GIS技術(shù)在國外現(xiàn)狀 簡述gis的國內(nèi)外發(fā)展歷程

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展概況？？？急~?。。。?！

GIS 是為解決資源與環(huán)境等全球性問題而發(fā)展起來的技

創(chuàng)新互聯(lián)專注為客戶提供全方位的互聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)，包含不限于做網(wǎng)站、成都網(wǎng)站設(shè)計、海陽網(wǎng)絡(luò)推廣、微信平臺小程序開發(fā)、海陽網(wǎng)絡(luò)營銷、海陽企業(yè)策劃、海陽品牌公關(guān)、搜索引擎seo、人物專訪、企業(yè)宣傳片、企業(yè)代運營等，從售前售中售后，我們都將竭誠為您服務(wù)，您的肯定，是我們最大的嘉獎；創(chuàng)新互聯(lián)為所有大學(xué)生創(chuàng)業(yè)者提供海陽建站搭建服務(wù)，24小時服務(wù)熱線：028-86922220，官方網(wǎng)址：bm7419.com

術(shù)與產(chǎn)業(yè)。上世紀60 年代中期，加拿大開始研究建立世界上

第一個地理信息系統(tǒng)(CGIS)，隨后又出現(xiàn)了美國哈佛大學(xué)的

SYMAP 和GRID 等系統(tǒng)。自那時起，GIS 開始服務(wù)于經(jīng)濟建設(shè)

和社會生活。在北美、西歐和日本等發(fā)達國家，現(xiàn)在已建立

了國家級、洲際之間以及各種專題性的地理信息系統(tǒng)。我國

GIS 的研究與應(yīng)用始于上世紀80 年代，近30 年來發(fā)展也十分

迅速，在計算機輔助繪制地圖等方面開展了大量基礎(chǔ)性的試

驗與研究工作，在理論、技術(shù)方法和實踐經(jīng)驗等方面都有了

長足的進步。

1.國外地理信息系統(tǒng)(GIS) 發(fā)展的4 個階段

（1）模擬地理信息系統(tǒng)階段

自19 世紀以來就得到廣泛應(yīng)用的地圖——模擬的圖形數(shù)

據(jù)庫和描述地理的文獻著作——模擬的屬性數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，

構(gòu)成了地理信息系統(tǒng)的基本概念模型。但是，這種模擬式的、

基于紙張的信息系統(tǒng)和信息過程，使得空間相關(guān)數(shù)據(jù)的存貯、

管理、量算與分析、應(yīng)用極不規(guī)范、不方便和效率低下。隨

著計算機科學(xué)的興起，數(shù)字地理信息的管理與使用成為必然。

（2）學(xué)術(shù)探索階段

上世紀50 年代，由于電子技術(shù)的發(fā)展及其在測量與制圖

學(xué)中的應(yīng)用，人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯和

處理各種與空間和地理分布有關(guān)的圖形和屬性數(shù)據(jù)。1956 年，

奧地利測繪部門首先利用電子計算機建立了地籍數(shù)據(jù)庫，隨

后這一技術(shù)被各國廣泛應(yīng)用于土地測繪與地籍管理。1963 年，

加拿大測量學(xué)家首先提出地理信息系統(tǒng)這一術(shù)語，并建立了

世界上第一個地理信息系統(tǒng)—— 加拿大地理信息系統(tǒng)

（CGIS），用于資源與環(huán)境的管理和規(guī)劃。稍后，北美和西歐

成立了許多與GIS 有關(guān)的組織與機構(gòu)，如美國城市與區(qū)域信

息系統(tǒng)協(xié)會（URISA），國際地理聯(lián)合會（IGU）地理數(shù)據(jù)收集

和處理委員會（CGDPS）等，極大地促進了地理信息系統(tǒng)

知識與技術(shù)的傳播和推廣應(yīng)用。

（3）飛速發(fā)展和推廣應(yīng)用階段

上世紀70 年代以后，由于計算機技術(shù)的工業(yè)化、標準化

與實用化，以及大型商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立與使用，地理信

息系統(tǒng)對地理空間數(shù)據(jù)的處理速度與能力取得突破性進展。

其結(jié)果是：①一些發(fā)達國家先后建立了許多專業(yè)性的土地信

息系統(tǒng)（LIS）和資源與環(huán)境信息系統(tǒng)（GIS）；②關(guān)于GIS 軟

件、硬件和項目開發(fā)的商業(yè)公司篷勃發(fā)展。到1989 年，國際

市場上有報價的GIS 軟件達70 多個，并出現(xiàn)一些有代表性的

公司和產(chǎn)品。③數(shù)字地理信息的生產(chǎn)標準化、工業(yè)化和商品

化。④各種通用和專用的地理空間分析模型得到深入研究和

廣泛使用，GIS 的空間分析能力顯著增強。⑤有關(guān)GIS 的具有

技術(shù)權(quán)威和行政權(quán)威的行業(yè)機構(gòu)和研究部門在GIS 的應(yīng)用發(fā)

展中發(fā)揮引導(dǎo)和驅(qū)動作用。

（4）地理信息產(chǎn)業(yè)的形成和社會化地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)

上世紀90 年代以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及國民經(jīng)濟信

息化的推進，地理信息系統(tǒng)作為大的地理信息中心，進入日

常辦公室和千家萬戶之中，從面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的項目開發(fā)到綜

合性城市與區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展研究，從政府行為、學(xué)術(shù)行為

發(fā)展到公民行為和信息民主，成為信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

2.國內(nèi)地理信息系統(tǒng)(GIS)發(fā)展現(xiàn)狀

我國對GIS 的研究起步較晚，但是近30 年來，在各級政

府和有關(guān)人士的大力呼吁和促動下，我國的地理信息系統(tǒng)事

業(yè)突飛猛進，成績巨大。我國GIS 的發(fā)展可以劃分為3 個階

段。

（1）起步準備階段（1978～1985 年）

主要在概念和理論體系的引入與建立，關(guān)于遙感分析、

制圖和數(shù)字地面模型的試驗研究，以及軟、硬件的引進，相

應(yīng)規(guī)范的研究，局部系統(tǒng)或試驗系統(tǒng)的開發(fā)研究，為GIS 的

全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（2）加速發(fā)展階段（1985～1995 年）

GIS 作為一個全國性的研究與應(yīng)用領(lǐng)域，進行了有計劃、

有目標、有組織的科學(xué)試驗與工程建設(shè)，取得一定的社會經(jīng)

濟效益。主要表現(xiàn)在：①GIS 教育與知識傳播的熱浪此起彼伏，

GIS 成為空間相關(guān)領(lǐng)域的熱門話題；②GIS 建設(shè)引起各級

政府高度重視，其發(fā)展機制由學(xué)術(shù)推動演變?yōu)檎苿?；?/p>

部分城市和沿海地區(qū)GIS 建設(shè)率先進入實施階段，并取得階

段性成果；④出現(xiàn)商品化的國產(chǎn)GIS 軟件、硬件品牌；出現(xiàn)

專門的GIS 的管理中心、研究機構(gòu)與公司；出現(xiàn)專門的GIS

協(xié)會，涌現(xiàn)一批GIS 專門人才；出現(xiàn)專門的刊物與展示會；

初步形成全國性的GIS 市場。⑤在應(yīng)用模式、行業(yè)模式和管

理方面作了有益的探索。

（3）地理信息產(chǎn)業(yè)化階段（1995－）

目前，我國GIS 的發(fā)展正處于向產(chǎn)業(yè)化階段過渡的轉(zhuǎn)折

點。能否借助國際大氣候的東風(fēng)，倚重國內(nèi)經(jīng)濟高速發(fā)展的

大好形勢，搭乘全球信息高速公路的快車，實現(xiàn)地理信息產(chǎn)

業(yè)化和國民經(jīng)濟信息化，這是國內(nèi)地理信息界人士面臨的嚴

重挑戰(zhàn)和千載難逢的機遇。而在這一過程中，一方面需要探

索建立一套政府宏觀調(diào)控與市場機制相結(jié)合的地理信息產(chǎn)業(yè)

模式。另一方面，則要充分總結(jié)和借鑒國內(nèi)外地理信息系統(tǒng)

項目建設(shè)的經(jīng)驗和教訓(xùn)，掌握地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動向，建

立起行之有效的地理信息系統(tǒng)工程學(xué)的理論、方法與管理模

式。

（三）地理信息系統(tǒng)(GIS)的發(fā)展動向

近年來地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速，其主要的原動力來

自日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑾到y(tǒng)不斷提高的要求。另

一方面，計算機科學(xué)的飛速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)提供了先進

的工具和手段，許多計算機領(lǐng)域的新技術(shù)，如面向?qū)ο蠹夹g(shù)、

三維技術(shù)、圖象處理和人工智能技術(shù)都可直接應(yīng)用到地理信

息系統(tǒng)中。下面對當前地理信息系統(tǒng)研究中的幾個熱點研究

領(lǐng)域作一介紹。

1.GIS 中面向?qū)ο蠹夹g(shù)研究

面向?qū)ο蠓椒槿藗冊谟嬎銠C上直接描述物理世界提供

了一條適合于人類思維模式的方法，面向?qū)ο蟮募夹g(shù)在GIS

中的應(yīng)用，即面向?qū)ο蟮腉IS，已成為GIS 的發(fā)展方向。這是

因為空間信息較之傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理的一維信息更為復(fù)雜、瑣

碎，面向?qū)ο蟮姆椒槊枋鰪?fù)雜的空間信息提供了一條直觀、

結(jié)構(gòu)清晰、組織有序的方法，因而倍受重視。面向?qū)ο蟮腉IS

較之傳統(tǒng)GIS 有下列優(yōu)點：(1)所有的地物以對象形式封裝，

而不是以復(fù)雜的關(guān)系形式存儲，使系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)良好、清晰；

(2)以對象為基礎(chǔ)，消除了分層的概念；(3)面向?qū)ο蟮姆诸?/p>

結(jié)構(gòu)和組裝結(jié)構(gòu)使GIS 可以直接定義和處理復(fù)雜的地物類型；

(4)根據(jù)面向?qū)ο蠛缶幾g的思想，用戶可以在現(xiàn)有抽象數(shù)據(jù)類

型和空間操作箱上定義自己所需的數(shù)據(jù)類型和空間操作方

法，增強系統(tǒng)的開發(fā)性和可擴充性；(5)基于icon 的面向?qū)?/p>

象的用戶界面，便于用戶操作和使用。

2.時空系統(tǒng)

傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)只考慮地物的空間特性，忽略了其

時間特性。在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，如環(huán)境監(jiān)測、地震救援、天

氣預(yù)報等，空間對象是隨時間變化的，而這種動態(tài)變化的規(guī)

律在求解過程中起著十分重要的作用。過去GIS 忽略時態(tài)主

要是受器件的限制，也有技術(shù)方面的原因。近年來，對GIS

中時態(tài)特性的研究變得十分活躍，即所謂“時空系統(tǒng)”。

地物除了具有三維空間中的空間性質(zhì)外，如何刻畫時間

維的變化也十分重要。通常把GIS 的時間維分成處理時間維

和有效時間維。處理時間又稱數(shù)據(jù)庫時間或系統(tǒng)時間，它指

在GIS 中處理發(fā)生的時間。有效時間亦稱事件時間或?qū)嶋H時

間，它指在實際應(yīng)用領(lǐng)域事件出現(xiàn)的時間。

根據(jù)處理時間和有效時間的劃分，可以把時空系統(tǒng)分為4

類：靜態(tài)時空系統(tǒng)、歷史時態(tài)系統(tǒng)、回溯時態(tài)系統(tǒng)和雙時態(tài)

系統(tǒng)。

(1)靜態(tài)時空系統(tǒng)。它既不支持處理時間，也不支持有效

時間，系統(tǒng)只保留應(yīng)用領(lǐng)域的一種狀態(tài)，比如當前狀態(tài)。(2)

歷史時態(tài)系統(tǒng)。它只支持有效時間，這種系統(tǒng)適用于事件實

際發(fā)生的歷史對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域。(3)回溯時態(tài)

系統(tǒng)。它只支持處理時間，這種系統(tǒng)適用于信息系統(tǒng)的歷史

對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域。(4)雙時態(tài)系統(tǒng)。它同時支

持處理時間和有效時間。處理時間記錄了信息系統(tǒng)的歷史，

有效時間記錄了事件發(fā)生的歷史。 時空系統(tǒng)主要研究時空模

型，時空數(shù)據(jù)的表示、存儲、操作、查詢和時空分析。

3.地理信息建模系統(tǒng)

通用GIS 的空間分析功能對于大多數(shù)的應(yīng)用問題是遠遠

不夠的，因為這些領(lǐng)域都有自己獨特的專用模型，目前通用

的GIS 大多通過提供進行二次開發(fā)的工具和環(huán)境來解決這一

問題。二次開發(fā)工具的一個主要問題是它對于普通用戶而言

過于困難。而GIS 成功應(yīng)用于專門領(lǐng)域的關(guān)鍵在于支持建立

該領(lǐng)域特有的空間分析模型。GIS 應(yīng)當支持面向用戶的空間分

析模型的定義、生成和檢驗的環(huán)境，支持與用戶交互式的基

于GIS 的分析、建模和決策。這種GIS 系統(tǒng)又稱為地理信

息建模系統(tǒng)(GIMS)。GIMS 是目前GIS 研究的熱點問題之一。

GIMS 的研究有幾個值得注意的動向。(1)面向?qū)ο笤贕IS

中的應(yīng)用。面向?qū)ο蠹夹g(shù)用對象(實體屬性和操作的封裝)、

對象類結(jié)構(gòu)(分類和組裝結(jié)構(gòu))、對象間的通訊來描述客觀世

界，為描述復(fù)雜的三維空間提供了一條結(jié)構(gòu)化的途徑。這種

技術(shù)本身就為模型的定義和表示提供了有效的手段，因而在

面向?qū)ο驡IS 基礎(chǔ)上研究面向?qū)ο蟮哪Ｐ投x、生成和檢驗，

應(yīng)當比在傳統(tǒng)GIS 上用傳統(tǒng)方法要容易得多。(2)基于icon

的用戶建模界面。建模過程中的對象和空間分析操作均以

icon 形式展示給用戶，用戶亦可自定義icon。用戶在對icon

的定義、選擇和操作中完成模型的定義和檢驗。這種方法較

之AML 這類宏語言要方便和直觀得多。(3)GIS 與其他的模型

和知識庫的結(jié)合。這是許多應(yīng)用領(lǐng)域面臨的一個非常實際的

問題，即存在GIS 之外的模型和知識庫如何與GIS 耦合成一

個有機整體。

4.GIS 將往高維化發(fā)展

GIS 在礦山與地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大限制的重要原因

是其在處理三維問題上的不足?，F(xiàn)有的GIS 軟件雖然可以用

數(shù)字高程模型來處理空間實體的高程坐標，但是由于他們無

法建立空間實體的三維拓撲關(guān)系，使得很多真三維操作難以

實現(xiàn)，因而人們將現(xiàn)有的GIS 稱為二維GIS 或2.5 維GIS。礦

山、地質(zhì)以及氣象、環(huán)境、地球物理、水文等眾多的應(yīng)用領(lǐng)

域都需要三維GIS 平臺來支持他們大量的真三維操作?？臻g

可視化技術(shù)是指在動態(tài)、時空變換、多維的可交互的地圖條

件下探索視覺效果和提高視覺效果的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(VR)技

術(shù)，也稱虛擬環(huán)境和人工現(xiàn)實，已在游戲中成功使用。運用

空間可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行地形環(huán)境仿真，真實再

現(xiàn)地景，用于交互式觀察和分析，提高對地形環(huán)境的認知效

果，是今后三維GIS 可視化發(fā)展的一個重點。四維GIS（4DGIS）

一般是指在原有的三維GIS 基礎(chǔ)上加入時間變量而構(gòu)成的

GIS。許多人認為地質(zhì)特征是不變的，但實際上大部分地質(zhì)特

征是動態(tài)的、變化的，不是所有地質(zhì)情況都是變化緩慢的，

水災(zāi)、地震、暴風(fēng)雨以及滑坡都會使局部地質(zhì)條件發(fā)生快速

而巨大的變化。地質(zhì)學(xué)家對4D(立體3D 加上時間第4D)的空

間——時間模型尤感興趣。但是，增加一維將帶來很大的問

題。比如數(shù)據(jù)量的幾何級數(shù)增長，致使數(shù)據(jù)的采集、存取、

處理都帶來一系列的問題。不過，這些問題可以在計算機技

術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及相關(guān)電子技術(shù)的發(fā)展而得到解決。因此，

如何設(shè)計4DGIS 并運用它來描述和處理地理對象的時態(tài)特征

是一個重要的發(fā)展領(lǐng)域。

GIS技術(shù)在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

0 引言

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展、空間技術(shù)的日新月異及計算機圖形學(xué)理論的日漸完善，GIS（Geographic Information System）技術(shù)也日趨成熟，并且逐漸被人們所認識和接受。近年來，GIS被世界各國普遍重視，尤其是“數(shù)字地球”概念的提出，使其核心技術(shù)GIS更為各國政府所關(guān)注。目前，以管理空間數(shù)據(jù)見長的GIS已經(jīng)在全球變化與監(jiān)測、軍事、資源管理、城市規(guī)劃、土地管理、環(huán)境研究、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)測、交通管理、礦產(chǎn)資源評價、文物保護、濕地制圖以及政府部門等許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。當前GIS正處于急劇發(fā)展和變化之中，研究和總結(jié)GIS技術(shù)發(fā)展，對進一步開展GIS研究工作具有重要的指導(dǎo)意義。因此，本文就目前GIS技術(shù)的研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進行總結(jié)和分析。

1 GIS研究現(xiàn)狀及其分析

1.1 GIS研究現(xiàn)狀

世紀90年代以來，由于計算機技術(shù)的不斷突破以及其它相關(guān)理論和技術(shù)的完善，GIS在全球得到了迅速的發(fā)展。在海量數(shù)據(jù)存儲、處理、表達、顯示及數(shù)據(jù)共享技術(shù)等方面都取得了顯著的成效，其概括起來有以下幾個方面[1]：①硬件系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機結(jié)構(gòu)，初步形成了網(wǎng)絡(luò)化、分布式、多媒體GIS；②在GIS的設(shè)計中，提出了采用“開放的CIS環(huán)境”的概念，最終以實現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)共享為目標；③高度重視數(shù)據(jù)標準化與數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題，并已形成一些較為可行的數(shù)據(jù)標準；④面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)問世，正在發(fā)展稱之為“對象——關(guān)系DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）”；⑤以CIS為核心的“3S”技術(shù)的逐漸成熟，為資源與環(huán)境工作提供了空間數(shù)據(jù)新的工具和方法；⑥新的數(shù)學(xué)理論和工具采用CIS，使其信息識別功能、空間分析功能得以增強等等。

在GIS技術(shù)不斷發(fā)展下，目前GIS的應(yīng)用已從基礎(chǔ)信息管理與規(guī)劃轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的區(qū)域開發(fā)、預(yù)測預(yù)報，與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球監(jiān)測，成為重要的輔助決策工具。據(jù)有關(guān)部門估計，目前世界上常用的GIS軟件己達400多種[2].國外較著名的GIS軟件產(chǎn)品有[3]：Auotodesk系列產(chǎn)品、Arc/Info、MapInfo及其構(gòu)件產(chǎn)品、Intergraph、Microstation等，還有Web環(huán)境下矢量地圖發(fā)布的標準和規(guī)范，如XML、GML、SVG等等。我國GIS軟件研制起步較晚，比較成熟的測繪軟件主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。盡管現(xiàn)存的GIS軟件很多，但對于它的研究應(yīng)用，歸納概括起來有二種情況：一是利用GIS系統(tǒng)處理用戶的數(shù)據(jù)；二是在GIS的基礎(chǔ)上，利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)用戶專用的GIS軟件。目前已成功應(yīng)用包括資源管理、自動制圖、設(shè)施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領(lǐng)域。在美國及發(fā)達國家，GIS的應(yīng)用遍及環(huán)境保護、災(zāi)害預(yù)測、城市規(guī)劃建設(shè)、政府管理等眾多領(lǐng)域。近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，加速了GIS應(yīng)用的進程，在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮r重要的作用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.2 當前GIS發(fā)展存在的主要問題

基于以上GIS技術(shù)現(xiàn)狀研究，本文分析認為GIS技術(shù)在模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面存在著不足，一定程度上制約了GIS技術(shù)的發(fā)展。

（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面存在的問題

目前通用的GIS主要有矢量、柵格或兩者相加的混合系統(tǒng)，即使是混合系統(tǒng)實際上也是將兩類數(shù)據(jù)分開存儲，當需要執(zhí)行不同的任務(wù)時采用不同的數(shù)據(jù)形式。在矢量結(jié)構(gòu)方面，其缺點是處理位置關(guān)系（包括相交、通過、包含等）相當費時，且缺乏與DEM和RS直接結(jié)合的能力。在柵格結(jié)構(gòu)方面，存在著柵格數(shù)據(jù)分辨率低，精度差；難以建立地物間的拓撲關(guān)系；難以操作單個目標及柵格數(shù)據(jù)存貯量大等問題[4].

（2）GIS模型存在的問題

傳統(tǒng)GIS模型是按照計算機的方法對客觀世界地理空間不自然的分割和抽象，使得人們認知地理空間的認知模型與計算機中的數(shù)據(jù)模型不能形成良好的對應(yīng)關(guān)系，難以表達復(fù)雜的地理實體，更難滿足客觀世界的整體特征要求。在GIS軟件開發(fā)中，如果語義分割不合理，將難以有效表達地理空間實體間的關(guān)系，這就導(dǎo)致較深層次的分析、處理操作難以實現(xiàn)。隨著GIS應(yīng)用需求領(lǐng)域的不斷開拓及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，對空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，使得傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)模型力不從心，逐漸暴露其弊端。

目前，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型一定程度上解決了傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)模型的某些不足，但是OODB（面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫）目前仍未在市場以及關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用方面被廣泛接受，因為OODB作為一個DBS還不太成熟，如缺少完全非過程性的查詢語言以及視圖、授權(quán)、動態(tài)模式更新和參數(shù)化性能協(xié)調(diào)等；且OODB與RDB之間缺少應(yīng)有的兼容性，因而使得大量的已建立起來的龐大的RDB客戶不敢輕易地去選擇OODB.

（3）其他方面亟待解決的問題

當前，GIS正處在一個大變革時期，GIS的進一步發(fā)展還面臨不少問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面[5]：①GIS設(shè)計與實現(xiàn)的方法學(xué)問題。在GIS設(shè)計與實現(xiàn)過程中缺乏面向?qū)ο蟮恼J知方法學(xué)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法學(xué)的指導(dǎo)，導(dǎo)致GIS軟件系統(tǒng)的可靠性和可維護性差；②GIS的功能問題。當前以數(shù)據(jù)采集、存儲、管理和查詢檢索功能為主的GIS，不能滿足社會和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展在空間分析、預(yù)測預(yù)報、決策支持等方面的要求，直接影響到GIS的應(yīng)用效益和生命力；③三維GIS模型及可視化問題。目前大多數(shù)GIS軟件的圖形顯示是基于二維平面的，即使是三維效果顯示也是采用DEM的方法來處理表達地形的起伏，涉及到地底下真三維的自然和人工現(xiàn)象顯得無能為力。

2 GIS未來發(fā)展趨勢

2.1數(shù)據(jù)管理方面

（1）多比例尺、多尺度和多維空間數(shù)據(jù)的表達[6]

對于多比例尺數(shù)據(jù)的顯示，將運用影像金字塔技術(shù)、細節(jié)分層技術(shù)和地圖綜合等技術(shù)；而為了實現(xiàn)GIS的動態(tài)、實時和三維可視化，出現(xiàn)存儲真三維坐標數(shù)據(jù)的3D GIS和真四維時空GIS，這其中涉及了空間數(shù)據(jù)的海量存儲、時空數(shù)據(jù)處理與分析以及快速廣域三維計算與顯示等多項理論與技術(shù)[7].

（2）三庫一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方向

空間數(shù)據(jù)庫向著真正面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和圖形矢量庫、影像柵格庫和DEM格網(wǎng)庫三庫一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展[8].這種三庫一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變了以圖層為處理基礎(chǔ)的組織方式，實現(xiàn)了直接面向空間實體的數(shù)據(jù)組織，使多源空間數(shù)據(jù)的錄入與融合成為了可能，從而為GIS與遙感技術(shù)的集成創(chuàng)造了條件。

（3）基于空間數(shù)據(jù)倉庫（Spatial Data warehouse）的海量空間數(shù)據(jù)管理的研究

空間數(shù)據(jù)量非常大，而且數(shù)據(jù)大都分散在政府、私人機構(gòu)、公司的各個部門，數(shù)據(jù)的管理與使用就變得非常復(fù)雜，但這些空間數(shù)據(jù)又具有極大的科學(xué)價值和經(jīng)濟價值，因此大多數(shù)發(fā)達國家都比較重視空間數(shù)據(jù)倉庫的建立工作，許多研究機構(gòu)和政府部門都參與到空間數(shù)據(jù)倉庫建立的研究工作。

（4）利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進行知識發(fā)現(xiàn)

空間數(shù)據(jù)挖掘是從空間數(shù)據(jù)庫中抽取隱含的知識、空間關(guān)系以及其他非顯式的包含在空間數(shù)據(jù)庫中但以別的模式存在的信息供用戶使用，這是GIS應(yīng)用的較高層次。由于目前空間數(shù)據(jù)的組織與管理仍局限于二維、靜態(tài)、單時相，且仍以圖層為處理基礎(chǔ)，因此，當前的GIS軟件和空間數(shù)據(jù)庫還不能有效地支持數(shù)據(jù)挖掘。

2.2技術(shù)集成方面

（1）“3S”集成

“3S”是GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）和GIS的簡稱，“3S”集成是指將遙感、空間定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)這三種對地觀測技術(shù)有機地集成在一起。地理信息是一種信息流，RS、GPS和GIS中任何一個系統(tǒng)都只側(cè)重于信息流特征中的一個方面，而不能滿足準確、全面地描述地理信息流的要求。因此，無論從物質(zhì)運動形式、地學(xué)信息的本質(zhì)特征還是“3S”各自的技術(shù)特征來說，“3S”集成都是科技發(fā)展的必然結(jié)果。

目前，“3S”集成還僅限于兩兩結(jié)合方式，這是“3S”集成的初級和基礎(chǔ)起步階段，其核心是GIS與RS的結(jié)合。這種兩兩結(jié)合雖然優(yōu)于單一系統(tǒng)，但是仍然存在以下缺陷。將“3S”進行集成從而形成一體化的信息技術(shù)體系是非常迫切的。這種集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步獲取涉譜數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的高重復(fù)觀測能力的平臺，而在軟件方面使GIS支持數(shù)據(jù)封裝，同時解決圖形和圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理問題。

（2）GIS與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術(shù)，是當代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。從本質(zhì)上說，虛擬現(xiàn)實就是一種先進的計算機用戶接口，通過計算機建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形、聲音和接觸感受，利用多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，用戶可以如同在真實世界那樣“處理”計算機系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬物體。將虛擬和重建逼真的、可操作的地理三維實體，GIS用戶在客觀世界的虛擬環(huán)境中能更有效的管理、分析空間實體數(shù)據(jù)。因此，開發(fā)虛擬GIS已成為GIS發(fā)展的一大趨勢。

（3）分布式技術(shù)、萬維網(wǎng)與GIS的結(jié)合[9]

目前，隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)深人到各行各業(yè)，作為與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的GIS也不例外，它們的結(jié)合產(chǎn)生了web GIS.當前Web GIS系統(tǒng)已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，到1999年1月，僅在美國出現(xiàn)的這類系統(tǒng)就有23種之多。又由于客戶端可能會采用新的應(yīng)用協(xié)議，因此也被認為是Internet GIS.

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，分布式計算的優(yōu)勢日益凸顯，GIS與分布式技術(shù)結(jié)合也就成為必然，它們的結(jié)合即構(gòu)成了分布式CIS.它就是指利用最先進的分布式計算技術(shù)來處理分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)多源的地理信息，集成網(wǎng)絡(luò)上不同平臺上的空間服務(wù)，構(gòu)建一個物理上分布，邏輯上統(tǒng)一的GIS.它與傳統(tǒng)GIS最大的區(qū)別在于它不是按照系統(tǒng)的應(yīng)用類別、運行環(huán)境劃分的，而是按照系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分布特征和針對其中數(shù)據(jù)處理的計算特征而分類的。

（4）移動通信技術(shù)與CIS的結(jié)合發(fā)展[10]

WAP/WML技術(shù)作為無線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個熱點，已經(jīng)顯示了其巨大的應(yīng)用前景和市場價值。WAP柳ML技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了移動GIS（Mobile GIS）應(yīng)用和無線定位服務(wù)LBS（Location一basedServices）。通過WAR/WML技術(shù)，移動用戶幾乎可以在任何地方、時間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。無線定位服務(wù)將提供一個機會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里。大多數(shù)的分析家都認為，到2010年，無線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。

當前用于地理信息交互的語言還不足以完成真正的“設(shè)備無關(guān)接口”的互操作。各種移動設(shè)備對于從地理信息服務(wù)器所獲得的信息，其表現(xiàn)方式是各不相同的，用戶輸人方式也不相同。因此，對于不同的移動設(shè)備需要一種統(tǒng)一的標記語言。無線定位服務(wù)將提供一個機會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里：大多數(shù)的分析家都認為，到2010年，無線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。

（5）GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成[11]

決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡稱DSS）是以管理學(xué)、運籌學(xué)、控制論、行為科學(xué)和人下智能為基礎(chǔ)，運用信息仿真和計算手段為基礎(chǔ)，綜合利用現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫、信息和模型來輔助決策者或決策分析人員解決結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化問題，甚至非結(jié)構(gòu)化問題的人機交互系統(tǒng)。

目前，絕大多數(shù)的GIS還僅限于圖形的分析處理，缺乏對復(fù)雜空間問題的決策支持，而目前絕大多數(shù)的DSS則無法向決策者提供一個友好的可視化的決策環(huán)境。因此，將GIS與DSS相集成，最終形成空間決策支持系統(tǒng)（SDSS），借助GIS強大的空間數(shù)據(jù)處理分析功能，并在DSS中嵌入空間分析模塊，從而輔助決策者求解復(fù)雜的空間問題，這是GIS應(yīng)用向較高層次的發(fā)展。其中SDSS中知識的表達、獲取和知識推理以及模型庫、知識庫、數(shù)據(jù)庫三庫接口的設(shè)計是啞待解決的關(guān)鍵問題。

2.3 發(fā)展歷程方面

自20世紀60年代世界上第一個GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）問世以來，經(jīng)過40年的發(fā)展，GIS經(jīng)歷了三個階段的發(fā)展。目前，隨著第三代互聯(lián)網(wǎng)的提出與實施，以及計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS即將步入第四代GIS發(fā)展階段。

第四代GIS軟件將在數(shù)據(jù)組織、存儲、檢索和運算等方面發(fā)生革命性的變革。數(shù)據(jù)組織應(yīng)該是面向空間實體的，空間位置只是實體眾多屬性中的一類，它應(yīng)和其它屬性有機地組織在一起并統(tǒng)一存放：“關(guān)系”概念和“關(guān)系運算”應(yīng)該加以擴充，應(yīng)該包括空間關(guān)系及其運算；傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化查詢語言應(yīng)該擴充，把空間關(guān)系及其查詢包括在里面；以倒排表為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫索引機制應(yīng)該擴展，建立至少包括拓撲關(guān)系在內(nèi)的新的索引機制；數(shù)據(jù)存儲機制應(yīng)該適應(yīng)空間數(shù)據(jù)提取和計算的要求等。只有實現(xiàn)數(shù)據(jù)真正的一體化存儲和處理，才能自由地、方便地、快速地實現(xiàn)人們所期望的處理功能。在功能上，第四代GIS軟件應(yīng)該具備支持數(shù)字地球（區(qū)域、城市）的能力，成為OS、DBMS之上的主要應(yīng)用集成平臺，它具有統(tǒng)一的海量存儲、查詢和分析處理能力、一定的三維和時序處理能力、強大的應(yīng)用集成能力和靈活的操縱能力，且具有一定的虛擬現(xiàn)實表達。

3 結(jié)束語

通過以上對GIS現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的分析，可以看出，GIS作為信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，正以前所未有的速度向前發(fā)展。把握當前GIS的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及不足，有利于人們預(yù)見GIS的發(fā)展趨勢，站在更高更遠的角度去揚長避短，較好地促進GIS技術(shù)的快速發(fā)展。隨著地理信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化住處產(chǎn)品在全世界的普及，GIS將深人到各行各業(yè)以至千家萬戶，成為人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)和生活中不可缺少的工具和助手。

　地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

一、國外GIS的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System,GIS）是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟硬件支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計算機技術(shù)系統(tǒng)。從外部看表現(xiàn)為計算機的軟硬件系統(tǒng)，而其內(nèi)涵卻是由計算機程序和地理數(shù)據(jù)組成的地理空間信息模型，是一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)的支持是GIS的主要特征，使GIS得以快速、精確、綜合地對復(fù)雜的地理系統(tǒng)進行空間定位和過程分析。

世界上第一個GIS是在1963年由加拿大測量學(xué)家R.F.托姆林森提出并建立的，稱為加拿大地理信息系統(tǒng)，主要用于自然資源的管理與規(guī)劃。稍后，美國哈佛大學(xué)研究出SY-MAP系統(tǒng)軟件。但當時的計算機技術(shù)水平不高、存儲容量小、磁帶存儲速度慢，使得GIS帶有更多的機助制圖色彩，用于地學(xué)分析和空間數(shù)據(jù)模擬的功能極為簡單。

進入70年代以后，計算機軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展，尤其是大容量的存儲設(shè)備——硬盤的使用，為空間數(shù)據(jù)的輸入、存儲、檢索和輸出提供了強有力的手段；高性能的圖形顯示器的發(fā)展，增強了人機對話和高質(zhì)量圖形顯示功能，促使GIS朝著實用方向迅速發(fā)展。在此階段的標志是一些發(fā)達國家先后建立了許多專業(yè)性的土地信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)，據(jù)統(tǒng)計70年代大約有300個系統(tǒng)投入使用，例如美國地質(zhì)調(diào)查局從1970年到1976年建立了50多個信息系統(tǒng)，用于獲取和處理地質(zhì)、地理、地形和水資源信息；日本國土地理院從1974年開始建立數(shù)字國土信息系統(tǒng)，存儲、處理和檢索測量數(shù)據(jù)、航空像片信息、行政區(qū)劃、土地利用、地形、地質(zhì)等信息，為國家和地區(qū)土地規(guī)劃服務(wù)；瑞典在中央、區(qū)域和城市三級建立了許多信息系統(tǒng)。一些商業(yè)公司開始活躍起來，軟件在市場上受到歡迎，許多大學(xué)和研究機構(gòu)開始重視GIS軟件設(shè)計和應(yīng)用研究，成立了各種GIS研究實驗室。

80年代是GIS普及和推廣應(yīng)用階段。隨著計算機的迅速發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)也逐步走向成熟，并在全世界范圍內(nèi)全面地推向應(yīng)用階段，第三世界國家也開始引進、應(yīng)用和發(fā)展自己的地理信息系統(tǒng)。高性能微型計算機的問世，使得微機地理信息系統(tǒng)得到了蓬勃發(fā)展，并使地理信息系統(tǒng)工具具有更高的效率、更強的通用性和獨立性，更少地依賴于應(yīng)用領(lǐng)域和計算機硬件環(huán)境，為地理信息系統(tǒng)的建立和應(yīng)用開辟了新的途徑。GIS的應(yīng)用從解決比較簡單的規(guī)劃管理問題（如道路、輸電線等）轉(zhuǎn)為更復(fù)雜的區(qū)域開發(fā)和決策問題，例如土地利用、沙漠化、城市化、環(huán)境與資源評價等。隨著GIS與衛(wèi)星遙感技術(shù)的結(jié)合，GIS開始用于全球變化與全球監(jiān)測。80年代是GIS發(fā)展具有突破性的年代，僅1989年市場上有報價的GIS軟件就達70多家，并涌現(xiàn)出一批有代表性的GIS軟件，如：ARC/IN-FO、MicrostationSICAD、Genamap、System9等。

進入90年代以后，微機地理信息系統(tǒng)得到了迅猛的發(fā)展，并且性能也得到了極大加強，向綜合性、智能性發(fā)展。GIS已成為一種新興的確定性產(chǎn)業(yè)，投入使用的GIS系統(tǒng)，每2～3年就翻一番，GIS市場的年增長率大于35%，從事GIS的廠家超過300家。GIS已滲透到各行各業(yè)，愈來愈多的國際性會議以GIS為主題，愈來愈多的學(xué)術(shù)刊物以GIS為標題，愈來愈多的學(xué)科，如地理學(xué)、工程學(xué)、森林學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、計算機科學(xué)、測繪學(xué)、航天遙感、礦床地質(zhì)、水資源等都把GIS作為發(fā)展方向。國家和地區(qū)性的GIS研究中心在美、英等主要西方國家中建立。

二、我國地理信息系統(tǒng)的發(fā)展

我國地理信息系統(tǒng)的研制與應(yīng)用始于70年代末期，它的發(fā)展基礎(chǔ)是計算機制圖、計算機技術(shù)、計量地理和遙感技術(shù)。

1978～1980年為準備階段，主要是進行輿論準備，正式提出倡議，開始組建隊伍和實驗研究。

1981～1985年為起步階段，主要是對地理信息系統(tǒng)進行理論探索和區(qū)域性實驗研究，并在此基礎(chǔ)上制定國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。1981年在四川渡口二灘進行實驗，以航空遙感資料為基礎(chǔ)，進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計；1984年開始，國家測繪局測繪科學(xué)研究所著手組建國土基礎(chǔ)信息系統(tǒng)；1985年國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)實驗室成立。

1986～1993年為初步發(fā)展階段，地理信息系統(tǒng)被列入國家“七五”攻關(guān)課題，取得了重要進展和實際效益，形成了比較系統(tǒng)的研究計劃：研究資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家規(guī)范和標準，解決信息共享和系統(tǒng)兼容問題；開展全國性和區(qū)域性的信息系統(tǒng)的建立和應(yīng)用模式研究；研制和開發(fā)軟件系統(tǒng)與專家系統(tǒng)，全國建成了一批數(shù)據(jù)庫、開發(fā)了一系列的空間信息處理與制圖軟件；完成了一批綜合性、區(qū)域性和專題性的信息系統(tǒng)。

1994年以來為軟件商品化階段，在國外成熟軟件在我國得到廣泛應(yīng)用的同時，帶動了具有自主版權(quán)的國產(chǎn)地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件的的崛起，一批起點高、功能強、價格低廉的國產(chǎn)軟件相繼研制成功，并推向市場。為客觀地了解我國GIS基礎(chǔ)軟件的開發(fā)水平、開發(fā)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化前景，推動具有我國自主版權(quán)的GIS基礎(chǔ)軟件的健康發(fā)展，國家遙感中心、中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會、中國海外信息系統(tǒng)協(xié)會從1996年開始對國產(chǎn)GIS基礎(chǔ)軟件和專項應(yīng)用軟件進行測評，從四年的測評結(jié)果來看，國產(chǎn)GIS軟件的發(fā)展情況喜人，軟件的功能、性能、品種和商品化程度都有了較大幅度的提高，完全可以在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)實際應(yīng)用，與國外優(yōu)秀GIS軟件的差距正在逐步縮小，個別領(lǐng)域已經(jīng)超過了國外GIS軟件，在微機（PC）GIS軟件和某些應(yīng)用領(lǐng)域具備了與國外軟件競爭的實力。

三、地理信息系統(tǒng)（GIS）的發(fā)展趨勢

GIS技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了巨大的成就，并對社會的發(fā)展作出了巨大的貢獻，但對人們的期望和要求來講還遠遠不夠，GIS的進一步發(fā)展應(yīng)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.多媒體地理數(shù)據(jù)的管理與操作管理

在一個多種數(shù)據(jù)類型并存的混合系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的隨意操作和有效管理，這是現(xiàn)今信息媒體多元化新時代的一個突出問題，它比單一地圖數(shù)據(jù)庫的操作要復(fù)雜得多。信息資源庫包括的主要內(nèi)容有：地理數(shù)據(jù)庫、專業(yè)數(shù)據(jù)庫、圖像庫、文件庫和聲音庫等。

2.數(shù)字制圖技術(shù)

紙基地圖在任何時候都是不可能被取代的，利用數(shù)字地圖庫直接生產(chǎn)紙基地圖，即數(shù)字地圖環(huán)境下的自動編圖的核心是數(shù)字地圖的自動制圖綜合技術(shù)，它比屏幕顯示為目的的電子地圖的制作要復(fù)雜得多，要處理各要素之間的關(guān)系，目前仍視為一個國際性的難題。此外，還應(yīng)包括建立基于地圖數(shù)據(jù)庫和GIS技術(shù)集成的地圖生產(chǎn)系統(tǒng)。

3.“3S”集成技術(shù)

GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）、GIS（地理信息系統(tǒng)）產(chǎn)生的時間不一，理論基礎(chǔ)和技術(shù)特點也不盡一致，但它們的學(xué)科性質(zhì)是相通的，即共同研究、表達和分析地球科學(xué)信息，在逐步發(fā)展過程中構(gòu)成了相輔相成的關(guān)系，三者的結(jié)合覆蓋了信息采集、處理和分析的全過程，使GPS、RS、GIS構(gòu)成的衛(wèi)星對地觀測系統(tǒng)成為地球系統(tǒng)科學(xué)研究的重要手段。

4.空間可視化技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)

可視化是指運用計算機圖形圖像處理技術(shù)，將復(fù)雜的科學(xué)現(xiàn)象或自然景觀，甚至十分抽象的概念圖形化，以便于理解現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)規(guī)律和傳播知識。虛擬現(xiàn)實也稱虛擬環(huán)境或人工現(xiàn)實，是一種由計算機生成的高級人機交互系統(tǒng)，構(gòu)成一個以視覺為主的可感知環(huán)境?？臻g可視化技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)可用于制作動態(tài)地圖、地形環(huán)境仿真、地圖設(shè)計制作等方面。

5.三維GIS和時態(tài)GIS技術(shù)

在地質(zhì)、礦山、地下水、大氣、環(huán)境等方面，人們不僅需要研究現(xiàn)象的二維分布，更需要研究其三維空間分布甚至與時間有關(guān)的時空分布特征和規(guī)律，因此，對于真三維和四維GIS的需求更加迫切，而真四維是在真三維的基礎(chǔ)上增加時間維。

6.網(wǎng)絡(luò)GIS和WWW GIS技術(shù)

由于萬維網(wǎng)具有開放性和友好的用戶界面，它迅速成為網(wǎng)絡(luò)信息處理和分布的主要工具。在服務(wù)器端，GIS軟件系統(tǒng)通過CGi（連接器）與萬維網(wǎng)的HTTP（超文本傳輸協(xié)議）服務(wù)器相連；在客戶端，有萬維網(wǎng)瀏覽器以HTML（超文本標注語言）建立用戶界面。

GIS技術(shù)的發(fā)展趨勢

GIS在資源環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用方興未艾，從技術(shù)、地理信息、經(jīng)濟社會的需求等方面分析，在該領(lǐng)域有以下趨勢及建議：

應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)端口應(yīng)有專門化，專業(yè)化方向發(fā)展，在同類型同方向的GIS數(shù)據(jù)交流共享方向提供適當?shù)姆奖悖越鉀QGIS數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證的問題。

結(jié)合國家信息化推進工作，以電子政務(wù)相關(guān)工程為基礎(chǔ)，推動GIS在資源環(huán)境管理中的推廣應(yīng)用。

信息化建設(shè)已成為我國各級 *** 及企業(yè)的重要任務(wù)，GIS在以資源、能源、生產(chǎn)、資金等空間綜合配置、優(yōu)化組合為目的的信息化建設(shè)中，可以發(fā)揮應(yīng)有的作用；結(jié)合相應(yīng)的應(yīng)用工程，推動GIS的發(fā)展；

應(yīng)用往專業(yè)化方向發(fā)展，功能由通用管理功能轉(zhuǎn)向資源評估、監(jiān)督、跟蹤分析等專業(yè)功能方向發(fā)展。

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，經(jīng)濟社會與資源環(huán)境之間的各方面的矛盾及問題逐漸暴露出來，這些問題在時間和空間上具有諸多的關(guān)聯(lián)性，分析這些問題、提出合理的解決方案建議，需要功能更專業(yè)化的GIS軟件系統(tǒng)支持；

支持多源、多尺度、多類型集成應(yīng)用的軟件平臺工具的開發(fā)應(yīng)用。

信息獲取技術(shù)的快速發(fā)展和多源化趨勢，要求資源環(huán)境方面的GIS應(yīng)能夠接收、處理及分析多種來源、多尺度的地理信息；

促進3S技術(shù)集成應(yīng)用，推動專業(yè)技術(shù)及軟件的發(fā)展，全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)與GIS的集成應(yīng)用已成為GIS軟件發(fā)展的趨勢之一，而這種應(yīng)用的發(fā)展是在應(yīng)用推動的基礎(chǔ)上建立的，針對特定的應(yīng)用領(lǐng)域的集成化的GIS將成為資源環(huán)境領(lǐng)域GIS的發(fā)展方向，也是系統(tǒng)與業(yè)務(wù)結(jié)合的需要；

開展專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)，結(jié)合資源環(huán)境各領(lǐng)域的需求，開發(fā)多種專業(yè)化的GIS，如針對性生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)功能區(qū)、地下水、生物資源等領(lǐng)域的專業(yè)性GIS軟件與管理系統(tǒng)。

國內(nèi)GIS現(xiàn)狀和對策

地理信息系統(tǒng)技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，它的發(fā)展是與地理學(xué)、地圖學(xué)、攝影測量學(xué)、遙感技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計科學(xué)、信息技術(shù)等有關(guān)學(xué)科的發(fā)展分不開的。

GIS的發(fā)展可分為四個階段：第一個階段是初始發(fā)展階段，20世紀60年代世界上第一個GIS系統(tǒng)由加拿大測量學(xué)家R.F.Tomlison提出并建立，主要用于自然資源的管理和規(guī)劃；第二個階段是發(fā)展鞏固階段，20世紀70年代由于計算機硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是大容量存儲設(shè)備的使用，促進了GIS朝實用的方向發(fā)展，不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)在世界各地紛紛付諸研制，如美國、英國、德國、瑞典和日本等國對GIS的研究都投入了大量的人力、物力和財力；第三個階段是推廣應(yīng)用階段，20世紀80年代，GIS逐步走向成熟，并在全世界范圍內(nèi)全面推廣，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，并與衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合，開始應(yīng)用于全球性的問題，這個階段涌現(xiàn)出一大批GIS軟件，如ARC/INFO，GENAMAP，SPANS，MAPINFO，ERDAS，Microstation等；第四個階段是蓬勃發(fā)展階段，20世紀90年代，隨著地理信息產(chǎn)品的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及，GIS成為確定性的產(chǎn)業(yè)，并逐漸滲透到各行各業(yè)，成為人們生活、學(xué)習(xí)和工作不可缺少的工具和助手。

地理信息系統(tǒng)的研制與應(yīng)用在我國起步較晚，雖然歷史較短，但發(fā)展勢頭迅猛。

我國GIS的發(fā)展可分為三個階段。

第一階段從1970年到1980年，為準備階段，主要經(jīng)歷了提出倡議、組建隊伍、培訓(xùn)人才、組織個別實驗研究等階段。

機械制圖和遙感應(yīng)用，為GIS的研制和應(yīng)用做了技術(shù)和理論上的準備。

第二階段從1981年到1985年，為起步階段，完成了技術(shù)引進、數(shù)據(jù)規(guī)范和標準的研究、空間數(shù)據(jù)庫的建立、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應(yīng)用軟件的開發(fā)等環(huán)節(jié)，對GIS進行了理論探索和區(qū)域性的實驗研究。

第三個階段從1986年到2013年，為初步發(fā)展階段，我國GIS的研究和應(yīng)用進入有組織、有計劃、有目標的階段，逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的組織機構(gòu)、研究中心和實驗室。

GIS研究逐步與國民經(jīng)濟建設(shè)和社會生活需求相結(jié)合，并取得了重要進展和實際應(yīng)用效益。

主要表現(xiàn)在四個方面：（1）制定了國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范，解決信息共享和系統(tǒng)兼容問題，為全國地理信息系統(tǒng)的建立做準備。

（2）應(yīng)用型GIS發(fā)展迅速。

（3）在引進的基礎(chǔ)上擴充和研制了一批軟件。

（4）開始出版有關(guān)地理信息系統(tǒng)理論、技術(shù)和應(yīng)用等方面的書籍，設(shè)立了地理信息系統(tǒng)專業(yè)，培養(yǎng)了大批人才，并積極開展國際合作，參與全球性地理信息系統(tǒng)的討論和實驗。

在科技部等國家有關(guān)部門的大力組織和支持下，國產(chǎn)GIS基礎(chǔ)軟件開發(fā)工作取得了重要進展，出現(xiàn)了一批GIS高技術(shù)企業(yè)，開發(fā)出了較為成熟的國產(chǎn)GIS軟件，如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等，并形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

這些國產(chǎn)GIS軟件以較高的性價比，打破了國外GIS軟件對我國市場的壟斷，有力促進了我國地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。

這些年，GIS技術(shù)在我國得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用面從傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、土地利用、測繪、環(huán)境保護、電力、電信、減災(zāi)防災(zāi)等領(lǐng)域滲透到礦產(chǎn)資源調(diào)查、海洋資源調(diào)查與管理等各方面，取得了豐碩的成果和巨大的經(jīng)濟效益。

當前，國家有關(guān)部門正逐步將GIS嵌入到電子政務(wù)系統(tǒng)中。

隨著計算機和信息技術(shù)的快速發(fā)展，GIS技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。

GIS系統(tǒng)正朝著專業(yè)或大型化、社會化方向不斷發(fā)展著。

“大型化”體現(xiàn)在系統(tǒng)和數(shù)據(jù)規(guī)模兩個方面；“社會化”則要求GIS要面向整個社會，滿足社會各界對有關(guān)地理信息的需求，簡言之就是“開放數(shù)據(jù)”、“簡化操作”，“面向服務(wù)”，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)從數(shù)據(jù)乃至系統(tǒng)之間的完全共享和互動。

下面我們從地理信息系統(tǒng)技術(shù)角度來討論和分析當前GIS的相關(guān)技術(shù)及其發(fā)展趨勢。

1.1 空間信息的獲取、處理與交換地理空間數(shù)據(jù)是GIS的血液，構(gòu)建和維護空間數(shù)據(jù)庫是一項復(fù)雜、工作量巨大的工程，它包括：數(shù)據(jù)的獲取、校驗和規(guī)范化、結(jié)構(gòu)化處理、數(shù)據(jù)維護等過程。

GIS處理的數(shù)據(jù)對象是空間對象，有很強的時空特性，獲取數(shù)據(jù)的手段及數(shù)據(jù)的形式也復(fù)雜多樣。

獲取數(shù)據(jù)的基本方式有：野外全站儀平板測量、GPS測量、室內(nèi)地圖掃描數(shù)字化、數(shù)字攝影測量、從遙感影像進行目標測量和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。

這些獲取技術(shù)已基本成熟。

同時，空間數(shù)據(jù)也具有很強的時效性，不同的空間數(shù)據(jù)必須進行周期不等的數(shù)據(jù)更新維護，空間數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的準確、及時、完整是實現(xiàn)GIS應(yīng)用系統(tǒng)價值的前提基礎(chǔ)。

空間數(shù)據(jù)維護往往涉及跨部門、跨行業(yè)的多種數(shù)據(jù)格式和多種數(shù)據(jù)類型的大量數(shù)據(jù)，提供有效的空間數(shù)據(jù)編輯更新手段是當前亟待解決的一個重要課題。

基于上述信息獲取技術(shù)，在過去的二十年間，國家有關(guān)部委和行業(yè)部門已經(jīng)積累了大量原始數(shù)字化數(shù)據(jù)和相應(yīng)資料，建立了1100多個大、中型數(shù)據(jù)庫以及大量的各類數(shù)字化地理基礎(chǔ)圖、專題圖、城市地籍圖等。

國家測繪局已經(jīng)完成了全國l：100萬、 1：25萬基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫以及全國七大江河數(shù)字地形模型的建設(shè)，并啟動了全國l：5萬，部分省份1：1萬基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。

這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有力促進了GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用，進而產(chǎn)生了大量的GIS數(shù)據(jù)。

但由于地理信息系統(tǒng)軟件大多采用不同的空間數(shù)據(jù)模型，以及它們在地理實體上的認識差異，使得所積累的數(shù)據(jù)難以轉(zhuǎn)換和共享（即使能夠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，也會產(chǎn)生信息的丟失），從而形成一個個新的數(shù)據(jù)孤島。

制訂數(shù)據(jù)交換的格式標準已成為大家的共識。

一些國家和組織已經(jīng)在進行這方面的工作，并定義了一些數(shù)據(jù)交換標準，如SDTS，OpenGIS聯(lián)盟制訂的GML，另外一些公認的數(shù)據(jù)格式如DXF，Shapefile和MIF文件格式等正逐漸成為數(shù)據(jù)交換的事實標準。

我國也在“九五”期間制定了地球空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準。

但是由于人們對空間信息認識和研究成果的制約，還沒有一個統(tǒng)一的地理數(shù)據(jù)模型，因此建立實用的數(shù)據(jù)交換格式和信息標準將是一個長期、復(fù)雜過程。

1.2 空間數(shù)據(jù)的管理空間數(shù)據(jù)的管理涉及到二個方面的內(nèi)容：空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)庫。

空間數(shù)據(jù)模型刻畫了現(xiàn)實世界中空間實體及其相互間的聯(lián)系，它為空間數(shù)據(jù)的組織和空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計提供了基本的方法。

因此，空間數(shù)據(jù)模型的研究對設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫和發(fā)展新一代GIS系統(tǒng)起著舉足輕重的作用。

在GIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個，即基于對象(要素)(Feature)的模型、場(Field)模型以及網(wǎng)絡(luò)(Network)模型。

GIS基礎(chǔ)軟件平臺的研制和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)一直沿用這三種空間數(shù)據(jù)模型，但這些模型在空間實體間的相互關(guān)系及其時空變化的描述與表達、數(shù)據(jù)組織、空間分析等方面均有較大的局限性，難以滿足新一代GIS基礎(chǔ)軟件平臺和應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展的要求。

主要表現(xiàn)為：（1） 僅能表達空間點、線、面目標間極為有限的簡單拓撲關(guān)系，且這些拓撲關(guān)系的生成與維護耗時費力；（2） 難以有效地表達現(xiàn)實三維空間實體及其相互關(guān)系；（3） 適于記錄和表達某一時刻空間實體性狀及相互間關(guān)系靜態(tài)分布，難以有效地描述和表達空間實體及其相互間關(guān)系的時空變化；（4） 沒有考慮異地、異構(gòu)、異質(zhì)空間數(shù)據(jù)的互操作和分布式“對象”處理等問題。

針對上述不足，時空數(shù)據(jù)模型、三維數(shù)據(jù)模型、分布式空間數(shù)據(jù)管理、GIS設(shè)計的CASE工具等研究已成為當前國際上GIS空間數(shù)據(jù)模型研究的學(xué)術(shù)前沿。

本文題目：GIS技術(shù)在國外現(xiàn)狀 簡述gis的國內(nèi)外發(fā)展歷程
路徑分享：http://bm7419.com/article14/dohjcde.html

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