí)驗室內(nèi)同種原子發(fā)射的光。速膨脹約10100倍，密度相應(yīng)降低。但在1秒鐘之內(nèi)溫度仍高達(dá)1032K至1010K以上，原子和。分子均無法存在。當(dāng)時宇宙中的物質(zhì)存在形式和行為目前無法在實(shí)驗室模擬，推測可能存在

　　

【正文】 的要數(shù)美 國宇航局 (NASA)提出的 “ 行星地球使命 ”(MTPE) 計劃，該計劃集當(dāng)代空間遙感技術(shù)之大成， 應(yīng)用了當(dāng)前發(fā)展的最新型的對地觀測技術(shù)系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)這樣的計劃，將會在近 15 年里發(fā)射多 顆不同性質(zhì)、不 同用途、不同目的的對地觀測衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星平臺上將會安裝上數(shù)以百計 的各種不同的傳感器，用于對從地面到太空不同目標(biāo)物的多維觀測。各種商業(yè)化的遙感計劃 是近年來多方力爭出臺的新事物，更為遙感領(lǐng)域錦上添花。這類計劃是市場需求推動的結(jié)果 ，它們具有： ① 地面的高分辨率 (最高可達(dá) 1m)； ② 靈活方便； ③ 投資少收益快；④ 小衛(wèi)星集 群； ⑤ 多角度遙感； ⑥ 重訪周期短等特點(diǎn)。 2． 3 地理信息系統(tǒng) (GIS)方面 地 理信息系統(tǒng) (GIS)作為集計算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、信息 科學(xué)和管理科學(xué)為一體的新興 邊緣學(xué)科迅速地興起和發(fā)展起來。GIS 研究計算機(jī)技術(shù)與空間 地理分布數(shù)據(jù)的結(jié)合，通過一系列空間操作和分析方法，為地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和工程設(shè)計 乃至企業(yè)經(jīng)營提供對規(guī)劃、管理和決策有用的信息，并能回答用戶所提出的有關(guān)問題。 地理信息系統(tǒng) (GIS)是一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是以采集、存貯、管理、 分析和描述整個或部分地球表面 (包括大氣層在內(nèi) )與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息 系統(tǒng)。由于地球是人們賴以生存的基礎(chǔ)，所以GIS 是與人類的生存、發(fā)展、進(jìn)步密切關(guān)聯(lián)的 一門信息科學(xué)與技術(shù)，受到人們愈來 愈大的重視。 GIS 技術(shù)的目前發(fā)展一方面是基于 Client/Server 結(jié)構(gòu)，即客戶機(jī)可在其終端上調(diào)用在 服務(wù)器上的數(shù)據(jù)和程序。另一方面是通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展Inter GIS 或 WebGIS，可以實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程尋找所需要的各種地理空間數(shù)據(jù)，包括圖形和圖像，而且可以進(jìn)行各種地理空間分析， 這種發(fā)展是通過現(xiàn)代通訊技術(shù)使 GIS 進(jìn)一步與信息高速公路相接軌。 2． 4“3S”集成方面 “3S” 集成，是指將遙感、空間定位系統(tǒng)以及地理信息系統(tǒng)這三種對地觀 測新技術(shù) (嚴(yán)格地 說，還應(yīng)包括現(xiàn)代通訊技術(shù) ，只有這樣才能在信息高速公路上實(shí)現(xiàn)實(shí)時的數(shù)據(jù)傳輸和通訊 ) 有機(jī)地集成在一起。這里所說的集成，是英文 Integration 的中譯文，它指的是一種有機(jī)的 結(jié)合、在線的連接、實(shí)時的處理和系統(tǒng)的整體性。 GPS、 RS、 GIS 集成的方式可以在不同技術(shù) 水平上實(shí)現(xiàn)?！?S” 集成具有重大的意義，也具有相當(dāng)?shù)碾y度。 最簡單的辦法是三種儀器分開而由用戶綜合使用，進(jìn)一步是三者有共同的界面，做到表面上 無縫的綜合，數(shù)據(jù)傳輸則在內(nèi)部通過特征碼 (識別 )相結(jié)合。最好的辦法是整體的集成，使之 成為統(tǒng)一的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)，不僅具有自動、實(shí)時地采集、處理和更新數(shù)據(jù)的功能，而且能 夠智能地分析和運(yùn)用數(shù)據(jù)，為各種應(yīng)用提供科學(xué)的決策咨詢，并回答用戶可能提出的各種復(fù) 雜問題。顯而易見，其中勢必要借助于專家系統(tǒng)等理論和技術(shù)，需要研究的是如何設(shè)計這種 綜合系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)管理、模型分析等問題，使其能有效地處理各種不同 來源、不同精度的空間數(shù)據(jù)。對此國內(nèi)外都有一些嘗試，例如面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 (ObjectOr iented Data Model)的引用，認(rèn)為可很好地支持各種不同格式的數(shù)據(jù)，也有人使用超圖數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu) (Hypergraph Based Data Structure，縮寫為 HBDS)，認(rèn)為是建立一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重 要理論基礎(chǔ)，但很有效地用于生產(chǎn)實(shí)踐，還有待于進(jìn)行大量的研究工作。 3 研究內(nèi)容 具體來講，基礎(chǔ)理論方面以研究地球空間信息機(jī)理入手，從信息流的角度，探討地球表層系 統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展及其演化規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境與社會的宏觀調(diào)控；技術(shù)方面，結(jié)合國內(nèi) 外 3S 技術(shù)的最新發(fā)展，解決發(fā)展過程中的若干重要理論問題和 3S 及其集成技術(shù)應(yīng)用過程中的 一些共性的基本問題，以及若干3S 集成應(yīng)用系統(tǒng)的建立。從而實(shí)現(xiàn)地球空間信息科學(xué)理論體 系的完善和 應(yīng)用的發(fā)展。 地球空間信息機(jī)理研究 地 球系統(tǒng)內(nèi)部要素交互作用與影響，其空間信息以能量流、物質(zhì)流和人流的方式進(jìn)行時空轉(zhuǎn) 換，其運(yùn)動狀態(tài)和方式具有客觀性和可認(rèn)知的特性，根本動力在于地球系統(tǒng)中物質(zhì)、能量和 人流分布不均而產(chǎn)生的位能、勢能和壓力差。地球空間信息機(jī)理作為形成地球空間信息科學(xué) 的重要理論支撐，它是通過對地球圈層間信息傳輸過程與物理機(jī)制的研究來揭示的，主要研 究內(nèi)容包括： (1) 地球空間信息的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)； (2) 地球空間信息的認(rèn)識與分類； (3) 地球空間信息獲取與處理 的應(yīng)用基礎(chǔ)理論。 3． 2 全球定位系統(tǒng)理論與應(yīng)用研究 GPS 技術(shù)一直是沿著衛(wèi)星系統(tǒng)性能改進(jìn)、接收機(jī)性能改進(jìn)和導(dǎo)航定位方法完善三個方向發(fā)展 的， GPS 應(yīng)用除了傳統(tǒng)的測繪系統(tǒng)和軍事應(yīng)用外，車載 GPS 導(dǎo)航、GPS 地震監(jiān)測系統(tǒng)、 GPS 氣象 學(xué)、 GPS 捕魚業(yè)、 GPS 放牧、 GPS 狩獵、 GPS 登山旅游以及 GPS 農(nóng)業(yè)等將形成 GPS 普及應(yīng)用的新局 面，因此，全球定位系統(tǒng)理論與應(yīng)用研究是解決 GPS 技術(shù)的迅速發(fā)展，應(yīng)用不斷擴(kuò)大過程帶 來的理論和技術(shù)問題，如：新定位方式、高精度、高動態(tài)、多用途，具體包括： (1) 新型 GPS 定 位服務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)； (2) GPS 快速實(shí)時定位理論和關(guān)鍵技術(shù)； (3) 各種 GPS 集成系統(tǒng)理論和關(guān)鍵技術(shù)； 3． 3 遙感理論與技術(shù)研究 當(dāng)代遙感的發(fā)展主要表現(xiàn)在它的多傳感器、高分辨率和多時相特征。 (1） 多傳感器技術(shù)。已能全面覆蓋大氣窗口的所有部分。光學(xué)遙感可包含可見光、 近紅外和 短波紅外區(qū)域。熱紅外遙感的波長可從 8～ 14 靘，微波遙感觀測目標(biāo)物電磁波的輻射和散 射，分被動微波遙感和主動微波遙感，波長范圍為 1～ 1000 mm。 (2) 遙感的高分辨率特點(diǎn)。全面體現(xiàn)在空間分辨率、 光譜分辨率和溫度分辨率三個方 面，長 線陣 CCD 成像掃描儀可以達(dá)到 1～ 2 m 的空間分辨率，成像光譜儀的光譜分辯率可以達(dá)到 5～ 6 nm 的水平。熱紅外輻射計的溫度分辨率可從 K 提高到 K 乃至 K。 (3) 遙感的多時相特征。隨著小衛(wèi)星群計劃的推行，可以用六顆小衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)每 2 ～ 3天對地表 重復(fù)一次采樣，獲得 2～ 3 m的高分辨率成像光譜儀數(shù)據(jù)，多波段、多極化方式的雷達(dá)衛(wèi)星， 將能解決陰雨多霧情況下的全天候和全天時對地觀測，通過衛(wèi)星遙感及其與機(jī)載和車載遙感 技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)多時相遙感 數(shù)據(jù)獲取的有力保證。 在遙感技術(shù)飛速發(fā)展的同時，也產(chǎn)生了許多理論和技術(shù)及其應(yīng)用方面值得研究的問題： (1) 各種遙感傳感器的機(jī)理； (2) 衛(wèi)星遙感圖像三維處理技術(shù)及測圖技術(shù)； (3) 衛(wèi)星遙感圖像智能識別和數(shù)據(jù)處理技術(shù)； (4) 合成孔徑雷達(dá) (SAR)數(shù)據(jù)成像處理技術(shù)； (5) 多時相、多遙感器資料匹配和融合技術(shù)； (6) 遙感信息的定量化； (7) 面向?qū)ο罂梢暬_發(fā)平臺若干關(guān)鍵技術(shù)； (8) 遙感圖像準(zhǔn)無損壓縮技術(shù)； (9) 高光譜遙感圖像的處理技術(shù)； (１０ ) 新型理論 (分形、小波與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) )應(yīng)用； (１１ ) 測高衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用技術(shù)。 3． 4 地理信息系統(tǒng)理論與技術(shù) GIS 的發(fā)展具有技術(shù)導(dǎo)引和應(yīng)用導(dǎo)引的兩大特點(diǎn)，它們之間相互作用，共同促進(jìn) GIS 的發(fā)展， GIS 理論的發(fā)展和完善為 GIS 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造條件。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別 是計算機(jī)硬件價格性能比的進(jìn)一步提高和Inter 的迅速普及，給 GIS 的發(fā)展帶來了機(jī)遇和 挑戰(zhàn)，許多理論和技術(shù)問題急需進(jìn)行研究，具體包括： (1) 地理信息的認(rèn)知； (2) 地理現(xiàn)象的描述與數(shù)據(jù)模型； (3) 空間 數(shù)據(jù)的采集、集成與更新； (4) 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)與顯示； (5) 空間數(shù)據(jù)精度不確定性； (6) 空間數(shù)據(jù)的建模與應(yīng)用； (7) 網(wǎng)絡(luò) GIS 理論和實(shí)現(xiàn)技術(shù)； (8) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施 (SDI)的設(shè)計理論； (9) GIS 與社會可持續(xù)發(fā)展。 [LM] 3． 5 3S 集成理論、技術(shù)及應(yīng)用 在 3S 集成應(yīng)用中： GPS 主要用于實(shí)時、快速地提供目標(biāo)，包括各類傳感器和運(yùn)載平臺 ( 車、船、飛機(jī)、衛(wèi)星等 )的空間定位； RS 主要用于實(shí)時地或準(zhǔn)實(shí)時地提供目標(biāo)及其環(huán)境的語 義或非語義信息，發(fā)現(xiàn)地球表面上的各種變 化，及時地對 GIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)更新； GIS 則是對多種 來源的時空數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、集成管理、動態(tài)存取，作為新的集成系統(tǒng)的基本平臺，并為 智能化數(shù)據(jù)采集提供地學(xué)知識。一方面集成過程本身的理論和技術(shù)問題需要解決，另一方面 基于集成系統(tǒng)的應(yīng)用帶來的理論和技術(shù)問題也需要解決，具體包括： (1) 3S 集成系統(tǒng)的實(shí)時空間定位； (2) 3S 集成系統(tǒng)的一體化數(shù)據(jù)管理； (3) 語義的非語義信息的自動提取理論方法； (4) 基于 GIS 的航空、航天遙感影象全數(shù)字化智能系統(tǒng)及對 GIS 數(shù)據(jù)庫快速更新的方法； (5) 3S 集 成系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通訊與交換； (6) 3S 集成系統(tǒng)中可視化技術(shù)理論與方法； (7) 3S 集成系統(tǒng)的設(shè)計方法及 CASE 工具的研究； (8) 3S 集成系統(tǒng)中基于客戶服務(wù)器的分布式網(wǎng)絡(luò)集成環(huán)境； (9) 若干 3S 集成的典型應(yīng)用，如 3S 技術(shù)用于精細(xì)農(nóng)業(yè)、 GPS＋ CCD 車載動態(tài)環(huán)境監(jiān)測系 統(tǒng)、 GPS/INS＋ CCD＋斷面掃描集成低空實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 4 展望 地球空間信息科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展是當(dāng)代地球科學(xué)發(fā)展的必然產(chǎn)物，它從許多方面改變或 提高了人們觀察地球的能力，如觀察方法、準(zhǔn)確性、全面性，為人們作出正確的 判斷和決策 提供大量可靠的信息，必將成為信息科學(xué)的主流，并以超出人們想象的速度向前發(fā)展。 推動地球空間信息科學(xué)發(fā)展的動力有兩個方面：一方面是現(xiàn)代航空、航天、計算機(jī)、通訊技 術(shù)的飛 速發(fā)展為地球空間信息科學(xué)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持 。另一方面，全球變化和社會可 持 續(xù)發(fā)展日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，而作為其主要支撐技術(shù)的地球空間信息科學(xué)必然成為優(yōu)先 發(fā)展的領(lǐng)域。可以肯定，隨著技術(shù)進(jìn)步和社會需要的推動地球空間信息科學(xué)將會迅速發(fā)展、 成熟起來，并將對社會的發(fā)展產(chǎn)生巨大的作用。 我國在地球空間信息科學(xué) 領(lǐng)域的研究工作經(jīng)過不懈努力取得了許多優(yōu)秀成果，培養(yǎng)了一些 國際知名的學(xué)者和一大批具有較高素質(zhì)的中青年學(xué)術(shù)骨干，為學(xué)科的發(fā)展做出了自己的貢獻(xiàn) 。但是我們必須清醒地認(rèn)識到，由于在傳感器、計算機(jī)、通訊以及綜合國力等方面與先進(jìn)國 家存在較大差距，使得在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)在地球空間信息科學(xué)的若干方面將落后于國際 先 進(jìn)水平。因此，只有發(fā)揮自己的優(yōu)勢，不斷努力，才能逐步縮小與國際先進(jìn)水平的差距，為 我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。 主要參考文獻(xiàn) [1] 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