數據系統

數據主要由空間數據和文本數據兩部分構成。

空間數據指一切與地球有關的、可以用經緯度、高度來表示的所有信息，可以用不同比例尺來表示；

文本數據指包括了人類所有關於地球信息的75%—80%。

數字地球的數據具有無邊無縫的分佈式數據層結構，包括多源，多比例尺，多分辨率的、歷史和現時的、矢量和柵格格式的數據。這些數據通過圖像、圖形、圖表、文本報表等形式分別提供全球或區域範圍的數據、信息、知識方面的服務。 ^[1] 

這些關於地球的數據無疑是數字地球的核心，它們包括：

①大、中、小比例尺的空間數據；

②各類多光譜，多時相、多分辨率的遙感衞星影像、航空影像；

③不同比例尺的數字專題地圖；

④文本形式的有關可持續發展，農業、資源、環境，災害、人口、全球變化、氣候、生物、地理、生態系統、水文循環系統、教育、軍事等不同類別的數據。

數字地球中，數據系統由數據獲取、數據存儲、數據更新、數據流通和數據挖掘5部分組成。

數據獲取，包括資源、環境、生態與人口、社會、經濟有關的很廣泛的內容。建立數字地球就是把地球上這些相關的信息都收集起來，按照地球上的地理座標，建立一個完整的信息地球模型系統。這些數據是按照不同的層次分佈式存儲的。這樣，我們就可以快速地、完整地、形象地、變尺度地瞭解地球上各種宏觀和微觀的情況，並充分發揮這些數據的作用。

數字地球的信息獲取需要空間分辨率高達1米的對地觀測數據，這是數字地球的最重要的關鍵技術之一。這些數據通過高速寬帶網絡實現信息的流通與共享，並且通過提煉、優選和深加工，為各種分析應用提供有效信息。這也就是數據挖掘，它是數字地球的至關重要的終端環節。數據挖掘本身是一項非常複雜的高新技術和系統工程，需要有體現科學規律的概念模型設計，便於運用的電腦軟件系統，能夠實現時空多維顯示的技術，具備虛擬環境的功能。通過數據挖掘，我們將能夠更好地認識和分析所觀測到的海量數據，從中找出規律和知識。

國家信息基礎設施與國家空間數據基礎設施，是構成數字地球的數據框架。

國家信息基礎設施(NH)，即美國通稱的信息高速公路。它主要由計算機服務器、網絡和計算機終端組成。因為大量的信息都與地理空間位置有關，因此，美國政府進而提出了投巨資建設國家空間數據基礎設施，並在此基礎上實現數字地球的戰略設想。國家空間數據基礎設施屬於國家信息基礎設施的一部分，它是連接信息高速公路和數字地球的橋樑。

國家空間數據基礎設施主要包括：空間數據協調、管理與分發體系和機構；空間數據交換網站(Clearin咖ouse)；空間數據交換標準以及數字地球空間數據框架。“國家地理空間數據交換網站”(NationalGeo-SmtiMDamCleafi~H叫se)是指地理空間數據的生產者、管理者和用户採用電子方式相連接的一個廣域的網絡工作站。“數字地球空間數據框架”(D擲tdGeo-SmtiMDahFramewoA)是NSDI的核心。它包含了最基本的空間數據集。框架的內容一般包括數字正射影像、數字地面模型、交通、水系、境界和地名註記等內容。這一空間數據框架，一方面為研究和觀察地球以及地理分析提供了最基本和公用的數據集，另一方面為用户添加各種與空間位置有關的信息提供了地理座標參考。建立國家空間數據基礎設施投資最大的項目，即是建立數字地球空間數據框架。

為了在海量數據中迅速找到需要的數據，元數據(metadata)庫的建設是非常必要的。它是關於數據的數據，通過它可以瞭解有關數據的名稱、位置、屬性等信息，從而大大減少用户尋找所需數據的時間。與此同時，由於人們對空間現象的理解和對空間對象的定義有較大的差別，致使空間數據模型和數據結構差異較大，造成空間數據的兼容性較差。因而必須制定嚴格的空間數據交換標準，以確保各個機構生產和收集的數據都符合有關標準，這是實現數字地球的重要基礎。

計算機是信息處理的工具，但任何形式的信息，無論是數字、文字、聲音、圖形還是其他類型的信息，都必須轉換成二進制形式後才能由計算機進行處理。計算機為什麼要使用二進制呢?這是因為數據在計算機中是由電子器件的物理狀態來表示的，而二進制計數只需要兩個數字符號0和l，可以用兩種不同的狀態來表示，即低電平表示0和高電平表示l，運算電路容易實現，而且製造兩種穩定狀態的物理器件要比製造有多個穩定狀態的物理器件容易。 ^[2] 

數制是用一組固定的數字和一套統一的規則來表示數目的方法。不同的數制有共同的特點：

首先是都採用進位計數方式，每一種數制都有固定的數碼；其次是都使用位權表示法，同樣的數所處位置不同它所代表的值也不同，稱為數位的權值。

例如，在十進制中數字6在十位數位置上表示60，在百位數位置上表示600，在小數點後第一位上則表示0．6。各種進位數制中，數的權值是基數的某次冪，對任何一種進位制數都可以寫出按其權展開的多項式之和。

日常生活中我們常使用十進制計數，十進制的特點是：

數碼：0～9，基數為10。

進位規則：逢十進一。

數碼在不同的位置上具有不同的值。例如，66．6中小數點左邊一位上的6代表6x10的。次冪，小數點右邊一位上的6代表6×l0的一1次冪。

數碼：只有0和1，基數為2。

進位規則：逢二進一。

數碼：0～7，基數為8。

進位規則：逢八進一。

數碼：0～9以及ABCDEF，其中ABCDEF分別代表十進制數10、1l、12、13、14、15。十六進制的基數是16。

進位規則：逢十六進一。

為了區別不同進制數，常在不同進制數後加一字母表示：