自20世纪70年代以来，全球信息化的发展速度加快，科学数据积累迅速增加。据估算，人类社会最近30年所积累的科学数据总量已经超过了人类5000年发展历史所积累的数据量总和。随着计算机及信息技术的飞速发展，以地球观测系统（Earth Observe System, EOS）为代表的地球科学全方位立体数字观测网的形成，使地球科学观测和监控每日所获取的数据数以TB到PB计。地球科学数据是研究地球形成深化演化、探讨人类生态环境及其变迁、减轻自然灾害、合理开发资源和促进社会可持续发展的重要科学数据，是宝贵的科学财富，如何充分发挥这些科学数据的能量，使之能更好地为国民经济建设服务，已成为地球科学数据建设与管理关键。网格技术的逐步成熟，为地球科学数据的保值增值提供了新的机遇。网格、网格计算、数据网格是继传统因特网、万维网之后的第三代因特网应用。传统因特网实现了计算机硬件的联通，万维网实现了网页的联通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面联通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等等，最终实现网络虚拟环境上的资源共享和协同工作，消除信息孤岛和资源孤岛。网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通百姓提供更多的资源、功能和交互性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格的功能则更多更强，它能让人们透明地使用计算、存储等其他资源。本文在研究过程中参阅大量网格、网格计算、数据网格等方面的最新资料，并尝试建立小型网格试验床，以期构建地球数据网格原型。在对网格技术、网格计算技术剖析的基础上，通过对地理科学传统研究手段和研究方法的探讨，试图将现代地理学的研究范式与融合到以EOS、GOIN、Computing GRID、NSDI所构建的虚拟创新平台上来。通过探讨发现，以库恩的模式转换和费耶阿本德的多元主义为代表的不确定型科学发展模式认为科学发展的基本模式为：前科学-->常态科学-->反常-->危机-->革命（出现新的模式）-->新的常态科学。纵观地理学的发展，地理学的发展既有规<WP=3>范性因素，又有历史性因素的作用。伴随着系统论、控制论、信息论和现代计算机技术及其他相关学科的发展，地理学也由古代地理学、近代地理学发展到现代地理学，且规范性因素作用愈强，历史性因素愈少。地理学的发展虽然并不严格按照库恩的科学发展模式演化，但在地理科学发展过程中某些关键点（或阶段）上却是与库恩理论十分相符。网格、网格计算技术的与网格终端（Terminal）、地球观测系统（Earth Observe System, EOS）、国家信息基础设施（National Information Infrastructure, NII）、全球观测信息网络（Global Observe Information Net, GOIN）、高速计算网格（Computing GRID）、国家空间数据基础设施（National Spatial Data Infrastructure, NSDI）、数字地球（Digital Earth）相结合，为现代地理学的发展提供了新的科研平台和科研环境。其中，EOS获取数据，NII、GOIN、Computing GRID联合获取和传输数据，NSDI存贮、分发和共享数据，数字地球（Digital Earth）实现数据融合平台从而对数据进行分析、仿真和虚拟实验。以此为基础建立的虚拟创新环境下的现代地理科学研究将是三维、动态、可重复模拟和完全定量。数学分析方法、系统分析方法、模型分析方法、计算机技术、遥感探测技术、地理信息系统技术、全球定位技术使地理科学研究不再以描述性的文字提交研究成果，使地理科学研究能够在更深层次上参与到资源环境管理、开发与社会经济活动中。对地理科学而言，在数字地球实验室中创造了一个地理科学虚拟创新环境，该虚拟创新环境为地理科学研究提供了全新的科研平台和科研手段。地理科学研究的虚拟创新环境是以数字地球为框架，运用现代信息科学技术为手段，使地理科学研究在现有理论和方法的基础上实现非线性发展的跨越。“身临其境的感受，超越现实的理解”是地理科学虚拟创新环境所追求的目标。网格思想及网格技术在地理科学中的应用，必然为地理研究带来新的发展机遇，又提出了挑战。