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第一章 地球信息科学概述 1

1.1 数字时代的地球科学 1

1.1.1 数字时代的特征 1

1.1.2 地球信息科学的兴起 3

1.2 地球信息科学的学科体系 8

1.2.1 地球信息科学的定义与学科性质 8

1.2.2 地球信息科学的内涵 14

1.3 地球信息科学的应用 20

第二章 地球空间信息理论基础 23

2.1 地球空间信息概述 23

2.1.1 地球空间信息的概念 23

2.1.2 地球空间信息的类型 25

2.1.3 地球空间信息的特征 26

2.1.4 地球空间信息的形成机理 29

2.1.5 地球空间数据的元数据 31

2.2 地球空间信息认知理论 34

2.2.1 认知的基本含义 35

2.2.2 地球空间信息认知 36

2.2.3 地球空间信息认知理论 37

2.3 地球空间信息的可视化表达 43

2.3.1 可视化 43

2.3.2 地球空间信息可视化的形式 44

2.3.3 地学可视化特征 47

2.3.4 地学多维图解 51

2.3.5 空间数据库多重表达 53

2.3.6 地理表示方法的扩展 55

2.4 地球空间信息的解译与反演 56

2.4.1 遥感信息机理 56

2.4.2 空间分析 61

2.4.3 多源信息集成和融合 63

2.4.4 地球空间数据挖掘与知识发现 65

第三章 地球空间信息标准与共享 68

3.1 地球空间信息标准化简述 68

3.1.1 标准与标准化 68

3.1.2 地球空间信息标准化 69

3.1.3 地球空间信息标准的层次与内容 69

3.1.4 地球空间信息标准化研究的意义 71

3.2 一些国家和地区的地球空间信息标准 72

3.2.1 美国国家地球空间信息标准 72

3.2.2 地区性地球空间信息标准 73

3.2.3 国际地球空间信息标准 74

3.3 国际标准化组织地理信息／地球信息专业技术委员会 76

3.3.1 工作范围与目标 76

3.3.2 开展的工作及成果 77

3.3.3 ISO/TC 211与OGC的合作 85

3.4 地球空间信息共享与GIS互操作 86

3.4.1 地球空间信息共享与GIS互操作的含义 86

3.4.2 地球空间数据的共享方法 88

3.4.3 GIS互操作方法 91

3.5 地球空间信息共享政策与立法 95

第四章 地球空间信息图谱 98

4.1 地理图形信息理论 98

4.1.1 地理图形信息理论概述 98

4.1.2 地理图形信息机制 99

4.1.3 地理图形信息理论与地球空间信息图谱 101

4.2 地球空间信息图谱的基本概念 102

4.2.1 图谱 102

4.2.2 地学图谱 104

4.2.3 地球空间信息图谱 105

4.3 地球空间信息图谱的基本原理 111

4.3.1 地球空间认知与图形思维 111

4.3.2 数据探索分析与知识发现 115

4.3.3 地球空间信息图谱模型 116

4.4 地球空间信息图谱的应用研究 119

4.4.1 地球空间信息图谱的应用领域 119

4.4.2 地球空间信息图谱应用的经典实例 120

第五章 地球空间信息技术 123

5.1 地球空间数据获取技术 123

5.1.1 空间遥感技术 124

5.1.2 全球定位系统（GPS） 131

5.1.3 全球卫星导航系统（GLONASS） 142

5.1.4 欧洲伽利略（GALILEO）导航系统 146

5.2 地球空间信息分析模拟技术 151

5.2.1 地理信息系统技术 151

5.2.2 空间决策支持系统 162

5.3 地球空间信息的虚拟表达技术 168

5.3.1 虚拟现实的基本概念 169

5.3.2 虚拟现实系统的构成 175

5.3.3 虚拟现实的实现技术 177

5.3.4 虚拟现实技术的发展 180

第六章 地球空间信息基础设施 182

6.1 国家空间信息基础设施 182

6.1.1 从“信息高速公路”到“数字地球” 182

6.1.2 国家空间信息基础设施的内容 183

6.1.3 国家空间信息基础设施的发展 184

6.2 NSII的网络技术基础 187

6.2.1 互联网 187

6.2.2 信息高速公路 193

6.3 地球空间信息服务体系 198

6.3.1 地球空间数据服务系统 198

6.3.2 地球空间数据交换中心 199

6.3.3 地球空间数据协调管理机制 200

6.3.4 中国国家空间信息交换中心示范网站 201

6.4 地理空间基础框架 205

6.4.1 地理空间基准 205

6.4.2 地球空间数据框架 218

第七章 数字地球 232

7.1 数字地球概述 232

7.1.1 数字地球的基本概念 232

7.1.2 数字地球的技术系统 235

7.1.3 数字地球的研究内容 237

7.1.4 数字地球的实现层次 238

7.2 实现数字地球的核心技术 239

7.2.1 数字地球的技术基础 239

7.2.2 数字地球的关键技术 241

7.2.3 地球空间数据仓库 243

7.2.4 无级比例尺数据综合技术 247

7.2.5 数据融合技术 248

7.2.6 虚拟地球系统模型 249

7.3 构建数字地球的前沿技术 251

7.3.1 数字神经系统 251

7.3.2 数字地球的进化机制 253

7.3.3 地学智能代理技术 253

7.4 数字地球工程进展 254

7.4.1 中国数字地球建设 255

7.4.2 数字中国 258

7.4.3 数字农业 260

7.4.4 数字流域 265

7.4.5 数字城市 268

7.4.6 数字交通 272

7.4.7 数字国土 274

参考文献 277