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綜合為一個計算環(huán)境，即全球化和完全數(shù)字形式表達知識的數(shù)字化兩個方面有著與以往在這方面的努力根本不同的創(chuàng)新。

戈爾認(rèn)為：“我相信我們需要一個“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。他明確地將“數(shù)字地球”與遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多維虛擬現(xiàn)實技術(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、軍事等方面的社會需求聯(lián)系在一起。

“數(shù)字地球”是1998年1月31日美國副總統(tǒng)阿爾.戈爾在加利福尼亞科學(xué)中心所作的演講中提出的—個新概念(1992年戈爾在其著作《瀕臨失衡的地球》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就說：“如何來處理每天從衛(wèi)星軌道上掃描下來的龐大數(shù)據(jù)。我們過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)，我提出了一個姑且稱為‘?dāng)?shù)字地球’的計劃，旨在建立一個新的全球氣候模型”。

然而在1998年1月的演講中，戈爾對“數(shù)字地球”概念作了比較全面和通俗的說明，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)識地球的方式”。戈爾在其演講的開頭就說：“—場新的技術(shù)革新浪潮正允許我們能夠獲取、存儲，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：正如我們過去一個時期的農(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庫里霉?fàn)€，另一方面卻有數(shù)百萬人被餓死。現(xiàn)在，我們貪婪地渴求知識.而大量的資料卻閑置一邊.無人問津?！苯又岢觯骸拔蚁嘈盼覀冃枰獋€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”。戈爾形象地描繪說：“比如.可以設(shè)想一個女孩來到地方博物館的—個數(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，伴隨越來越高的分辨率，她會看到大洲，隨之是區(qū)域、國家、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，她可乘上‘魔毯’，即通過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)的聲音識別裝置，小孩還還可以詢問有關(guān)土地覆蓋、植物和動物種類的分布、實時的氣候、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，又通過細(xì)讀重疊在數(shù)字地球表面上的數(shù)字化地圖、時事摘要、傳說、報紙以及其他第一手材料，她便回到過去，了解法國歷史。她會把其中一些信息轉(zhuǎn)送到自己的Email庫里，等著以后再讀。這條時間線可伸回很遠，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。”戈爾的這種描繪為我們勾勒出一個誘人的數(shù)字地球景象，真實地球作為一個虛擬地球進入了陳列室，使普通老百姓，甚至一個小孩子都能方便地運用一定的科學(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，這個虛擬的“全部地球”，只是人們今天所認(rèn)識別的地球，還不可能是真實的全部地球。

通讀戈爾這篇約5000字的演講。他只對數(shù)字地球作了一個大概的輪廓的設(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)計算、海量儲存、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)字地球可能的無比廣闊的應(yīng)用前景，諸如指導(dǎo)仿真外交、打擊犯罪、保護生態(tài)多樣性、預(yù)報氣候變化、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，甚至并沒有對數(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)識地球的新方式，作為一個新穎的概念，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)時的熱門話題。

數(shù)字地球是什么?對這個問題的回答主要有“號召論”和“工程論”，具體來說有以下幾種觀點:

1. 可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)、多分辯率、三維的對地球的表示(戈爾)。
2. 虛擬地球(美國1998年6月23日數(shù)字地球研討會)。
3. 對真實地球及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識，其核心思想是用數(shù)字化的手段來處理整個地球方面的問題(中國部分高級學(xué)者)。

正如90年代以前，在GIS產(chǎn)生近30年后科學(xué)家們還無法給出一個準(zhǔn)確的GIS定義一樣，對數(shù)字地球的含義在現(xiàn)在不可能有一個明確的限定，只可有一個方向性的認(rèn)識，如:信息獲取、處理和應(yīng)用是數(shù)字地球的三個重要組成部分。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的操作平臺和應(yīng)用模型組成。可以肯定的是在數(shù)字地球這個統(tǒng)一性術(shù)語(Umbrella Term)下，以GISci為核心，EOS計劃、INTERNET-II計劃和其他一些大型的國際合作計劃將捆在一起形成一個大的方向，將使現(xiàn)有的學(xué)科進一步交叉、融合，將大大推進GC的研究、SD戰(zhàn)略的實現(xiàn)和學(xué)科重組。作者認(rèn)為數(shù)字地球是一個分布式、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)研究系列及重點發(fā)展方向“數(shù)字地球”的基礎(chǔ)研究系列首先是對數(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間尺度、性質(zhì)屬性、精度分辨率。當(dāng)前發(fā)展的重點方向為;資源、環(huán)境、災(zāi)害和人口、經(jīng)濟等數(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、挖掘集成及對地球表面過程的再現(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?地球表面多尺度過程的動態(tài)虛擬仿真模型的建立。當(dāng)前發(fā)展的重點方向是數(shù)據(jù)挖掘和基于數(shù)字化信息的地表過程虛擬模擬模型。第三是地球系統(tǒng)遙感觀測數(shù)據(jù)的信息識別和傳輸機理，其重點發(fā)展的方向是地球表層特性的遙感信息識別模型，以及自動數(shù)字化制圖的信息傳輸機理。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)展的重點方向是“數(shù)據(jù)倉庫”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)，以促進社會進步和經(jīng)濟發(fā)展。數(shù)字地球的應(yīng)用可以劃分為全球?qū)?、國家層、區(qū)域?qū)?個層次。全球?qū)邮侵敢哉麄€地球為對象，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動監(jiān)測(地震)及全球經(jīng)濟發(fā)展水平監(jiān)測與評估等。國家層是指以一個國家為對象，包括資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會、人口的動態(tài)監(jiān)測與分析作為研究對象，尤其對于農(nóng)作物種植面積、長勢及估產(chǎn)、洪澇、干旱、火災(zāi)、蟲害等的監(jiān)測，交通及經(jīng)濟狀況監(jiān)測等。區(qū)域?qū)邮侵敢猿鞘?、集?zhèn)、農(nóng)村、社區(qū)為對象，包括信息化帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和升級、經(jīng)濟社會發(fā)展態(tài)勢、管理和服務(wù)等。目前，數(shù)字地球、數(shù)字中國、數(shù)字城市、數(shù)字流域等研究在我國已蓬勃開展，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上一個最主要的信息載體，社會經(jīng)濟生活的各個部門和行業(yè)都可以將自己的信息加載到上面，最終將會形成全世界每年數(shù)百億美元的新的經(jīng)濟增長點。目前國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)，不過他們的目標(biāo)和服務(wù)價值主要體現(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)爭和國防建設(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).并運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立數(shù)字化戰(zhàn)場，顯示數(shù)字地球在國防中有重要應(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)、購物、參觀、旅游，也可以通過時間和空間的變化，穿越時間和空間范圍，領(lǐng)略風(fēng)土人情、文學(xué)藝術(shù)、自然景觀、植物、動物、天氣等.仿佛身臨其境?？傊?，數(shù)字地球?qū)ξ覀兩鐣畹母鱾€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法想象。