| 要在電子計算機上實現數字地球不是一個很簡單的事，它需要諸多學科，特別是信息科學技術的支撐。這其中主要包括：信息高速公路和計算機寬帶高速網絡技術、高分辨率衛星影像、空間信息技術、大容量數據處理與存貯技術、科學計算以及可視化和虛擬現實技術。
1、信息高速公路和計算機寬帶高速網
一個數字地球所需要的數據已不能通過單一的數據庫來存貯，而需要由成千上萬的不同組織來維護。這意味著參與數字地球的服務器將需要由高速網絡來連接。為此，美國克林頓總統早在1993年2月就提出實施美國國家信息基礎設施（NII），通俗形象地稱為信息高速公路，它主要由計算機服務器、網絡和計算機終端組成。美國為此計劃投入4000億美元，耗時20年。到2000年的目標是提高生產率20~40%，獲取35000億美元的效益。
在Internet流量爆發性增長的驅動下，遠程通信載體已經嘗試使用10G/S的網絡，而每秒1015byte的因特網正在研究中。相信在21世紀將會有更加優秀的寬帶高速網供人們使用。數字地球2、高分辨率衛星影像
本世紀的遙感衛星影像，在衛星遙感問世的20多年分辨率已經有了飛快的提高，這里所說的分辨率指空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率。空間分辨率指影像上所能看到的地面最小目標尺寸，用像元在地面的大小來表示。從遙感形成之初的80米，已提高到30米，10米，5.8米，乃至2米，軍用甚至可達到10cm。到下一世紀獲取1m或優于1m的空間分辨率影像將會十分方便。光譜分辨率指成像的波段范圍，分得愈細，波段愈多，光譜分辨率就愈高，現在的技術可以達到5~6nm（納米）量級，400多個波段。細分光譜可以提高自動區分和識別目標性質和組成成分的能力。時間分辨率指重訪周期的長短，目前一般對地觀測衛星為15~25天的重訪周期。通過發射合理分布的衛星星座可以3~5天觀測地球一次。
高分辨率衛星遙感圖像在下一世紀將可以優于1米的空間分辨率，每隔3~5天為人類提供反映地表動態變化的詳實數據，從而實現秀才不出門，能觀天下事的理想。
3、空間信息技術與空間數據基礎設施
空間信息是指與空間和地理分布有關的信息，經統計，世界上的事情有80%與空間分布有關，空間信息用于地球研究即為地理信息系統。為了滿足數字地球的要求，將影像數據庫、矢量圖形庫和數字高程模型（DEM）三庫一體化管理的GIS軟件和網絡GPS，將在下一世紀十分成熟和普及。從而可實現不同層次的互操作，一個GIS應用軟件產生的地理信息將被另一個軟件讀取。
當人們在數字地球上，進行處理、發布和查詢信息時，將會發現大量的信息都與地理空間位置有關。例如查詢兩城市之間的交通連接，查詢旅游景點和路線，購房時選擇價廉而又環境適宜的住宅等都需要有地理空間參考。由于尚未建立空間數據參考框架，致使目前在萬維網上制作主頁時還不能輕易將有關的信息連接到地理空間參考上。因此，國家空間數據基礎設施是數字地球的基礎。
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、空間數據交換標準及數字地球空間數據框架。這是美國克林頓總統在1994年4月以行政令下發的任務，美國將于2000年元月初步建成，我國也將在跨世紀之際，抓緊建立我國基于1:50000和1:10000比例尺的空間信息基礎設施。歐洲、俄羅斯和亞太地區也都紛紛抓空間數據基礎設施。
空間數據共享機制是使數字地球能夠運轉的關鍵之一。國際標準化組織ISO/TC211工作組正為此而努力工作。只有共享才能發展，共享推動信息化，信息化進一步推動共享。政府與民間的聯合共建是實現共享原則的基本條件，因為任何國家的政府也不可能包攬整個信息化的建設。在我國，要遵循這一規律就必然要求打破部門之間和地區之間的界限，統一標準，聯合行動，相互協調，互諒互讓，分工合作，發揮整體優勢。只有大聯合才能形成規模經濟的優勢，才能在國際信息市場的激烈競爭中爭取主動。
4、大容量數據存貯及元數據
數字地球將需要存貯1015字節的（Quadrillions）信息。美國NASA的行星地球計劃EOS-AM1 99年上天，每天將產生1000GB（即1TB）的數據和信息，1米分辨率影像覆蓋廣東省，大約有1TB的數據，而廣東才是中國的1/53。所以要建立起中國的數字地球，僅僅影像數據就有53TB，這還只是一個時刻的，多時相的動態數據，其容量就更大了。目前美國的NASA和NOAA已著手建立用原型并行機管理的可存貯1800TM的數據中心，數據盤帶的查找由機器手自動而快速地完成，相信到下一世紀，還會有新的突飛猛進。
另一方面，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，它是關于數據的數據，通過它可以了解有關數據的名稱、位置、屬性等信息，從而大大減少用戶尋找所需數據的時間。
5、科學計算
地球是一個復雜的巨系統，地球上發生的許多事件，變化和過程又十分復雜而呈非線性特征，時間和空間的跨度變化大小不等，差別很大，只有利用高速計算機，我們今日和跨世紀的未來，才有能力來模擬一些不能觀測到的現象。利用數據挖掘（Data Mining）技術，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。科學計算將使我們突破實驗和理論科學的限制，建模和模擬可以使我們能更加深入地探索所搜集到的有關我們星球的數據。
6、可視化和虛擬現實技術
可視化是實現數字地球與人交互的窗口和工具，沒有可視化技術，計算機中的一堆數字是無任何意義的。
數字地球的一個顯著的技術特點是虛擬現實技術。建立了數字地球以后，用戶戴上顯示頭盔，就可以看見地球從太空中出現，使用"用戶界面"的開窗放大數字圖像；隨著分辨率的不斷提高，他看見了大陸，然后是鄉村、城市，最后是私人住房、商店、樹木和其它天然和人造景觀；當他對商品感興趣時，可以進入商店內，欣賞商場內的衣服，并可根據自己的體型，構造虛擬自己試穿衣服。
虛擬現實技術為人類觀察自然，欣賞景觀，了解實體提供了身臨其境的感覺。最近幾年，虛擬現實技術發展很快。虛擬現實造型語言（VRML）是一種面向Web、面向對象的三維造型語言，而且它是一種解釋性語言。它不僅支持數據和過程的三維表示，而且能使用戶走進視聽效果逼真的虛擬世界，從而實現數字地球的表示以及通過數字地球實現對各種地球現象的研究和人們的日常應用。實際上，人造虛擬現實技術在攝影測量中早已是成熟的技術，近幾年的數字攝影測量的發展，已經能夠在計算機上建立可供量測的數字虛擬技術。當然，當前的技術是對同一實體拍攝照片，產生視差，構造立體模型，通常是當模型處理。進一步的發展是對整個地球進行無縫拼接，任意漫游和放大，由三維數據通過人造視差的方法，構造虛擬立體。 |
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