关于各种分辨率的区分

1.图像分辨率 image resolution 能区分图像上两个像元的最小距离。指图象中存储的信息量。 　 图像 HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/7687.htm" \t "_blank" 分辨率为数码相机可选择的成像大小及尺寸，单位为dpi。常见的有640 x 480；1024 x 768；1600 x 1200；2048 x 1536。在成像的两组数字中，前者为图片宽度，后者为图片的高度，两者相乘得出的是图片的像素。像素越高，其图片的分辨率越大。分辨率示的是图片在长和宽上占的点数的单位。 　 数码相机能产生在每寸图像内，点数最多的图片，通常以dpi为单位，英文为Dot per inch。分辨率越大，图片的面积越大。 　　像素越大，分辨率越高，照片越清晰，可输出照片尺寸也可以越大。 　 表示图像分辨率的方法有很多种，这主要取决于不同的用途。下面所要探讨的，就是在各种情况下分辨率所起的作用，以及它们相互间的关系。 在平面中，图像的分辨率以PPI来度量，它和图像的宽、高尺寸一起决定了图像文件的大小及图像质量。该值越大图形文件所占用的磁盘空间也就越多。图象分辨率以比例关系影响着文件的大小，即文件大小与其图象分辨率的平方成正比。如果保持图象尺寸不变，将图象分辨率提高一倍，则其文件大小增大为原来的四倍。 　　在计算机中处理的图像，有时要输出印刷。在大多数印刷方式中，都使用CMYK（品红、青、黄、黑）四色油墨来表现丰富多彩的色彩，但印刷表现色彩的方式和电视、照片不一样，它使用一种半色调点的处理方法来表现图像的连续色调变化，不像后两者能够直接表现出连续色调的变化。　　　　 　　在电视工业中，分辨率分为水平分辨率和垂直分辨率，在大多数情况下两者是相等的，因此在技术指标中一般仅给出水平分辨率，其度量单位电视线也往往简称为线。　　 　　总的说来，设备分辨率反映了硬件设备处理图像时的效果，图像分辨率指标的高低反映了图像清晰度的好坏。认清设备分辨率和图像分辨率的关系，在图像处理中选择合适的设备分辨率值和图像分辨率值，既能保证图像质量，又能提高工作效率和减少投资。在工作中我们应注意积累这方面的经验。 图象的分辨率的单位严格来说应该是ppi，即每英寸的像素数，这是数字图象在生成的时候写入到图象文件中的信息，可以通过photoshop等软件来改变的，它只会影响打印尺寸，不会影响图象质量。 扫描仪扫描彩色图像时，通常要指定图像的分辨率，用每英寸多少点(dots   per   inch，DIP)表示。如果用300   DIP来扫描一幅8″×10″的彩色图像，就得到一幅2400×3000个像素的图像。分辨率越高，像素就越多。 2.显示分辨率 是指显示屏上能够显示出的像素数目。例如，显示分辨率为640×480表示显示屏分成480行，每行显示640个像素，整个显示屏就含有307200个显像点。屏幕能够显示的像素越多，说明显示设备的分辨率越高，显示的图像质量也就越高。 是最大显示分辨率是衡量显示系统性能优劣的主要技术指标之一。 3.打印机分辨率dpi 也就是每英寸打多少个点。举个例子：比如一幅300*600大小的图象（分辨率是150ppi），，那么打印出来的尺寸就是（300/150）*（600/150）=2*4英寸了，如果打印机分辨率是300dpi，那么一个像素就由2*2=4个点来构成。 4.扫描分辨率 扫描分辨率:指在扫描一幅图象之前所设定的分辨率，它将影响所生成的图象文件的质量和使用性能，它决定图象将以何种方式显示或打印。如果扫描图象用于640×480像素的屏幕显示，则扫描分辨率不必大于一般显示器屏幕的设备分辨率，即一般不超过120DPI。但大多数情况下，扫描图象是为了在高分辨率的设备中输出。如果图象扫描分辨率过低，会导致输出的效果非常粗糙。反之，如果扫描分辨率过高，则数字图象中会产生超过打印所需要的信息，不但减慢打印速度，而且在打印输出时会使图象色调的细微过渡丢失。一般情况下，图象分辨率应该是网幕频率的2倍。扫描分辨率以ppi为单位。 5.网屏分辨率 网屏分辨率（Screen Resolution）:网屏分辨率（ScreenResolution）：又称网幕频率（是印刷术语），指的是印刷图像所用的网屏的每英寸的网线数（即挂网网线数），以（LPI）来表示。例如，150LPI是指每英寸加有150条网线。 6.图象的位分辨率 图象的位分辨率（Bit Resolution）:又称位深，是用来衡量每个像素储存信息的位数。这种分辨率决定可以标记为多少种色彩等级的可能性。一般常见的有8位、16位、24位或32位色彩。有时我们也将位分辨率称为颜色深度。所谓“位”，实际上是指“2”的平方次数，8位即是2的八次方，也就是8个2相乘，等于256。所以，一副8位色彩深度的图象，所能表现的色彩等级是256级。 7.设备分辨率 设备分辨率（Device Resolution）：又称输出分辨率，指的是各类输出设备每英寸上可产生的点数，如显示器、喷墨打印机、激光打印机、绘图仪的分辨率。这种分辨率通过DPI来衡量，目前，PC显示器的设备分辨率在60至120DPI之间。而打印设备的分辨率则在360至1440DPI之间。 7.1 扫描仪、打印机、显示器的分辨率 对扫描仪、打印机及显示器等硬件设备来说，其分辨率用每英寸上可产生的点数即DPI（Dots Per Inch）来度量。 7.1.1扫描仪的分辨率要从三个方面来确定：光学部分、硬件部分和软件部分。光学分辨率是扫描仪的光学部件在每平方英寸面积内所能捕捉到的实际的光点数, 是指扫描仪CCD的物理分辨率，也是扫描仪的真实分辨率，它的数值是由CCD的像素点除以扫描仪水平最大可扫尺寸得到的数值。 扩充部分的分辨率（由硬件和软件所生成的）是通过计算机对图像进行分析，对空白部分进行科学填充所产生的（这一过程也叫插值处理）。 有的扫描仪写9600×9600DPI，这只是通过软件插值得到的最大分辨率，并不是扫描仪真正光学分辨率。所以对扫描仪来讲，其分辨率有光学分辨率（或称光学解析度）和最大分辨率之说。 7.1.2 我们说某台打印机的分辨率为360DPI，是指在用该打印机输出图像时，在每英寸打印纸上可以打印出360个表征图像输出效果的色点。表示打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点就越小，输出的图像效果就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，而与要输出图像的分辨率无关。 7.1.3我们说某个品牌的显示器的分辨率为80DPI，是指在显示器的有效显示范围内，显示器的显像设备可以在每英寸荧光屏上产生80个光点。举个例子来说，一台14英寸的显示器（荧光屏对角线长度为14英寸），其点距为0.28mm，那么：显示器分辨率=25.3995mm/inch÷0.28mm/Dot≈90DPI（1 inch=25.3995mm）。显示器出厂时一般并不标出表征显示器分辨率的DPI值，只给出点距，我们根据上述公式即可算出显示器的分辨率。根据我们算出的DPI值，我们进而可以推算出显示器可支持的最高显示模式。假设该14英寸显示器荧光屏有效显示范围的对角线长度为11.5英寸，因显示器的水平方向和垂直方向的显示比例为4：3，故可设有效显示范围水平宽度为4X英寸，垂直高度为3X英寸，根据数学上的勾股定理，可得X=11.5÷5=2.3英寸。所以有效显示范围宽度为2.3×4=9.2英寸，垂直高度为2.3×3=6.8英寸。最高显示模式约为：800（9.2×90）×600（6.8×90），这时是用一个点（Dot）表示一个像素（pixel）。 设备分辨率与用该设备处理的图像的分辨率是两个既有联系又有区别的概念。设备分辨率是由硬件设备的生产工艺决定的，尽管可以通过软件的方法调整有些设备的分辨率，但它们都有一个局限的最高分辨率，用户不能对它有任何突破。图像的分辨率是描述图像本身精细程度的一个量度。对于扫描仪、打印机处理的图像，其分辨率以每英寸上的像素数即PPI（Pixels Per Inch）来衡量。用于计算机视频处理的图像，以水平和垂直方向上所能显示的像素数来表示分辨率，比如800×600、640×480等等。图像本身是否精细只与图像自身的分辨率有关，而与处理它的硬件设备的分辨率无关，但图像的处理结果是否精细却与处理它的设备的分辨率直接相关。举例来说，一幅90PPI的图像是比较精细的了，如果将它放在分辨率为40DPI的打印机上打印，打印效果也是相当糟糕的。对扫描仪来讲，其分辨率的高低与生成图像的精细程度成正比，但其分辨率只能为图像分辨率给出一个初始值（这个PPI值与扫描仪的分辨率的DPI的设定值是相等的），并不对图像的分辨率产生限制，我们可以用软件任意调整扫描生成的图像的分辨率。另外，需要注意的是，我们通常说一幅640×480的图像，说的是图像的大小，其中并不包括图像分辨率的含义。 7.2 数码相机的分辨率 数码相机分辨率的高低决定了所拍摄影像最终所能打印出画面的大小，或在计算机显示器上所能显示画面的大小。数码相机分辨率的高低，取决于相机中CCD（Charge Coupled Device:电荷耦合器件）芯片上像素的多少，像素越多，分辨率越高。数码相机的分辨也是由其生产工艺决定的，在出厂时就固定了的，用户只能选择不同分辨率的数码相机，却不能调整一台数码相机的分辨率。就同类数码相机而言，分辨率越高，相机档次越高，但高分辨率的相机生成的数据文件很大，对加工、处理的计算机的速度、内存和硬盘的容量以及相应软件都有较高的要求。 数码相机像素水平的高低与最终所能打印一定分辨率照片的尺寸，可用以下方法简单计算：假如彩色打印机的分辨率为N DPI，数码相机水平像素为M，最大可打印出的照片为M÷N英寸。比如，打印机的分辨率为300DPI，那么水平像素为3600的数码相机，其所摄的影像文件不作插值处理能够打印出的最大照片尺寸为12英寸（3600÷300）。很显然，要打印出尺寸越大的数码照片，就需要越高像素水平的数码相机。计算显示尺寸的方法与打印尺寸的方法相同。 7.3投影机的分辨率 　　投影机的分辨率有两种常见的表示方式，一种是以电视线（TV线）的方式表示，另一种是以像素的方式表示。以电视线表示时，其分辨率的含义与电视相似，这种分辨率表示方式主要是为了匹配接入投影机的电视信号而提供的。以像素方式表示时通常表示为1024×768等形式，从某种意义上讲这种分辨率的限制是对输入投影机的VGA信号的行频及场频作一定要求。当VGA信号的行频或场频超过这个限制后，投影机就不能正常投显了。 8.显微物镜的分辨率 　　显微物镜的分辨率即物面上能分开的最短距离，由以下公式计算 　　σ=0.61λ/NA 　　其中σ为显微物镜分辨率，λ为光源波长，NA为显微物镜的数值孔径。 9.商业印刷领域的分辨率 　　在商业印刷领域，分辨率以每英寸上等距离排列多少条网线即LPI（Lines Per Inch）表示。在传统商业印刷制版过程中，制版时要在原始图像前加一个网屏，这一网屏由呈方格状的透明与不透明部分相等的网线构成。这些网线也就是光栅，其作用是切割光线解剖图像。由于光线具有衍射的物理特性，因此光线通过网线后，形成了反映原始图像影像变化的大小不同的点，这些点就是半色调点。一个半色调点最大不会超过一个网格的面积，网线越多，表现图像的层次越多，图像质量也就越好。因此商业印刷行业中采用了LPI表示分辨率。 10.电视的分辨率 　　在电视工业中，分辨率指的是在荧光屏等于像高的距离内人眼所能分辨的黑白条纹数，单位是电视线（TV线）。 　　我们国家采用的电视标准是PAL制式，它规定每秒25帧，每帧625扫描行。由于采用了隔行扫描方式，625行扫描线分为奇数行和偶数行，这分别构成了每一帧的奇、偶两场，由于在每一帧中电子束都要从上面开始扫描，因此存在着电子束从终点回到起点的扫描逆程期，在这期间被消隐的扫描行是不可能分解图像的。扫描逆程期约占整个扫描时间的8%，因此625行中用于扫描图像的有效行数只有576行，由此推导出图像在垂直方向上的分辨率为576点。按现行4∶3宽高比的电视标准，图像在水平方向上的分辨率应为576×4/3=768点，这就得到了768×576这一常见的图像大小。另外，在计算机视频捕捉时，我们还会遇到遵循CCIR601标准的PAL制式图像尺寸，其大小为720×576。对于我们还能接触到的NTSC制式来讲，它规定每秒30帧，每帧525行，同样采用了隔行扫描方式，每一帧由两场组成，其图像大小是720×486。 　　日本的D端子，采用了类似计算机的多针D型插接头，用来直接传输数字图像信号，根据传输数字信号的规格不同，D端子已经形成了一个系列的型号。目前有D1、D2、D3、D4、D5，系列序号越高，传输数据的规格越高。 　　 D端子 格式 分辨率 行频 规格 D1 480i 720×480 15.25kHz 数字标清(SDTV) D2 480p 720×480 31.5kHz 数字标清(SDTV) D3 1080i 1920×1080 33.75kHz 数字高清(HDTV) D4 720p 1280×720 45kHz 数字高清(HDTV) D5 1080p 1920×1080 67.5kHz 全高清(Full HDTV) 标准帧率均为60Hz，但现在大多数都达不到，通常采用24Hz，25Hz，30Hz。 11.鼠标的分辨率 　　鼠标的分辨率是指每移动一英寸能检测出的点数，分辨率越高，质量也就越高。以前鼠标的分辨率通常为100DPI，现在的鼠标分辨率从200DPI到1000DPI不等。高分辨率的鼠标通常用于制图和精确计算机绘图等。 12.触摸屏的分辨率 　　触摸屏的分辨率是指将屏幕分割成可识别的触点数目。通常用水平和垂直方向上的触点数目来表示，如32×32。有的人认为触摸屏的分辨率越高越好，其实并非如此，在选用触摸屏时应根据具体用途加以考虑。采用模拟量技术的触摸屏分辨率很高，可达到1024×1024，能胜任一些类似屏幕绘画和写字（手写识别）的工作。而在多数场合下，触摸技术的应用只是让人们用手触摸来选择软件设计的“按钮”，没有必要使用非常高的分辨率。例如在14英寸显示器上使用触摸屏时，显示区域的实际大小一般是25cm×18.5cm，一个分辨率为32×32的触摸屏就能把屏幕分割成1024个0.78cm×0.58cm（比一支香烟还细小）的触点。人的手指按压触摸屏的触点比香烟的直径大多了，所以这样一个触点就已经足够了。 13. 辐射分辨率 　　辐射分辨率（英文名Radiometric Resolution）是指传感器能分辨的目标反射或辐射的电磁辐射强度的最小变化量。在可见、近红外波段用噪声等效反射率表示，在热红外波段用噪声等效温差、最小可探测温差和最小可分辨温差表示。　辐射分辨率算法是RL =（Rmax-Rmin ）/D，Rmax为最大辐射量值，Rmin为最小辐射量值，D为量化级。 14. 光谱分辨率spectral resolution 遥感器能分辨的最小波长间隔，是遥感器的性能指标。遥感器的波段划分得越细，光谱的分辨率就越高，遥感影像区分不同地物的能力越强。 　　光谱分辨率指成像的波段范围，分得愈细，波段愈多，光谱分辨率就愈高，现在的技术可以达到5~6nm（纳米）量级，400多个波段。细分光谱可以提高自动区分和识别目标性质和组成成分的能力。 　　传感器的波谱范围，一般来说识别某种波谱的范围窄，则相应光谱分辨率高。 　　举个例子：可以分辨红外、红橙黄绿青蓝紫紫外的传感器的光谱分辨率就比只能分辨红绿蓝的传感器的光谱分辨率高。 　　一般来说，传感器的波段数越多波段宽度越窄，地面物体的信息越容易区分和识别，针对性越强 15. 空间分辨率（spatial resolution） 　 空间分辨率是指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。对于摄影影像，通常用单位长度内包含可分辨的黑白“线对”数表示（线对/毫米）；对于扫描影像，通常用瞬时视场角（IFOV）的大小来表示（毫弧度 mrad），即像元，是扫描影像中能够分辨的最小面积。空间分辨率数值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。对于摄影影像，用线对在地面的覆盖宽度表示（米）；对于扫描影像，则是像元所对应的地面实际尺寸（米）。如陆地卫星多波段扫描影像的空间分辨率或地面分辨率为79米（像元大小56×79米2）。但具有同样数值的线对宽度和像元大小，它们的地面分辨率不同。对光机扫描影像而言，约需2.8个像元才能代表一个摄影影像上一个线对内相同的信息。空间分辨率是评价传感器性能和遥感信息的重要指标之一，也是识别地物形状大小的重要依据。 　 空间分辨率直观的理解就是通过仪器可以识别物体的临界几何尺寸。 　　影像学中的空间分辨率：是指在某物体间对X线吸收具有高的差异、形成高对比的条件下，鉴别其细微结构的能力。 16. 时间分辨率 是指在同一区域进行的相邻两次遥感观测的最小时间间隔。对轨道卫星，亦称覆盖周期。时间间隔大，时间分辨率低，反之时间分辨率高。时间分辨率是评价遥感系统动态监测能力和“多日摄影”系列遥感资料在多时相分析中应用能力的重要指标。根据地球资源与环境动态信息变化的快慢，可选择适当的时间分辨率范围。按研究对象的自然历史演变和社会生产过程的周期划分为5种类型：①超短期的。如台风、寒潮、海况、鱼情、城市热岛等，需以小时计；②短期的。如洪水、冰凌、旱涝、森林火灾或虫害、作物长势、绿被指数等，要求有以日数计；③中期的。如土地利用、作物估产、生物量统计等，一般需要以月或季度计；④长期的。如水土保持、自然保护、冰川进退、湖泊消长、海岸变迁、沙化与绿化等，则以年计；⑤超长期的。如新构造运动、火山喷发等地质现象，可长达数十年以上。 17. 温度分辨率 是指热红外传感器分辨地表热辐射最小差异的能力。在(热)红外遥感影像上，以灰度差别的等级来代表温度差别的程度。是遥感器的一项技术指标。能分辨的最小温度差。 18. 灰度分辨率（gray level resolution） 　　体现显示器区分灰度的能力。灰度分辨率越大，可展现在屏幕上的灰度越多。早期显示器为16色设计，灰度分辨率很低，后来提升到256色，再后来提升到8位、16位和32位，对显示器灰度分辨率要求也越高。由于显示器每种色彩通过红绿蓝通道灰度混合表现，所以显示器区分灰度能力基本决定显示器还原真实色彩的能力。 在数字图像处理教程中，灰度分辨率指的是色阶，色阶是表示图像亮度强弱的指数标准，也就是我们说的色彩指数。灰度分辨率指亮度，和颜色无关，但最亮的只有白色，最不亮的只有黑色。 19.超分辨率 (Super-Resolution) 即通过硬件或软件的方法提高原有图像的分辨率，通过一系列低分辨率的图像来得到一幅高分辨率的图像过程就是超分辨率重建。超分辨率重建的核心思想就是用时间带宽(获取同一场景的多帧图像序列)换取空间分辨率,实现时间分辨率向空间分辨率的转换。 在大量的电子图像应用领域，人们经常期望得到高分辨率（简称HR）图像。高分辨率意味着图像中的像素密度高，能够提供更多的细节，而这些细节在许多实际应用中不可或缺。使用高分辨率卫星图像就很容易从相似物中区别相似的对象；如果能够提供高分辨的图像，计算机视觉中的模式识别的性能就会大大提高。自从上世纪七十年代以来，电荷耦合器件(CCD)、CMOS图像传感器已被广泛用来捕获数字图像。 　　增加空间分辨率最直接的解决方法就是通过传感器制造技术减少像素尺寸（例如增加每单元面积的像素数量）。然而，随着像素尺寸的减少，光通量也随之减少，它所产生的散粒噪声使得图像质量严重恶化。不受散粒噪声的影响而减少像素的尺寸有一个极限，对于0.35微米的CMOS处理器，像素的理想极限尺寸大约是40平方微米。当前的图像传感器技术大多能达到这个水平。 另外一个增加空间分辨率的方法是增加芯片的尺寸，从而增加图像的容量。因为很难提高大容量的偶合转换率，因此这种方法一般不认为是有效的。 一种很有前途的方法就是采用信号处理的方法从多个可观察到的低分辨率（简称LR）图像得到高分辨率图像。最近这样的一种分辨率增强技术正成为最热的研究领域之一，在文献中人们把它叫超分辨率（简称SR或者HR）图像复原或者简单地叫做分辨率增强。在克服低分辨率图像系统固有的分辨率限制方面，“超分率”术语中的“超”字代表了一个非常好的技术特性。信号处理方法最大的好处就是它的成本低，同时现存的低分辨率图像系统仍能使用。在许多实际应用中，特别是在医疗图像、卫星图像和视频等领域，同样场景的多帧低分辨率图像很容易得到的情况下，SR图像复原被证明是非常有用的。一种应用就是用便宜的LR数码相机/便携式摄像机复原高质量的数字图像以便打印/停格使用，通常对于一个便携式摄像机，很有可能连续显示放大帧；另外一种非常重要的应用是在监控、法院、科学、医疗和卫星图像应用中缩放感兴趣区域（简称ROI），例如，在监控和法院中，目前数字摄像机（简称DVR）已经普遍取代了闭路电视（简称CCTV），就很有必要放大场景中的目标如汽车牌照或者疑犯的脸部。在诸如CT和核磁共振（简称MRI）等医疗应用中，分辨率质量有限的而获取多幅图像有是可能的情况下，SR技术是非常有用的；在遥感和地球资源卫星（简称LANDSAT）一类卫星图像应用中，在同一地区的多幅图像可提供的情况下，可以考虑使用SR技术增强目标的分辨率；另外一种非常迫切而现实的应用是把一般的NTSC格式低清电视信号转换为高清电视信号（简称HDTV）而不失真地在HDTV上播放。 　　在基于SR的空间分辨率增强技术中，其基本前提是通过同一场景可以获取多幅LR细节图像。在SR中，典型地认为LR图像代表了同一场景的不同侧面，也就是说LR图像是基于亚像素精度的平移亚采样。如果仅仅是整数单位的像素平移，那么每幅图像中都包含了相同的信息，这样就不能为HR图像的复原提供新的信息。如果每幅LR图像彼此之间都是不同的亚像素平移，那么它们彼此之间就不会相互包含，在这种情况下，每一幅LR图像都会为HR图像的复原提供一些不同的信息。为了得到同一场景的不同侧面，必须通过一帧接一帧的多场景或者视频序列的相关的场景运动。 　　与SR技术相关的另一个课题是图像插值，即增加单幅图像的尺寸。尽管这个领域已经被广泛地研究，即使一些基本的功能已经建立，从一幅近似的LR图像放大图像的质量仍然是有限的，这是因为对单幅图像插值不能恢复在LR采样过程中损失的高频部分。因此图像插值方法不能被认作是SR技术。为了在这方面有更大的改进，下一步就需要应用基于同一场景的相关的额外数据。基于同一场景的不同的观察信息的融合就构成了基于场景的SR复原。 20. 地图比例尺　scale on map 地图上的线段长度与实地相应线段长度之比。它表示地图图形的缩小程度，又称缩尺。 比例尺与地图内容的详细程度和精度有关。一般讲，大比例尺地图，内容详细，几何精度高，可用于图上测量。小比例尺地图，内容概括性强，不宜于进行图上测量 根据用图的目的和要求的不同，地图比例尺也有大小之分。通常按比值的大小来徇。比值的大小可按比例 　　尺的分母确定，分母小则比值大，比例尺就大；分母大则比值小，比例尺就小。图幅大小与相同的地图， 　　比例尺越大，图幅所包含的实地面积就越小，但显示的地形就详细，精度也就越高。因此，大比例尺地图 　　我国的国家基本比例尺地图的比例尺应为：1∶500、1∶1000、1∶2000、1∶5000、1∶10000、1∶25000、1∶50000、1∶1∶100000、1∶250000、1∶500000、1∶1000000。 21. 地理格网 geographic grid 将地球椭球体面用一定间隔划分经线与纬线所形成的网格。通常是指以一定长度或经纬度间隔表示的格网。 22.数字地球 digital earth 一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。 戈尔的数字地球学是关于整个地球、全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。在戈尔的文章内，他将数字地球看成是“对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据”。 数字地球要解决的技术问题，包括计算机科学、海量数据存贮、卫星遥感技术、宽带网络、互操作性、元数据等。可以预见，随着地球空间信息学的发展，而建立起的数字地球，必将促进测绘事业的现代化，为测绘事业与整个国民经济建立更加紧密的联系，作出更大的贡献，在未来和知识经济社会中产生巨大的经济效益和社会效益。 数字地球核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，即"虚拟地球"。 通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。 严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。 数字地球的技术基础是要在电子计算机上实现数字地球不是一个很简单的事，它需要诸多学科，特别是信息科学技术的支撑。这其中主要包括：信息高速公路和计算机宽带高速网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存贮技术、科学计算以及可视化和虚拟现实技术。 　　数字地球将需要存贮1015字节的（Quadrillions）信息。美国NASA的行星地球计划EOS-AM1 99年上天，每天将产生1000GB（即1TB）的数据和信息，1米分辨率影像覆盖广东省，大约有1TB的数据，而广东才是中国的1/53。所以要建立起中国的数字地球，仅仅影像数据就有53TB，这还只是一个时刻的，多时相的动态数据，其容量就更大了。目前美国的NASA和NOAA已着手建立用原型并行机管理的可存贮1800TM的数据中心，数据盘带的查找由机器手自动而快速地完成，相信到下一世纪，还会有新的突飞猛进。 　　另一方面，为了在海量数据中迅速找到需要的数据，元数据（metadata）库的建设是非常必要的，它是关于数据的数据，通过它可以了解有关数据的名称、位置、属性等信息，从而大大减少用户寻找所需数据的时间。 　　数字地球的一个显著的技术特点是虚拟现实技术。建立了数字地球以后，用户戴上显示头盔，就可以看见地球从太空中出现，使用"用户界面"的开窗放大数字图像；随着分辨率的不断提高，他看见了大陆，然后是乡村、城市，最后是私人住房、商店、树木和其它天然和人造景观；当他对商品感兴趣时，可以进入商店内，欣赏商场内的衣服，并可根据自己的体型，构造虚拟自己试穿衣服。 　　数字地球的核心是地球空间信息科学，地球空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是"3S"技术及其集成。所谓"3S"是全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）的统称。没有"3S"技术的发展，现实变化中的地球是不可能以数字的方式进入计算机网络系统的。 "三S"作为数字地球的技术基础和核心将得到迅速发展，一方面数字地球的研究和建设为"三S"技术的发展创造了条件，另一方面"三S"技术的发展为数字地球的建设提供了技术支持。 　　"三S"集成是指将上述三种对地观测新技术及其他相关技术有机地集成在一起。这里所说的集成，是英文Integration的中译文，是指一种有机的结合，在线的连接、实时的处理和系统的整体性。GPS、RS、GIS集成的方式可以在不同技术水平上实现。"三S"集成包括空基三S集成与地基三S集成。 　　空基"三S"集成：用空─地定位模式实现直接对地观测，主要目的是在无地面控制点（或有少量地面控制点）的情况下，实现航空航天遥感信息的直接对地定位、侦察、制导、测量等。 　　地基"三S"集成：车载、舰载定位导航和对地面目标的定位、跟踪、测量等实时作业。 　　数字地球的应用在很大程度上超出我们的想象，可以乐观地说下一世纪中，数字地球将进入千家万户和各行各业。 　 　　总之，随着"三S"技术及相关技术的发展，数字地球将对社会生活的各个方面产生巨大的影响。其中有些影响我们可以想象，有些影响也许我们今日还无法想象。