所謂云GIS，就是將云計(jì)算的各種特征用于支撐地理空間信息的各要素，包括建模、存儲(chǔ)、處理等等，從而改變用戶傳統(tǒng)的GIS應(yīng)用方法和建設(shè)模式，以一種更加友好的方式，高效率、低成本的使用地理信息資源。
在西市等地區(qū)，都構(gòu)建了全面的區(qū)域性戰(zhàn)略布局，加強(qiáng)發(fā)展的系統(tǒng)性、市場(chǎng)前瞻性、產(chǎn)品創(chuàng)新能力，以專(zhuān)注、極致的服務(wù)理念，為客戶提供成都網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站設(shè)計(jì) 網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作定制網(wǎng)站,公司網(wǎng)站建設(shè),企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),成都品牌網(wǎng)站建設(shè),成都營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)站建設(shè),外貿(mào)網(wǎng)站制作,西市網(wǎng)站建設(shè)費(fèi)用合理。
網(wǎng)格(Grid) GIS簡(jiǎn)介
它是利用現(xiàn)有的網(wǎng)格技術(shù)、空間信息基礎(chǔ)設(shè)施、空間信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)范，形成一個(gè)虛擬的空間信息管理與處理環(huán)境，將空間地理分布的、異構(gòu)的各種設(shè)備與系統(tǒng)進(jìn)行集成，為用戶提供一體化的空間信息應(yīng)用服務(wù)的智能化信息平臺(tái)。
網(wǎng)格GIS的特點(diǎn):異構(gòu)性、動(dòng)態(tài)性的環(huán)境;跨多管理域(測(cè)繪、國(guó)土資源、交通、氣象、商務(wù))及多區(qū)域的動(dòng)態(tài)的資源共享。
0 引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、空間技術(shù)的日新月異及計(jì)算機(jī)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(rèn)識(shí)和接受。近年來(lái)，GIS被世界各國(guó)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(guó)政府所關(guān)注。目前，以管理空間數(shù)據(jù)見(jiàn)長(zhǎng)的GIS已經(jīng)在全球變化與監(jiān)測(cè)、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(cè)、交通管理、礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)、文物保護(hù)、濕地制圖以及政府部門(mén)等許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。當(dāng)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(duì)進(jìn)一步開(kāi)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)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(jì)90年代以來(lái)，由于計(jì)算機(jī)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(chǔ)、處理、表達(dá)、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(lái)有以下幾個(gè)方面[1]：①硬件系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機(jī)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(jì)中，提出了采用“開(kāi)放的CIS環(huán)境”的概念，最終以實(shí)現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)共享為目標(biāo)；③高度重視數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)據(jù)質(zhì)量的問(wèn)題，并已形成一些較為可行的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；④面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)已經(jīng)問(wèn)世，正在發(fā)展稱(chēng)之為“對(duì)象——關(guān)系DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)別功能、空間分析功能得以增強(qiáng)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(kāi)發(fā)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球監(jiān)測(cè)，成為重要的輔助決策工具。據(jù)有關(guān)部門(mén)估計(jì)，目前世界上常用的GIS軟件己達(dá)400多種[2].國(guó)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(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如XML、GML、SVG等等。我國(guó)GIS軟件研制起步較晚，比較成熟的測(cè)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(duì)于它的研究應(yīng)用，歸納概括起來(lái)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(kāi)發(fā)函數(shù)庫(kù)二次開(kāi)發(fā)用戶專(zhuān)用的GIS軟件。目前已成功應(yīng)用包括資源管理、自動(dòng)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(yùn)輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類(lèi)別的一百多個(gè)領(lǐng)域。在美國(guó)及發(fā)達(dá)國(guó)家，GIS的應(yīng)用遍及環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)測(cè)、城市規(guī)劃建設(shè)、政府管理等眾多領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，加速了GIS應(yīng)用的進(jìn)程，在城市規(guī)劃管理、交通運(yùn)輸、測(cè)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(jì)效益和社會(huì)效益。
1.2 當(dāng)前GIS發(fā)展存在的主要問(wèn)題
基于以上GIS技術(shù)現(xiàn)狀研究，本文分析認(rèn)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(wèn)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(shí)際上也是將兩類(lèi)數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)，當(dāng)需要執(zhí)行不同的任務(wù)時(shí)采用不同的數(shù)據(jù)形式。在矢量結(jié)構(gòu)方面，其缺點(diǎn)是處理位置關(guān)系（包括相交、通過(guò)、包含等）相當(dāng)費(fèi)時(shí)，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?fù)潢P(guān)系；難以操作單個(gè)目標(biāo)及柵格數(shù)據(jù)存貯量大等問(wèn)題[4].
（2）GIS模型存在的問(wèn)題
傳統(tǒng)GIS模型是按照計(jì)算機(jī)的方法對(duì)客觀世界地理空間不自然的分割和抽象，使得人們認(rèn)知地理空間的認(rèn)知模型與計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)模型不能形成良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，難以表達(dá)復(fù)雜的地理實(shí)體，更難滿足客觀世界的整體特征要求。在GIS軟件開(kāi)發(fā)中，如果語(yǔ)義分割不合理，將難以有效表達(dá)地理空間實(shí)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(shí)現(xiàn)。隨著GIS應(yīng)用需求領(lǐng)域的不斷開(kāi)拓及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)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(kù)）目前仍未在市場(chǎng)以及關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用方面被廣泛接受，因?yàn)镺ODB作為一個(gè)DBS還不太成熟，如缺少完全非過(guò)程性的查詢語(yǔ)言以及視圖、授權(quán)、動(dòng)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(lái)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(wèn)題
當(dāng)前，GIS正處在一個(gè)大變革時(shí)期，GIS的進(jìn)一步發(fā)展還面臨不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[5]：①GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方法學(xué)問(wèn)題。在GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中缺乏面向?qū)ο蟮恼J(rèn)知方法學(xué)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)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(hù)性差；②GIS的功能問(wèn)題。當(dāng)前以數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理和查詢檢索功能為主的GIS，不能滿足社會(huì)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展在空間分析、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、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(wèn)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(lái)處理表達(dá)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(wú)能為力。
2 GIS未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
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(dá)[6]
對(duì)于多比例尺數(shù)據(jù)的顯示，將運(yùn)用影像金字塔技術(shù)、細(xì)節(jié)分層技術(shù)和地圖綜合等技術(shù)；而為了實(shí)現(xiàn)GIS的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)和三維可視化，出現(xiàn)存儲(chǔ)真三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的3D GIS和真四維時(shí)空GIS，這其中涉及了空間數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)、時(shí)空數(shù)據(jù)處理與分析以及快速?gòu)V域三維計(jì)算與顯示等多項(xiàng)理論與技術(shù)[7].
（2）三庫(kù)一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方向
空間數(shù)據(jù)庫(kù)向著真正面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和圖形矢量庫(kù)、影像柵格庫(kù)和DEM格網(wǎng)庫(kù)三庫(kù)一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展[8].這種三庫(kù)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(shí)現(xiàn)了直接面向空間實(shí)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(cāng)庫(kù)（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(jī)構(gòu)、公司的各個(gè)部門(mén)，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(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家都比較重視空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立工作，許多研究機(jī)構(gòu)和政府部門(mén)都參與到空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建立的研究工作。
（4）利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行知識(shí)發(fā)現(xiàn)
空間數(shù)據(jù)挖掘是從空間數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取隱含的知識(shí)、空間關(guān)系以及其他非顯式的包含在空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)相，且仍以圖層為處理基礎(chǔ)，因此，當(dāng)前的GIS軟件和空間數(shù)據(jù)庫(kù)還不能有效地支持?jǐn)?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(jiǎn)稱(chēng)，“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(duì)地觀測(cè)技術(shù)有機(jī)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(gè)系統(tǒng)都只側(cè)重于信息流特征中的一個(gè)方面，而不能滿足準(zhǔn)確、全面地描述地理信息流的要求。因此，無(wú)論從物質(zhì)運(yùn)動(dòng)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(lái)說(shuō)，“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(jí)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(jìn)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(cè)能力的平臺(tái)，而在軟件方面使GIS支持?jǐn)?shù)據(jù)封裝，同時(shí)解決圖形和圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理問(wèn)題。
（2）GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合
虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽(tīng)、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)，是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。從本質(zhì)上說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，通過(guò)計(jì)算機(jī)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(shí)世界那樣“處理”計(jì)算機(jī)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(shí)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(shí)體數(shù)據(jù)。因此，開(kāi)發(fā)虛擬GIS已成為GIS發(fā)展的一大趨勢(shì)。
（3）分布式技術(shù)、萬(wàn)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(dāng)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(guó)出現(xiàn)的這類(lèi)系統(tǒng)就有23種之多。又由于客戶端可能會(huì)采用新的應(yīng)用協(xié)議，因此也被認(rèn)為是Internet GIS.
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，分布式計(jì)算的優(yōu)勢(shì)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(jìn)的分布式計(jì)算技術(shù)來(lái)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(tái)上的空間服務(wù)，構(gòu)建一個(gè)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(lèi)別、運(yùn)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(duì)其中數(shù)據(jù)處理的計(jì)算特征而分類(lèi)的。
（4）移動(dòng)通信技術(shù)與CIS的結(jié)合發(fā)展[10]
WAP/WML技術(shù)作為無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，已經(jīng)顯示了其巨大的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。WAP柳ML技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了移動(dòng)GIS（Mobile GIS）應(yīng)用和無(wú)線定位服務(wù)LBS（Location一basedServices）。通過(guò)WAR/WML技術(shù)，移動(dòng)用戶幾乎可以在任何地方、時(shí)間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。無(wú)線定位服務(wù)將提供一個(gè)機(jī)會(huì)使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里。大多數(shù)的分析家都認(rèn)為，到2010年，無(wú)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(lái)將會(huì)由其機(jī)動(dòng)性所決定。
當(dāng)前用于地理信息交互的語(yǔ)言還不足以完成真正的“設(shè)備無(wú)關(guān)接口”的互操作。各種移動(dòng)設(shè)備對(duì)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(duì)于不同的移動(dòng)設(shè)備需要一種統(tǒng)一的標(biāo)記語(yǔ)言。無(wú)線定位服務(wù)將提供一個(gè)機(jī)會(huì)使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里：大多數(shù)的分析家都認(rèn)為，到2010年，無(wú)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(lái)將會(huì)由其機(jī)動(dòng)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(jiǎn)稱(chēng)DSS）是以管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、控制論、行為科學(xué)和人下智能為基礎(chǔ)，運(yùn)用信息仿真和計(jì)算手段為基礎(chǔ)，綜合利用現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫(kù)、信息和模型來(lái)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(wèn)題，甚至非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的人機(jī)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(duì)復(fù)雜空間問(wèn)題的決策支持，而目前絕大多數(shù)的DSS則無(wú)法向決策者提供一個(gè)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(qiáng)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(wèn)題，這是GIS應(yīng)用向較高層次的發(fā)展。其中SDSS中知識(shí)的表達(dá)、獲取和知識(shí)推理以及模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)三庫(kù)接口的設(shè)計(jì)是啞待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
2.3 發(fā)展歷程方面
自20世紀(jì)60年代世界上第一個(gè)GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，GIS經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展。目前，隨著第三代互聯(lián)網(wǎng)的提出與實(shí)施，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)、檢索和運(yùn)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(shí)體的，空間位置只是實(shí)體眾多屬性中的一類(lèi)，它應(yīng)和其它屬性有機(jī)地組織在一起并統(tǒng)一存放：“關(guān)系”概念和“關(guān)系運(yùn)算”應(yīng)該加以擴(kuò)充，應(yīng)該包括空間關(guān)系及其運(yùn)算；傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言應(yīng)該擴(kuò)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(kù)索引機(jī)制應(yīng)該擴(kuò)展，建立至少包括拓?fù)潢P(guān)系在內(nèi)的新的索引機(jī)制；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制應(yīng)該適應(yīng)空間數(shù)據(jù)提取和計(jì)算的要求等。只有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)真正的一體化存儲(chǔ)和處理，才能自由地、方便地、快速地實(shí)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?jǐn)?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(tái)，它具有統(tǒng)一的海量存儲(chǔ)、查詢和分析處理能力、一定的三維和時(shí)序處理能力、強(qiáng)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(shí)表達(dá)。
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上對(duì)GIS現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)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(dāng)前GIS的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及不足，有利于人們預(yù)見(jiàn)GIS的發(fā)展趨勢(shì)，站在更高更遠(yuǎn)的角度去揚(yáng)長(zhǎng)避短，較好地促進(jìn)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(wàn)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)（GIS，Geographic Information System）是以采集、存儲(chǔ)、管理、分析、描述和應(yīng)用整個(gè)或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（97年的參考文獻(xiàn)）。它由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成。它的主要功能是實(shí)現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)的采集、編輯、管理、分析、統(tǒng)計(jì)、制圖的工具已逐步發(fā)展起來(lái)。
GIS始于60年代的加拿大與美國(guó)，爾后各國(guó)相繼投入了大量的研究工作，自80年代末以來(lái),特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,地理信息的處理、分析手段日趨先進(jìn)，GIS技術(shù)日臻成熟，已廣泛地應(yīng)用于環(huán)境、資源、石油、電力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)咨詢、災(zāi)害損失預(yù)測(cè)、投資評(píng)價(jià)、政府管理和軍事等與地理坐標(biāo)相關(guān)的幾乎所有領(lǐng)域。
但是，隨著信息技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展、數(shù)字地球（Digital Earth）的提出與實(shí)施，以及GIS的應(yīng)用深度的不斷深入和廣度的擴(kuò)大，GIS正處于急劇變化與發(fā)展之中，并對(duì)GIS提出了許多新的要求。一方面，計(jì)算機(jī)的進(jìn)步、信息網(wǎng)的發(fā)展和利用等技術(shù)上的突破，使得以數(shù)字形式表示信息更加容易，另一方面，地理信息仍滯后于其它更適合于以數(shù)字形式表示的信息，例如數(shù)字和文本。因此，地理信息的使用，又存在一定的困難和障礙，如果這些障礙能夠妥善解決，GIS的應(yīng)用將會(huì)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。本文就目前地理信息系統(tǒng)的熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行介紹、分析和總結(jié)。
2 計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)GIS發(fā)展趨勢(shì)的影響
GIS技術(shù)依托的主要工具和平臺(tái)是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)設(shè)備。進(jìn)入90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 計(jì)算機(jī)其微處理器的處理速度愈來(lái)愈快性能價(jià)格比更高; 其存儲(chǔ)器能實(shí)現(xiàn)將大型文件映射至內(nèi)存的能力,并且能存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)。此外, 隨著多媒體技術(shù)、空間技術(shù)、虛擬實(shí)景、數(shù)字測(cè)繪技術(shù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)三維圖形芯片、大容量光盤(pán)技術(shù)及寬頻光纖通訊技術(shù)的突破性進(jìn)展，特別是消除數(shù)據(jù)通訊瓶頸的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建立，以及能夠提供接近實(shí)時(shí)對(duì)地觀測(cè)圖象的高分辨、高光譜、短周期遙感衛(wèi)星的大量發(fā)射，這些為GIS技術(shù)的廣泛、深入應(yīng)用展示了更加光明的前景。同時(shí), 也使當(dāng)前的GIS已不能滿足信息時(shí)代、數(shù)字時(shí)代的要求，目前GIS主要總體上呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化[1][3]、開(kāi)放性[5]、虛擬現(xiàn)實(shí)[1]、集成化[2]、空間多維性[4][6]等發(fā)展趨勢(shì)。
2.1 網(wǎng)絡(luò)化——網(wǎng)絡(luò)GIS
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展推動(dòng)著當(dāng)代GIS技術(shù)的快速更新和發(fā)展，使得在因特網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)GIS應(yīng)用日益引起人們的關(guān)注，建立萬(wàn)維網(wǎng)GIS(WWWW GIS或Web GIS)是近年來(lái)GIS研究領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)話題。Web GIS或互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（Internet GIS）是當(dāng)前GIS的一個(gè)重要發(fā)展方向。
目前，WWWGIS的建設(shè)面臨四個(gè)方面的挑戰(zhàn)：網(wǎng)上數(shù)據(jù)發(fā)布、網(wǎng)上數(shù)據(jù)互操作、網(wǎng)上數(shù)據(jù)采掘和網(wǎng)上數(shù)據(jù)管理及安全性。與傳統(tǒng)的GIS相比，Web GIS具有以下特點(diǎn)：
(1)適應(yīng)性強(qiáng) Web GIS是基于互聯(lián)網(wǎng)的，因而是全球的，能夠在不同的平臺(tái)運(yùn)行。
(2)應(yīng)用面廣 網(wǎng)絡(luò)功能將使Web GIS應(yīng)用到整個(gè)社會(huì)，真正實(shí)現(xiàn)GIS的無(wú)所不能，無(wú)處不在。
(3)現(xiàn)實(shí)性強(qiáng) 地理信息的實(shí)時(shí)更新在網(wǎng)上進(jìn)行，人們能得到最新信息和最新動(dòng)態(tài)。
(4)維護(hù)社會(huì)化 數(shù)據(jù)的采集、輸入、空間信息的分析與發(fā)布將是在社會(huì)協(xié)調(diào)下運(yùn)作，對(duì)其維護(hù)將是社會(huì)化，減少重復(fù)的勞動(dòng)。
(5)使用簡(jiǎn)單 用戶可以直接從網(wǎng)上獲取所需要的各種地理信息，直接進(jìn)行各種地理信息的分析，而不用關(guān)心空間數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)和管理。
網(wǎng)絡(luò)GIS可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上發(fā)布、瀏覽、下載，實(shí)現(xiàn)基于Web的GIS查詢和分析。盡管目前已有多家國(guó)內(nèi)外公司推出Web GIS,總地來(lái)說(shuō)，Web GIS尚處在試驗(yàn)研究階段，其最終目標(biāo)是應(yīng)能實(shí)現(xiàn)GIS與WWW技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，GIS通過(guò)WWW成為大眾使用的技術(shù)和工具。
2.2 開(kāi)放性——開(kāi)放式GIS
開(kāi)放式地理信息系統(tǒng)（Open GIS）是指在計(jì)算機(jī)和通信環(huán)境下，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和接口（Interface）所建立起來(lái)的地理信息系統(tǒng)。它不僅使數(shù)據(jù)能在應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)，還能在系統(tǒng)間流動(dòng)。Open GIS是為了使不同的地理信息系統(tǒng)軟件之間具有良好的互操作性，以及在異構(gòu)分布數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)信息共享的途徑。為此，Open GIS要具有下列特點(diǎn)：
(1)互操作性：不同地理信息系統(tǒng)軟件之間連接、信息交換沒(méi)有障礙。
(2)可擴(kuò)展性：硬件方面，可在不同軟件、不同檔次的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，其性能和硬件平臺(tái)的性能成正比；軟件方面增加新的地學(xué)空間數(shù)據(jù)和地學(xué)數(shù)據(jù)處理功能。
(3)技術(shù)公開(kāi)性：開(kāi)放的思想主要是對(duì)用戶公開(kāi)，公開(kāi)源代碼及規(guī)范說(shuō)明是重要的途徑之一。
(4)可移植性：獨(dú)立于軟件、硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不需修改便可在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。
除此之外，還有諸如兼容性、可實(shí)現(xiàn)性、協(xié)同性等特點(diǎn)。
為了研究和開(kāi)發(fā)Open GIS技術(shù)，1996年在美國(guó)成立的開(kāi)放地理信息聯(lián)合會(huì)主要研究和建立了開(kāi)放式地理數(shù)據(jù)交互操作規(guī)程（OGIS，Open Geodata Interoperable Specification）。OGIS是為了尋找一種方式，將地理信息系統(tǒng)技術(shù)、分布處理技術(shù)、面向?qū)ο蠓椒?、?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及實(shí)時(shí)信息獲取方法更有效地結(jié)合起來(lái)?；贠GIS規(guī)范制訂的開(kāi)放系統(tǒng)模型是一種軟件工程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，這種方法應(yīng)用于GIS領(lǐng)域，側(cè)重于改變當(dāng)前GIS模型中特定的應(yīng)用系統(tǒng)及其功能與它內(nèi)部數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)格式緊密捆綁的現(xiàn)狀。當(dāng)然，OGIS只是對(duì)Open GIS定義了抽象的互操作規(guī)程，具體如何實(shí)現(xiàn)，還需采用分布式對(duì)象的技術(shù)，通過(guò)Acrobat、OLE、ActiveX、Java等語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。
Open GIS技術(shù)將使GIS始終處于一種組織、開(kāi)放式的狀態(tài)，真正成為服務(wù)于整個(gè)社會(huì)的產(chǎn)業(yè)以及實(shí)現(xiàn)地理信息的全球范圍內(nèi)的共享與互操作，是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下GIS技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
2.3虛擬現(xiàn)實(shí)——虛擬GIS
虛擬GIS就是GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）的結(jié)合。VR技術(shù)是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展，并與其他技術(shù)集成的產(chǎn)物，是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽(tīng)、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)。這種模擬具有三個(gè)最基本的特征，即Immersion(沉浸)-Interaction(交互)-Imagina-tion(構(gòu)想)。
由于技術(shù)的限制，目前還未能開(kāi)發(fā)出適用于遙感和GIS用戶需要的真3維可視化的數(shù)據(jù)分析軟件包。GIS與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，將虛擬環(huán)境帶入GIS將使GIS更加完美。GIS用戶在計(jì)算機(jī)上就能處理真3維的客觀世界的虛擬環(huán)境中將能更有效地管理，分析空間實(shí)體數(shù)據(jù)。目前虛擬GIS（VGIS）的研究主要集中在虛擬城市。
2.4 多媒體GIS
多媒體技術(shù)（Multia-Media）是一種集聲、像、圖、文、通訊等為一體，并以最直觀的方式表達(dá)和感知信息，以形象化的、可觸摸（觸屏）的甚至聲控對(duì)話的人機(jī)界面操縱信息處理的技術(shù)。應(yīng)用多媒體技術(shù)對(duì)GIS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能及應(yīng)用模式的設(shè)計(jì)產(chǎn)生極大的影響，使得GIS的表現(xiàn)形式更豐富，更靈活，更友好。
多媒體地理信息系統(tǒng)（MGIS）將文字、圖形（圖像）、聲音、色彩、動(dòng)畫(huà)等技術(shù)融為一體，為GIS應(yīng)用開(kāi)拓了新的領(lǐng)域和廣闊的前景。它不僅能為社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化教育、旅游、商業(yè)、決策管理和規(guī)劃等提供生動(dòng)、直觀、高效的信息服務(wù)，而且將使電腦技術(shù)真正走進(jìn)人類(lèi)社會(huì)生活。多媒體技術(shù)在GIS領(lǐng)域的深入應(yīng)用，乃至出現(xiàn)具有良好集成能力的MGIS是技術(shù)發(fā)展的必然。
2.5 集成化——3S技術(shù)的結(jié)合
3S技術(shù)指的是全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）。3S技術(shù)的結(jié)合與集成充分體現(xiàn)了學(xué)科發(fā)展從細(xì)分走向綜合的規(guī)律。
GIS發(fā)展的重要趨勢(shì)是與全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感（RS）的集成，從而構(gòu)成實(shí)時(shí)的，動(dòng)態(tài)的GIS。GPS為GIS的快速定位和更新提供手段，遙感技術(shù)的多譜段、多時(shí)相、多傳感器和多分辨率的特點(diǎn)，為GIS不斷注入“燃料”，反過(guò)來(lái)又可利用GIS支持從遙感影像數(shù)據(jù)中自動(dòng)提取語(yǔ)義和非語(yǔ)義信息。
3S技術(shù)整體結(jié)合所構(gòu)成的系統(tǒng)是高度自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化的GIS系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不僅具有自動(dòng)、實(shí)時(shí)地采集、處理和更新數(shù)據(jù)的功能，而且能夠分析和運(yùn)用數(shù)據(jù)，為各種應(yīng)用提供科學(xué)的決策咨詢，并回答用戶可能提出的各種復(fù)雜問(wèn)題。
2.6 空間多維性——三維GIS與時(shí)態(tài)GIS
在許多地學(xué)研究中，人們所要研究的對(duì)象是充滿整個(gè)3D空間的，如大氣污染、洋流、地質(zhì)模型等，必須用一個(gè)（X，Y，Z）的3D坐標(biāo)來(lái)描述。在3D GIS中，研究對(duì)象是通過(guò)空間X、Y、Z軸進(jìn)行定義，描述的是真3D的對(duì)象。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和GIS在許多行業(yè)諸如地質(zhì)、礦山、海洋、城市地下管網(wǎng)，城市空間規(guī)劃、城市景觀分析、無(wú)線通信覆蓋范圍分析等對(duì)三維GIS的需求日益迫切，3D GIS的理論和應(yīng)用近年來(lái)受到許多學(xué)者的關(guān)注。到目前為止，雖然有3D GIS系統(tǒng)問(wèn)世，但其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們分析問(wèn)題的需要，原因主要是3D GIS理論不成熟，其拓?fù)潢P(guān)系模型一直沒(méi)有解決；另外三維基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)量十分大，很難建立一個(gè)有效的，易于編程實(shí)現(xiàn)的三維模型,計(jì)算機(jī)海量數(shù)據(jù)的處理為三維GIS提供了基礎(chǔ)。
2.6.2 時(shí)態(tài)GIS
人們都在一定的空間和時(shí)間環(huán)境中生存并從事各種社會(huì)活動(dòng)。從信息系統(tǒng)，尤其是GIS的實(shí)用角度出發(fā)，時(shí)間可以看成是一條沒(méi)有端點(diǎn)，向過(guò)去和將來(lái)無(wú)限延伸的線軸，它是現(xiàn)實(shí)世界的第四維。時(shí)間和空間不可分割地聯(lián)系在一起，跟蹤和分析空間信息隨時(shí)間的變化，應(yīng)當(dāng)是GIS的一個(gè)合理目標(biāo)。這樣的GIS就被稱(chēng)為時(shí)態(tài)GIS（Temporal GIS）。
記錄歷史數(shù)據(jù)有時(shí)候是非常重要的。在GIS中也要經(jīng)常查詢歷史，最明顯的例子就是宗地，一塊宗地可能經(jīng)過(guò)許多次的買(mǎi)賣(mài)或變化。在土地糾紛中，人們需要詳細(xì)的歷史記錄作為法律依據(jù)。GIS在環(huán)境應(yīng)用中，也經(jīng)常需要用到多時(shí)態(tài)的信息對(duì)環(huán)境進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。所以，研究GIS的時(shí)態(tài)問(wèn)題則成為當(dāng)今GIS領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。
時(shí)態(tài)GIS的組織核心是時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，其概念基礎(chǔ)則是時(shí)空數(shù)據(jù)模型。時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)以不同類(lèi)型的時(shí)空過(guò)程和應(yīng)用目的作為出發(fā)點(diǎn)。雖然人們已分別在時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)研究方面取得很大進(jìn)展，但是“時(shí)態(tài)”+“空間”≠ “時(shí)空”，兩者難以簡(jiǎn)單地組合起來(lái)，這導(dǎo)致了時(shí)態(tài)GIS研究與應(yīng)用的困難。作為一種系統(tǒng)方法，時(shí)態(tài)GIS的研究和應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。
2.7 部件組裝化——組件式GIS
GIS軟件是一種大型的軟件，開(kāi)發(fā)一個(gè)功能完備的GIS軟件是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工程。如何合理地組織GIS軟件的結(jié)構(gòu),一直是GIS軟件技術(shù)專(zhuān)家們研究的問(wèn)題。它的發(fā)展體經(jīng)歷了如下歷程：GIS模塊、集成式GIS、模塊化GIS和核心式GIS。當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟件控件技術(shù)（ActiveX控件，其前身OLE控件）為GIS軟件提供了一種新的開(kāi)發(fā)模式。
組件化GIS基于標(biāo)準(zhǔn)的組件式GIS平臺(tái)，各組件之間不僅可能自由、靈活地重組，而且具有可視化的界面和方便的標(biāo)準(zhǔn)的接口。其特征主要體現(xiàn)在：
(1)高效無(wú)縫的系統(tǒng)集成 允許將專(zhuān)業(yè)模型、GIS控件、其它控件緊密地結(jié)合在統(tǒng)一的界面下。
(2)無(wú)須專(zhuān)門(mén)的GIS開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 只要掌握基于Windows平面的通用環(huán)境(VB,VC++,Delphi,power Builder等)，以及組件式GIS各控件的屬性、方法和事件，就能完成應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
(3)大眾化的GIS 用戶可以象使用其它ActiveX控件一樣使用GIS的控件，使非專(zhuān)業(yè)的GIS用戶也能勝任GIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作。
(4)開(kāi)發(fā)成本低 非GIS功能可以利用非專(zhuān)業(yè)控件，降低了系統(tǒng)的成本。
重慶分公司
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