2.3.1　“三个地球”的界定

2.3.1.1　“透明地球”与“玻璃地球”

1999年，澳大利亚的Carr博士首次提出建设“玻璃地球”时指出，建设“玻璃地球”的目的是使地壳表面1 000米变得“透明（transparent）”（Carr, 1999）。“玻璃地球”的主要任务大致可以分为四大类：地球物理技术、地球化学技术、建模技术、数据整合和可视化技术等。

国内外相关的“透明地球”科学计划的主要任务大致相同，且国内一些学者也沿用“玻璃地球”的表述。吴冲龙认为，“玻璃地球”的关键技术应该包括以下几个方面：①实现天、空、地和深部立体探测及数据采集的新技术、新方法（物探、化探、遥感）；②能满足多维（地下—地上、地质—地理、时空—属性）大数据的一体化存储、管理、调度的三维地质数据库技术；③复杂地质体、地质结构和地质过程的多维、全息、精细、快速和动态建模；④多维地质时空大数据的分析、融合与挖掘技术（吴冲龙，2015）。吴冲龙认为，“玻璃地球’建设的核心技术是信息技术。

随着大数据概念的兴起，国内的专家学者认为，在大数据时代，应该利用大数据技术实现地球的可视化和信息挖掘，使得地球更加透明。

“透明地球”和“玻璃地球”的目标是一致的，本质上都是利用地球物理、地球化学、空间建模和可视化技术，实现地球内部的更加透明化。“透明地球”与“玻璃地球”的研究手段也是一致的，都是“地物化遥感钻”（地质填图、物探技术、化探技术、遥感探测技术和钻探技术）和数据建模可视化等。然而，“地物化遥感钻”具有自身的局限性，要实现“透明化”地球，还需加大地球内部各圈层的相互关系、圈层内物质和能量循环等方面的理论研究，以实现“透明地球”建设。

中国工程院院士卢耀如提升了“透明地球”的内涵，他指出，“研究三维地质，应当加上时空概念，再研究其动态变化，实际上应是五维的研究。此外，加上岩石圈、水圈、大气圈、生物圈四个圈层的运动，以及相应的各种物理、化学、生物作用，这应是‘维’的现象。因此，真正的‘玻璃地球’，应当是六维的研究（图2-2）。”

总体上，“玻璃地球”是利用“地物化遥感钻”和数据建模可视化手段，建立一个可视化的地球，其核心仍然是信息技术。

2.3.1.2　“透明地球”与三维地质填图

三维地质填图的基本方法是全面采用地质信息系统技术，实现从野外数据采集到室内综合整理和地质地理数据一体化存储管理，再到地质建模、图件编绘和空间分析，以及专题研究和应用的全程数字化、信息化和三维可视化（吴冲龙等，2011）。

美国、加拿大、澳大利亚等国家的三维地质填图工作开展得较早，三维可视化工作较为成熟，主要应用于地质体深部结构、矿产资源开发与管理、地下水资源调查、断裂构造变形监测、城市地质灾害防治等方面（郑翔等，2013）。我国三维地质填图工作开展得较晚，国土资源部和中国地质调查局在2006年和2011年先后启动了三维城市地质填图试点和三维区域地质填图试点。

吴冲龙（2017）认为，三维地质填图与“玻璃地球”的建设目标一致、建设内容相似、建设方式协调，三维地质填图应该作为“‘玻璃地球’建设的基础”。总体来说，“透明地球”建设是一个系统工程，需要从理论、技术、方法、装备等多个角度进行革新，三维地质填图则侧重于信息表达，可以认为三维地质填图是“透明地球”的数字化和信息化（图2-3）。

2.3.1.3　“透明地球”与大数据

大数据是“透明地球”的最大的特点之一。地质数据是天然的大数据，从研究对象上来看，包括地球形成与演化、多圈层结构、板块运动、矿物形成、地质灾害、岩体、地层、矿体、油气、土壤、沉积物、地下水等；从研究方法上来看，包括野外调查、物探、化探、钻探、遥感、分析测试和综合分析等；数据的表现形式也多种多样，包括图形、图像、视频、文本、三维模型等。地质数据具备大数据的4V特点（Volume, Velocity, Variety, Value）。仅在10年内，美国“透镜计划”获得的有关北美大陆结构、演化和动力学数据就已超过115TB（刘学，2014）。

“透明地球”是大数据的载体。地质数据具有多源、多时相、多维、多尺度、异构等特点，这些数据在空间上不连片，在时间上不连续，属性上不关联，难以实现地质数据的价值。“透明地球”通过建立一个一体化、高度集成的地质信息系统，实现地质数据的采集、存储、管理、可视化和应用，是地质大数据的有效载体。另一方面，深度学等大数据技术的应用，能够极大地推进这些空间上不连片、时间上不连续和属性上不关联数据的内在规律的发现，反过来又会进一步促使地球更加透明化。

2.3.1.4　“透明地球”与“数字地球”

“透明地球”以地质勘查技术为依托，依靠多专业、多学科、多领域综合手段，加强资源精细勘查、新能源开发以及地下空间探测。它的研究对象是地球的圈层结构、地壳的物质组成、岩石和地层的形成、各种地质作用、地层和岩体的性质、矿物理化性质等。它的研究方法包括地球物理、地球化学、钻探等方法。“数字地球”的研究对象是地球表层自然过程或人类活动的信息。它的主要研究方法包括遥感、地理信息系统、虚拟现实技术等。

吴冲龙等（2012，2015，2017）认为，“玻璃地球”是“数字地球”在地矿领域的体现。“透明地球”和“数字地球”的共同目标都是通过信息化、数字化和可视化技术实现地球的可视化。然而，目前基于3S技术（遥感、地理信息系统和全球定位系统）而建立的“数字地球”框架中，并未充分考虑地表以下的三维空间结构。“透明地球”和“数字地球”无论在研究对象、研究方法还是在表现形式上都有不小的差异，至少在短期内，“透明地球”和“数字地球”还难以统一到一个高度集成的“数字框架”当中（图2-4）。