數(shù)字地球是模擬地球表面和近表面的特殊和一般現(xiàn)象兩方面特征的一系列努力,其在將地球所有部分的知識(shí)綜合為一個(gè)計(jì)算環(huán)境，即全球化和完全數(shù)字形式表達(dá)知識(shí)的數(shù)字化兩個(gè)方面有著與以往在這方面的努力根本不同的創(chuàng)新。

戈?duì)栒J(rèn)為：“我相信我們需要一個(gè)“數(shù)字地球”，即一種可以嵌人海量數(shù)據(jù)的、多分辨率的和三維的地球表達(dá)。他明確地將“數(shù)字地球”與遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等高技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展決策、農(nóng)業(yè)、災(zāi)害、資源、全球變化、教育、軍事等方面的社會(huì)需求聯(lián)系在一起。

“數(shù)字地球”是1998年1月31日美國(guó)副總統(tǒng)阿爾.戈?duì)栐诩永Ｄ醽喛茖W(xué)中心所作的演講中提出的—個(gè)新概念(1992年戈?duì)栐谄渲鳌稙l臨失衡的地球》中已提到了“數(shù)字地球”)。他在講如何研究全球氣候變化，建立全球氣候模型時(shí)就說(shuō)：“如何來(lái)處理每天從衛(wèi)星軌道上掃描下來(lái)的龐大數(shù)據(jù)。我們過(guò)去從未想到能收集這么多的數(shù)據(jù)。為了整理和解釋這些數(shù)據(jù)，我提出了一個(gè)姑且稱為‘?dāng)?shù)字地球’的計(jì)劃，旨在建立一個(gè)新的全球氣候模型”。

然而在1998年1月的演講中，戈?duì)枌?duì)“數(shù)字地球”概念作了比較全面和通俗的說(shuō)明，從而才引起人們的興趣和重視。演講的題目是“數(shù)字地球：11世紀(jì)認(rèn)識(shí)地球的方式”。戈?duì)栐谄溲葜v的開頭就說(shuō)：“—場(chǎng)新的技術(shù)革新浪潮正允許我們能夠獲取、存儲(chǔ)，處理并顯示有關(guān)地球的空前浩瀚的數(shù)據(jù)以及廣泛而又多樣的環(huán)境和文化數(shù)據(jù)信息。今天，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)我們擁有很多數(shù)據(jù)，卻不知如何處置：正如我們過(guò)去一個(gè)時(shí)期的農(nóng)業(yè)政策一樣.一方面生產(chǎn)的糧食被堆積在中西部的糧食倉(cāng)庫(kù)里霉?fàn)€，另一方面卻有數(shù)百萬(wàn)人被餓死?，F(xiàn)在，我們貪婪地渴求知識(shí).而大量的資料卻閑置一邊.無(wú)人問(wèn)津。”接著他提出：“我相信我們需要—個(gè)數(shù)字地球，即一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的.多分辨率的和三維的地球的表示”。戈?duì)栃蜗蟮孛枥L說(shuō)：“比如.可以設(shè)想一個(gè)女孩來(lái)到地方博物館的—個(gè)數(shù)字地球陳列室，當(dāng)她戴上頭盔顯示器，她將看到就像是出現(xiàn)在空中的地球。使用‘?dāng)?shù)據(jù)手套’，她開始放大景物，伴隨越來(lái)越高的分辨率，她會(huì)看到大洲，隨之是區(qū)域、國(guó)家、城市，最后是房屋、樹木以及其它各種自然和人造物體。在發(fā)現(xiàn)自己特別感興趣的某地塊時(shí)，她可乘上‘魔毯’，即通過(guò)地面三維圖象顯示去深入查看。當(dāng)然，地塊信息只是她可以了解的多種信息的一種。使用數(shù)字地球系統(tǒng)的聲音識(shí)別裝置，小孩還還可以詢問(wèn)有關(guān)土地覆蓋、植物和動(dòng)物種類的分布、實(shí)時(shí)的氣候、道路、行政區(qū)線、以及人口等方面的文本信息?！薄八粌H可以跨越不同的空間，也可以在時(shí)間線上奔馳。為了去參觀盧浮宮，她先在巴黎作了一番虛擬旅游之后，又通過(guò)細(xì)讀重疊在數(shù)字地球表面上的數(shù)字化地圖、時(shí)事摘要、傳說(shuō)、報(bào)紙以及其他第一手材料，她便回到過(guò)去，了解法國(guó)歷史。她會(huì)把其中一些信息轉(zhuǎn)送到自己的Email庫(kù)里，等著以后再讀。這條時(shí)間線可伸回很遠(yuǎn)，從數(shù)日、數(shù)年、數(shù)世紀(jì)甚至地質(zhì)紀(jì)元，去了解恐龍的情況?！备?duì)柕倪@種描繪為我們勾勒出一個(gè)誘人的數(shù)字地球景象，真實(shí)地球作為一個(gè)虛擬地球進(jìn)入了陳列室，使普通老百姓，甚至一個(gè)小孩子都能方便地運(yùn)用一定的科學(xué)手段獲得自己所想了解的有關(guān)地球的現(xiàn)狀的和歷史的信息。真可謂“全部地球盡收眼底”，當(dāng)然，這個(gè)虛擬的“全部地球”，只是人們今天所認(rèn)識(shí)別的地球，還不可能是真實(shí)的全部地球。

通讀戈?duì)栠@篇約5000字的演講。他只對(duì)數(shù)字地球作了一個(gè)大概的輪廓的設(shè)想和描述，列舉了建立數(shù)字地球所需要的數(shù)種關(guān)鍵性技術(shù)，如科學(xué)計(jì)算、海量?jī)?chǔ)存、衛(wèi)星圖像、寬帶網(wǎng)絡(luò)、互操作、元數(shù)據(jù)等，指出了數(shù)字地球可能的無(wú)比廣闊的應(yīng)用前景，諸如指導(dǎo)仿真外交、打擊犯罪、保護(hù)生態(tài)多樣性、預(yù)報(bào)氣候變化、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率等，以及建立數(shù)字地球的大致步驟。這不是一篇嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)論文，甚至并沒(méi)有對(duì)數(shù)字地球給出清晰的科學(xué)定義，然而，數(shù)字地球，21世紀(jì)認(rèn)識(shí)地球的新方式，作為一個(gè)新穎的概念，一經(jīng)在這篇演講中提出，立即引起人們的興趣和關(guān)注，在科技界成為了現(xiàn)時(shí)的熱門話題。

數(shù)字地球是什么?對(duì)這個(gè)問(wèn)題的回答主要有“號(hào)召論”和“工程論”，具體來(lái)說(shuō)有以下幾種觀點(diǎn):

1. 可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)、多分辯率、三維的對(duì)地球的表示(戈?duì)?。
2. 虛擬地球(美國(guó)1998年6月23日數(shù)字地球研討會(huì))。
3. 對(duì)真實(shí)地球及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識(shí)，其核心思想是用數(shù)字化的手段來(lái)處理整個(gè)地球方面的問(wèn)題(中國(guó)部分高級(jí)學(xué)者)。

正如90年代以前，在GIS產(chǎn)生近30年后科學(xué)家們還無(wú)法給出一個(gè)準(zhǔn)確的GIS定義一樣，對(duì)數(shù)字地球的含義在現(xiàn)在不可能有一個(gè)明確的限定，只可有一個(gè)方向性的認(rèn)識(shí)，如:信息獲取、處理和應(yīng)用是數(shù)字地球的三個(gè)重要組成部分。數(shù)字地球的核心思想是用數(shù)字化手段統(tǒng)一性地處理地球問(wèn)題、最大限度地利用信息資源。數(shù)字地球主要是由空間數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、基于INTERNET的操作平臺(tái)和應(yīng)用模型組成?？梢钥隙ǖ氖窃跀?shù)字地球這個(gè)統(tǒng)一性術(shù)語(yǔ)(Umbrella Term)下，以GISci為核心，EOS計(jì)劃、INTERNET-II計(jì)劃和其他一些大型的國(guó)際合作計(jì)劃將捆在一起形成一個(gè)大的方向，將使現(xiàn)有的學(xué)科進(jìn)一步交叉、融合，將大大推進(jìn)GC的研究、SD戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)和學(xué)科重組。作者認(rèn)為數(shù)字地球是一個(gè)分布式、多尺度、多維(4.5維)的地理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)主要源于遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)和其他數(shù)字化手段。

“數(shù)字地球”的基礎(chǔ)研究系列及重點(diǎn)發(fā)展方向“數(shù)字地球”的基礎(chǔ)研究系列首先是對(duì)數(shù)字化的地球信息的分類，即在傳統(tǒng)的地球信息分類體系基礎(chǔ)上，構(gòu)造數(shù)字地球信息的分類體系。近年的基礎(chǔ)研究實(shí)踐表明，數(shù)字地球信息的分類要考慮地球信息的空間和時(shí)間尺度、性質(zhì)屬性、精度分辨率。當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)方向?yàn)?資源、環(huán)境、災(zāi)害和人口、經(jīng)濟(jì)等數(shù)字化信息的分類體系的建立。數(shù)字地球信息的綜合轉(zhuǎn)化、挖掘集成及對(duì)地球表面過(guò)程的再現(xiàn)方法Γ虛擬模擬體系是這一研究系列的第二個(gè)方面的內(nèi)容，這主要包括;多維數(shù)據(jù)的管理及其相互之間的轉(zhuǎn)化模型?多維和多尺度數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其挖掘和綜合集成方法?地球表面多尺度過(guò)程的動(dòng)態(tài)虛擬仿真模型的建立。當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)方向是數(shù)據(jù)挖掘和基于數(shù)字化信息的地表過(guò)程虛擬模擬模型。第三是地球系統(tǒng)遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)的信息識(shí)別和傳輸機(jī)理，其重點(diǎn)發(fā)展的方向是地球表層特性的遙感信息識(shí)別模型，以及自動(dòng)數(shù)字化制圖的信息傳輸機(jī)理。第四是數(shù)字地球海量數(shù)據(jù)的管理技術(shù)方法，其內(nèi)容包括;空間坐標(biāo)體系、信息共享與互操作的技術(shù)方法，智能化軟件對(duì)海量數(shù)據(jù)的管理方法，以及海量數(shù)據(jù)的安全技術(shù)方法。當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)方向是“數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)”的建設(shè)和管理方法。

數(shù)字地球可以充分地利用有關(guān)地球的所有信息(關(guān)于我們星球的各種環(huán)境和文化現(xiàn)象信息)，以促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。數(shù)字地球的應(yīng)用可以劃分為全球?qū)印?guó)家層、區(qū)域?qū)?個(gè)層次。全球?qū)邮侵敢哉麄€(gè)地球?yàn)閷?duì)象，主要包括全球氣候變化、全球植被與土地利用、土地覆蓋變化、生物多樣性變化、全球海平面及海洋環(huán)境變化、全球地形變化及地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)(地震)及全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平監(jiān)測(cè)與評(píng)估等。國(guó)家層是指以一個(gè)國(guó)家為對(duì)象，包括資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析作為研究對(duì)象，尤其對(duì)于農(nóng)作物種植面積、長(zhǎng)勢(shì)及估產(chǎn)、洪澇、干旱、火災(zāi)、蟲害等的監(jiān)測(cè)，交通及經(jīng)濟(jì)狀況監(jiān)測(cè)等。區(qū)域?qū)邮侵敢猿鞘?、集?zhèn)、農(nóng)村、社區(qū)為對(duì)象，包括信息化帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和升級(jí)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展態(tài)勢(shì)、管理和服務(wù)等。目前，數(shù)字地球、數(shù)字中國(guó)、數(shù)字城市、數(shù)字流域等研究在我國(guó)已蓬勃開展，取得了顯著的成就。

數(shù)字地球?qū)τ诎l(fā)展全球信息產(chǎn)業(yè)具有非常重要的作用，數(shù)字地球作為lntetnet上一個(gè)最主要的信息載體，社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的各個(gè)部門和行業(yè)都可以將自己的信息加載到上面，最終將會(huì)形成全世界每年數(shù)百億美元的新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。目前國(guó)外一些軟件廠商已經(jīng)開發(fā)了一些與數(shù)字地球有關(guān)的系統(tǒng)，不過(guò)他們的目標(biāo)和服務(wù)價(jià)值主要體現(xiàn)在地圖搜索和其他的輔助商業(yè)服務(wù)。目前這方面做得很不錯(cuò)的主要有Google公司推出的Google Earth，Microsoft公司推出的MSN Visual Earth，以及NASA的World Wind。在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)和國(guó)防建設(shè)中，數(shù)字地球具有十分重要的意義。建立服務(wù)于戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)役的各種軍事地理信息系統(tǒng).并運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)，顯示數(shù)字地球在國(guó)防中有重要應(yīng)用潛力。

數(shù)字地球已極大地方便了百姓的生活。普通大眾可以在數(shù)字地球上學(xué)習(xí)、購(gòu)物、參觀、旅游，也可以通過(guò)時(shí)間和空間的變化，穿越時(shí)間和空間范圍，領(lǐng)略風(fēng)土人情、文學(xué)藝術(shù)、自然景觀、植物、動(dòng)物、天氣等.仿佛身臨其境?？傊?，數(shù)字地球?qū)?duì)我們社會(huì)生活的各個(gè)方面產(chǎn)生巨大的影響。其中有些影響我們可以想象，有些影響也許我們今日還無(wú)法想象。