GIS最早起源于20世紀(jì)60年代“要把地圖變成數(shù)字形式的地圖,便于計(jì)算機(jī)處理分析”這樣的目的。
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1963年,加拿大測量學(xué)家羅杰·湯姆林森(Roger Tomlinson)首先提出了GIS這一術(shù)語,并建成世界上第一個(gè)GIS(加拿大地理信息系統(tǒng)CGIS),用于自然資源的管理和規(guī)劃。
湯姆林森提倡使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行空間分析的先見之明以及他在建立CGIS過程中的領(lǐng)導(dǎo)角色,為他贏得了“GIS之父”的光榮稱號(hào)。
1960年,加拿大測量學(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,并建立了第一個(gè)GIS-加拿大GIS,隨后SYMAP軟件產(chǎn)生于哈佛大學(xué)。20世紀(jì)70年代得益于計(jì)算機(jī)的發(fā)展為GIS提供了輸入,處理,存儲(chǔ)和輸出的手段。因此GIS 統(tǒng)的迅猛發(fā)展,在1970 年至1976 年間,美國地質(zhì)調(diào)查局為水資源、地質(zhì)和地理等研究領(lǐng)域建立了50多個(gè)信息系統(tǒng)。近年來,GIS 理論和技術(shù)日益成熟完善,在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生活中應(yīng)用的深度和廣度不斷加強(qiáng):從最初的簡單繪制靜態(tài)電子地圖到進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和分析;從單純的地理數(shù)據(jù)管理到規(guī)劃輔助宏觀決策;從 GIS 信息孤島到到網(wǎng)絡(luò)化 GIS 及可互操作 GIS;從政府 GIS、企業(yè) GIS 到社會(huì) GIS 等。
GIS從上個(gè)世紀(jì)60年代逐步發(fā)展的,1854年頂多可以說是GIS的雛形,那時(shí)候照相機(jī)好像已經(jīng)發(fā)明了,可以乘坐熱氣球在天空中照相,算是遙感的鼻祖了。
1963 年,加拿大測量學(xué)家 R.F.Tomlinson 首先提出了地理信息系統(tǒng)這一概念,并建立了世界上第一個(gè)實(shí)用的地理信息系統(tǒng) —— 加拿大地理信息系統(tǒng)( CGIS ),用于自然資源的管理和規(guī)劃。
1981年中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所成 立全國第一個(gè)地理信息系統(tǒng)研究室為標(biāo)志,在幾年的起步發(fā)展階段中,我國地理信息系 統(tǒng)在理論探索、硬件配制、軟件研制、規(guī)范制訂、區(qū)域試驗(yàn)研究、局部系統(tǒng)建立、初步 應(yīng)用試驗(yàn)和技術(shù)隊(duì)伍培養(yǎng)等方面都取得了進(jìn)步,積累了經(jīng)驗(yàn),為在全國范圍內(nèi)展開地理信息系統(tǒng)的研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
MapInfo 美國MapInfo公司成立于1986年,其軟件產(chǎn)品主要是桌面地理信息系統(tǒng),目前已有包括中文版在內(nèi)的22中語言版本。
經(jīng)過了多年的發(fā)展,各行業(yè)對(duì) GIS 的認(rèn)識(shí)和掌握程度日益提高,GIS 本身的技術(shù)水平和軟硬件設(shè)施也日臻完善,其綜合性和先進(jìn)性也得到充分體現(xiàn),這使得 GIS 在資源環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,發(fā)揮了重大的作用。目前,GIS 應(yīng)用領(lǐng)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(zāi)害監(jiān)測等各個(gè)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(gè)發(fā)展階段。20 世紀(jì) 50 年代中期到 80 年代后期,是 GIS 的開發(fā)時(shí)期,該階段的 GIS 軟件是以地圖為基礎(chǔ)進(jìn)行單機(jī)、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(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)。80 年代末到 90 年代初是 GIS 第二個(gè)發(fā)展階段,這一階段 GIS 在快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)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(jìn)入傳統(tǒng)的軟件市場,并在各行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。90 年代中后期以來,是GIS 的第三個(gè)重要的發(fā)展歷史時(shí)期,此時(shí) GIS 普遍采用了面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù),極大提高了 GIS 的二次開發(fā)能力,實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ)。在此基礎(chǔ)上還逐漸形成了 “3S”技術(shù)集成,在一定程度上實(shí)現(xiàn)了矢量數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)、疊加和矢量-柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)化。
在地學(xué)應(yīng)用方面,GIS 發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段: 20 世紀(jì) 70 年代末,一些數(shù)學(xué)地質(zhì)專家、遙感地質(zhì)專家、計(jì)算機(jī)地學(xué)處理專家積極開展了這方面應(yīng)用工作; 80 年代中后期,GIS 的地學(xué)應(yīng)用特別是礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測處于實(shí)驗(yàn)成熟期; 進(jìn)入 90 年代,GIS 在地學(xué)和其他領(lǐng)域得到空前廣泛應(yīng)用; 90 年代初期,美國礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測廣泛應(yīng)用了包括GIS 在內(nèi)的計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù),90 年代中后期,GIS 在礦產(chǎn)預(yù)測方面采用了多種數(shù)學(xué)模型,如模糊邏輯法、代數(shù)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,這些工作極大地推動(dòng)和豐富了地學(xué)研究與 GIS的結(jié)合。
2. GIS 未來發(fā)展趨勢(shì)
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(biāo)準(zhǔn)化 ( Interoperable GIS) 、數(shù)據(jù)多維化 ( 3D/4D GIS) 、系統(tǒng)集成化 ( Component GIS) 、平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化 ( Web GIS) 和應(yīng)用社會(huì)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(tái),它實(shí)現(xiàn)在異構(gòu)環(huán)境下多個(gè)地理信息的系統(tǒng)或其應(yīng)用系統(tǒng)之間的互相通信和協(xié)作,以完成某一特定任務(wù)。
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(dòng)態(tài)模型轉(zhuǎn)換,從而實(shí)現(xiàn)利用 GIS 表達(dá)世界真三維空間數(shù)據(jù)場。目前 3DGIS 已開始應(yīng)用于許多行業(yè)中,如礦山三維 GIS 的構(gòu)建,地質(zhì)構(gòu)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(yīng)用,三維可視化在地震解釋中的應(yīng)用,三維 GIS 在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用,三維 GIS 在數(shù)字區(qū)調(diào)中的應(yīng)用等。
Com GIS ( Component GIS) 是面向?qū)ο蠛蜆?gòu)件技術(shù)的地理信息系統(tǒng),是把 GIS 的功能模塊劃分為多個(gè)控件,每個(gè)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(yīng)用。
Web GIS 是 Internet 和 WWW 技術(shù)應(yīng)用于 GIS 開發(fā)的產(chǎn)物,是實(shí)現(xiàn) GIS 互操作的一條最佳解決途徑。從 Internet 的任意節(jié)點(diǎn),用戶都可以瀏覽 Web GIS 站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù),制作專題圖,進(jìn)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(yīng)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(duì)真實(shí)地球及其相關(guān)現(xiàn)象統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識(shí),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(shù)包括 GIS 與數(shù)據(jù)庫、遙感、遙測、信息技術(shù)等。遙感、遙測技術(shù)用來完成數(shù)據(jù)采集、處理和識(shí)別,GIS 和數(shù)據(jù)庫技術(shù)用于完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)則完成海量空間數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)。