GIS的國(guó)際發(fā)展歷史
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GIS起源于人口普查，土地調(diào)查和自動(dòng)制圖，1960年，加拿大測(cè)量學(xué)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(shù)語(yǔ)，并建立了第一個(gè)GIS－加拿大GIS，隨后GIS以燎原之勢(shì)在全世界迅速發(fā)展起來(lái)。
1、60年代，探索時(shí)期(GIS思想和技術(shù)方法的探索)人們關(guān)注什么是GIS，GIS能干什么。
2、70年代，鞏固時(shí)期，這時(shí)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及其在自然資源和環(huán)境數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用，促進(jìn) GIS迅速發(fā)展。
這期間，發(fā)展研究的重點(diǎn)是空間數(shù)據(jù)處理的算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理這三個(gè)方面。
3、80年代，實(shí)用階段，也是GIS普遍發(fā)展和推廣應(yīng)用階段，人們把GIS與RS解決全球性問(wèn)題，如全球沙漠化，全球可居住地評(píng)價(jià)，核擴(kuò)散問(wèn)題等。
4、90年代，全面應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)化階段，對(duì)GIS進(jìn)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(guān)系和數(shù)據(jù)模型，人工智能引入等。
●國(guó)際GIS的發(fā)展?fàn)顩r
GIS的國(guó)內(nèi)發(fā)展歷史
●我國(guó)GIS起步較晚，但發(fā)展較快，分為以下幾個(gè)階段：
1、70年代，準(zhǔn)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(jìn)行極積呼吁，為GIS在我國(guó)的發(fā)展奠定了與論準(zhǔn)備基礎(chǔ)并做了一些可行性實(shí)驗(yàn)。
2、 80年代，試驗(yàn)起步階段：
這期間，我國(guó)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(jìn)展，進(jìn)行了一些典型，試驗(yàn)專題試驗(yàn)軟件開發(fā)工作。
3、90年代，我國(guó)GIS發(fā)展階段：
我國(guó)改革開放以來(lái)，沿海，治江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的發(fā)展土地的有償使用和外資的引進(jìn)，急需GIS為之服務(wù)，這也推動(dòng)GIS在我國(guó)的全面發(fā)展。
4、96年以來(lái)，是我國(guó)GIS產(chǎn)業(yè)化階段。
（一）GIS簡(jiǎn)介--什么是GIS ？
地理信息系統(tǒng) (GIS, Geographic Information System) 是一種基于計(jì)算機(jī)的工具，它可以對(duì)在地球上存在的東西和發(fā)生的事件進(jìn)行成圖和分析。 GIS 技術(shù)把地圖這種獨(dú)特的視覺(jué)化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫(kù)操作（例如查詢和統(tǒng)計(jì)分析等）集成在一起。這種能力使 GIS與其他信息系統(tǒng)相區(qū)別，從而使其在廣泛的公眾和個(gè)人企事業(yè)單位中解釋事件、預(yù)測(cè)結(jié)果、規(guī)劃戰(zhàn)略等中具有實(shí)用價(jià)值。
我們當(dāng)今面臨世界的最主要的挑戰(zhàn)是——人口過(guò)多，環(huán)境污染，森林破壞，自然疾病等。這些都與地理因素有關(guān)。
不論是從事一種新的職業(yè)，還是尋找生長(zhǎng)香蕉的最合適的土壤，或是為救護(hù)車計(jì)算最佳的行車路線，這些本地問(wèn)題也都有地理因素。
地圖制作和地理分析已不是新鮮事，但GIS執(zhí)行這些任務(wù)比傳統(tǒng)的手工方法更好更快。而且，在GIS技術(shù)出現(xiàn)之前，只有很少的人具有利用地理信息來(lái)幫助做出決定和解決問(wèn)題的能力。
今天，GIS 已是一個(gè)全球擁有數(shù)十萬(wàn)的人員和數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)。GIS已在全世界的中學(xué)、學(xué)院、大學(xué)里被講授。在每個(gè)領(lǐng)域里的專家不斷地意識(shí)到按地理的觀點(diǎn)來(lái)思考和工作所帶來(lái)的優(yōu)越性。
（二）GIS簡(jiǎn)介----一個(gè)GIS的組成
GIS 由五個(gè)主要的元素所構(gòu)成： 硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法。
硬 件
硬件是GIS所操作的計(jì)算機(jī)。今天，GIS軟件可以在很多類型的硬件上運(yùn)行。從中央計(jì)算機(jī)服務(wù)器到桌面計(jì)算機(jī)，從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
軟 件
GIS軟件提供所需的存儲(chǔ)、分析和顯示地理信息的功能和工具。主要的軟件部件有：
輸入和處理地理信息的工具
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)
支持地理查詢、分析和視覺(jué)化的工具
容易使用這些工具的圖形化界面(GUI)
數(shù) 據(jù)
一個(gè)GIS系統(tǒng)中最重要的部件就是數(shù)據(jù)了。地理數(shù)據(jù)和相關(guān)的表格數(shù)據(jù)可以自己采集或者從商業(yè)數(shù)據(jù)提供者處購(gòu)買。GIS將把空間數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成在一起，而且可以使用那些被大多數(shù)公司用來(lái)組織和保存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，來(lái)管理空間數(shù)據(jù)。
人 員
GIS技術(shù)如果沒(méi)有人來(lái)管理系統(tǒng)和制定計(jì)劃應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題，將沒(méi)有什么價(jià)值。GIS的用戶范圍包括從設(shè)計(jì)和維護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)專家，到那些使用該系統(tǒng)并完成他們每天工作的人員。
方 法
成功的GIS系統(tǒng)，具有好的設(shè)計(jì)計(jì)劃和自己的事務(wù)規(guī)律，這些是規(guī)范而且對(duì)每一個(gè)公司來(lái)說(shuō)具體的操作實(shí)踐又是獨(dú)特的。
（三）GIS簡(jiǎn)介--GIS如何工作
GIS就是用來(lái)存儲(chǔ)有關(guān)世界的信息，這些信息是可以通過(guò)地理關(guān)系連接在一起的所有主題層集合。這個(gè)簡(jiǎn)單卻非常有力和通用的概念，對(duì)于解決許多真實(shí)世界的問(wèn)題具有無(wú)價(jià)的作用，這些問(wèn)題包括：跟蹤傳輸工具、記錄計(jì)劃的詳細(xì)資料，模擬全球的大氣循環(huán)等。
地理參考系統(tǒng)
地理信息包含有明確的地理參照系統(tǒng)，例如經(jīng)度和緯度坐標(biāo)，或者是國(guó)家網(wǎng)格坐標(biāo)。也可以包含間接的地理參照系統(tǒng)，例如地址、郵政編碼、人口普查區(qū)名、森林位置識(shí)別、路名等。一種叫做地理編碼的自動(dòng)處理系統(tǒng)用來(lái)從間接的參照系統(tǒng)，如地址描述，轉(zhuǎn)變成明確的地理參照系統(tǒng)，如多重定位。這些地理參考系統(tǒng)可以使你定位一些特征，例如商業(yè)活動(dòng)、森林位置，也可以定位一些事件，例如地震，用于做地表分析。
矢量和柵格模式
地理信息系統(tǒng)工作于兩種不同的基本地理模式——矢量模式和柵格模式。
在矢量模式中，關(guān)于點(diǎn)、線和多邊形的信息被編碼并以x、y坐標(biāo)形式儲(chǔ)存。一個(gè)點(diǎn)特征的定位，例如一個(gè)鉆孔，可以被一個(gè)單一的x、y坐標(biāo)所描述。線特征，例如公路和河流，可以被存儲(chǔ)于一系列的點(diǎn)坐標(biāo)。多邊形特征，例如銷售地域或河流聚集區(qū)域，可以被存儲(chǔ)于一個(gè)閉合循環(huán)的坐標(biāo)系。矢量模式非常有利于描述一些離散特征，但對(duì)連續(xù)變化的特征，例如土壤類型或趕往醫(yī)院的開銷等，就不太有用。
柵格模式發(fā)展為連續(xù)特征的模式。柵格圖象包含有網(wǎng)格單元，有點(diǎn)像掃描的地圖或照片。不管是矢量模式還是柵格模式，用來(lái)存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)，都有優(yōu)點(diǎn)和缺陷。現(xiàn)代的GIS都可以處理這兩種模式。
（四）GIS簡(jiǎn)介--GIS 的任務(wù)
一般來(lái)說(shuō)，GIS有以下五個(gè)過(guò)程或任務(wù)：
輸入
處理
管理
查詢和分析
可視化
輸入
在地理數(shù)據(jù)用于GIS之前，數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)臄?shù)字格式。從圖紙數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)文件的過(guò)程叫做數(shù)字化。對(duì)于大型的項(xiàng)目，現(xiàn)代GIS技術(shù)可以通過(guò)掃描技術(shù)來(lái)使這個(gè)過(guò)程全部自動(dòng)化，對(duì)于較小的項(xiàng)目，需要手工數(shù)字化（使用數(shù)字化桌）。
目前，許多地理數(shù)據(jù)已經(jīng)是GIS兼容的數(shù)據(jù)格式。這些數(shù)據(jù)可以從數(shù)據(jù)提供商那里獲得并直接裝入GIS中。
處理
對(duì)于一個(gè)特殊的GIS項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，有可能需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成或處理成某種形式以適應(yīng)你的系統(tǒng)。例如，地理信息適用于不同的比例尺（街道中心線文件的比例尺也許是1:100,000；人口邊界是1:50,000；郵政編碼是1:10,000）。在這些信息被集成以前，必須轉(zhuǎn)變成同一比例尺。這可以是為了顯示的目的而做的臨時(shí)變換，也可以是為了分析所做的永久變換。GIS技術(shù)提供了許多工具來(lái)處理空間數(shù)據(jù)和去除不必要的數(shù)據(jù)。
管理
對(duì)于小的GIS項(xiàng)目，把地理信息存儲(chǔ)成簡(jiǎn)單的文件就足夠了。但是，當(dāng)數(shù)據(jù)量很大而且數(shù)據(jù)用戶數(shù)很多時(shí)，最好使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS），來(lái)幫助存儲(chǔ)、組織和管理數(shù)據(jù)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS就是用來(lái)管理一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)—一個(gè)數(shù)據(jù)的完整收集——的計(jì)算機(jī)軟件。
有許多不同的DBMS設(shè)計(jì)，但在GIS中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是最有用的。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，概念上數(shù)據(jù)都被存儲(chǔ)成一系列的表格。不同表格中的共同字段可以把它們連接起來(lái)。這個(gè)令人驚訝的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)被廣泛地應(yīng)用，主要是由于它的靈活性以及在使用GIS和不使用GIS時(shí)，都被廣泛地采用。
查詢和分析
一旦你擁有一個(gè)包含你的地理信息的多功能的GIS系統(tǒng)，你可能開始提出象下面這樣的一些簡(jiǎn)單問(wèn)題：
這個(gè)角落上的這塊土地屬于誰(shuí)？
兩個(gè)地方之間的距離是多少？
工業(yè)用地的邊界在哪里？
有關(guān)分析的問(wèn)題可能是：
適合于蓋新房子的所有地點(diǎn)在哪里？
生長(zhǎng)橡樹的最好的土壤類型是什么？
如果我要在這里建一條高速公路，它將如何影響交通？
GIS提供簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)點(diǎn)擊查詢功能和復(fù)雜的分析工具，為管理者和類似的分析家提供及時(shí)的信息。當(dāng)你分析地理數(shù)據(jù)用于尋找模式和趨勢(shì)，或提出“如果……怎么樣”設(shè)想時(shí)，GIS技術(shù)實(shí)際上正在被使用。現(xiàn)代的GIS具有許多有力的分析工具，但是有兩個(gè)是特別重要的。
1. 接近程度分析
在這片水域周圍100米范圍內(nèi)有多少房子？
這家商店附近10公里范圍內(nèi)共有多少消費(fèi)者？
在這口井周圍500米范圍內(nèi)紫花苜蓿這種植物占多大面積？
為了回答這些問(wèn)題，GIS技術(shù)使用一個(gè)叫做緩沖的處理方法，來(lái)確定特征間的接近關(guān)系。
2. 覆蓋范圍分析
不同數(shù)據(jù)層的綜合方法叫做覆蓋。簡(jiǎn)單的說(shuō)，它可以是一個(gè)可視化操作，但是分析操作需要一個(gè)或多個(gè)物理連接起來(lái)的數(shù)據(jù)層。覆蓋，或空間連接，可以將稅收數(shù)據(jù)與土地、斜坡、植被或土地所有者等集成在一起。
可視化
對(duì)于許多類型的地理操作，最終結(jié)果最好是以地圖或圖形來(lái)顯示。圖件對(duì)于存儲(chǔ)和傳遞地理信息是非常有效的。制圖者已經(jīng)生產(chǎn)了上千年的地圖，GIS為擴(kuò)展這種制圖藝術(shù)和科學(xué)提供了嶄新的和激動(dòng)人心的工具。地圖顯示可以集成在報(bào)告、三維觀察、照片圖象和例如多媒體的其他輸出中。
（五）GIS簡(jiǎn)介--相關(guān)技術(shù)
GIS與其他幾種信息系統(tǒng)密切相關(guān)，但由于其處理和分析地理數(shù)據(jù)的能力使其與它們相區(qū)別。盡管沒(méi)有什么硬性的和快速的規(guī)則來(lái)給這些信息系統(tǒng)分類，但下面的討論可以幫助區(qū)分GIS和桌面制圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、遙感、DBMS、以及GPS技術(shù)。
桌面制圖
桌面制圖系統(tǒng)用地圖來(lái)組織數(shù)據(jù)和用戶交互。這種系統(tǒng)的主要目的是產(chǎn)生地圖：地圖就是數(shù)據(jù)庫(kù)。大多數(shù)桌面制圖系統(tǒng)只有及其有限的數(shù)據(jù)管理、空間分析以及個(gè)性化能力。桌面制圖系統(tǒng)在桌面計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作，例如PC機(jī)，Macintosh以及小型UNIX工作站。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)促進(jìn)了產(chǎn)生建筑物和基本建設(shè)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。這種設(shè)計(jì)需要裝配固有特征的組件來(lái)產(chǎn)生整個(gè)結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)需要一些規(guī)則來(lái)指明如何裝配這些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系統(tǒng)已經(jīng)擴(kuò)展可以支持地圖設(shè)計(jì)，但管理和分析大型的地理數(shù)據(jù)庫(kù)的工具很有限。
遙感和GPS
遙感是一門使用傳感器對(duì)地球進(jìn)行測(cè)量的科學(xué)和技術(shù)，例如，飛機(jī)上的照相機(jī)，全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器，或其他設(shè)備。這些傳感器以圖象的格式收集數(shù)據(jù)，并為利用、分析和可視化這些圖象提供專門的功能。由于它缺乏強(qiáng)大的地理數(shù)據(jù)管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。
DBMS數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)專門研究如何存儲(chǔ)和管理所有類型的數(shù)據(jù)，其中包括地理數(shù)據(jù)。DBMS使存儲(chǔ)和查找數(shù)據(jù)最優(yōu)化，許多GIS為此而依靠它。相對(duì)于GIS而言，它們沒(méi)有分析和可視化的工具。
（六）GIS簡(jiǎn)介--GIS可以做什么？
進(jìn)行地理信息查詢和分析
GIS搜索數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行地理信息查詢的能力，節(jié)約了許多公司數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的美元。GIS可以：
縮短回答客戶請(qǐng)求的時(shí)間
找到適合于開發(fā)的土地
在糧食、土壤和天氣之間找尋相關(guān)關(guān)系
電氣線路故障定位
房地產(chǎn)經(jīng)紀(jì)人可以用GIS在一定的區(qū)域內(nèi)尋找滿足下列條件的所有房屋：瓦蓋的屋頂、 五個(gè)房間，并可列出它們的所有特點(diǎn)。
查詢可以通過(guò)增加準(zhǔn)則來(lái)進(jìn)一步細(xì)化：房?jī)r(jià)必須每平方英尺少于100美元。還可以列出這些房屋離學(xué)校在一定的距離之內(nèi)。
改進(jìn)機(jī)構(gòu)集成
許多采用了GIS的機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)其主要效益之一是改進(jìn)了它們自己的機(jī)構(gòu)和資源的管理。由于GIS具有將數(shù)據(jù)集合和地理信息鏈接起來(lái)的能力，促使它們之間共享和交流局部信息。通過(guò)產(chǎn)生可共享的數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)部門可從另一個(gè)部門的工作中得到好處，這是由于數(shù)據(jù)只需采集一次，但應(yīng)用多次。
由于個(gè)人和部門之間的通訊在增加，冗余被減少，生產(chǎn)力提高，整體組織效率改進(jìn)。因此，在一個(gè)有效的公司里，用戶和基本建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以集成在一起，這樣，當(dāng)需要進(jìn)行維護(hù)時(shí)，受影響的用戶會(huì)得到計(jì)算機(jī)發(fā)出的信件。
做出好的決定
一個(gè)古老的格言“好的信息導(dǎo)致好的決定”，對(duì)于GIS和其他信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是正確的。然而，一個(gè)地理信息系統(tǒng)（GIS），并不是一個(gè)自動(dòng)決策系統(tǒng)，而是一個(gè)查詢、分析和支持作出決策處理的圖件數(shù)據(jù)工具。GIS技術(shù)已經(jīng)被用于幫助完成一些任務(wù)，例如：為計(jì)劃調(diào)查提供信息，幫助解決領(lǐng)土爭(zhēng)端，以最小化視覺(jué)干擾為原則設(shè)置路標(biāo)。
GIS可以用于幫助一個(gè)新房址的選定，以使其受環(huán)境影響最小，在低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，離人口聚集地近?？梢砸缘貓D和附加報(bào)告的方式簡(jiǎn)潔而清晰的提供這個(gè)信息，使決策者集中精力于實(shí)際的問(wèn)題，而不是花時(shí)間去理解數(shù)據(jù)。由于GIS結(jié)果能夠很快地獲得，多個(gè)假想的結(jié)果可以被高效地評(píng)價(jià)。
制圖
圖件在GIS中占有重要的一席之地。GIS的制圖方法比傳統(tǒng)的人工或自動(dòng)繪圖方法要靈活得多。她開始于數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建。已經(jīng)存在的紙張圖件可以進(jìn)行數(shù)字化，并可以把計(jì)算機(jī)兼容的信息轉(zhuǎn)換到GIS中。以GIS為基礎(chǔ)的圖形數(shù)據(jù)庫(kù)是可以延續(xù)的，比例尺也不受限制。圖件可以以任何地點(diǎn)為中心，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地顯示所選擇的信息。
地圖集和地圖叢書的特征可以用計(jì)算機(jī)程序編碼，并與最終的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品相比較。在其他GIS中使用的數(shù)字化產(chǎn)品還可以來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)的簡(jiǎn)單拷貝。在一個(gè)大的組織機(jī)構(gòu)中，地形數(shù)據(jù)庫(kù)可以被其他部門用作參考構(gòu)架。
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 開放性——開放式GIS
開放式地理信息系統(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)公開性：開放的思想主要是對(duì)用戶公開，公開源代碼及規(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)。
為了研究和開發(fā)Open GIS技術(shù)，1996年在美國(guó)成立的開放地理信息聯(lián)合會(huì)主要研究和建立了開放式地理數(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、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)畫等技術(shù)融為一體，為GIS應(yīng)用開拓了新的領(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)許多次的買賣或變化。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)須專門的GIS開發(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，使非專業(yè)的GIS用戶也能勝任GIS應(yīng)用開發(fā)工作。
(4)開發(fā)成本低 非GIS功能可以利用非專業(yè)控件，降低了系統(tǒng)的成本。
重慶分公司
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