2.3.1　“三個地球”的界定

2.3.1.1　“透明地球”與“玻璃地球”

1999年，澳大利亞的Carr博士首次提出建設“玻璃地球”時指出，建設“玻璃地球”的目的是使地殼表面1 000米變得“透明（transparent）”（Carr, 1999）。“玻璃地球”的主要任務大致可以分為四大類：地球物理技術、地球化學技術、建模技術、數據整合和可視化技術等。

國內外相關的“透明地球”科學計劃的主要任務大致相同，且國內一些學者也沿用“玻璃地球”的表述。吳沖龍認為，“玻璃地球”的關鍵技術應該包括以下幾個方面：①實現天、空、地和深部立體探測及數據采集的新技術、新方法（物探、化探、遙感）；②能滿足多維（地下—地上、地質—地理、時空—屬性）大數據的一體化存儲、管理、調度的三維地質數據庫技術；③復雜地質體、地質結構和地質過程的多維、全息、精細、快速和動態建模；④多維地質時空大數據的分析、融合與挖掘技術（吳沖龍，2015）。吳沖龍認為，“玻璃地球’建設的核心技術是信息技術。

隨著大數據概念的興起，國內的專家學者認為，在大數據時代，應該利用大數據技術實現地球的可視化和信息挖掘，使得地球更加透明。

“透明地球”和“玻璃地球”的目標是一致的，本質上都是利用地球物理、地球化學、空間建模和可視化技術，實現地球內部的更加透明化。“透明地球”與“玻璃地球”的研究手段也是一致的，都是“地物化遙感鉆”（地質填圖、物探技術、化探技術、遙感探測技術和鉆探技術）和數據建模可視化等。然而，“地物化遙感鉆”具有自身的局限性，要實現“透明化”地球，還需加大地球內部各圈層的相互關系、圈層內物質和能量循環等方面的理論研究，以實現“透明地球”建設。

中國工程院院士盧耀如提升了“透明地球”的內涵，他指出，“研究三維地質，應當加上時空概念，再研究其動態變化，實際上應是五維的研究。此外，加上巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈四個圈層的運動，以及相應的各種物理、化學、生物作用，這應是‘維’的現象。因此，真正的‘玻璃地球’，應當是六維的研究（圖2-2）。”

總體上，“玻璃地球”是利用“地物化遙感鉆”和數據建模可視化手段，建立一個可視化的地球，其核心仍然是信息技術。

2.3.1.2　“透明地球”與三維地質填圖

三維地質填圖的基本方法是全面采用地質信息系統技術，實現從野外數據采集到室內綜合整理和地質地理數據一體化存儲管理，再到地質建模、圖件編繪和空間分析，以及專題研究和應用的全程數字化、信息化和三維可視化（吳沖龍等，2011）。

美國、加拿大、澳大利亞等國家的三維地質填圖工作開展得較早，三維可視化工作較為成熟，主要應用于地質體深部結構、礦產資源開發與管理、地下水資源調查、斷裂構造變形監測、城市地質災害防治等方面（鄭翔等，2013）。我國三維地質填圖工作開展得較晚，國土資源部和中國地質調查局在2006年和2011年先后啟動了三維城市地質填圖試點和三維區域地質填圖試點。

吳沖龍（2017）認為，三維地質填圖與“玻璃地球”的建設目標一致、建設內容相似、建設方式協調，三維地質填圖應該作為“‘玻璃地球’建設的基礎”。總體來說，“透明地球”建設是一個系統工程，需要從理論、技術、方法、裝備等多個角度進行革新，三維地質填圖則側重于信息表達，可以認為三維地質填圖是“透明地球”的數字化和信息化（圖2-3）。

2.3.1.3　“透明地球”與大數據

大數據是“透明地球”的最大的特點之一。地質數據是天然的大數據，從研究對象上來看，包括地球形成與演化、多圈層結構、板塊運動、礦物形成、地質災害、巖體、地層、礦體、油氣、土壤、沉積物、地下水等；從研究方法上來看，包括野外調查、物探、化探、鉆探、遙感、分析測試和綜合分析等；數據的表現形式也多種多樣，包括圖形、圖像、視頻、文本、三維模型等。地質數據具備大數據的4V特點（Volume, Velocity, Variety, Value）。僅在10年內，美國“透鏡計劃”獲得的有關北美大陸結構、演化和動力學數據就已超過115TB（劉學，2014）。

“透明地球”是大數據的載體。地質數據具有多源、多時相、多維、多尺度、異構等特點，這些數據在空間上不連片，在時間上不連續，屬性上不關聯，難以實現地質數據的價值。“透明地球”通過建立一個一體化、高度集成的地質信息系統，實現地質數據的采集、存儲、管理、可視化和應用，是地質大數據的有效載體。另一方面，深度學等大數據技術的應用，能夠極大地推進這些空間上不連片、時間上不連續和屬性上不關聯數據的內在規律的發現，反過來又會進一步促使地球更加透明化。

2.3.1.4　“透明地球”與“數字地球”

“透明地球”以地質勘查技術為依托，依靠多專業、多學科、多領域綜合手段，加強資源精細勘查、新能源開發以及地下空間探測。它的研究對象是地球的圈層結構、地殼的物質組成、巖石和地層的形成、各種地質作用、地層和巖體的性質、礦物理化性質等。它的研究方法包括地球物理、地球化學、鉆探等方法。“數字地球”的研究對象是地球表層自然過程或人類活動的信息。它的主要研究方法包括遙感、地理信息系統、虛擬現實技術等。

吳沖龍等（2012，2015，2017）認為，“玻璃地球”是“數字地球”在地礦領域的體現。“透明地球”和“數字地球”的共同目標都是通過信息化、數字化和可視化技術實現地球的可視化。然而，目前基于3S技術（遙感、地理信息系統和全球定位系統）而建立的“數字地球”框架中，并未充分考慮地表以下的三維空間結構。“透明地球”和“數字地球”無論在研究對象、研究方法還是在表現形式上都有不小的差異，至少在短期內，“透明地球”和“數字地球”還難以統一到一個高度集成的“數字框架”當中（圖2-4）。