一 大地坐標系
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1.1 概念
大地坐標系是大地測量中以參考橢球面為基準面建立起來的坐標系。
大地坐標系根據(jù)其原點的位置不同，分為地心坐標系和參心坐標系。地心坐標系的原點與地球質(zhì)心重合，參心坐標系的原點與某一地區(qū)或國家所采用的參考橢球中心重合，通常與地球質(zhì)心不重合。
1.2 常用的參心坐標系與地心坐標系
北京54 參心坐標系（參心坐標系）
西安80 參心坐標系（參心坐標系）
cgcs2000 地心坐標系（地心坐標系）
wgs84 地心坐標系（地心坐標系）
我國先后建立的1954年北京坐標系、1980西安坐標系和新1954年北京坐標系，都是參心坐標系。這些坐標系為我國經(jīng)濟社會發(fā)展和國防建設(shè)作出了重要貢獻。
但是，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，特別是全球衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展和應用，世界上許多發(fā)達國家和中等發(fā)達國家都已在多年前就開始使用地心坐標系。
國務院批準自2008年7月1日啟用我國的地心坐標系——2000國家大地坐標系（CGCS-2000），同時要求用8-10年的時間，完成現(xiàn)行國家大地坐標系向20000國家大地坐標系的過渡和轉(zhuǎn)換。過渡期結(jié)束，將停止提供現(xiàn)行國家大地坐標系下的測繪成果。
參考：
2018年7月1日起全面使用2000國家大地坐標系，西安80和北京54坐標系正式退出歷史舞臺
wgs84是為GPS全球定位系統(tǒng)使用而建立的坐標系統(tǒng)；gps設(shè)備采集的數(shù)據(jù)均為wgs84坐標系。
1.3 不同坐標系之間的轉(zhuǎn)換
arcgis 軟件中計算完成，參考:[arcgis坐標轉(zhuǎn)換與投影]( ）
二 坐標投影
2.1 投影后的坐標形式
原始經(jīng)緯度:120.0397529296875,30.229220825195313
墨卡托投影后:13362764.171082955,3533048.2025558753
參考： arcgis js api：web墨卡托(3857)轉(zhuǎn)經(jīng)緯度坐標(4326)
2.2 投影的目的
方便工程測量、二維圖展示便于理解。
2.3 根據(jù)不同需求使用不同的投影算法
例如： 墨卡托投影后的二維圖導致了地球兩極被拉寬，不適用于工程測量，但適合用作普通二維圖的展示。而大比例尺的工程測量圖對局部區(qū)域內(nèi)精度要求高，而采用高斯克里格投影。
三 gcj02偏移算法（國家測繪局，被戲稱為火星坐標）
注意 這是偏移算法，而不是單獨的一個坐標系。習慣上人們將加了偏移算法的坐標稱為gcj02坐標。經(jīng)偏移算法處理的地圖數(shù)據(jù)偏差一般為 300~500 米。
3.1 在我們國家發(fā)布的互聯(lián)網(wǎng)地圖按法律規(guī)定需要經(jīng)過偏移算法加偏移。
例如高德地圖、騰訊地圖。
3.2 百度地圖在gcj02基礎(chǔ)上進行了二次加偏移，稱為bd09坐標
3.3 天地圖是否加偏移？
天地圖采用cgcs2000坐標。
發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)上的天地圖并不一定都是加偏移，未加偏移的地圖做了特殊處理，很多涉密地理信息在地圖上找不到。
3.4 使用了加偏移的地圖如何進行g(shù)is開發(fā)
對疊加到地圖上的數(shù)據(jù)同樣加偏移，實現(xiàn)與底圖吻合。
參考： WGS84坐標與不同加密算法之間轉(zhuǎn)換
更多參考：
你必須知道的地理坐標系和投影坐標系
arcgis坐標轉(zhuǎn)換與投影變換
【現(xiàn)狀】
中國GIS行業(yè)發(fā)展探討與分析（轉(zhuǎn)自）
學者們都說中國GIS市場巨大，GIS產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但是我認為，中國的GIS是彷徨的。那么，讀者一定會問為什么？
正文之前，我們先解釋什么是彷徨。彷徨指徘徊,走來走去,不知道往哪里走好；猶豫不決；沒有方向。
好，明白了什么事彷徨，讀者應該已經(jīng)明白中國GIS事業(yè)所處的狀態(tài)了。那么開始正文部分：
首先，我們幾乎沒有前沿的自主技術(shù)（我說這話很多所謂的自主研發(fā)的GIS廠商會生氣，在此表示抱歉，良藥苦口?。。?。國內(nèi)的開發(fā)市場主要分為兩股力量：1、商業(yè)二次開發(fā)；2、開源GIS的商業(yè)開發(fā)。
前一個大部分使用的是ESRI、GeoMedia、MapX，超圖（superMap，中國少有的自主研發(fā)公司）也占有一定的份額，中地（MapGIS，個人認為中地并不是企業(yè)，而是政府機構(gòu)）、GeoBean（地網(wǎng)開發(fā)方面資料太少了，不過功能還行）等的開發(fā)集中在政府外包的項目和學校科研。
后一個是雨后春筍一樣的開源掘金隊伍，發(fā)現(xiàn)了國外的開源GIS是免費的，便用來做商業(yè)開發(fā)，成為了國內(nèi)發(fā)展較快的GIS隊伍的生力軍。的確，我就是后一個隊伍的一員，但是我心中存在淡淡的隱憂，我們不論是用人家的API還是OGC的開發(fā)標準，都是在追著洋人的屁股跑。
其次，國內(nèi)的GIS以開發(fā)為主的情況下，并沒有出現(xiàn)能夠真正的提供GIS服務的供應商和研發(fā)商，沒有形成產(chǎn)業(yè)循環(huán)，而只是企業(yè)內(nèi)行為，無法形成外部循環(huán)經(jīng)濟效益。就其原因，主要是商業(yè)項目太少并且政府項目招標環(huán)節(jié)存在一定的“關(guān)系因素”，即招標部門養(yǎng)著一個專門用來投標開發(fā)的GIS開發(fā)企業(yè)，不論這樣是經(jīng)濟的還是不經(jīng)濟的，都能夠為招標的部門謀取一定的“利潤”?？偟膩碚f，GIS還是處于事業(yè)單位的發(fā)展模式下，真正的GIS市場秩序并沒有建立起來。市場上存在大量的沒有斷奶的所謂企業(yè)，這樣企業(yè)的競爭力嚴重不足，開發(fā)創(chuàng)新精神嚴重缺乏！
第三，中國GIS應用的民用度不高，GIS到底是發(fā)展大眾方向還是主要以承包地理信息系統(tǒng)工程項目為主業(yè)內(nèi)還存在一定的爭議。到現(xiàn)在，我們國內(nèi)也沒有出現(xiàn)真正的GIS大眾商業(yè)運作模式，這種模式還需要繼續(xù)探索。一旦GIS產(chǎn)業(yè)發(fā)展走向大眾化，就存在產(chǎn)業(yè)泡沫的問題，例如我們年初所看到的GIS與GDP發(fā)展的互動關(guān)系。我們急需一種比較完整的商業(yè)模式來運作GIS產(chǎn)業(yè)，而不是像“小作坊”一樣的包項目生產(chǎn)，這樣的項目不可能永遠存在。
第四，政府對于GIS產(chǎn)業(yè)的政策不明朗，中央政府對于GIS的立場是支持的，但是迫于GIS項目的敏感性，所以很多的項目無法推行。地方上，各個政府機關(guān)的小利益矛盾比較尖銳，項目推行受到多方面非技術(shù)因素的影響，直接導致了很多的項目“流產(chǎn)”或“空殼”。從而影響了中國GIS的走向。
第五，GIS教育多而不精，缺乏實踐教育，學生畢業(yè)后就業(yè)壓力巨大，GIS市場的容量并不能消化這些畢業(yè)生，導致人才流失。大量的畢業(yè)生考研后繼續(xù)失業(yè)，畢業(yè)生轉(zhuǎn)行成為風尚，甚至出現(xiàn)了學校GIS專業(yè)沒有人做GIS的尷尬情況。這導致了中國GIS人才的缺口增大，GIS從業(yè)者創(chuàng)新能力下降。當然，這個問題是應試教育引起的，也普遍的存在于其他專業(yè)！
第六，也是最關(guān)鍵的一條，就是我們正在逐漸的喪失創(chuàng)新能力，并且缺乏有效的風險投資作為GIS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持，相比于GIS來說，房地產(chǎn)、道路建設(shè)、貿(mào)易等產(chǎn)業(yè)更加實際，更加的賺錢。因此，GIS人必須尋找一種適合我們自己的融資方式和商業(yè)模式來改變這種問題。
其實不管是業(yè)界還是技術(shù)的前沿 都把gis的軟件開發(fā)策略作為一段時間或者是長期的規(guī)劃來處理 這樣基本上覆蓋了gis核心服務的模型構(gòu)架 使得服務的方向較為單一 不能很好的實行大眾化的服務 這個固然跟眼前的政府政策有很大的關(guān)系 但是業(yè)界自己的發(fā)展探尋是不是也應該重新審視一下自己的階段成果呢！
gid在中國的發(fā)展已有二三十年了吧 不論是早期的技術(shù)引進還是目前的自主研發(fā)（當然研發(fā)力度還遠遠不及國外的同行 這方面esri就是好的榜樣）都還有很大的提升空間 而有些業(yè)內(nèi)人士由于正好看好了這個態(tài)勢 也大膽猜想GIS將會滲透各個領(lǐng)域各個行業(yè) 也將是IT的另一大主流方向 這話有一定的道理 在某種程度上也能很好的體現(xiàn)GIS發(fā)展的前景
【GIS對經(jīng)濟、社會作用】
一、GIS技術(shù)的興起 為了解決人類所面臨的人口、資源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展等問題，協(xié)調(diào)自然與社會間的矛盾，以保障社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，必須采用現(xiàn)代的各種信息技術(shù)。GIS在其中發(fā)揮重要作用，而得到了各國政府和社會團體的廣泛關(guān)注。很多國家都建立起國家性和地區(qū)性地理信息研究中心，發(fā)布有關(guān)行政法令，進行地理信息系統(tǒng)研究，培養(yǎng)人才，以滿足地理信息系統(tǒng)迅速發(fā)展的需要。 以美國為例，1988年統(tǒng)計，84%的聯(lián)邦機構(gòu)已使用和計劃使用地理信息系統(tǒng)，7萬多個地方政府機構(gòu)已建立了GIS服務系統(tǒng)。政府對地理信息產(chǎn)業(yè)的投入每年約為16.5億美元。1992年，僅美國地質(zhì)調(diào)查局的空間數(shù)據(jù)庫投入就達7.54億美元。隨著美國地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，每年的應用項目多達一萬個以上，降低成本5—10億美元，并新創(chuàng)產(chǎn)值在10億美元，并新創(chuàng)產(chǎn)值在10億美元以上。 美國總統(tǒng)克林頓于1994年4月11日簽發(fā)了“協(xié)調(diào)地理數(shù)據(jù)的獲取和使用：國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI）”的行政命令。該行政令要求成立聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會（FGDC），發(fā)展國家地理空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)（NGDC），在FGDC組織下制定數(shù)據(jù)標準，并在2000年1月完成美國的國家數(shù)字地理空間數(shù)據(jù)框架（NDGDF），以支持在2000年將展開的十年一度的人口普查。 近年來，地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展極為迅速，并向著集成化和商品化發(fā)展，開始形成比較完整的地理信息產(chǎn)業(yè)。1994年，全球地理信息系統(tǒng)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)值已達31億美元，年增長率在35%以上。 我國是一個發(fā)展中大國，人口基數(shù)大，經(jīng)濟基礎(chǔ)差，人均資源占有量少且地區(qū)分布不平衡，環(huán)境污染嚴重，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，長期以來對粗放型經(jīng)濟增長的追求使得我國的資源與環(huán)境問題更加惡化。中國政府充分的認識到這種局面，于1994年出臺了《中國21世紀議程—中國21世紀人口、環(huán)境和發(fā)展白皮書》，在中國共產(chǎn)黨十四屆五中全會上把可持續(xù)發(fā)展列為基本國策之一。地理信息系統(tǒng)，作為一種空間技術(shù)，與人類的生存、地區(qū)的發(fā)展和進步關(guān)系密切。地理信息系統(tǒng)將為人類解決全球與地區(qū)環(huán)境與發(fā)展問題，實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展目標做出重要貢獻。 經(jīng)過15年的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在我國得到了很大的發(fā)展，其應用前景與價值已得到有關(guān)部門的認識與重視，目前開展地理信息系統(tǒng)工作的部門已超過20個。我國已建成2個地理信息系統(tǒng)國家重點實驗室，建成2個地理信息系統(tǒng)國家重點實驗室，建成國土基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)1：100萬數(shù)據(jù)庫和十多個較大規(guī)模的信息系統(tǒng)。通過“八五”國家科技攻關(guān)，地理信息系統(tǒng)技術(shù)逐漸從實驗、局部走向?qū)嵱没?、集成化和產(chǎn)業(yè)化，在重大自然災害的監(jiān)測與評估、重要產(chǎn)糧區(qū)主要農(nóng)作物估產(chǎn)、城市交通管理等方面取得突破性進展，產(chǎn)生了明顯的社會、經(jīng)濟效益。 地理信息系統(tǒng)的在我國的應用雖然取得了很大成就，但與美國等先進國家相比，在應用的規(guī)模和深度上還存在較大的差距。中國的國民生產(chǎn)總值為4300億美元，據(jù)外商估算，1993年的GIS投入為2000萬美元，占國民生產(chǎn)總值的0.47/1000，與美國的3.3/10000相比差一個數(shù)量級。目前建立的GIS專業(yè)應用系統(tǒng)大多屬面向具體項目的GIS，研究成果多，實用系統(tǒng)少，普遍存在利用綠低，效益不高，重開發(fā)輕應用的狀況。在國產(chǎn)GIS基礎(chǔ)軟件開發(fā)方面，也存在投資和開發(fā)力量分散、低水平重復開發(fā)普遍，開發(fā)周期長，效率低，產(chǎn)品功能雷同，商品化程度低等問題。同時在地理信息獲取方面也存在著重復投資多，信息的質(zhì)量問題也比較嚴重，信息的標準化還需進一步加強等問題。 地理信息系統(tǒng)有著廣泛的社會需求和廣闊的應用領(lǐng)域。近年來，國民經(jīng)濟建設(shè)、國民經(jīng)濟管理和人民生活與社會發(fā)展對地理信息產(chǎn)品和服務的需求逐步增加。一方面各級政府部門或國民經(jīng)濟管理機構(gòu)、業(yè)務部門要求及時地了解和掌握國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展在地域空間上的運行狀態(tài)、分布特征、資源環(huán)境條件和社會經(jīng)濟基礎(chǔ)等方面的地理信息。另一方面，在商業(yè)、運輸?shù)炔块T，為了更好的管理日常業(yè)務，并進行各種分析評價工作，也開始使用地理信息系統(tǒng)。隨著世界性高速信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，地理信息系統(tǒng)開始進入家庭和日常辦公場所。 今后五年以至到2000年是我國改革和發(fā)展的關(guān)鍵時期。我國經(jīng)濟將持續(xù)快速發(fā)展，基礎(chǔ)工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大規(guī)模展開，城市化發(fā)展加快，而人口、資源、環(huán)境壓力很大。這段時間內(nèi)，我國將實現(xiàn)經(jīng)濟體制和經(jīng)濟增長方式的重要轉(zhuǎn)型和轉(zhuǎn)變。堅持可持續(xù)發(fā)展，逐步縮小地區(qū)發(fā)展差距，基本消除絕對貧困是這一時期的基本方針和任務。與此同時，面向21世紀信息時代的來臨，我們必須抓住機遇，加速國民經(jīng)濟信息化進程，在信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)方面邁出較大步伐。 這一時期也是我國GIS發(fā)展十分關(guān)鍵的時期。必須從國內(nèi)外GIS發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢出發(fā)，根據(jù)這一時期國家經(jīng)濟和社會發(fā)展的要求和國情、國力，考慮這一時期我國GIS發(fā)展的規(guī)劃、戰(zhàn)略、政策和措施。遵循我國信息化建設(shè)“統(tǒng)籌規(guī)劃、聯(lián)合建設(shè)、統(tǒng)一標準、專通結(jié)合”的總方針，大力推進我國GIS的實用化和產(chǎn)業(yè)化。 二、GIS在當代學科體系中的地位 地理信息系統(tǒng)是一種特定的處理地理信息的信息系統(tǒng)，它的定義多種多樣，是一種覆蓋領(lǐng)域十分廣泛的高新技術(shù)。 地理信息，由于它具有區(qū)域性、多維性和時序性，是人類生存和社會活動中連接各種信息，形成在空間和時間上連續(xù)分布的綜合信息的基礎(chǔ)。它是解決人口、資源與環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展所面臨的各種問題和促進國民經(jīng)濟持續(xù)、快速和健康發(fā)展的基本信息手段。 地理信息系統(tǒng)所依托的學科稱為“地理信息學”（Geomatics)，它是一個現(xiàn)代的科學術(shù)語，代表了用各種現(xiàn)代化方法來采集、量測、分析、存貯、管理、顯示、傳播和應用與地理和空間分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的一門綜合和集成的信息科學，是當前的測繪學、攝影測量與遙感、地圖學、地理信息系統(tǒng)、計算機圖像圖形學、衛(wèi)星定位技術(shù)與現(xiàn)代通訊技術(shù)的有機結(jié)合。 地理信息系統(tǒng)是以上多學科集成的基礎(chǔ)平臺，用作搜集、存貯、管理和分析空間信息和數(shù)據(jù)。衛(wèi)星定位、遙感和攝影測量是是快速獲取和更新地理信息的主要手段，目前正走向全數(shù)字化道路。地圖學與圖像圖形學既用作地理信息的分析和處理，也用于地理信息成果的顯示與表達。專家系統(tǒng)的引入將力求使數(shù)據(jù)采集、更新、分析和應用更加自動化和智能化。現(xiàn)代通訊技術(shù)，尤其是正在興建的信息高速公路將為地理信息在各部門的傳播和應用提供保證。因此，地理信息學的形成和發(fā)展是整個信息科學和技術(shù)發(fā)展的一個重要組成部分，將會給相關(guān)學科的發(fā)展帶來機遇和挑戰(zhàn)。 近年來，國外一些高校開始將原來的測繪專業(yè)改為地理信息學專業(yè)，如荷蘭的ITC和香港理工學院稱Geoinformatics，加拿大的拉瓦爾大學和卡爾加里大學稱Geomatics，澳大利亞的新南威爾士大學稱為Geomatic Engineering。這標志著地理信息學（Geomatics）作為一門科學、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。 對于地理信息系統(tǒng)和地理信息學在當代學科體系中的地位還沒有統(tǒng)一的認識，一般將它看做是一門跨學科的邊緣學科。 錢學森教授從八十年代出以來，一直提倡建立一門地理科學，它是自然科學與社會科學的匯合，是一門以理解和協(xié)調(diào)人地關(guān)系為最高目標的研究作為人地系統(tǒng)的地球表層的科學，它與自然科學、社會科學、數(shù)學科學、系統(tǒng)科學、思維科學、人體科學、美學、軍事科學、行為科學并列的一大現(xiàn)代科學技術(shù)門類，它不是單一學科，而是一個學科體系。地理科學就是研究人口、資源、環(huán)境與發(fā)展的，不言而喻，地理科學將發(fā)揮主要作用。 楊開忠教授將地理科學分為四個層次：地理科學哲學、基礎(chǔ)地理科學、應用地理科學和技術(shù)地理科學，我們略加修改，如圖1所示。 圖 1 地理科學體系圖解 地理信息學同地圖學、GPS、遙感、測繪、數(shù)量地理學同屬于技術(shù)地理學。近年來人們所關(guān)注的GIS、RS與GPS的集成的理論基礎(chǔ)也在于此，它們都是地理科學的技術(shù)支持學科，有著共同的研究對象，只有彼此結(jié)合起來，才能將研究推向深入，這是地理科學研究方法的一次質(zhì)的飛躍。地理信息系統(tǒng)為地理科學研究提供了一個現(xiàn)代化工具，使地理科學的研究從傳統(tǒng)的定性描述走向定量分析和空間分析，從簡單系統(tǒng)走向復雜系統(tǒng)，具有了更好的技術(shù)手段。 三、GIS發(fā)展的不同階段 GIS對社會發(fā)展所起的作用，與它所處的發(fā)展階段緊密相關(guān)的。一項新技術(shù)的推廣應用都要經(jīng)過一個研究、推廣、普及的過程，其中還需多次反復，才能成功，GIS也不例外。目前來說，它仍然出于發(fā)展階段，特征在于它的基本理論及方法還出于不斷探索完善之中，有關(guān)其數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)處理方法的論文也不斷出現(xiàn)。但它的應用早已提上日程，有關(guān)管理、教育的研究已引起人們的關(guān)注。 關(guān)于我國GIS事業(yè)的發(fā)展歷程，何建邦和蔣景瞳研究員對此做了回顧，他們認為國際地理信息系統(tǒng)的發(fā)展開始于本世紀60年代。中國地理信息系統(tǒng)研究與應用起步較晚，從80年代初開始，已有15年的歷史。 中國科學院院士陳述彭教授在1978年杭州遙感學術(shù)討論會上，把地理信息系統(tǒng)作為一個學科和技術(shù)領(lǐng)域分支提出，但當時并未引起重視和討論。以它作為中國GIS事業(yè)準備工作開始。根據(jù)實際發(fā)展歷程，他們建議把我國GIS發(fā)展劃分為如下階段： 1978—1980 為準備階段，在我國正式提出地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域； 1980—1985 為起步階段，經(jīng)過兩年的準備和辯論，終于在1980年1月19日在中國科學院遙感應用研究所建立了全國第一個GIS研究室。GIS正式走上研究和實驗的舞臺，在中國開始了它的發(fā)展。 1986—1995 為發(fā)展階段，從第七個五年計劃（1986—1990）開始，GIS作為政府行為，正式列入國家科技攻關(guān)計劃，開始了有計劃、有組織、有目標的科學研究、應用實驗和工程建設(shè)的工作。在這個發(fā)展階段內(nèi)又可劃分為兩個時期，即前五年（1986—1990）的初步發(fā)展時期和后五年（1991—1995，即第八個五年計劃期間）的加快發(fā)展時期。GIS從研究、實驗和局部應用走向?qū)嵱没?、集成化和工程化，在國民?jīng)濟和社會保障上開始發(fā)揮重大作用，技術(shù)漸趨成熟。 1996年以后為走向產(chǎn)業(yè)化的階段。目前，中國GIS已具備產(chǎn)業(yè)化的條件，已經(jīng)造就了一批GIS專家和產(chǎn)業(yè)隊伍，形成了多個GIS研究、培訓和數(shù)字化基地。在本世紀最后五年，GIS在中國將會正式成為一種產(chǎn)業(yè)，進入市場，在國民經(jīng)濟和公眾生活中得到廣泛的應用。 我國GIS正處在向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變的時期，葉嘉安教授對我國GIS產(chǎn)業(yè)化過程中所面臨的重要轉(zhuǎn)變進行了總結(jié)，主要有以下幾點： 1、項目（資金）來源的轉(zhuǎn)變 近年來，我國GIS系統(tǒng)開發(fā)資金逐漸由以科研經(jīng)費（國家投資）為主轉(zhuǎn)向商業(yè)投資為主轉(zhuǎn)變，投資的回報需要直接來自所開發(fā)系統(tǒng)的運行過程中，這是GIS商品化的標志，這說明GIS的技術(shù)日趨成熟，GIS進入實際應用階段。實際應用部門對GIS的需求日益高漲，成了項目和資金的主要來源。 2、開發(fā)者的轉(zhuǎn)變 隨著項目性質(zhì)的變化，系統(tǒng)開發(fā)者由單純的科研人員開始向工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變。開發(fā)者頭腦中的工程觀念和市場觀念、用戶觀念開始加強。 3、開發(fā)模式的轉(zhuǎn)變 由國家投資、科研人員設(shè)計開發(fā)，以科研機構(gòu)為主實施系統(tǒng)建設(shè)的“建設(shè)—移交”式的開發(fā)模式，轉(zhuǎn)向開發(fā)部門與用戶共同開發(fā)或用戶自行開發(fā)，而由科研技術(shù)部門提供技術(shù)支持的開發(fā)模式。 4、技術(shù)重點的轉(zhuǎn)變 系統(tǒng)功能開發(fā)由技術(shù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾枨篁?qū)動，由注重軟、硬件技術(shù)向注重管理技術(shù)和實用效益方面轉(zhuǎn)變。 5、區(qū)域尺度的轉(zhuǎn)變 受需求和資金來源引導，系統(tǒng)建設(shè)開始轉(zhuǎn)向國家、區(qū)域、城市和工程項目等多種尺度，其中城市地理信息系統(tǒng)在近期蓬勃發(fā)展。 6、目標的轉(zhuǎn)變 隨著信息的社會化和產(chǎn)業(yè)化，GIS將由以面向管理決策部門的決策支持為主要目標，轉(zhuǎn)向滿足多層次、多領(lǐng)域的廣泛的社會需求。 7、系統(tǒng)類型的轉(zhuǎn)變 GIS由面向項目的系統(tǒng)向面向管理的系統(tǒng)發(fā)展成為必然的趨勢。 陳子坦博士從應用的角度將GIS分為四個層次：項目水平、部門水平、企業(yè)化水平和社團水平。 項目GIS是GIS應用的初級階段，用戶的目標是完成一個特定的項目。用戶主要關(guān)心的是獲得這一項目的結(jié)論，其他與GIS相關(guān)的操作只是工具性的或中間過程。它們不能定期維護數(shù)據(jù)和應用程序的更新，在一個項目結(jié)束后，這個系統(tǒng)的周期也就結(jié)束了，大多數(shù)的科研機構(gòu)、大學和科學家的GIS應用正處于這一階段。 部門GIS的特點是具有一個維護良好的GIS數(shù)據(jù)庫。這一數(shù)據(jù)庫是定期更新的，并被很好的管理。從而可以用來完成一個部門、一個政府機構(gòu)和合作雙方中某一方的某些日常工作。這一部門中的用戶隨時利用最新的數(shù)據(jù)來分析和決策。目前已有數(shù)千的機構(gòu)建立了部門GIS系統(tǒng)。 企業(yè)化GIS運行于多部門環(huán)境中，這些部門具有各自的職責和功能，他們之間共享共同的地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分享硬件、軟件系統(tǒng)資源，分享應用模型、專家經(jīng)驗和知識。他們還要分享維護和管理這一GIS系統(tǒng)的責任。網(wǎng)絡(luò)通訊和分布式計算是支持企業(yè)化GIS的技術(shù)，所有數(shù)據(jù)和系統(tǒng)資源分布于一個網(wǎng)絡(luò)上，在網(wǎng)絡(luò)上流動，供多用戶共享。企業(yè)化GIS可以幫助包括環(huán)境單位在內(nèi)的企業(yè)更有效、更有目的性的完成決策制定過程。目前大約有數(shù)百個企業(yè)化層次上的GIS運行于政府和大公司中。 社會化GIS是GIS發(fā)展的未來層次。GIS不只是用于政府和科研機構(gòu)，而且會被社會一般公眾和團體所接觸。人們可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)方便地獲取所需的地理信息數(shù)據(jù)，象使用字處理軟件那樣方便地使用GIS軟件。信息高速公路向社會化GIS提供技術(shù)支持。GIS系統(tǒng)將成為各種信息系統(tǒng)的一部分。GIS通過提供空間檢索功能，在幫助人們操縱大量信息方面起著重要的作用。 從上述分析可以看出：我國目前所建立的GIS系統(tǒng)大部分屬于項目GIS，只有少數(shù)的幾個系統(tǒng)屬于部門GIS，正逐漸向企業(yè)化GIS發(fā)展中。這就決定了GIS在我國社會發(fā)展中所起的作用并不是廣泛的，GIS的建立和使用，基本上是政府行為，主要是為政府部門決策服務。 四、GIS在我國社會發(fā)展中的作用 我國GIS的應用水平，雖然與美國等發(fā)達國家相比存在較大的差距，但已經(jīng)在國民經(jīng)濟各部門中發(fā)揮了重要作用。這里，我們僅就GIS在我國應用的幾個主要領(lǐng)域作一簡單介紹。 1、綜合減災 我國是在世界上自然災害類型多，發(fā)生頻繁，災害損失最嚴重的少數(shù)國家之一，在以往的40年中，每年災害經(jīng)濟損失約占國家財政收入的六分之一。近年來災害直接經(jīng)濟損失每年約1000億元，其增長速度明顯超過全國經(jīng)濟增長，因災人口傷亡也很嚴重。減輕自然災害是我國社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的一項必不可少的工作。 減輕自然災害是一項系統(tǒng)工程，它包括對自然災害的監(jiān)測、預報、評估、防災、抗災、救災、恢復、教育、保險與綜合管理，減災的每一過程和環(huán)節(jié)都與空間的地理要素密切相關(guān)，如災害發(fā)生的時空分布、強度與頻度、災害發(fā)生地社會經(jīng)濟易損性及抗災能力、災害評估、災害應及救助措施及預案等，因而地理信息系統(tǒng)是減輕自然災害的重要工具和手段，建立在具有龐大空間分析功能的地理信息系統(tǒng)上的減災系統(tǒng)，才能在減災中發(fā)揮快速、準確的決策作用。 GIS在減災中的應用主要包括以下幾個方面：1、災害的監(jiān)測和預報；2、自然災害評估，包括災前的歷史災害影響評價及災情預測，實時的災害應急評估和災后的災情評定；3、救災和抗災；4、災害應急救助與救援；5、災害保險與災后恢復；6、災害教育與宣傳；7、災害管理和災害區(qū)劃；地理信息系統(tǒng)在減災中的應用會越來越廣泛，盡管目前的應用還不完善，但隨著綜合減災研究山進行，地理信息系統(tǒng)在該領(lǐng)域必將發(fā)揮出舉足輕重的技術(shù)支持作用。 近年來，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)在減輕自然災害的各個環(huán)節(jié)和領(lǐng)域得到或?qū)⒌玫綉?。在我國的各單災種災害研究與管理部門，已建立了若干個用于單災種研究的災害信息管理系統(tǒng)，國家“八五”科技攻關(guān)項目中已開展了系列的自然災害應急監(jiān)測與評估研究及相應技術(shù)的研制，如水利部與科學院建立的實時洪水監(jiān)測及水災風險評估系統(tǒng)，中國科學院與國家氣象局初步建立了實時臺風、暴雨、洪澇災害信息及減災系統(tǒng)，中國科學院、國家教委所屬有關(guān)科研、教學部門研制的應急氣象衛(wèi)星對小區(qū)域自然災害進行應急評估的技術(shù)系統(tǒng)；國家地震局對一些城市進行震害預測的地理信息系統(tǒng)等。此外，GIS在人為事故的處理中也發(fā)揮了重要作用。 以重大自然災害的監(jiān)測與評價系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)由7個子系統(tǒng)構(gòu)成，以監(jiān)測和評價洪水、干旱、林火、地震、雪災、沙害和松毛蟲害等7種災害為目標，分別建成了相應的數(shù)據(jù)庫、分析評價模型和試運行系統(tǒng)，從而構(gòu)成了一個以GIS和RS技術(shù)為支撐的重大自然災害監(jiān)測評估的集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)在監(jiān)測評估近年來發(fā)生的重大自然災害方面發(fā)揮了重大作用。 2、政府決策 GIS對社會發(fā)展的重要意義體現(xiàn)在其可以提高管理決策的科學性及合理性，無論是中央政府，還是地方政府，其管理水平的提高與GIS等信息技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，特別是在現(xiàn)在信息社會中。 國情信息采集及管理、宏觀經(jīng)濟、社會及環(huán)境規(guī)劃、重大災害防治等行政管理工作，在信息時代離不開GIS技術(shù)的支持，國務院綜合國情地理信息系統(tǒng)的成功運行充分說明了這一點。它是一個融GIS與與辦公自動化為一體的空間型信息系統(tǒng)，它以國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、政務數(shù)據(jù)和國民經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，旨在為國務院領(lǐng)導機關(guān)研建一個以高新技術(shù)為支撐的宏觀分析決策系統(tǒng)。該系統(tǒng)在國務院辦公廳運行后，使得中央各部門的決策者門十分方便的查詢所感興趣的信息，方便了管理工作，一期工程的應用推動了省級GIS的建設(shè)。另一方面，GIS技術(shù)的發(fā)展還將成為未來國家級信息高速公路的一個重要組成部分，在信息高速公路的支持下，GIS對國家級的管理工作將具有更大的作用。 遼寧省國土資源信息系統(tǒng)是一個多要素多層次的空間型地理信息系統(tǒng)，是全國第一個省級地理信息系統(tǒng)，旨在為遼寧省政府機關(guān)提供一個用于對國土資源進行分析評價和規(guī)劃應用的輔助工具。該系統(tǒng)在運行中，管理國土工作常用的數(shù)據(jù)，向有關(guān)部門提供信息服務，進行了沈陽市土地利用潛力評價和土地利用適宜性評價、遼寧省鋼鐵工業(yè)布局分析、本溪縣水庫淹沒區(qū)分析等，為遼寧省的國土規(guī)劃研究和編制提供了有力的科學依據(jù)。 中科院遙感所進行了“區(qū)域可持續(xù)發(fā)展決策支持系統(tǒng)的研究，建立了水資源、社會、經(jīng)濟決策支持模型和土地利用動態(tài)監(jiān)測模型、土地人口承載力模型、人口預測評價模型、可持續(xù)發(fā)展動態(tài)規(guī)劃模型等。以農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展為中心建立了遙感動態(tài)監(jiān)測、分析評價、預測預警、管理規(guī)劃與決策的完整體系，并進行了宏觀規(guī)劃、中觀管理、微觀工程決策三個層次的實驗。隨著研究的進一步深入和完善，類似的系統(tǒng)將在政府部門決策中發(fā)揮重要作用。 3、市政管理 城市歷來是政治、經(jīng)濟、文化活動的中心，隨著城市化進程的不斷深入，城市在我國國民經(jīng)濟生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，城市化所引起的一系列環(huán)境、生態(tài)、建設(shè)、管理等問題日益突出。城市是一個復雜的開放的空間系統(tǒng)，如果沒有地理信息系統(tǒng)的支持，很難對城市進行有效的管理。 最近幾年，城市地理信息系統(tǒng)在我國得到了蓬勃發(fā)展。深圳、北京、上海、廈門、海口、北海等大城市和沿海經(jīng)濟開放城市先后建立了城市地理信息系統(tǒng)。應用于城市資源、環(huán)境、交通、人口、土地管理、公共事業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、商業(yè)、旅游等領(lǐng)域，是發(fā)展最快的地理信息系統(tǒng)。 4、科學研究與教育 目前我國建立的地理信息系統(tǒng)，大部分是由科研單位和大學研究機構(gòu)建立的，與科研和教育關(guān)系密切。通過這些系統(tǒng)的建立，使我們對GIS的認識逐漸深入，技術(shù)日趨成熟，培養(yǎng)了大批的不同層次的GIS研究開發(fā)人員，普及了GIS的知識，為我國GIS事業(yè)的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好的基礎(chǔ)。同時建立的一些GIS系統(tǒng)對后續(xù)系統(tǒng)的完善提供了技術(shù)規(guī)范，并為后續(xù)系統(tǒng)和其它科學研究提供了基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。特別是國家測繪局建立的國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)，發(fā)揮了重要的示范作用。 5、其它 地理信息系統(tǒng)在其他領(lǐng)域的應用也不斷深入，如農(nóng)作物估產(chǎn)、軍事指揮、投資環(huán)境評價等。如重點產(chǎn)糧區(qū)主要農(nóng)作物估產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以估算松遼平原、黃淮海平原、江漢平原和太湖流域的玉米、小麥和稻米的產(chǎn)量為目標，綜合利用GIS和RS技術(shù)與野外調(diào)查相結(jié)合，提出了上述農(nóng)作物播種面積的估算方法，建立了各自的單產(chǎn)模型，經(jīng)過多次完善和多級集成，建成的重點產(chǎn)糧區(qū)農(nóng)作物估產(chǎn)的信息系統(tǒng)。 地理信息系統(tǒng)在我國經(jīng)過15年的發(fā)展已經(jīng)在國民經(jīng)濟各部門中發(fā)揮著越來越重要的作用，從它的應用領(lǐng)域來看，幾乎是無所不包的。
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)、災害預測、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的應用已從基礎(chǔ)信息管理與規(guī)劃轉(zhuǎn)向更復雜的區(qū)域開發(fā)、預測預報，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的應用遍及環(huán)境保護、災害預測、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關(guān)系，難以表達復雜的地理實體，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，這就導致較深層次的分析、處理操作難以實現(xiàn)。隨著GIS應用需求領(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)鍵任務應用方面被廣泛接受，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知方法學和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法學的指導，導致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、預測預報、決策支持等方面的要求，直接影響到GIS的應用效益和生命力；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雜，但這些空間數(shù)據(jù)又具有極大的科學價值和經(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，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）應用和無線定位服務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。無線定位服務將提供一個機會使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、運籌學、控制論、行為科學和人下智能為基礎(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雜的空間問題，這是GIS應用向較高層次的發(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”應該加以擴充，應該包括空間關(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)存儲機制應該適應空間數(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、學習和生活中不可缺少的工具和助手。
重慶分公司
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