地理信息系統(tǒng)(GIS)的存在與發(fā)展已歷經30余年。
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用戶的需要、技術的進步、應用方法論的提高,以及有關組織機構的建立等因素,深深地影響著地理信息系統(tǒng)的發(fā)展。
綜觀GIS發(fā)展,尤其是北美地區(qū)的實際情況,可將地理信息系統(tǒng)發(fā)展分為以下幾個階段:
(1)60年代為地理信息系統(tǒng)開拓期,注重于空間數(shù)據(jù)的地學處理。
例如,處理人口統(tǒng)計局數(shù)據(jù)(如美國人口調查局建立的DIME)、資源普查數(shù)據(jù)(如加拿大統(tǒng)計局的GRDSR)等。
許多大學研制了一些基于柵格系統(tǒng)的軟件包,如哈佛的SYMAP、馬里蘭大學的MANS等。
綜合來看,初期地理信息系統(tǒng)發(fā)展的動力來自于諸多方面,如學術探討、新技術的應用、大量空間數(shù)據(jù)處理的生產需求等。
對于這個時期地理信息系統(tǒng)的發(fā)展來說,專家興趣以及 *** 的推動起著積極的引導作用,并且大多地理信息系統(tǒng)工作限于 *** 及大學的范疇,國際交往甚少。
(2)70年代為地理信息系統(tǒng)的鞏固發(fā)展期,注重于空間地理信息的管理。
地理信息系統(tǒng)的真正發(fā)展應是70年代的事情。
這種發(fā)展應歸結于以下幾方面的原因:
一是資源開發(fā)、利用乃至環(huán)境保護問題成為 *** 首要解決之疑難,而這些都需要一種能有效地分析、處理空間信息的技術、方法與系統(tǒng)。
二是計算機技術迅速發(fā)展,數(shù)據(jù)處理加快,內存容量增大,超小型、多用戶系統(tǒng)的出現(xiàn),尤其是計算機硬件價格下降,使得 *** 部門、學校以及科研機構、私營公司也能夠配置計算機系統(tǒng);在軟件方面,第一套利用關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件問世,新型的地理信息系統(tǒng)軟件不斷出現(xiàn),據(jù)IGU調查,70年代就有 80多個地理信息系統(tǒng)軟件。
第三,專業(yè)化人才不斷增加,許多大學開始提供地理信息系統(tǒng)培訓,一些商業(yè)性的咨詢服務公司開始從事地理信息系統(tǒng)工作,如美國環(huán)境系統(tǒng)研究所(ESRI)成立于1969年。
這個時期地理信息系統(tǒng)發(fā)展的總體特點是:地理信息系統(tǒng)在繼承60年代技術基礎之上,充分利用了新的計算機技術,但系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能力仍然很弱;在地理信息系統(tǒng)技術方面未有新的突破;系統(tǒng)的應用與開發(fā)多限于某個機構;專家個人的影響削弱,而 *** 影響增強。
(3)80年代為地理信息系統(tǒng)大發(fā)展時期,注重于空間決策支持分析。
地理信息系統(tǒng)的應用領域迅速擴大,從資源管理、環(huán)境規(guī)劃到應急反應,從商業(yè)服務區(qū)域劃分到政治選舉分區(qū)等,涉及到了許多的學科與領域,如古人類學、景觀生態(tài)規(guī)劃、森林管理、土木工程以及計算機科學等。
許多國家制定了本國的地理信息發(fā)展規(guī)劃,啟動了若干科研項目,建立了一些 *** 性、學術性機構。
如中國于1985年成立了資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室,美國于1987年成立了國家地理信息與分析中心(NCGIA),英國于1987年成立了地理信息協(xié)會。
同時,商業(yè)性的咨詢公司,軟件制造商大量涌現(xiàn),并提供系列專業(yè) *** 。
這個時期地理信息系統(tǒng)發(fā)展最顯著的特點是商業(yè)化實用系統(tǒng)進入市場。
(4)90年代為地理信息系統(tǒng)的用戶時代。
一方面,地理信息系統(tǒng)已成為許多機構必備的工作系統(tǒng),尤其是 *** 決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機構的運行方式、設置與工作計劃等。
另一方面,社會對地理信息系統(tǒng)認識普遍提高,需求大幅度增加,從而導致地理信息系統(tǒng)應用的擴大與深化。
國家級乃至全球性的地理信息系統(tǒng)已成為公眾關注的問題,例如地理信息系統(tǒng)已列入美國 *** 制定的“信息高速公路”計劃;同美國副總統(tǒng)戈爾提出的“數(shù)字地球”戰(zhàn)略、我國的“21世紀議程”和“三金工程”也包括地理信息系統(tǒng)。
毫無疑問,地理信息系統(tǒng)將發(fā)展成為現(xiàn)代社會最基本的服務系統(tǒng)。
擴展資料:
社會應用
隨著GIS在決策中的普及,學者們已經開始審議地理信息系統(tǒng)的社會影響。
有人認為 ,地理信息的生產、分配、利用和表述的很大程度上與社會環(huán)境有關。
其他相關議題包括版權、隱私和審查的討論。
較為樂觀的GIS社會應用是將它作為一個公眾參與的工具來應用。
規(guī)劃
測繪地理信息發(fā)展“十二五”總體規(guī)劃綱要
國家測繪地理信息局日前印發(fā)了《測繪地理信息發(fā)展“十二五”總體規(guī)劃綱要》,目標是到2015年,建成數(shù)字中國地理空間框架和信息化測繪體系。
規(guī)劃還提出,爭取把地理信息產業(yè)納入國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)規(guī)劃。
統(tǒng)計顯示,截至“十一五”末,我國地理信息產業(yè)總值突破1000億元;而到“十二五”末,這一數(shù)字有望突破2000億元。
倍增的規(guī)模將給地理信息產業(yè)鏈上下游企業(yè)帶來巨大的市場空間。
推進地理信息資源整合
規(guī)劃提出,要加快推進地理信息資源整合和數(shù)字城市建設。
據(jù)統(tǒng)計,“十一五”期間,我國數(shù)字城市建設試點和推廣城市已達130個。
國家測繪地理信息局副局長王春峰表示,“十二五”期間將在全國全面推進數(shù)字城市建設,力爭完成全部333個地級市和部分有條件的縣級市的數(shù)字城市建設。
國家測繪地理信息局日前發(fā)布的2011年測繪工作要點明確要求,進一步加快數(shù)字城市建設步伐,力爭在2011年完成100個以上、啟動100個以上數(shù)字城市建設,使數(shù)字城市覆蓋全國2/3以上的地級城市。
業(yè)內人士指出,基于這樣的建設速度,未來3-5年,數(shù)字化城市管理平臺的市場容量將超過100億元。
值得注意的是,“十一五”末,公眾版國家地理信息公共服務平臺“天地圖”開通并產生重要影響。
規(guī)劃提出,“十二五”期間將“天地圖”服務功能延伸到省級和市級,并加大“天地圖”推廣應用工作力度,將其打造成為互聯(lián)網內容服務的中國自主品牌。
爭取納入新興產業(yè)規(guī)劃
規(guī)劃還表示將繼續(xù)完善產業(yè)發(fā)展政策,爭取把地理信息產業(yè)納入國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)規(guī)劃。
鼓勵地理信息企業(yè)參與 *** 采購,推動企業(yè)自主創(chuàng)新產品在 *** 投資項目中的應用,努力實現(xiàn)重大測繪工程中國產裝備使用比例超過50%。
規(guī)劃還提出,要深入挖掘基于位置的地理信息服務等方面的市場潛力,大幅度提高地理信息服務業(yè)務覆蓋范圍和市場盈利水平。
其中包括加大地理信息技術與有關技術的集成應用,培育新的經濟增長點。
加大地理信息技術和位置服務產品在電子商務、電子政務、智能交通、現(xiàn)代物流等方面的應用;開發(fā)基于地理信息的電子游戲產品、地理信息電視頻道以及基于物聯(lián)網的位置服務產品等。
分析人士指出,隨著多項引導性政策的出臺,地理信息產業(yè)鏈上下游企業(yè)將迎來巨大的市場機遇。
巡更應用
地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem),簡稱GIS系統(tǒng)。
它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。
GIS通常和GPS結合使用。
對于大范圍的、露天的巡更巡檢,巡更人員手持GPS巡檢器,實時接收GPS衛(wèi)星定位消息(時間、經緯度),并按預先設定的時間間隔自動發(fā)送或者在特定地點手動發(fā)送定位信息到無線通訊前置機。
無線通訊前置機在收到定位信息后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)平臺,系統(tǒng)軟件采用GIS電子地圖技術,動態(tài)顯示和回放巡檢軌跡,交由GIS分析可得該巡邏點的詳細信息。
GIS在資源環(huán)境領域的應用方興未艾,從技術、地理信息、經濟社會的需求等方面分析,在該領域有以下趨勢及建議:
應用軟件數(shù)據(jù)端口應有專門化,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?,以解決GIS數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)質量難以保證的問題。
結合國家信息化推進工作,以電子政務相關工程為基礎,推動GIS在資源環(huán)境管理中的推廣應用。
信息化建設已成為我國各級 *** 及企業(yè)的重要任務,GIS在以資源、能源、生產、資金等空間綜合配置、優(yōu)化組合為目的的信息化建設中,可以發(fā)揮應有的作用;結合相應的應用工程,推動GIS的發(fā)展;
應用往專業(yè)化方向發(fā)展,功能由通用管理功能轉向資源評估、監(jiān)督、跟蹤分析等專業(yè)功能方向發(fā)展。
隨著經濟社會的發(fā)展,經濟社會與資源環(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、多類型集成應用的軟件平臺工具的開發(fā)應用。
信息獲取技術的快速發(fā)展和多源化趨勢,要求資源環(huán)境方面的GIS應能夠接收、處理及分析多種來源、多尺度的地理信息;
促進3S技術集成應用,推動專業(yè)技術及軟件的發(fā)展,全球定位系統(tǒng)、遙感技術與GIS的集成應用已成為GIS軟件發(fā)展的趨勢之一,而這種應用的發(fā)展是在應用推動的基礎上建立的,針對特定的應用領域的集成化的GIS將成為資源環(huán)境領域GIS的發(fā)展方向,也是系統(tǒng)與業(yè)務結合的需要;
開展專業(yè)應用系統(tǒng)開發(fā)建設,結合資源環(huán)境各領域的需求,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、生物資源等領域的專業(yè)性GIS軟件與管理系統(tǒng)。
國內GIS現(xiàn)狀和對策
地理信息系統(tǒng)技術是一門綜合性的技術,它的發(fā)展是與地理學、地圖學、攝影測量學、遙感技術、數(shù)學和統(tǒng)計科學、信息技術等有關學科的發(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的飛速發(fā)展,尤其是大容量存儲設備的使用,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用階段,20世紀80年代,GIS逐步走向成熟,并在全世界范圍內全面推廣,應用領域不斷擴大,并與衛(wèi)星遙感技術結合,開始應用于全球性的問題,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,隨著地理信息產品的建立和數(shù)字化信息產品在全世界的普及,GIS成為確定性的產業(yè),并逐漸滲透到各行各業(yè),成為人們生活、學習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,主要經歷了提出倡議、組建隊伍、培訓人才、組織個別實驗研究等階段。
機械制圖和遙感應用,為GIS的研制和應用做了技術和理論上的準備。
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、研究中心和實驗室。
GIS研究逐步與國民經濟建設和社會生活需求相結合,并取得了重要進展和實際應用效益。
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)應用型GIS發(fā)展迅速。
(3)在引進的基礎上擴充和研制了一批軟件。
(4)開始出版有關地理信息系統(tǒng)理論、技術和應用等方面的書籍,設立了地理信息系統(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部門的大力組織和支持下,國產GIS基礎軟件開發(fā)工作取得了重要進展,出現(xiàn)了一批GIS高技術企業(yè),開發(fā)出了較為成熟的國產GIS軟件,如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等,并形成了一定的產業(yè)規(guī)模。
這些國產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)技術的發(fā)展。
這些年,GIS技術在我國得到了廣泛應用,其應用面從傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、土地利用、測繪、環(huán)境保護、電力、電信、減災防災等領域滲透到礦產資源調查、海洋資源調查與管理等各方面,取得了豐碩的成果和巨大的經濟效益。
當前,國家有關部門正逐步將GIS嵌入到電子政務系統(tǒng)中。
隨著計算機和信息技術的快速發(fā)展,GIS技術得到了迅猛的發(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”,通過網絡實現(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)技術角度來討論和分析當前GIS的相關技術及其發(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,構建和維護空間數(shù)據(jù)庫是一項復雜、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、結構化處理、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)轉換等。
這些獲取技術已基本成熟。
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應用系統(tǒng)價值的前提基礎。
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,在過去的二十年間,國家有關部委和行業(yè)部門已經積累了大量原始數(shù)字化數(shù)據(jù)和相應資料,建立了1100多個大、中型數(shù)據(jù)庫以及大量的各類數(shù)字化地理基礎圖、專題圖、城市地籍圖等。
國家測繪局已經完成了全國l:100萬、 1:25萬基礎地理空間數(shù)據(jù)庫以及全國七大江河數(shù)字地形模型的建設,并啟動了全國l:5萬,部分省份1:1萬基礎地理空間數(shù)據(jù)庫的建設。
這些基礎數(shù)據(jù)有力促進了GIS技術的廣泛應用,進而產生了大量的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)難以轉換和共享(即使能夠數(shù)據(jù)轉換,也會產生信息的丟失),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)庫的設計提供了基本的方法。
因此,空間數(shù)據(jù)模型的研究對設計空間數(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)模型以及網絡(Network)模型。
GIS基礎軟件平臺的研制和應用系統(tǒng)的設計開發(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基礎軟件平臺和應用系統(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系,且這些拓撲關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系;(3) 適于記錄和表達某一時刻空間實體性狀及相互間關系靜態(tài)分布,難以有效地描述和表達空間實體及其相互間關系的時空變化;(4) 沒有考慮異地、異構、異質空間數(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)模型研究的學術前沿。
定位設備、數(shù)字化設備和數(shù)據(jù)交換。gis的數(shù)據(jù)采集新技術方法是:
1、定位設備:野外測量:大平板、全站儀、GPS、移動測繪系統(tǒng)特點是精度高、效率較低。適合范圍是小范圍GIS數(shù)據(jù)采集或局部數(shù)據(jù)更新。
2、數(shù)字化設備:數(shù)字化儀、掃描儀、攝影測量設備特點是范圍大。
3、數(shù)據(jù)交換:針對GIS數(shù)據(jù)采集中屬性信息采用手工調查和數(shù)據(jù)處理工作復雜等導致效率低下的問題,提出了基于AUTOCAD數(shù)字化采集GIS數(shù)據(jù)的方法。
GIS的國際發(fā)展歷史
GIS起源于人口普查,土地調查和自動制圖,1960年,加拿大測量學家R.F.Tomlinson 提出了把地圖變成數(shù)字形式的地圖,1963年,又提出GIS這一本術語,并建立了第一個GIS-加拿大GIS,隨后GIS以燎原之勢在全世界迅速發(fā)展起來。
1、60年代,探索時期(GIS思想和技術方法的探索)人們關注什么是GIS,GIS能干什么。
2、70年代,鞏固時期,這時由于計算機技術及其在自然資源和環(huán)境數(shù)據(jù)處理的應用,促進 GIS迅速發(fā)展。
這期間,發(fā)展研究的重點是空間數(shù)據(jù)處理的算法,數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)庫管理這三個方面。
3、80年代,實用階段,也是GIS普遍發(fā)展和推廣應用階段,人們把GIS與RS解決全球性問題,如全球沙漠化,全球可居住地評價,核擴散問題等。
4、90年代,全面應用,產業(yè)化階段,對GIS進一步研究,研究的內容集中在:空間信息分析的新模式和新方法,空間關系和數(shù)據(jù)模型,人工智能引入等。
●國際GIS的發(fā)展狀況
GIS的國內發(fā)展歷史
●我國GIS起步較晚,但發(fā)展較快,分為以下幾個階段:
1、70年代,準備階段:
一些知名人士GIS先驅看到GIS的廣闊前景和GIS的重要性,進行極積呼吁,為GIS在我國的發(fā)展奠定了與論準備基礎并做了一些可行性實驗。
2、 80年代,試驗起步階段:
這期間,我國在GIS理論探索,規(guī)范探討,軟件開發(fā),系統(tǒng)建立等方面取得了突破和進展,進行了一些典型,試驗專題試驗軟件開發(fā)工作。
3、90年代,我國GIS發(fā)展階段:
我國改革開放以來,沿海,治江經濟開發(fā)區(qū)的發(fā)展土地的有償使用和外資的引進,急需GIS為之服務,這也推動GIS在我國的全面發(fā)展。
4、96年以來,是我國GIS產業(yè)化階段。