第一部分 地球空间信息科学技术发展的背景和机遇

第1章 信息化从“e-战略”到“u-战略”的发展和IT红移

1.1 信息化从“e-战略”到“u-战略”的发展趋势综述

信息技术是推进21世纪发展的最强大力量，将为所有的人提供重要的机会。信息社会是通过充分利用知识和设想实现人类的希望的社会。当前，电子商务（e-Business）蓬勃发展，已经在全球成为全新的商业模式。同时，冠以“e”字母的信息化战略逐渐形成了潮流。面向国家、地区、行业领域的信息化的“e-战略”计划被广泛提出。日本、美国均于2000年宣布建设电子政府（e-Government），日本将其作为本国千年工程的重要内容。欧盟提出了电子欧洲——“e-欧洲”计划。类似的“e-英国”、“e-日本”、“e-韩国”等相继提出。在我国，2002年8月，国家做出了开展电子政务（e-Government）建设的决定。全国各地区纷纷响应，以“数字”冠名的数字北京、数字福建、数字广东等信息化计划先后被提出。这些都属于“e-战略”的范畴。

“e-战略”主要是指采用信息通信技术，实施信息化、数字化的经济社会发展战略计划。“e-战略”中的“e”是“electronic”的字头，指“电子化”。“e”化的提出可溯到20世纪90年代初。1992年，美国提出“信息高速公路计划”，其目标是“将网络连接到每一个美国家庭”。网络与家庭相连接即意味着社会公众能够普遍上网，政府、企业、公众可以处于同一个网络环境之中。据此，美国学者提出信息高速公路的五大应用，即电子政府、电子商务、远程教育、远程医疗和电子娱乐。其中，电子政府（e-Government）、电子商务（e-Business）列前两位。面向经济社会发展的“电子化”或“e”化的概念由此产生。随着互联网技术与计算技术的蓬勃发展，“e-战略”逐步被催生出来。

“e”化即“电子化”通常被表述为客观世界的任何对象实体、现象、规律或过程，经数字编码后可以输入计算机进行各种运算、管理和虚拟表达，可通过无线或有线通信网络传输的信息技术的普及化或社会化的过程。“信息化”的内涵通常被表述为“数字化、计算机化、网络化、智能化、虚拟化或可视化”。在现实生活中，“e”化已经被广义地称为“数字化”和“信息化”。应该说“电子化”、“信息化”、“数字化”是一个较为宽泛的概念，很难对它们各下一个明确的定义。需要指出的是，在互联网出现之前的计算机网络应用，如企业的管理信息系统（MIS系统）、EDI、办公自动化等也常被说成是“信息化”或“电子化”，如“电子化办公”、“电子贸易”等。但它们与“e-战略”所表述的“电子化”、“信息化”在应用范围和服务对象上是有区别的。互联网出现之前的信息化无论其规模如何大，投入如何高，因为只能为某个机构、某个部门内部业务或在某种特定的专有网络内为特定的用户提供服务，在应用范围上不可能延伸至全社会，在服务对象上不可能为其外部的、广泛的社会、公众直接服务，因此它们虽然属于信息化范畴，但并不能等同于“e-战略”所表述的信息化。

实施“e-战略”的主要技术基础是互联网技术和计算机技术。政府、企业、公众通过上互联网，共同在网上建立政府、企业、公众相互之间的互动与服务，推动和实现经济社会信息化发展计划。显然，若没有互联网，“e-战略”是无法实施的。

以“e-英国”——“电子英国计划”为例。英国于2000年提出了“电子英国”国家信息化发展计划。2000年9月，英国首相布莱尔发起了“英国在线”运动。英国通过建设世界上最先进的电子政府基础设施，提供在线服务，使英国公民和企业时刻都能与政府的任何部门取得联系。“电子英国”计划的主要内容是加强电子政府建设，发展电子商务和促进全民上网。布莱尔为公共部门制订了三个目标：

（1）2005年使所有希望访问互联网的人，使每个英国家庭都能够上网得到英国政府的电子化的服务；

（2）2002年使英国拥有世界最好的电子商务环境，大力发展电子商务，提升英国的国际竞争力；

（3）2005年使所有的政府服务项目都能上网为英国的企业、公众提供服务。

“电子英国计划”实施至2004年年底，英国已成为全球上网费用最低廉的国家。上网家庭的数量激增了5倍；政府投资将互联网带入每一个社区和每一所学校；10%的人口能在家中宽带上网；四分之三的政府服务项目实现上网，每年在线处理的服务超过100万次。到2006年，英国已经成为网络覆盖率在欧洲数一数二的国家，英国人可以在图书馆、大学等公共场所免费上网。

再以韩国制定并实施的“2003—2008电子政府发展规划”为例。韩国于2003年提出该电子政府发展规划。其愿景是，通过改革政府工作方式，创新公共服务，创新信息资源管理，建设一个基于网络的政府、基于知识的政府和基于全民参与的政府。围绕此愿景，在公众服务、行政效率和公众参与等三个方面都提出了到2008年的明确目标：

（1）公众服务：网上公众服务流程从15%提高到85%，业务支持竞争力从全球第24位上升至第10位等。

（2）行政效率：跨机构的工作流程从局部提升到全面数字化和集成，纸张和电子文档共存上升为全面电子文档，信息共享从有限的跨部门信息共享到全面的跨部门信息共享等。

（3）公共参与：公众电子参政从民意测验、征求公众意见到公众参与制度制定、电子投票，行政信息公开化从被动且有限的公开到主动且全面公开等。

为了落实该规划，韩国明确了电子政府的建设方向。在改革政府的工作方式上，强调必须将面向政府机构的电子政务应用设计，改变为面向政府服务流程的跨部门电子政务应用设计；在创新公共服务的交互方式上，强调建设统一门户、无须公民到场的在线交流等；在创新信息资源管理上，强调要变每个机构管理自己的IT资源为全政府的集成化管理，变各部门自己的标准为公共标准和跨部门链接等。

为了推动该规划的实施，韩国还于2003年修订了本国的“电子政府法”，用法律保障该规划的实行。至2007年，韩国提前全面实现了该规划。韩国中央政府投入运行了几乎跨所有行政部门且几乎覆盖所有职能和业务流程的一体化的“On-nara”（意为始终运转并向国民提供服务的国家）业务处理系统，使韩国在联合国电子政府排名中从第16位跃升至第5位，被国际上赞誉为“韩国是一个已经完成政府创新的代表性国家”。

随着推进“e-战略”带来的巨大的社会进步，计算技术及移动通信技术的进一步发展为人类呈现出更加广阔的信息化前景。随着社会的信息化和信息的社会化，人们开始考虑用“u”（ubiquitous，意指无所不在的、泛在的）取代“e”，用来表述21世纪将是信息技术应用无所不在、信息化泛在的信息社会。“u-战略”的理念正在社会与技术进步中悄然取代“e-战略”而成为世界各国发展社会信息化的新战略。从“e”到“u”，看上去只是一个字母或单词的改动，却蕴含了整个信息化战略框架的深刻转变。

“u-战略”面向经济社会的信息化大融合。“u-战略”要实现的是“泛在”的社会信息化目标，它将使信息化无所不在、无所不包、无所不能。“u-战略”不仅包含了“e-战略”的全部信息化目标，还在社会信息化的深度和广度上无限扩展，渗入到经济社会生活中的所有领域和所有层面。欧盟称“u-欧盟计划”为“数字融合时代计划”和“无所不在的信息社会计划”。

实施“u-战略”的关键技术基础是“u-网络”和“u-计算”。无线宽带网络技术、RFID（射频身份识别，又简称为电子标签）技术、广播网络技术、有线网络技术、无线传感器网络等相互融合，构成了“u-网络”或称“泛在网络”。其无线接入能力使网络“无所不在”成为可能，人们可以在任何时间、任何地点上网获得信息服务；其融合性使非信息技术设备可以通过传感器网络入网，人和各种实体可以借助电子标签入网，使网络覆盖无所不包。“泛在网络”的产生和发展扩大了应用的深度和广度，推动了信息技术的进一步发展。“u-计算”（u-Computing，又称“普适计算”）覆盖了各种网络应用计算，如Web2.0、网格计算、云计算及IPv6等应用与管理技术，使信息化能够延深到经济社会包括宏观和微观的所有层面和公众日常生活之中，并实现所有的功能要求，信息化的成本得到大幅度降低，使实现“泛在”的、无所不能的信息化目标成为可能。

从“e”“到“u”是信息技术从硬件、软件到服务的不断进步的产物。在强大社会需求的推动下，信息技术始终保持高速发展。实践表明，以摩尔定律（Moore’s Law）为代表，传输、存储、处理技术大体上以相近的指数曲线发展，体现了严格的确定性。这里的发展曲线是指产品，不是实验室的研究项目。信息技术的发展路径如图1-1所示。到2020—2030年以后，摩尔定律的不确定性将可能成为主导。

仅以计算处理能力为例，据2008年6月最新公布的全球超级计算机500强排行榜，美国IBM公司研制的“走鹃”（Roadrunner）超级计算机，运算速度达到了每秒1.026petaflop，即每秒可进行1026万亿次浮点运算（http://www.sina.com.cn，2008年06月18日）。仅用两年多时间“走鹃”的性能就超过了IBM公司研制的蓝色基因/L（每秒钟478万亿次浮点运算）的1倍以上，基本上符合摩尔定律。信息技术的持续进步为满足世界各国经济社会信息化战略发展的需求提供了充分的技术保障。

从“e”到“u”意味着需要建立一个新的信息通信技术（ICT）应用环境，它需要同时满足三个要求：

（1）无论在何处使用，无论使用模式是固定的还是移动的，是有线的还是无线的，它都能提供永远在线的宽带接入；

（2）不仅能够连接通用的大型计算机和个人电脑，也能连接移动电话、PDA、游戏机、汽车导航系统、数字电视机、信息家电等设备，还能通过电子标签实现物联网以及传感器网络实现非信息设备的入网，通过IPv6提供的近乎无限多的地址资源实现所有社会实体的联网；

（3）能够实现对任意种类的信息的综合利用，安全地满足所有的信息服务与用户的个性化需求。

“u”还被赋予更深层和更具体的理念。例如在u-Japan中，“u”的理念又被细化为三方面：普及（universal）、面向用户（user-oriented）以及独特性（unique）。“universal”是让所有的人（包括高龄老人及残障人士）都可以方便地使用网络资源，达到人们之间的紧密沟通，彻底消灭“数字鸿沟”；“user-oriented”强调的是应用要重视使用者的便利性，以人为本，从每一个细部体现科技的人文关怀；“unique”则体现了使用者鲜活的个体特性，为大众提供展现活力和个性的舞台，力图在人类无限创造力的推动下，不断地创造出新的服务模式和商务形态。

国际上在“u-战略”理念的推动下，经济社会信息化的面貌正发生着深刻变化。技术进步使信息化的成本和门槛不断降低，使社会信息化进程空前加速。例如，在较短的时间内，中国网民数量在2008年6月即达到2.53亿，位居全球第一，并仍在高速增长。公民通过网络参与经济社会生活，参政议政已经形成强大的舆论监督力量。为广大中小企业和社会公众直接服务的SaaS（Software as a Service）商业应用模式发展迅速，企业和公众可以只凭借简单的互联网使用技能，无须了解复杂的信息系统构建技术即可利用商业应用服务平台，以低廉的价格购买所需的信息化服务，实现企业乃至个人的信息化目标。例如，广东省已将利用阿里巴巴网站构建中小企业的电子商务平台作为政府推动企业信息化的重要策略，企业可用极低的成本实现高效的电子商务。Google公司的在线Office和企业应用套件，不但可以大大降低客户端的技术复杂度，还可以更方便地实现协同办公和移动化办公，并可与企业原有的信息系统相融合。网络经济和现代信息服务业得到空前发展。

当我们审视地球空间信息系统的应用发展时不难看到，它的发展背景也是信息技术日新月异的进步。地球观测信息系统建立在大地测绘科学和遥感科学的基础上，地球本身是一个复杂的、开放的、远离平衡的和具有自组织功能的巨系统。对于地球空间信息系统来说，不论数据采集、处理、存储、运算、分析、虚拟表达和网络化应用，都属于信息技术的高端应用范畴，必须依靠高性能计算、宽带网络和海量数据处理技术。今天，地球空间信息系统的应用已经成为经济社会信息化的重要领域和国家信息化战略中不可或缺的组成部分。正是信息技术进步使以往处于高端应用、甚至只能是政府和大型研究机构才有条件使用的昂贵的地球空间信息技术，在当今进入经济社会发展的所有领域，甚至进入寻常百姓家。美国Google公司仅以一个商业公司之力竟能够为全球公众提供卫星影像信息服务。仅从国际、国内地理信息系统（GIS）的发展历程来看，从大中型主机上的GIS到微机网络环境上的Web GIS，再到互联网环境上的Grid GIS，客户端虚拟化环境上的Cloud GIS，直到空间信息技术（SIT）与管理信息技术（MIT）的完全融合。遥感、地理信息系统、卫星定位系统、位置服务、无线精准传感器网络与经济社会中各种业务的融合，将有力地推动“泛在”的地球空间信息应用服务。地球信息系统的发展路径完全符合从“e-战略”向“u-战略”发展的大趋势。