第1章 绪论 1
1.1 数字地球的发展 1
1.1.1 数字地球基本概念 1
1.1.2 数字地球的国外研究现状 4
1.1.3 数字地球的国内发展状况 10
1.1.4 数字地球的作用和意义 14
1.2 数字地球的理论基础 17
1.2.1 地球信息理论 17
1.2.2 地球系统理论 26
1.2.3 地球系统的耗散结构理论 39
1.2.4 地球系统的自组织理论 41
1.2.5 分形维与自相似理论 46
1.3 数字地球的基本框架体系 49
1.3.1 数字地球的内涵 49
1.3.2 对数字地球框架的理解 51
1.3.3 中国数字地球框架体系的思考 56
思考题 58
第2章 数字地球的信息基础设施 59
2.1 地球信息的国际标准与规范 59
2.2 互联网的第三次浪潮——Grid 63
2.2.1 网络技术进展综述 63
2.2.2 Grid的基本概念 66
2.2.3 Grid Computing 69
2.2.4 Grid的功能 75
2.2.5 国外格网计算研究进展 77
2.2.6 中国格网计算进展 86
2.3 遥感信息系统网络进展与Grid RSS 90
2.3.1 高分辨率卫星遥感技术 90
2.3.2 中分辨率卫星遥感进展 93
2.3.3 其他卫星遥感进展 95
2.3.4 对地监测卫星的进展 96
2.3.5 航空遥感 98
2.3.6 遥感格网 98
2.4 格网化全球导航卫星系统 99
2.4.1 全球导航卫星系统进展 99
2.4.2 格网化全球导航卫星系统 99
2.5 地理信息系统技术进展与Grid GIS 103
2.5.1 Grid对GIS的影响 103
2.5.2 Grid GIS 109
2.6 数据库与数据格网（Data Grid）到格网数据库（Grid DB） 112
2.6.1 数据库技术进展 112
2.6.2 数据库及其管理系统简介 115
2.7 现代管理的新模式与Grid MIS 116
2.7.1 现代管理的体制与机制 116
2.7.2 管理技术的空间化与Grid MIS 117
2.7.3 从IT管理到IT治理 120
2.8 数字地球的综合技术 121
2.8.1 球面三维技术 121
2.8.2 在线虚拟技术 122
思考题 122
第3章 对地观测计划及应用技术系统 123
3.1 行星地球使命与新千年计划 123
3.1.1 MTPE与NMP-EOS总体计划 124
3.1.2 EOS的技术系统 126
3.1.3 下一代的EOS——智能对地观测系统 128
3.1.4 地球观测星座及其编队飞行技术 130
3.1.5 载人航天飞机 135
3.1.6 宇宙空间站计划 136
3.2 全球综合地球观测系统——GEOSS 136
3.2.1 GEOSS的概况 136
3.2.2 全球空间数据基础设施 138
3.2.3 GEOSS的特点 140
3.2.4 GEOSS的应用与服务 140
3.3 Google公司的Google Earth 151
3.3.1 Google Earth简介 151
3.3.2 Google Earth的基本功能 152
3.3.3 Google Earth系统介绍 154
3.3.4 Google Earth的相关资源 158
3.3.5 Google Earth走进三维地图时代 159
3.3.6 Google Earth与免费漫游地球 160
3.3.7 Google Mars 161
3.3.8 Google Earth的应用 162
3.4 Microsoft公司的Virtual Earth 166
3.4.1 Virtual Earth平台 166
3.4.2 Virtual Earth解决方案 167
3.4.3 Virtual Earth实例——Windows Live Local 168
3.5 NASA的World Wind 173
3.5.1 World Wind概述 173
3.5.2 主要功能 173
3.5.3 附件和插件 174
3.5.4 相关资源 176
3.6 Skyline公司的Skyline Globe 176
3.6.1 Skyline TerraSuite软件简介 176
3.6.2 SkylineGlobe三维数字地图服务简介 179
3.7 Leica公司Leica Virtual Explorer V3.1 185
3.8 Glass Earth Australia 190
3.8.1 Glass Earth计划内容 190
3.8.2 Glass Earth的研究与开发 191
思考题 191
第4章 数字地球系统研究 192
4.1 数字地球原型系统（DEPS/CAS） 192
4.1.1 概述 192
4.1.2 数字地球原型系统研究内容 194
4.1.3 数字地球原型系统的系统结构与组成 196
4.1.4 数字地球原型系统的应用 205
4.2 数字地球系统的模式框架（ESMF） 209
4.2.1 空间信息网格（SIG） 210
4.2.2 空间信息格网（SI-Grid） 211
4.2.3 地球空间信息的格网计算 212
4.2.4 基于GSI-Grid的地球系统模式（ESMF） 217
4.3 数字地球的Grid Computing 220
4.3.1 数字地球的特点 220
4.3.2 与数字地球有关的Grid Computing 222
4.3.3 空间信息Grid Computing 226
4.3.4 在Grid环境下的遥感数据处理、服务和共享 228
4.3.5 数字地球的Grid Computing 231
思考题 233
第5章 模拟与实验 234
5.1 地球系统研究计划综述 234
5.1.1 国际地圈生物圈计划 234
5.1.2 全球变化的研究计划 236
5.1.3 探索和预测地球的环境与可居住性研究计划 238
5.2 NASA地球科学事业战略计划 239
5.2.1 了解地球系统 239
5.2.2 战略计划的框架 242
5.2.3 NASA ESE路线图 243
5.2.4 当前的计划（2002年）：描述地球系统的特征 243
5.2.5 未来（2002～2010年）：认识了解地球系统 245
5.3 英国量化并理解地球系统计划 266
5.3.1 简介 266
5.3.2 QUEST计划的目标 267
5.3.3 QUEST计划的预期成果 268
5.3.4 研究计划 268
5.3.5 培训 271
5.3.6 涉及的学科 271
5.3.7 与其他计划的合作及联系 272
5.3.8 经费情况 272
5.3.9 计划管理 272
5.3.10 数据管理 273
5.4 日本JAXA的全球变化与地球模拟研究 273
5.4.1 全球变化研究计划简介 273
5.4.2 日本地球模拟器及模拟实验计划 278
5.4.3 2005年开展的主要研究项目 283
5.4.4 开展的国际合作项目 285
思考题 285
第6章 探索研究 286
6.1 数字地球神经系统 286
6.1.1 数字神经系统 286
6.1.2 数字地球神经系统 289
6.2 数字地球工程 290
6.2.1 德国研究联合会的《地球工程》 291
6.2.2 清洁能源与降低气候变暖工程 292
6.3 e-Science与Geo-e-Science进展 294
6.3.1 e-Science综述 294
6.3.2 英国的e-Science状况 295
6.3.3 Geo-e-Science／互联网地理学 296
思考题 298
主要参考文献 299
附录A 301
A.1 国家空间信息基础设施的框架体系简介与汇编 301
A.2 移动通信卫星资料 303
A.3 中国Grid发展大事记 303
A.4 102个数据库名录 309
附录B 314
B.1 国际数字地球学会 314
B.2 关于欧洲议会和欧盟理事会在欧共体内建设空间信息基础设施指令（条例）的提案和EEA相关的文本 316
B.3 美国等八国《全球信息社会冲绳宪章》 329
B.4 美国提出新一代GPS建议 333
B.5 伽利略验证卫星GIOVE-A 335
B.6 遥感平台及传感器列表 336