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第一部分 地球空间信息科学技术发展的背景和机遇 3

第1章 信息化从“e-战略”到“u-战略”的发展和IT红移 3

1.1 信息化从“e-战略”到“u-战略”的发展趋势综述 3

1.2 “u-社会”的特点 7

1.2.1 “u-社会”——智能化的知识社会 7

1.2.2 “u-社会”——技术实现战略 9

1.2.3 “u-社会”——政策推动战略 10

1.2.4 “e-战略”与“u-战略”的异同 11

1.3 IT红移 11

1.3.1 IT红移理论 11

1.3.2 “云”在红移中的应用 12

1.4 无线数字城市 13

参考文献 14

第2章 信息通信网络进展 15

2.1 信息通信网络进展概述 15

2.1.1 有线通信网 16

2.1.2 无线网络 17

2.1.3 有线网络与无线网络的比较 19

2.1.4 有线与无线通信网综合技术 19

2.1.5 远程应用无线网的优势 20

2.2 移动通信进展 21

2.3 卫星通信进展 23

2.3.1 全球卫星通信进展［4,5］ 23

2.3.2 中国卫星通信发展概况 31

2.4 接入网技术发展 34

2.4.1 光接入网技术 34

2.4.2 无线网接入技术 35

2.5 互联网进展 38

2.5.1 互联网综述 38

2.5.2 泛在网进展 39

参考文献 46

第3章 基于计算机网络的高性能计算进展 47

3.1 高性能计算 47

3.1.1 Web Computing 47

3.1.2 Grid与Grid Computing 49

3.1.3 Cloud Computing——未来的高性能计算 57

3.1.4 泛在网与u-Computing 61

3.2 高性能计算（HPC）的发展趋势 65

3.2.1 计算机硬件发展的两极化 65

3.2.2 高性能计算的基本特征 66

3.3 面向服务的架构（SOA） 71

参考文献 76

第二部分 地球空间信息技术进展 79

第4章 遥感系统进展 79

4.1 概述 79

4.2 航天遥感 80

4.2.1 高空间分辨率遥感系统 80

4.2.2 高光谱遥感系统 95

4.2.3 微波遥感系统 99

4.2.4 小卫星 105

4.2.5 侦察卫星 110

4.2.6 卫星遥感影像处理系统及软件 116

4.3 航空遥感 120

4.3.1 航空遥感概述 120

4.3.2 基于大型航空平台的航空遥感 123

4.3.3 基于轻小型航空平台的航空遥感 153

4.4 遥感系统发展趋势 160

参考文献 163

第5章 地理信息系统（GIS）技术进展 164

5.1 空间数据库管理系统 165

5.1.1 关系型数据库＋空间数据引擎 165

5.1.2 多尺度海量栅格数据组织与管理的研究 166

5.1.3 高等级安全数据库系统 167

5.1.4 基于空间数据库的遥感影像存储方法研究 168

5.1.5 空间数据仓库 169

5.1.6 空间数据库其他方面的研究进展 171

5.2 空间数据分析技术 174

5.2.1 空间数据几何操作 175

5.2.2 基于空间位置的分析技术 176

5.2.3 空间数据挖掘技术研究 177

5.3 空间信息可视化与交互技术 178

5.3.1 自适应空间信息可视化 180

5.3.2 海量空间信息的渐进传输与可视化 182

5.3.3 空间信息分布式协同交互处理技术 183

5.4 地理信息系统的标准与规范 184

5.4.1 元数据标准 185

5.4.2 空间数据互操作与信息服务规范 186

5.5 地理信息系统体系结构及其软件 187

5.5.1 集中式地理信息系统软件 187

5.5.2 组件化地理信息系统软件 188

5.5.3 网络地理信息系统 189

5.5.4 网格地理信息系统 192

5.5.5 时态GIS平台 198

5.5.6 商业地理信息系统软件产品 198

参考文献 200

第6章 GNSS系统、技术及其发展 204

6.1 概述 204

6.1.1 GNSS的定义和构成 204

6.1.2 GNSS及其应用产业的三大发展趋势 206

6.1.3 GNSS最新动向 207

6.2 GNSS系统概况 210

6.2.1 美国的GPS 210

6.2.2 俄罗斯（苏联）的GLONASS 212

6.2.3 欧洲的Galileo 213

6.2.4 中国的北斗导航卫星系统（Compass） 214

6.2.5 GNSS发展前景 214

6.2.6 美国国家定位、导航、授时（PNT）体系结构研究 215

6.3 GNSS应用技术的发展和未来 219

6.3.1 GNSS兼容与互用技术首当其冲 219

6.3.2 环境增强技术是产业发展的前提条件 220

6.3.3 GNSS应用技术发展值得关注的走向 221

6.4 GNSS政策和管理 223

6.4.1 卫星导航产业发展的国内外经验和教训 223

6.4.2 美国的天基PNT（定位、导航、授时）政策和管理 224

6.5 结束语 225

参考文献 226

第7章 基于空间位置服务（LBS）的技术进展 228

7.1 概述 228

7.1.1 移动位置服务（Mobile Location-based Service）定义 228

7.1.2 移动位置服务的市场需求 228

7.1.3 移动位置服务的分类、应用状况和定位精度要求 229

7.1.4 移动位置服务价值链 231

7.2 移动位置服务的定位技术与规则 234

7.2.1 定位技术 234

7.2.2 蜂窝网定位技术 234

7.2.3 卫星定位技术 236

7.2.4 室内外无缝定位技术 236

7.2.5 E911法令和手机定位技术 237

7.3 移动位置服务的整体解决方案 238

7.3.1 LBS的整体架构 238

7.3.2 在移动通信系统中提供基于位置信息的服务的重要性 240

7.3.3 位置服务对未来移动通信技术发展的需求 241

7.3.4 实现LBS的技术解决方案 242

7.3.5 移动通信系统设备商针对LBS系统的具体解决方案 243

7.3.6 LBS应用服务中心的架构 247

7.4 电子地图与导航的结合和GNSS定位与移动通信的融合 249

7.5 卫星定位、移动通信和Internet三大信息产业的交会 250

参考文献 254

第8章 无线传感器网络技术进展 255

8.1 无线传感器网络技术 255

8.1.1 无线传感器网络技术概述 255

8.1.2 传感器技术 256

8.1.3 无线传感器网络技术发展现状 258

8.2 无线传感器网络技术与遥感技术和无线射频识别技术的关系 259

8.2.1 无线传感器网络技术与传统遥感技术的关系 259

8.2.2 无线传感器网络和无线射频识别（RFID）技术的融合 260

8.3 无线传感器网络技术在环境地学应用中的特点及基本问题 262

8.3.1 无线传感器网络技术在环境地学应用中的特点 262

8.3.2 无线传感器网络技术在环境地学应用中的基本问题 264

8.4 无线传感器网络技术环境监测应用 265

8.4.1 环境监测传感器网络 265

8.4.2 农业监测传感器网络 270

8.4.3 海洋有线传感器网络 274

8.4.4 空间探索传感器网络 275

8.4.5 地震传感器网络 276

8.4.6 军事领域传感器网络 277

8.4.7 建筑领域传感器网络 278

8.4.8 智能家居传感器网络 279

8.4.9 医疗监护传感器网络 280

8.4.10 工业领域传感器网络 280

参考文献 283

第9章 地球系统数据网站进展 285

9.1 陆地空间数据网站 285

9.1.1 地面空间数据网站 285

9.1.2 地下空间数据 301

9.2 大气数据网站 301

9.3 海洋数据网站 302

9.4 外层空间信息网站 302

9.4.1 Google Sky 302

9.4.2 Google Mars 304

9.5 夜间光亮（Nighttime Lights）网站 305

9.5.1 概论 305

9.5.2 DMSP卫星及数据介绍 305

9.5.3 OLS夜间光亮数据应用 309

9.5.4 典型应用案例 310

9.6 世界数据中心（WDC） 314

参考文献 317

第10章 地球空间信息技术集成、数据融合及建模 319

10.1 技术集成 319

10.1.1 遥感技术的集成 319

10.1.2 地理信息系统的技术集成 320

10.1.3 导航系统的技术集成 320

10.1.4 3S的集成 321

10.2 数据融合 325

10.2.1 数据融合基本原理 325

10.2.2 数据融合的分类 326

10.2.3 数据融合的过程 327

10.3 建模 328

10.3.1 遥感参数反演的建模 328

10.3.2 地球系统的模拟 329

10.4 地球动力学模拟 341

10.5 全球变化经济学模型 342

10.5.1 亚太综合模型（Asia-Pacific Integrated Model） 342

10.5.2 MIT全球整合系统模型（MIT Integrated Global System Model） 344

10.6 有关标准与规范 345

参考文献 352

第三部分 全球和主要国家的地球观测计划和系统 357

第11章 全球地球观测系统进展 357

11.1 国际卫星对地观测组织CEOS和全球一体化观测战略IGOS 357

11.1.1 国际卫星对地观测组织CEOS 357

11.1.2 一体化全球观测战略IGOS 366

11.2 GEO和GEOSS 369

11.2.1 GEO 369

11.2.2 GEOSS 370

11.3 G3OS全球观测系统体系与进展 376

11.3.1 概述 376

11.3.2 全球气候观测系统（GCOS） 377

11.3.3 全球海洋观测系统（GOOS） 379

11.3.4 全球陆地观测系统（GTOS） 384

11.4 生态系统定点观测 388

11.5 两极科学计划及变化探测 389

参考文献 390

第12章 主要国家地球观测系统进展 392

12.1 美国NASA的地球观测计划（EOS） 392

12.2 美国NASA的ESE计划 393

12.2.1 了解地球系统 393

12.2.2 2002年的计划：描述地球系统的特征 397

12.2.3 2002—2010：认识了解地球系统 399

12.2.4 未来展望 415

12.3 欧盟的“欧洲全球环境和安全监测”（GMES）计划 418

12.3.1 概述 418

12.3.2 《巴维诺宣言》 419

12.3.3 “全球环境和安全监测”计划 419

12.3.4 GMES的服务要素（GSE） 421

12.4 日本JAXA-2025规划及其航天发展新动向 425

12.4.1 日本的《JAXA长期愿景——JAXA-2025》 425

12.4.2 日本近期主要航天活动 429

12.4.3 日本和平利用太空的航天政策发生改变 430

12.4.4 日本航天发展新动向对我国的警示 430

12.4.5 日本全球变化前沿研究中心（FRCGC） 431

12.5 俄罗斯 432

12.5.1 俄罗斯与ESA合作开展地球观测 432

12.5.2 俄罗斯的卫星遥感数据 433

12.6 印度民用空间技术概况 435

12.6.1 印度民用空间技术发展计划 435

12.6.2 印度运载火箭的发射能力 437

12.6.3 印度通信卫星INSAT系列 437

12.6.4 印度遥感卫星IRS系列 438

12.6.5 印度登月计划、火星探测和卫星导航计划 438

12.6.6 “十一五”印度卫星导航计划 439

12.6.7 印度空间组织的主要研发机构 439

12.7 中国的地球观测系统 439

12.7.1 中国现有地球监测站网 439

12.7.2 中国综合地球观测系统CIEOS十年规划草案 447

参考文献 452

第13章 关于地球系统及其危机管理的若干设想 453

13.1 地球的电子皮肤与数字神经系统 453

13.2 地球自然灾害管理与地球工程 455

13.2.1 灾害管理与地球工程 455

13.2.2 地球工程学简介 456

13.2.3 全球气候变暖危机与应对工程 457

13.2.4 能源危机及其工程对策 460

13.2.5 淡水资源危机 466

13.2.6 地球环境设计 467

参考文献 467