我國GIS的發(fā)展較晚，經(jīng)歷了四個階段，即起步(1970-1980)、準備(1980-1985)、發(fā)展(1985-1995)、產(chǎn)業(yè)化(1996以后)階段。
創(chuàng)新互聯(lián)提供高防服務器、云服務器、香港服務器、達州電信機房等
GIS已在許多部門和領域得到應用，并引起了 *** 部門的高度重視。
從應用方面看，地理信息系統(tǒng)已在資源開發(fā)、環(huán)境保護、城市規(guī)劃建設、土地管理、農(nóng)作物調(diào)查與結產(chǎn)、交通、能源、通訊、地圖測繪、林業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)、自然災害的監(jiān)測與評估、金融、保險、石油與天然氣、軍事、犯罪分析、運輸與導航、110報警系統(tǒng)、公共汽車調(diào)度等方面得到了具體應用。
國內(nèi)外已有城市測繪地理信息系統(tǒng)或測繪數(shù)據(jù)庫正在運行或建設中。
一批地理信息系統(tǒng)軟件已研制開發(fā)成功，一批高等院校已設立了一些與GIS有關的專業(yè)或?qū)W科，一批專門從事GIS產(chǎn)業(yè)活動的高新技術產(chǎn)業(yè)相繼成立。
此外，還成立了“中國GIS協(xié)會“和“中國GPS技術應用協(xié)會“等。
目前國內(nèi)建設GIS系統(tǒng)比較常用的軟件有Supermap GIS系列、MapGIS系列、MyGIS系列。
經(jīng)過了多年的發(fā)展，各行業(yè)對 GIS 的認識和掌握程度日益提高，GIS 本身的技術水平和軟硬件設施也日臻完善，其綜合性和先進性也得到充分體現(xiàn)，這使得 GIS 在資源環(huán)境和社會經(jīng)濟等領域得到了廣泛應用，發(fā)揮了重大的作用。目前，GIS 應用領域已包括測繪、政府、建筑、地質(zhì)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、災害監(jiān)測等各個部門。
1. GIS 發(fā)展歷史
回顧 GIS 發(fā)展的歷史，可以歸納為三個發(fā)展階段。20 世紀 50 年代中期到 80 年代后期，是 GIS 的開發(fā)時期，該階段的 GIS 軟件是以地圖為基礎進行單機、集中式處理，具有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)初期設計的主要特點。80 年代末到 90 年代初是 GIS 第二個發(fā)展階段，這一階段 GIS 在快速發(fā)展的計算機硬件和軟件支撐下得到了迅速發(fā)展，商品化GIS 軟件正式進入傳統(tǒng)的軟件市場，并在各行業(yè)中得到廣泛應用。90 年代中后期以來，是GIS 的第三個重要的發(fā)展歷史時期，此時 GIS 普遍采用了面向?qū)ο蟮能浖夹g，極大提高了 GIS 的二次開發(fā)能力，實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的一體化存儲。在此基礎上還逐漸形成了 “3S”技術集成，在一定程度上實現(xiàn)了矢量數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)一體化存儲、疊加和矢量-柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)化。
在地學應用方面，GIS 發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個階段: 20 世紀 70 年代末，一些數(shù)學地質(zhì)專家、遙感地質(zhì)專家、計算機地學處理專家積極開展了這方面應用工作; 80 年代中后期，GIS 的地學應用特別是礦產(chǎn)資源評價預測處于實驗成熟期; 進入 90 年代，GIS 在地學和其他領域得到空前廣泛應用; 90 年代初期，美國礦產(chǎn)資源評價預測廣泛應用了包括GIS 在內(nèi)的計算機信息處理技術，90 年代中后期，GIS 在礦產(chǎn)預測方面采用了多種數(shù)學模型，如模糊邏輯法、代數(shù)法、神經(jīng)網(wǎng)絡法，這些工作極大地推動和豐富了地學研究與 GIS的結合。
2. GIS 未來發(fā)展趨勢
從系統(tǒng)角度看，在未來的幾十年內(nèi)，GIS 將向著數(shù)據(jù)標準化 ( Interoperable GIS) 、數(shù)據(jù)多維化 ( 3D/4D GIS) 、系統(tǒng)集成化 ( Component GIS) 、平臺網(wǎng)絡化 ( Web GIS) 和應用社會化 ( 數(shù)字地球，DE) 的方向發(fā)展。
互操作地理信息系統(tǒng) ( Interoperable GIS) 是 GIS 系統(tǒng)集成平臺，它實現(xiàn)在異構環(huán)境下多個地理信息的系統(tǒng)或其應用系統(tǒng)之間的互相通信和協(xié)作，以完成某一特定任務。
三維或四維地理信息系統(tǒng) ( 3D/4D GIS) 是從以往靜態(tài)的二維 GIS 模型向三維、四維、甚至多維的動態(tài)模型轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)利用 GIS 表達世界真三維空間數(shù)據(jù)場。目前 3DGIS 已開始應用于許多行業(yè)中，如礦山三維 GIS 的構建，地質(zhì)構造模型的三維可視化，城市三維景觀制作，三維可視化在固體礦產(chǎn)中的應用，三維可視化在地震解釋中的應用，三維 GIS 在地質(zhì)災害中的應用，三維 GIS 在數(shù)字區(qū)調(diào)中的應用等。
Com GIS ( Component GIS) 是面向?qū)ο蠛蜆嫾夹g的地理信息系統(tǒng)，是把 GIS 的功能模塊劃分為多個控件，每個控件完成不同的功能，通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終 GIS 應用。
Web GIS 是 Internet 和 WWW 技術應用于 GIS 開發(fā)的產(chǎn)物，是實現(xiàn) GIS 互操作的一條最佳解決途徑。從 Internet 的任意節(jié)點，用戶都可以瀏覽 Web GIS 站點中的空間數(shù)據(jù)，制作專題圖，進行各種空間信息檢索和空間分析。隨著 Internet 的飛速發(fā)展，Web GIS 的發(fā)展更加廣闊，它改變了 GIS 數(shù)據(jù)及應用的訪問和傳輸方式，使 GIS 真正變成了大眾使用的工具。
數(shù)字地球 ( DE) 是對真實地球及其相關現(xiàn)象統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)和認識，其核心思想是用數(shù)字化手段統(tǒng)一處理地球問題和最大限度地利用信息資源。數(shù)字地球是 GIS 的延伸，建立數(shù)字地球的核心技術包括 GIS 與數(shù)據(jù)庫、遙感、遙測、信息技術等。遙感、遙測技術用來完成數(shù)據(jù)采集、處理和識別，GIS 和數(shù)據(jù)庫技術用于完成數(shù)據(jù)存儲、檢索、集成、融合、綜合和分析，從而完成數(shù)字地球的核心功能，光纜、衛(wèi)星通信技術以及計算機網(wǎng)絡等技術則完成海量空間數(shù)據(jù)的傳輸任務。
GIS的國際發(fā)展歷史
GIS起源于人口普查，土地調(diào)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(chǎn)業(yè)化階段，對GIS進一步研究，研究的內(nèi)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(nèi)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(qū)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(jīng)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(chǎn)業(yè)化階段。
GIS在資源環(huán)境領域的應用方興未艾，從技術、地理信息、經(jīng)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(zhì)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(chǎn)、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(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(nèi)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(nèi)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(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(jīng)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(jīng)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(chǎn)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(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(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(wǎng)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(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(jīng)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(jīng)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(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(wǎng)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(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。
重慶分公司
重慶分公司
