我國地理信息發展現狀的研究方法

㈠ 地理信息系統的發展及熱點領域

地理信息系統在最近的30多年內取得了驚人的發展，廣泛應用於資源調查、環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設施管理、農林牧業、統計、商業金融等幾乎所有領域。
以下地理信息系統的應用領域分別回答了在各自領域內的作用資源管理(Resource Management) 主要應用於農業和林業領域，解決農業和林業領域各種資源(如土地、森林、草場) 分布、分級、統計、制圖等問題。主要回答「定位」和「模式」兩類問題。資源配置(Resource Configuration) 在城市中各種公用設施、救災減災中物資的分配、全國范圍內能源保障、糧食供 應等到機構的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應用中的目標是保證 資源的最合理配置和發揮最大效益。 城市規劃和管理(Urban Planning and Management) 空間規劃是GIS的一個重要應用領域，城市規劃和管理是其中的主要內容。例如， 在大規模城市基礎設施建設中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學校、 公共設施、運動場所、服務設施等能夠有最大的服務面(城市資源配置問題)等。土地信息系統和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton) 土地和地籍管理涉及土地使用性質變化、地塊輪廓變化、地籍權屬關系變化等許 多內容，藉助GIS技術可以高效、高質量地完成這些工作。 生態、環境管理與模擬(Environmental Management and Modeling) 區域生態規劃、環境現狀評價、環境影響評價、污染物削減分配的決策支持、環 境與區域可持續發展的決策支持、環保設施的管理、環境規劃等。 應急響應(Emergency Response) 解決在發生洪水、戰爭、核事故等重大自然或人為災害時，如何安排最佳的人員 撤離路線、並配備相應的運輸和保障設施的問題。地學研究與應用(Application in GeoScience) 地形分析、流域分析、土地利用研究、經濟地理研究、空間決策支持、空間統計 分析、制圖等都可以藉助地理信息系統工具完成。ArcInfo系統就是一個很好的 地學分析應用軟體系統。商業與市場(Business and Marketing) 商業設施的建立充分考慮其市場潛力。例如大型商場的建立如果不考慮其他商場 的分布、待建區周圍居民區的分布和人數，建成之後就可能無法達到預期的市場 和服務面。有時甚至商場銷售的品種和市場定位都必須與待建區的人口結構(年 齡構成、性別構成、文化水平)、消費水平等結合起來考慮。地理信息系統的空 間分析和資料庫功能可以解決這些問題。 房地產開發和銷售過程中也可以利用GIS功能進行決策和分析。基礎設施管理(Facilities Management) 城市的地上地下基礎設施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設施、 電力設施等)廣泛分布於城市的各個角落、且這些設施明顯具有地理參照特徵的。 它們的管理、統計、匯總都可以藉助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。 選址分析(Site Selecting Analysis) 根據區域地理環境的特點，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特徵、 環境影響等因素，在區域范圍內選擇最佳位置，是GIS的一個典型應用領域，充 分體現了GIS的空間分析功能。網路分析(Newwork System Analysis) 建立交通網路、地下管線網路等的計算機模型，研究交通流量、進行交通規則、 處理地下管線突發事件(爆管、斷路)等應急處理。 警務和醫療救護的路徑優選、車輛導航等也是GIS網路分析應用的實例。 可視化應用(Visualization Application) 以數字地形模型為基礎，建立城市、區域、或大型建築工程、著名風景名勝區的 三維可視化模型，實現多角度瀏覽，可廣泛應用於宣傳、城市和區域規劃、大型 工程管理和模擬、旅遊等領域。 分布式地理信息應用(Distributed Geographic Information Application) 隨著網路和Internet技術的發展，運行於Intranet或Internet環境下的地理信息 系統應用類型，其目標是實現地理信息的分布式存儲和信息共享，以及遠程空間 導航等。公路交通運輸是各行各業後勤保障的重要手段。當前，信息化技術已深入滲透到各部門和單位，對交通運輸所能提供的保障能力提出了更高的要求，交通運輸要能實施「精確保障」，能通過建立可靠的信息網路將保障對象信息傳送給運輸保障單位，使運輸指揮員知道各分隊在何時、何地需要什麼，把恰當的物資送到恰當的地點。地理信息系統具有的可視化位置信息功能可為交通運輸提供一種可視的地理環境，恰好能滿足精確保障的要求。

㈡ 　地理信息系統的發展現狀與趨勢

一、國外GIS的發展歷史與現狀

地理信息系統（Geographic Information System,GIS）是以地理空間資料庫為基礎，在計算機軟硬體支持下，對空間相關數據進行採集、管理、操作、分析、模擬和顯示，並採用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統。從外部看錶現為計算機的軟硬體系統，而其內涵卻是由計算機程序和地理數據組成的地理空間信息模型，是一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統，計算機系統的支持是GIS的主要特徵，使GIS得以快速、精確、綜合地對復雜的地理系統進行空間定位和過程分析。

世界上第一個GIS是在1963年由加拿大測量學家R.F.托姆林森提出並建立的，稱為加拿大地理信息系統，主要用於自然資源的管理與規劃。稍後，美國哈佛大學研究出SY-MAP系統軟體。但當時的計算機技術水平不高、存儲容量小、磁帶存儲速度慢，使得GIS帶有更多的機助制圖色彩，用於地學分析和空間數據模擬的功能極為簡單。

進入70年代以後，計算機軟硬體技術飛速發展，尤其是大容量的存儲設備——硬碟的使用，為空間數據的輸入、存儲、檢索和輸出提供了強有力的手段；高性能的圖形顯示器的發展，增強了人機對話和高質量圖形顯示功能，促使GIS朝著實用方向迅速發展。在此階段的標志是一些發達國家先後建立了許多專業性的土地信息系統和地理信息系統，據統計70年代大約有300個系統投入使用，例如美國地質調查局從1970年到1976年建立了50多個信息系統，用於獲取和處理地質、地理、地形和水資源信息；日本國土地理院從1974年開始建立數字國土信息系統，存儲、處理和檢索測量數據、航空像片信息、行政區劃、土地利用、地形、地質等信息，為國家和地區土地規劃服務；瑞典在中央、區域和城市三級建立了許多信息系統。一些商業公司開始活躍起來，軟體在市場上受到歡迎，許多大學和研究機構開始重視GIS軟體設計和應用研究，成立了各種GIS研究實驗室。

80年代是GIS普及和推廣應用階段。隨著計算機的迅速發展和普及，地理信息系統也逐步走向成熟，並在全世界范圍內全面地推向應用階段，第三世界國家也開始引進、應用和發展自己的地理信息系統。高性能微型計算機的問世，使得微機地理信息系統得到了蓬勃發展，並使地理信息系統工具具有更高的效率、更強的通用性和獨立性，更少地依賴於應用領域和計算機硬體環境，為地理信息系統的建立和應用開辟了新的途徑。GIS的應用從解決比較簡單的規劃管理問題（如道路、輸電線等）轉為更復雜的區域開發和決策問題，例如土地利用、沙漠化、城市化、環境與資源評價等。隨著GIS與衛星遙感技術的結合，GIS開始用於全球變化與全球監測。80年代是GIS發展具有突破性的年代，僅1989年市場上有報價的GIS軟體就達70多家，並涌現出一批有代表性的GIS軟體，如：ARC/IN-FO、MicrostationSICAD、Genamap、System9等。

進入90年代以後，微機地理信息系統得到了迅猛的發展，並且性能也得到了極大加強，向綜合性、智能性發展。GIS已成為一種新興的確定性產業，投入使用的GIS系統，每2～3年就翻一番，GIS市場的年增長率大於35%，從事GIS的廠家超過300家。GIS已滲透到各行各業，愈來愈多的國際性會議以GIS為主題，愈來愈多的學術刊物以GIS為標題，愈來愈多的學科，如地理學、工程學、森林學、城鄉規劃、計算機科學、測繪學、航天遙感、礦床地質、水資源等都把GIS作為發展方向。國家和地區性的GIS研究中心在美、英等主要西方國家中建立。

二、我國地理信息系統的發展

我國地理信息系統的研製與應用始於70年代末期，它的發展基礎是計算機制圖、計算機技術、計量地理和遙感技術。

1978～1980年為准備階段，主要是進行輿論准備，正式提出倡議，開始組建隊伍和實驗研究。

1981～1985年為起步階段，主要是對地理信息系統進行理論探索和區域性實驗研究，並在此基礎上制定國家地理信息系統規范。1981年在四川渡口二灘進行實驗，以航空遙感資料為基礎，進行數據採集和資料庫模型設計；1984年開始，國家測繪局測繪科學研究所著手組建國土基礎信息系統；1985年國家資源與環境信息系統實驗室成立。

1986～1993年為初步發展階段，地理信息系統被列入國家「七五」攻關課題，取得了重要進展和實際效益，形成了比較系統的研究計劃：研究資源與環境信息系統國家規范和標准，解決信息共享和系統兼容問題；開展全國性和區域性的信息系統的建立和應用模式研究；研製和開發軟體系統與專家系統，全國建成了一批資料庫、開發了一系列的空間信息處理與制圖軟體；完成了一批綜合性、區域性和專題性的信息系統。

1994年以來為軟體商品化階段，在國外成熟軟體在我國得到廣泛應用的同時，帶動了具有自主版權的國產地理信息系統基礎軟體的的崛起，一批起點高、功能強、價格低廉的國產軟體相繼研製成功，並推向市場。為客觀地了解我國GIS基礎軟體的開發水平、開發現狀和產業化前景，推動具有我國自主版權的GIS基礎軟體的健康發展，國家遙感中心、中國地理信息系統協會、中國海外信息系統協會從1996年開始對國產GIS基礎軟體和專項應用軟體進行測評，從四年的測評結果來看，國產GIS軟體的發展情況喜人，軟體的功能、性能、品種和商品化程度都有了較大幅度的提高，完全可以在相關領域內實際應用，與國外優秀GIS軟體的差距正在逐步縮小，個別領域已經超過了國外GIS軟體，在微機（PC）GIS軟體和某些應用領域具備了與國外軟體競爭的實力。

三、地理信息系統（GIS）的發展趨勢

GIS技術的發展已經取得了巨大的成就，並對社會的發展作出了巨大的貢獻，但對人們的期望和要求來講還遠遠不夠，GIS的進一步發展應主要表現在以下幾個方面：

1.多媒體地理數據的管理與操作管理

在一個多種數據類型並存的混合系統中，如何實現各類數據的隨意操作和有效管理，這是現今信息媒體多元化新時代的一個突出問題，它比單一地圖資料庫的操作要復雜得多。信息資源庫包括的主要內容有：地理資料庫、專業資料庫、圖像庫、文件庫和聲音庫等。

2.數字制圖技術

紙基地圖在任何時候都是不可能被取代的，利用數字地圖庫直接生產紙基地圖，即數字地圖環境下的自動編圖的核心是數字地圖的自動制圖綜合技術，它比屏幕顯示為目的的電子地圖的製作要復雜得多，要處理各要素之間的關系，目前仍視為一個國際性的難題。此外，還應包括建立基於地圖資料庫和GIS技術集成的地圖生產系統。

3.「3S」集成技術

GPS（全球定位系統）、RS（遙感）、GIS（地理信息系統）產生的時間不一，理論基礎和技術特點也不盡一致，但它們的學科性質是相通的，即共同研究、表達和分析地球科學信息，在逐步發展過程中構成了相輔相成的關系，三者的結合覆蓋了信息採集、處理和分析的全過程，使GPS、RS、GIS構成的衛星對地觀測系統成為地球系統科學研究的重要手段。

4.空間可視化技術與虛擬現實技術

可視化是指運用計算機圖形圖像處理技術，將復雜的科學現象或自然景觀，甚至十分抽象的概念圖形化，以便於理解現象、發現規律和傳播知識。虛擬現實也稱虛擬環境或人工現實，是一種由計算機生成的高級人機交互系統，構成一個以視覺為主的可感知環境。空間可視化技術與虛擬現實技術可用於製作動態地圖、地形環境模擬、地圖設計製作等方面。

5.三維GIS和時態GIS技術

在地質、礦山、地下水、大氣、環境等方面，人們不僅需要研究現象的二維分布，更需要研究其三維空間分布甚至與時間有關的時空分布特徵和規律，因此，對於真三維和四維GIS的需求更加迫切，而真四維是在真三維的基礎上增加時間維。

6.網路GIS和WWW GIS技術

由於萬維網具有開放性和友好的用戶界面，它迅速成為網路信息處理和分布的主要工具。在伺服器端，GIS軟體系統通過CGi（連接器）與萬維網的HTTP（超文本傳輸協議）伺服器相連；在客戶端，有萬維網瀏覽器以HTML（超文本標注語言）建立用戶界面。

㈢ 地理信息產業的地理信息產業發展的機遇與挑戰

GIS 應用正在朝著企業應用方向發展，如自來水、電信等行業在內的許多企業開始大 量採用GIS 和遙感技術。而在衛星導航應用中，企業已經成為做大地理信息產業的主體，如導航、監控、航海和信息服務領域。近年來我國地理信息產業規模不斷擴大，市場日趨繁盛。據悉，「十一五」期間，以為百姓提供車載導航、手機移動定位、互聯網位置服務和智能交通等服務為代表的衛星導航產業，整體每年以近34%的速度增長，到2010年我國導航產業的總產值將達到500億元。國產數字城市軟體市場佔有率達70%以上，打破了前幾年國外軟體一統天下的局面。全國近200所相關院校，每年地理信息專業畢業生逾萬人，就業率高達98.7%。2006年以來，地理信息產業以每年超過20%的速度迅猛增長，2010年產業總產值有望突破1000億元。據國家測繪局有關負責人介紹，目前我國地理信息產業呈現出企業大擴張的局面，幾乎每天都在誕生新的地理信息企業，一些IT企業也涉足地理信息業。武漢、哈爾濱、西安等地的地理信息產業園已經發揮良好效益，山東、江蘇、浙江等多個省市也正在積極籌劃或建設地理信息產業基地，積極推動地理信息產業規模化、集約化發展。預計到「十二五」末，我國地理信息產業有望超越2000億元總產值。
政策的支持、技術的創新、市場的擴大、企業的成熟、教育的跟進都為我們地理信息產業的發展提供了無數機遇，然而，在激烈國際競爭的，我們仍然面臨著很多困難與挑戰主要表在以下幾個方面： 在遙感數據方面，我國目前使用的衛星遙感數據90%以上來自美國、法國、加拿大
等國家。高空間解析度和高光譜衛星、全天候雷達衛星數據我國尚屬空白。提升技術創新
能力，促進技術成果的轉化，已顯得非常迫切。此外，基礎數據不完善也是影響我國地理
信息產業發展的重要制約因素。 地理信息包括基礎地理信息資料庫、地理空間信息框架資料庫、綜合信息資料庫、行業專題信息資料庫。在信息化社會里，地理信息服務方式呈多樣化，這些資料庫又可派生出許多子系統，比如面向政府的電子政務系統、面向百姓的公眾服務系統，林業、旅遊等專題應用系統，基於位置服務的GPS導航定位系統等。
然而，雖然這些系統的市場空間很大，但是由於信息資源開發不足、利用不夠，共享機制不完善，信息服務社會化程度低，我國的地理信息產業還處於起步階段，地理信息產業還存在著一些亟待解決的問題。
地圖標準的不統一、不規范，帶來的麻煩有時讓人哭笑不得。例如，當你正常行駛在公路上，GPS卻發出錯誤的信息，提示你正在河中行走；更糟的是，如果地圖網站報錯地理位置的話，有可能你要多跑幾十公里的冤枉路了；更有甚者，兩個縣之間對著建一座橋，兩個縣的建設單位各按各的圖紙來造，結果因為使用的地圖坐標系不同，最後導致大橋合不上龍，損失巨大。
就城市建設來說，城市建設需要建立從項目選址、撥地、規劃方案報批、建築方案審查、紅線放樣、建設工地管理、竣工驗收、房產管理的一條龍服務和管理系統。但整個流程涉及多個部門，各選各的圖紙，各按各的方式行事，這種信息隔離必然造成管理上的脫節和信息化建設上的重復投資。
造成這種情況的直接原因除了統籌協調和監管力度不夠外，基礎設施薄弱，信息資源自主保障能力不強，政策法規、標准規范和安全保障體系不健全等也是問題所在。目前，各界對於加快建立地理信息統一的公共服務平台，消除信息孤島，推進產業化發展的呼聲越來越強烈。 地理信息公共服務平台建設，需要政策、數據、應用和技術的高度集成，需要解決地理信息採集、加工、存儲、管理、更新、分發與服務的一系列問題。地理信息公共服務平台建設，應以政務網、專網、互聯網為基礎，結合電子政務，在測繪成果和專業信息保密的范圍內，為政策管理，行業應用，社會公共提供全方位，多層次的基礎地理信息服務。
首先要在技術上實現統一。專家認為，地理信息公共平台建設，最重要的就是標准問題。地理信息的整合，要以測繪部門為主體，通過與各個行業相關部門合作完成，其前提是標准要統一，才能編制相應的共享交換軟體，實現與各類資料庫的共享與交換。同時，要建立網路環境下的地理空間信息共享平台，實現分布式資料庫快速、實時共享。由各部門對自身生產的地理空間信息進行動態維護，以實現全部空間信息的更新和維護。
隨著共建共享機制的建立，地理空間信息的社會服務能力才會顯著提高，如地圖導航、數字營銷、網上地圖、數字街區等。地理信息生產的目的就是更好地為社會服務，這些新技術產業也使測繪市場發生了許多變化，從生產型市場逐步過渡為服務型市場，測繪人員從重復的地理信息生產轉向地理信息的挖掘，從簡單的地理信息銷售走向高科技含量的地理信息服務。針對一邊是信息資源嚴重缺乏，另一邊是對已有信息利用不充分的矛盾，有關專家指出，要立足現有條件，盡快實現已有數據資源，應用系統的集成，統一平台，統一建庫，統一管理，實現內部信息集成和共享，外部提供綜合服務，真正搭建起地理信息公共服務平台的框架體系，包括空間信息基礎數據，共享標准、規范和取費等政策，軟體平台和規劃、國土、城建、民政、公安等重要節點的應用系統建設。
同時，地理信息公共服務平台的推廣應用，需要自上而下和自下而上的雙向努力，一是自上而下的政策協調與支持；二是自下而上的市場推動，主動與各行業，各部門溝通，通過行業和區域試點，將地理信息應用於數字行業，數字社區和政府信息化管理，促進地理信息在共建共享方面達成共識。 地理信息出自不同部門的不同標准，地圖產品良莠不齊的現狀也將很快得以解決，到2010年，我國將基本建成數字中國地理空間框架數據體系。國家測繪局已陸續同交通部、民政部、國家環保總局等部門簽署了基礎地理信息共建共享協議，以進一步促進基礎地理信息的廣泛應用。在資料庫建設標准方面，目前國家小比例尺的地理空間資料庫標准已經形成。GIS 標准化的滯後、GIS 教育與產業發展的不適應，都是我們需要積極面對，努力應對的。

㈣ GIS技術在國內的研究現狀及其發展趨勢

0 引言
隨著計算機技術的飛速發展、空間技術的日新月異及計算機圖形學理論的日漸完善，GIS（Geographic Information System）技術也日趨成熟，並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「數字地球」概念的提出，使其核心技術GIS更為各國政府所關注。目前，以管理空間數據見長的GIS已經在全球變化與監測、軍事、資源管理、城市規劃、土地管理、環境研究、農作物估產、災害預測、交通管理、礦產資源評價、文物保護、濕地制圖以及政府部門等許多領域發揮著越來越重要的作用。當前GIS正處於急劇發展和變化之中，研究和總結GIS技術發展，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技術的研究現狀及未來發展趨勢進行總結和分析。
1 GIS研究現狀及其分析
1.1 GIS研究現狀
世紀90年代以來，由於計算機技術的不斷突破以及其它相關理論和技術的完善，GIS在全球得到了迅速的發展。在海量數據存儲、處理、表達、顯示及數據共享技術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硬體系統採用伺服器/客戶機結構，初步形成了網路化、分布式、多媒體GIS；②在GIS的設計中，提出了採用「開放的CIS環境」的概念，最終以實現資源共享、數據共享為目標；③高度重視數據標准化與數據質量的問題，並已形成一些較為可行的數據標准；④面向對象的資料庫管理系統已經問世，正在發展稱之為「對象——關系DBMS（資料庫管理系統）」；⑤以CIS為核心的「3S」技術的逐漸成熟，為資源與環境工作提供了空間數據新的工具和方法；⑥新的數學理論和工具採用CIS，使其信息識別功能、空間分析功能得以增強等等。
在GIS技術不斷發展下，目前GIS的應用已從基礎信息管理與規劃轉向更復雜的區域開發、預測預報，與衛星遙感技術相結合用於全球監測，成為重要的輔助決策工具。據有關部門估計，目前世界上常用的GIS軟體己達400多種[2].國外較著名的GIS軟體產品有[3]：Auotodesk系列產品、Arc/Info、MapInfo及其構件產品、Intergraph、Microstation等，還有Web環境下矢量地圖發布的標准和規范，如XML、GML、SVG等等。我國GIS軟體研製起步較晚，比較成熟的測繪軟體主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。盡管現存的GIS軟體很多，但對於它的研究應用，歸納概括起來有二種情況：一是利用GIS系統處理用戶的數據；二是在GIS的基礎上，利用它的開發函數庫二次開發用戶專用的GIS軟體。目前已成功應用包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區域規劃、人口和商業管理、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域。在美國及發達國家，GIS的應用遍及環境保護、災害預測、城市規劃建設、政府管理等眾多領域。近年來，隨著我國經濟建設的迅速發展，加速了GIS應用的進程，在城市規劃管理、交通運輸、測繪、環保、農業等領域發揮r重要的作用，取得了良好的經濟效益和社會效益。
1.2 當前GIS發展存在的主要問題
基於以上GIS技術現狀研究，本文分析認為GIS技術在模型、數據結構等方面存在著不足，一定程度上制約了GIS技術的發展。
（1）數據結構方面存在的問題
目前通用的GIS主要有矢量、柵格或兩者相加的混合系統，即使是混合系統實際上也是將兩類數據分開存儲，當需要執行不同的任務時採用不同的數據形式。在矢量結構方面，其缺點是處理位置關系（包括相交、通過、包含等）相當費時，且缺乏與DEM和RS直接結合的能力。在柵格結構方面，存在著柵格數據解析度低，精度差；難以建立地物間的拓撲關系；難以操作單個目標及柵格數據存貯量大等問題[4].
（2）GIS模型存在的問題
傳統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據模型不能形成良好的對應關系，難以表達復雜的地理實體，更難滿足客觀世界的整體特徵要求。在GIS軟體開發中，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系，這就導致較深層次的分析、處理操作難以實現。隨著GIS應用需求領域的不斷開拓及計算機技術的迅速發展，對空間數據模型和空間數據結構提出了更高的要求，使得傳統的地理空間數據模型力不從心，逐漸暴露其弊端。
目前，面向對象的數據模型一定程度上解決了傳統GIS數據模型的某些不足，但是OODB（面向對象資料庫）目前仍未在市場以及關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、動態模式更新和參數化性能協調等；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的進一步發展還面臨不少問題，主要表現在以下幾個方面[5]：①GIS設計與實現的方法學問題。在GIS設計與實現過程中缺乏面向對象的認知方法學和面向對象的程序設計方法學的指導，導致GIS軟體系統的可靠性和可維護性差；②GIS的功能問題。當前以數據採集、存儲、管理和查詢檢索功能為主的GIS，不能滿足社會和區域可持續發展在空間分析、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GIS軟體的圖形顯示是基於二維平面的，即使是三維效果顯示也是採用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象顯得無能為力。
2 GIS未來發展趨勢
2.1數據管理方面
（1）多比例尺、多尺度和多維空間數據的表達[6]
對於多比例尺數據的顯示，將運用影像金字塔技術、細節分層技術和地圖綜合等技術；而為了實現GIS的動態、實時和三維可視化，出現存儲真三維坐標數據的3D GIS和真四維時空GIS，這其中涉及了空間數據的海量存儲、時空數據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[7].
（2）三庫一體化的數據結構方向
空間資料庫向著真正面向對象的數據模型和圖形矢量庫、影像柵格庫和DEM格網庫三庫一體化數據結構的方向發展[8].這種三庫一體化的數據結構改變了以圖層為處理基礎的組織方式，實現了直接面向空間實體的數據組織，使多源空間數據的錄入與融合成為了可能，從而為GIS與遙感技術的集成創造了條件。
（3）基於空間數據倉庫（Spatial Data warehouse）的海量空間數據管理的研究
空間數據量非常大，而且數據大都分散在政府、私人機構、公司的各個部門，數據的管理與使用就變得非常復雜，但這些空間數據又具有極大的科學價值和經濟價值，因此大多數發達國家都比較重視空間數據倉庫的建立工作，許多研究機構和政府部門都參與到空間數據倉庫建立的研究工作。
（4）利用數據挖掘技術進行知識發現
空間數據挖掘是從空間資料庫中抽取隱含的知識、空間關系以及其他非顯式的包含在空間資料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。由於目前空間數據的組織與管理仍局限於二維、靜態、單時相，且仍以圖層為處理基礎，因此，當前的GIS軟體和空間資料庫還不能有效地支持數據挖掘。
2.2技術集成方面
（1）「3S」集成
「3S」是GPS（全球定位系統）、RS（遙感）和GIS的簡稱，「3S」集成是指將遙感、空間定位系統和地理信息系統這三種對地觀測技術有機地集成在一起。地理信息是一種信息流，RS、GPS和GIS中任何一個系統都只側重於信息流特徵中的一個方面，而不能滿足准確、全面地描述地理信息流的要求。因此，無論從物質運動形式、地學信息的本質特徵還是「3S」各自的技術特徵來說，「3S」集成都是科技發展的必然結果。
目前，「3S」集成還僅限於兩兩結合方式，這是「3S」集成的初級和基礎起步階段，其核心是GIS與RS的結合。這種兩兩結合雖然優於單一系統，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，即在硬體方面建立具有同步獲取涉譜數據和空間數據的高重復觀測能力的平台，而在軟體方面使GIS支持數據封裝，同時解決圖形和圖像數據的統一處理問題。
（2）GIS與虛擬現實技術的結合
虛擬現實（Virtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術，是當代信息技術高速發展和集成的產物。從本質上說，虛擬現實就是一種先進的計算機用戶介面，通過計算機建立一種模擬數字環境，將數據轉換成圖形、聲音和接觸感受，利用多種感測設備使用戶「投入」到該環境中，用戶可以如同在真實世界那樣「處理」計算機系統所產生的虛擬物體。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境中能更有效的管理、分析空間實體數據。因此，開發虛擬GIS已成為GIS發展的一大趨勢。
（3）分布式技術、萬維網與GIS的結合[9]
目前，隨著Internet技術的迅猛發展，其應用已經深人到各行各業，作為與我們日常生活息息相關的GIS也不例外，它們的結合產生了web GIS.當前Web GIS系統已經得到迅速的發展，到1999年1月，僅在美國出現的這類系統就有23種之多。又由於客戶端可能會採用新的應用協議，因此也被認為是Internet GIS.
計算機網路技術的飛速發展，分布式計算的優勢日益凸顯，GIS與分布式技術結合也就成為必然，它們的結合即構成了分布式CIS.它就是指利用最先進的分布式計算技術來處理分布在網路上的異構多源的地理信息，集成網路上不同平台上的空間服務，構建一個物理上分布，邏輯上統一的GIS.它與傳統GIS最大的區別在於它不是按照系統的應用類別、運行環境劃分的，而是按照系統中的數據分布特徵和針對其中數據處理的計算特徵而分類的。
（4）移動通信技術與CIS的結合發展[10]
WAP/WML技術作為無線互聯網領域的一個熱點，已經顯示了其巨大的應用前景和市場價值。WAP柳ML技術與GIS技術的結合產生了移動GIS（Mobile GIS）應用和無線定位服務LBS（Location一basedServices）。通過WAR/WML技術，移動用戶幾乎可以在任何地方、時間獲得網路提供的各種服務。無線定位服務將提供一個機會使GIS突破其傳統行業的角色而進人到主流的IT技術領域里。大多數的分析家都認為，到2010年，無線網路將成為全球數據傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。
當前用於地理信息交互的語言還不足以完成真正的「設備無關介面」的互操作。各種移動設備對於從地理信息伺服器所獲得的信息，其表現方式是各不相同的，用戶輸人方式也不相同。因此，對於不同的移動設備需要一種統一的標記語言。無線定位服務將提供一個機會使GIS突破其傳統行業的角色而進人到主流的IT技術領域里：大多數的分析家都認為，到2010年，無線網路將成為全球數據傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。
（5）GIS與決策支持系統（DSS）的集成[11]
決策支持系統（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，運用信息模擬和計算手段為基礎，綜合利用現有的各種資料庫、信息和模型來輔助決策者或決策分析人員解決結構化和半結構化問題，甚至非結構化問題的人機交互系統。
目前，絕大多數的GIS還僅限於圖形的分析處理，缺乏對復雜空間問題的決策支持，而目前絕大多數的DSS則無法向決策者提供一個友好的可視化的決策環境。因此，將GIS與DSS相集成，最終形成空間決策支持系統（SDSS），藉助GIS強大的空間數據處理分析功能，並在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、資料庫三庫介面的設計是啞待解決的關鍵問題。
2.3 發展歷程方面
自20世紀60年代世界上第一個GIS——加拿大地理信息系統（CGIS）問世以來，經過40年的發展，GIS經歷了三個階段的發展。目前，隨著第三代互聯網的提出與實施，以及計算機技術、資料庫技術的飛速發展，GIS即將步入第四代GIS發展階段。
第四代GIS軟體將在數據組織、存儲、檢索和運算等方面發生革命性的變革。數據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並統一存放：「關系」概念和「關系運算」應該加以擴充，應該包括空間關系及其運算；傳統的結構化查詢語言應該擴充，把空間關系及其查詢包括在裡面；以倒排表為基礎的資料庫索引機制應該擴展，建立至少包括拓撲關系在內的新的索引機制；數據存儲機制應該適應空間數據提取和計算的要求等。只有實現數據真正的一體化存儲和處理，才能自由地、方便地、快速地實現人們所期望的處理功能。在功能上，第四代GIS軟體應該具備支持數字地球（區域、城市）的能力，成為OS、DBMS之上的主要應用集成平台，它具有統一的海量存儲、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實表達。
3 結束語
通過以上對GIS現狀及發展趨勢的分析，可以看出，GIS作為信息產業的重要組成部分，正以前所未有的速度向前發展。把握當前GIS的技術發展現狀及不足，有利於人們預見GIS的發展趨勢，站在更高更遠的角度去揚長避短，較好地促進GIS技術的快速發展。隨著地理信息系統產業的建立和數字化住處產品在全世界的普及，GIS將深人到各行各業以至千家萬戶，成為人們生產、工作、學習和生活中不可缺少的工具和助手。

㈤ GIS發展熱點和標志性技術

據相關報道，在人類所居住的地球上，80%以上的信息與地球的空間位置有關。而地理信息系統（GIS）的出現，是計算機科學、信息技術及其應用發展到一定程度的產物。從應用角度，可將地理信息系統定義為由計算機系統、地理空間資料庫、應用模型和相關人員組成，通過對地理數據的採集、存儲、處理、檢索和分析，生成並輸出數據、地圖等各種形式的結果信息，從而為土地利用、資源評價與管理、環境監測、交通運輸、經濟建設、城市規劃、工程設計以及政府部門行政管理提供有用信息，為規劃、管理和決策等提供技術支持，也為社會公眾日常生活提供信息服務。不久前，筆者拜訪了我國GIS行業的專家、國家基礎地理信息中心研究員蔣景曈老師，他向我們介紹了GIS的相關信息和發展現狀，並對於GIS未來的發展，提出了自己的看法。

世界范圍內，地理信息系統萌芽於上世紀的60年代，推廣於80年代。而在我國，地理信息系統方面的研究工作開始於80年代初，其進入發展階段的標志是從我國第七個五年計劃開始的，地理信息系統研究作為政府行為，正式列入國家科技攻關計劃，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工作。許多部門同時展開了地理信息系統研究與開發工作。

數據資源 GIS的奠基之石

數據之於GIS，相當於地基之於高樓。談到GIS數據時，蔣景曈說：「任何一個行業，離開了數據資源，都將是無源之水、無本之木。作為以數據分析為應用基礎的GIS行業更是如此。GIS涉及的數據一般稱之為地理空間數據，它包括地形圖數據、地籍數據、人口數據、社會經濟數據，還包括各專業部門的專題數據和一些其他的數據等。數據採集來之後，對應不同的部門、行業和應用范圍來進行分類使用。而地理空間數據與其他信息系統中的業務數據之間的區別在於：不是簡單的在系統運行中自然產生，它需要專門的人員採集、處理、更新等，單是如此龐大的空間數據的存儲、管理就是一個很大的問題。」

基於GIS系統獲取的數據，通過處理形成產品，然後進行數據交換和共享，最後就是服務。那麼如何服務呢？蔣景曈說：「目前的趨勢有兩種：一是被動服務，二是主動服務。被動服務就是別人要什麼數據，「我」提供什麼數據，現在這種服務模式普遍存在於一些政府部門和相關單位中；再進一步就是主動服務，即「我」不僅提供數據，還提供網路空間和數據處理應用功能，用戶只要通過網路，根據需要從「我」這里提取某些數據，結合一部分「自有」數據，利用「我」提供的應用功能，按照用戶自身需要「量身打造」，從而實現「個性化」的服務。例如由國家基礎地理信息中心開發的「國家動態地圖網」就屬於這種「主動服務」類型。這兩種服務不是相互取代、相互排斥，而是互為結合和補充。當然，目前在全世界范圍內，都存在著信息數據如何服務的問題，我們現在也朝著這樣方向去努力，力爭把信息數據服務工作做好。」

標准化 GIS產業的助跑器

歷史證明，一個產業的發展必須要有相應的標准化作為支撐條件。地理信息出自不同的部門、不同的系統，執行不同的標准，產品良莠不齊的現象很大程度上制約了GIS產業的發展。規范化和標准化可以使各種地理空間數據得以統一，使海量數據實現相互共享，避免或減少重復勞動，方便數據信息的管理和應用，使得GIS可以更好、更快的實現產業化和社會化。

不是所有標准化的制定都是盡善盡美的，在蔣景曈看來，標准化是沒有止境的，無法用一個具體的「度」來衡量，他認為「只有能趕上發展需要的標准化，才算是合理的標准化。」而目前我國GIS行業標准化的進程，總體來說還跟不上發展的需求，這其中有技術和體制兩方面原因。因此，要解決地理空間信息共享的技術障礙，就要大力推行地理信息標准化建設。

對於目前國內外的標准化程度，蔣景曈介紹道：「國際標准化組織地理信息標准化技術委員會（ISO/TC 211）自1994年成立以來，不斷的制定和更新各項地理信息國際標准。到目前為止，已經有近60項標准出台。在該技術委員會成立之初我國就已經參與其中，1995年國家標准化管理委員會把ISO/TC 211的國內技術歸口工作委託給國家測繪局，其辦公室設在國家基礎地理信息中心。自那時起，我國每年兩次組團參加ISO/TC211的全體會議和技術工作組會議，並選派專家參與多項國際標準的研製，參加國際地理信息標准化發展戰略和策略研究。通過十多年的努力，在很大程度上促進了我國GIS標準的制定。」

我國於1997年成立了全國地理信息標准化技術委員會（SAC/TC 230），作為國內地理信息標准化的專門組織，致力於地理信息國家標准制（修）訂規劃、計劃的制定與實施，並把地理信息國際標准引入到中國，將國際、國內標准化融合在一起。蔣景曈說：「這些國際標准一旦成熟，在符合國情和相關規定的前提下，將會及時的等同或修改，轉化為我國的國家標准，現在已經轉化了十多項。這就是與國際標准接軌，將國際標准中國化，這項工作一直並將繼續進行。目前已經發布實施的有十多項，正在進行轉化的大概有十幾項。而我國自主制定的地理信息國家標准則有上百項。可以這么說，地理信息系統的發展過程也是其不斷標准化的過程。」

GIS應用處處開花

GIS作為一種高新技術工具，其發展與其他學科的發展密切相關。它綜合了計算機、地理、測繪、通訊、網路等多門學科和技術，「一方面，GIS產業迅速發展的直接原動力來自於日益廣泛的應用領域對地理信息系統提出的更高要求；另一方面，計算機科學的飛速發展為地理信息系統提供了先進的工具和手段，許多計算機領域的新技術，如面向對象的資料庫技術、三維技術、圖像處理和人工智慧技術等都可以直接應用到GIS中。」蔣景曈說，以2008年為例，據不完全統計，我國地理信息產業總規模已超過600億元，從業人員約40萬，從業機構超過 1萬家，這些數字目前還在不斷的增加中。就城市而言，GIS的廣泛應用已經成為城市規劃、建設和管理的重要工具，其社會地位的明顯變化，使得GIS被認為是21世紀重要的支柱產業之一。

GIS與數字城市之間的關系是十分密切的。「數字城市」的建設實際上是地理信息系統在城市建設領域當中的應用。換句話說，GIS本身就是一個通用的工具。地理信息系統在最近的30年中，發展速度驚人，廣泛的應用與資源調查、環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通訊、交通運輸、公安、水利電力、公共設施管路、農林牧業、統計、商業金融和國防等幾乎所有領域。而在國外，GIS技術已經廣泛的應用於自然災害預警預報、防災救災，以及對於弱勢群體的生活服務和緊急治療中。近年來，我國也將GIS應用於汶川大地震的抗震救災中；應用於奧運場館的建設施工、交通規劃中；許多政府行業更是將GIS技術應用於城鎮規劃、土地調查、地下管線、應急處置和信息工程等工作中，並取得了明顯的社會經濟效益。更有一些人認為，未來凡是與地理空間信息有關的社會、經濟和人們生產生活相關的領域都將會應用到GIS技術。

方興未艾 爭做GIS強國

「好的信息導致好的決定，好的決定開創美好未來。」經過近三十年的發展，我國的GIS產業經歷了從無到有的起步階段，逐步走向成熟，並向著穩步成長的階段發展。蔣景曈向我們解釋道：「過去幾年裡，越來越多的人期望讓GIS走入尋常百姓家，讓GIS成為人們日常生產生活的一部分，越來越多人都期望將GIS產業與IT領域相結合，走出具有地理信息系統特色的IT之路。」其實，這種想法並非偶然和不切實際，畢竟人們無論旅遊、購物，還是約會，都和「出行」相關，而「出行」就免不了求助於地圖，地理信息系統就是希望為人們的日常生活提供位置信息，解決人們最關注的「位置」問題。

而經過政府扶持、科研院所開發研究以及企業的探索與嘗試，到今天，GIS已經發展成為新興的IT產業，國產中小型地理信息系統平台軟體產品的技術水平已經趕上國外同類軟體，除開發了一批擁有自主版權的GIS軟體外，國內更是興起了一批GIS企業。蔣景曈不無欣喜地說：「2009年是GIS產業發展取得加快進展的一年，在國家級、省市級和地縣級層面都得到了廣泛的應用，地理信息共享與服務取得了長足的進展，涌現出了一批技術水平高、運行穩定、擁有相當市場份額、發展較為成熟的空間信息系統軟體，GIS應用已經並將更加明顯地從專業領域向公共領域擴展與普及。」無疑，GIS將更加成為人們熟悉和使用的高新技術工具，在社會發展和日常生活中展現其強大的活力。

蔣景曈，國家基礎地理信息中心研究員，著名地理信息系統（GIS）專家，主要從事GIS應用和地理信息標准化研究。曾任國家基礎地理信息中心副主任。
主持或參加過多項國家科技攻關項目、國家測繪局科技工程項目和應用開發項目，取得多項重要成果。已發表論文80多篇。主持或作為主要起草人制定地理信息國家標准12項和行業標准8項。獲國家科技進步二等獎和三等獎各1項、省部級科技進步一等獎4項、二等獎3項和三等獎2項。

㈥ 我國遙感技術的發展狀況

我國經過「八五」，「九五」的攻關研究，RS、GIS和GPS的綜合配套發展能力開始形成，為3S走向實用奠定了基礎。在應用方面， 3S技術已在國家的經濟建設中，尤其在重大自然災害監測與評估和資源調查等方面，為國家領導人和各級政府部門提供了大量科學的宏觀輔助決策信息，產生了巨大的社會效益。在技術應用逐步由國家行為向產業行業的轉化過程中，有力地推動了國土、農業、林業等部門對這些新技術的認同和採用，越來越多的部門，已經正在將這些技術擺上部門業務化應用的日程，成為主管部門執法或制定產業政策、規范及行業技術改造的重要依據之一。
遙感技術集中了空間、電子、光學、計算機通信和地學等學科的最新成就，是當代高新技術的一個重要組成部分。國際上遙感技術的發展，將在未來15年將人類帶入一個多層。立體。多角度，全方位和全天候對地觀測的新時代。各種高、中、低軌道相結合，大、中、小衛星相互協同，高、中、低分辯率互補的全球對地觀測系統，將能快速、及時地提供多種空間分辯率、時間分辯率和光譜分辯率的對地觀測海量數據。
1.建立了國家級資源環境宏觀信息服務體系
該服務體系包括以中國1：25萬土地利用數據為核心的國家資源環境空間資料庫，二個部級服務系統，三個省級示範系統及五個縣級服務系統，珠江三角洲地區「4D」(數字高程模型DEM，數字正射影像庫 DOQ，數字專題地圖庫DRG和數字專題信息DTI)技術系統以及全國資源環境信息技術系統。
2.建立了災害遙感監測評估業務運行系統
該系統由三部分組成：災害宏觀動態監測系統、機載SAR數據實時傳輸系統、洪澇災害測評估系統。 洪澇、乾旱。林火和雪災的宏觀動態監測與評估系統，已具備針對中國范圍內發生的洪澇、乾旱、林火和雪災等多種自然災害的宏觀動態監測和成災區的區域覆蓋評估的能力；系統通過網路通信同其它子系統實現產品傳送和數據共享，並以VSAT和INTERNET網路通信方式向應用部門提供防災減災信息服務。 3.建立了海洋環境立體監測體系
作為一個海洋大國，我國天然海域達485萬平方公里，海岸線長達 18000公里。海洋及海岸帶擁有豐富的資源，有12個省(市、自治區)處於沿海地帶，全國50％的大城市，40％的中小城市也在這個地帶，國民經濟總值的60％來自沿海地區。因此，建立海洋環境監測體系是我國一項戰略目標。在「九五」國家高技術發展計劃(863計劃)支持下建立的海洋環境立體監測體系主要包括：近海環境自動監測技術、高頻地波雷達海洋環境監測技術。海洋環境遙感監測應用技術、系統集成技術以及示範試驗等。

㈦ 地理信息系統的發展概況急~！！！！！

GIS 是為解決資源與環境等全球性問題而發展起來的技
術與產業。上世紀60 年代中期，加拿大開始研究建立世界上
第一個地理信息系統(CGIS)，隨後又出現了美國哈佛大學的
SYMAP 和GRID 等系統。自那時起，GIS 開始服務於經濟建設
和社會生活。在北美、西歐和日本等發達國家，現在已建立
了國家級、洲際之間以及各種專題性的地理信息系統。我國
GIS 的研究與應用始於上世紀80 年代，近30 年來發展也十分
迅速，在計算機輔助繪制地圖等方面開展了大量基礎性的試
驗與研究工作，在理論、技術方法和實踐經驗等方面都有了
長足的進步。
1.國外地理信息系統(GIS) 發展的4 個階段
（1）模擬地理信息系統階段
自19 世紀以來就得到廣泛應用的地圖——模擬的圖形數
據庫和描述地理的文獻著作——模擬的屬性資料庫相結合，
構成了地理信息系統的基本概念模型。但是，這種模擬式的、
基於紙張的信息系統和信息過程，使得空間相關數據的存貯、
管理、量算與分析、應用極不規范、不方便和效率低下。隨
著計算機科學的興起，數字地理信息的管理與使用成為必然。
（2）學術探索階段
上世紀50 年代，由於電子技術的發展及其在測量與制圖
學中的應用，人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯和
處理各種與空間和地理分布有關的圖形和屬性數據。1956 年，
奧地利測繪部門首先利用電子計算機建立了地籍資料庫，隨
後這一技術被各國廣泛應用於土地測繪與地籍管理。1963 年，
加拿大測量學家首先提出地理信息系統這一術語，並建立了
世界上第一個地理信息系統—— 加拿大地理信息系統
（CGIS），用於資源與環境的管理和規劃。稍後，北美和西歐
成立了許多與GIS 有關的組織與機構，如美國城市與區域信
息系統協會（URISA），國際地理聯合會（IGU）地理數據收集
和處理委員會（CGDPS）等，極大地促進了地理信息系統
知識與技術的傳播和推廣應用。
（3）飛速發展和推廣應用階段
上世紀70 年代以後，由於計算機技術的工業化、標准化
與實用化，以及大型商用資料庫系統的建立與使用，地理信
息系統對地理空間數據的處理速度與能力取得突破性進展。
其結果是：①一些發達國家先後建立了許多專業性的土地信
息系統（LIS）和資源與環境信息系統（GIS）；②關於GIS 軟
件、硬體和項目開發的商業公司篷勃發展。到1989 年，國際
市場上有報價的GIS 軟體達70 多個，並出現一些有代表性的
公司和產品。③數字地理信息的生產標准化、工業化和商品
化。④各種通用和專用的地理空間分析模型得到深入研究和
廣泛使用，GIS 的空間分析能力顯著增強。⑤有關GIS 的具有
技術權威和行政權威的行業機構和研究部門在GIS 的應用發
展中發揮引導和驅動作用。
（4）地理信息產業的形成和社會化地理信息系統的出現
上世紀90 年代以來，隨著互聯網路的發展及國民經濟信
息化的推進，地理信息系統作為大的地理信息中心，進入日
常辦公室和千家萬戶之中，從面向專業領域的項目開發到綜
合性城市與區域的可持續發展研究，從政府行為、學術行為
發展到公民行為和信息民主，成為信息社會的重要技術基礎。
2.國內地理信息系統(GIS)發展現狀
我國對GIS 的研究起步較晚，但是近30 年來，在各級政
府和有關人士的大力呼籲和促動下，我國的地理信息系統事
業突飛猛進，成績巨大。我國GIS 的發展可以劃分為3 個階
段。
（1）起步准備階段（1978～1985 年）
主要在概念和理論體系的引入與建立，關於遙感分析、
制圖和數字地面模型的試驗研究，以及軟、硬體的引進，相
應規范的研究，局部系統或試驗系統的開發研究，為GIS 的
全面發展奠定基礎。
（2）加速發展階段（1985～1995 年）
GIS 作為一個全國性的研究與應用領域，進行了有計劃、
有目標、有組織的科學試驗與工程建設，取得一定的社會經
濟效益。主要表現在：①GIS 教育與知識傳播的熱浪此起彼伏，
GIS 成為空間相關領域的熱門話題；②GIS 建設引起各級
政府高度重視，其發展機制由學術推動演變為政府推動；③
部分城市和沿海地區GIS 建設率先進入實施階段，並取得階
段性成果；④出現商品化的國產GIS 軟體、硬體品牌；出現
專門的GIS 的管理中心、研究機構與公司；出現專門的GIS
協會，涌現一批GIS 專門人才；出現專門的刊物與展示會；
初步形成全國性的GIS 市場。⑤在應用模式、行業模式和管
理方面作了有益的探索。
（3）地理信息產業化階段（1995－）
目前，我國GIS 的發展正處於向產業化階段過渡的轉折
點。能否藉助國際大氣候的東風，倚重國內經濟高速發展的
大好形勢，搭乘全球信息高速公路的快車，實現地理信息產
業化和國民經濟信息化，這是國內地理信息界人士面臨的嚴
重挑戰和千載難逢的機遇。而在這一過程中，一方面需要探
索建立一套政府宏觀調控與市場機制相結合的地理信息產業
模式。另一方面，則要充分總結和借鑒國內外地理信息系統
項目建設的經驗和教訓，掌握地理信息系統的發展動向，建
立起行之有效的地理信息系統工程學的理論、方法與管理模
式。
（三）地理信息系統(GIS)的發展動向
近年來地理信息系統技術發展迅速，其主要的原動力來
自日益廣泛的應用領域對地理信息系統不斷提高的要求。另
一方面，計算機科學的飛速發展為地理信息系統提供了先進
的工具和手段，許多計算機領域的新技術，如面向對象技術、
三維技術、圖象處理和人工智慧技術都可直接應用到地理信
息系統中。下面對當前地理信息系統研究中的幾個熱點研究
領域作一介紹。
1.GIS 中面向對象技術研究
面向對象方法為人們在計算機上直接描述物理世界提供
了一條適合於人類思維模式的方法，面向對象的技術在GIS
中的應用，即面向對象的GIS，已成為GIS 的發展方向。這是
因為空間信息較之傳統資料庫處理的一維信息更為復雜、瑣
碎，面向對象的方法為描述復雜的空間信息提供了一條直觀、
結構清晰、組織有序的方法，因而倍受重視。面向對象的GIS
較之傳統GIS 有下列優點：(1)所有的地物以對象形式封裝，
而不是以復雜的關系形式存儲，使系統組織結構良好、清晰；
(2)以對象為基礎，消除了分層的概念；(3)面向對象的分類
結構和組裝結構使GIS 可以直接定義和處理復雜的地物類型；
(4)根據面向對象後編譯的思想，用戶可以在現有抽象數據類
型和空間操作箱上定義自己所需的數據類型和空間操作方
法，增強系統的開發性和可擴充性；(5)基於icon 的面向對
象的用戶界面，便於用戶操作和使用。
2.時空系統
傳統的地理信息系統只考慮地物的空間特性，忽略了其
時間特性。在許多應用領域中，如環境監測、地震救援、天
氣預報等，空間對象是隨時間變化的，而這種動態變化的規
律在求解過程中起著十分重要的作用。過去GIS 忽略時態主
要是受器件的限制，也有技術方面的原因。近年來，對GIS
中時態特性的研究變得十分活躍，即所謂「時空系統」。
地物除了具有三維空間中的空間性質外，如何刻畫時間
維的變化也十分重要。通常把GIS 的時間維分成處理時間維
和有效時間維。處理時間又稱資料庫時間或系統時間，它指
在GIS 中處理發生的時間。有效時間亦稱事件時間或實際時
間，它指在實際應用領域事件出現的時間。
根據處理時間和有效時間的劃分，可以把時空系統分為4
類：靜態時空系統、歷史時態系統、回溯時態系統和雙時態
系統。
(1)靜態時空系統。它既不支持處理時間，也不支持有效
時間，系統只保留應用領域的一種狀態，比如當前狀態。(2)
歷史時態系統。它只支持有效時間，這種系統適用於事件實
際發生的歷史對問題求解十分重要的應用領域。(3)回溯時態
系統。它只支持處理時間，這種系統適用於信息系統的歷史
對問題求解十分重要的應用領域。(4)雙時態系統。它同時支
持處理時間和有效時間。處理時間記錄了信息系統的歷史，
有效時間記錄了事件發生的歷史。 時空系統主要研究時空模
型，時空數據的表示、存儲、操作、查詢和時空分析。
3.地理信息建模系統
通用GIS 的空間分析功能對於大多數的應用問題是遠遠
不夠的，因為這些領域都有自己獨特的專用模型，目前通用
的GIS 大多通過提供進行二次開發的工具和環境來解決這一
問題。二次開發工具的一個主要問題是它對於普通用戶而言
過於困難。而GIS 成功應用於專門領域的關鍵在於支持建立
該領域特有的空間分析模型。GIS 應當支持面向用戶的空間分
析模型的定義、生成和檢驗的環境，支持與用戶互動式的基
於GIS 的分析、建模和決策。這種GIS 系統又稱為地理信
息建模系統(GIMS)。GIMS 是目前GIS 研究的熱點問題之一。
GIMS 的研究有幾個值得注意的動向。(1)面向對象在GIS
中的應用。面向對象技術用對象(實體屬性和操作的封裝)、
對象類結構(分類和組裝結構)、對象間的通訊來描述客觀世
界，為描述復雜的三維空間提供了一條結構化的途徑。這種
技術本身就為模型的定義和表示提供了有效的手段，因而在
面向對象GIS 基礎上研究面向對象的模型定義、生成和檢驗，
應當比在傳統GIS 上用傳統方法要容易得多。(2)基於icon
的用戶建模界面。建模過程中的對象和空間分析操作均以
icon 形式展示給用戶，用戶亦可自定義icon。用戶在對icon
的定義、選擇和操作中完成模型的定義和檢驗。這種方法較
之AML 這類宏語言要方便和直觀得多。(3)GIS 與其他的模型
和知識庫的結合。這是許多應用領域面臨的一個非常實際的
問題，即存在GIS 之外的模型和知識庫如何與GIS 耦合成一
個有機整體。
4.GIS 將往高維化發展
GIS 在礦山與地質領域的應用受到很大限制的重要原因
是其在處理三維問題上的不足。現有的GIS 軟體雖然可以用
數字高程模型來處理空間實體的高程坐標，但是由於他們無
法建立空間實體的三維拓撲關系，使得很多真三維操作難以
實現，因而人們將現有的GIS 稱為二維GIS 或2.5 維GIS。礦
山、地質以及氣象、環境、地球物理、水文等眾多的應用領
域都需要三維GIS 平台來支持他們大量的真三維操作。空間
可視化技術是指在動態、時空變換、多維的可交互的地圖條
件下探索視覺效果和提高視覺效果的技術。虛擬現實(VR)技
術，也稱虛擬環境和人工現實，已在游戲中成功使用。運用
空間可視化技術和虛擬現實技術進行地形環境模擬，真實再
現地景，用於互動式觀察和分析，提高對地形環境的認知效
果，是今後三維GIS 可視化發展的一個重點。四維GIS（4DGIS）
一般是指在原有的三維GIS 基礎上加入時間變數而構成的
GIS。許多人認為地質特徵是不變的，但實際上大部分地質特
征是動態的、變化的，不是所有地質情況都是變化緩慢的，
水災、地震、暴風雨以及滑坡都會使局部地質條件發生快速
而巨大的變化。地質學家對4D(立體3D 加上時間第4D)的空
間——時間模型尤感興趣。但是，增加一維將帶來很大的問
題。比如數據量的幾何級數增長，致使數據的採集、存取、
處理都帶來一系列的問題。不過，這些問題可以在計算機技
術、資料庫技術以及相關電子技術的發展而得到解決。因此，
如何設計4DGIS 並運用它來描述和處理地理對象的時態特徵
是一個重要的發展領域。

㈧ 誰給我介紹一下我國地理信息系統的發展情況

我國地理信息系統的起步稍晚，但發展勢頭相當迅猛，大致可分為以下三個階段。
第一是起步階段。20世紀70年代初期，我國開始推廣電子計算機在測量、制圖和遙感領域中的應用。隨著國際遙感技術的發展，我國在1974年開始引進美國地球資源衛星圖像，開展了遙感圖像處理和解譯工作。1976年召開了第一次遙感技術規劃會議，形成了遙感技術試驗和應用蓬勃發展的新局面，先後開展了京津唐地區紅外遙感試驗。新疆哈密地區航空遙感試驗、天津渤海灣地區的環境遙感研究、天津地區的農業土地資源遙感清查工作。長期以來，國家測繪局系統開展了一系列航空攝影測量和地形測圖，為建立地理信息系統資料庫打下了堅實的基礎。解析和數字測圖、機助制圖、數字高程模型的研究和使用也同步進行。1977年誕生了第一張由計算機輸出的全要素地圖。1978年，國家計委在黃山召開了全國第一屆資料庫學術討論會。所有這些為GIS的研製和應用作了技術上的准備。
第二是試驗階段。進入80年代之後，我國執行「六五」、「七五」計劃，國民經濟全面發展，很快對「信息革命」作出熱烈響應。在大力開展遙感應用的同時，GIS也全面進入試驗階段。在典型試驗中主要研究數據規范和標准、空間資料庫建設、數據處理和分析演算法及應用軟體的開發等。以農業為對象，研究有關質量評價和動態分析預報的模式與軟體，並用於水庫淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環境質量評價與人口趨勢分析等多項專題的試驗研究。在專題試驗和應用方面，在全國大地測量和數字地面模型建立的基礎上，建成了全國1：100萬地留資料庫系統和全國土地信息系統、1：4見萬全國資源和環境信息系統及1：25o萬水土保持信息系統，並開展了黃土高原信息系統以及洪水災情預報與分析系統等專題研究試驗。用於輔助城市規劃的各種小型信息系統在城市建設和規劃部門也獲得了認可。
在學術交流和人才培養方面得到很大發展。在國內召開了多次關於GIS的國際學術討論會。1985年，中國科學院建立了「資源與環境信息系統國家級重點開放實驗室」，1988年和1990年武漢測繪科技大學先後建立了「信息工程專業」和「測繪遙感信息工程國家級重點開放實驗室」。我國許多大學中開設了rs方面的課程和不同層次的講習班，已培養出了一大批從事GIS研究與應用的博士和碩土。
第三是GIS全面發展階段。80年代末到90年代以來，我國的GIS隨著社會主義市場經濟的發展走上了全面發展階段。國家測繪局正在全國范圍內建立數字化測繪信息產業。1：100萬地圖資料庫已公開發售，衛：25萬地圖資料庫也已完成建庫，並開始了全國1石萬地圖資料庫生產與建庫工作，各省測繪局正在抓緊建立省級1：1萬基礎地理信息系統。數字攝影測量和遙感應用從典型試驗逐步走向運行系統，這樣就可保證向GIS源源不斷地提供地形和專題信息。進入90年代以來，沿海、沿江經濟開發區的發展，土地的有償使用和外資的引進，急需GIS為之服務，有力地促進了城市地理信息系統的發展。用於城市規劃、土地管理、交通、電力及各種基礎設施管理的城市信息系統在我國許多城市相繼建立。
在基礎研究和軟體開發方面，科技部在「九五」科技攻關計劃中，將「遙感、地理信息系統和全球定位系統的綜合應用」列入國家「九五」重中之重科技攻關項目，在該項目中投入相當大的研究經費支持武漢測繪科技大學、北京大學、中國地質大學、中國林業科學研究院和中國科學院地理研究所等單位開發我國自主版權的地理信息系統基礎軟體。經過幾年的努力，中國GIS基礎軟體與國外的差距迅速縮小，涌現出若干能參與市場競爭的地理信息系統軟體，如GeoStar， MapGIS， OityStar， ViewGIS等。在遙感方面，在該項目的支持下，已建立全國基於IK4遙感影像土地分類結果的土地動態監測信息系統。國家這一重大項目的實施，有力地促進了中國遙感和地理信息系統的發展。

㈨ 交通地理信息系統的我國發展GIS-T的策略探討和建議

由於公路、鐵路和航道等交通基礎設施需要的往往只是帶狀空間數據，隨著國外GIS-T技術的逐漸成熟和數據採集技術的快速發展，建立我國的交通地理信息系統的條件開始逐漸成熟，而且將成為我國發展GIS的重點領域，從GIS在我國近幾年的發展領域也可以看出這種趨勢。當前我國有關部門已經開始著手進行交通地理信息系統的開發，並進行了一些有益的嘗試，如廣東省綜合交通規劃信息系統等，但鑒於我國GIS基礎工作薄弱，特別是基本的空間資料庫尚未建立，因此GIS-T的開發費用十分巨大；加上GIS-T的發展涉及眾多部門和多種技術，因此有關部門應當重視和開展我國GIS-T的發展策略研究。
筆者認為：我國發展GIS-T應當採用「把握機遇、統一規劃、完善基礎、及時跟進、高起點開發、協調發展」的發展策略。 由於我國GIS發展基礎薄弱，因此在統一規劃的思路和明確的發展框架下，要不斷完善基礎資料庫的建設，同時在技術上及時跟進國外先進的GIS技術，高起點開發，並與我國的信息產業發展速度相協調，共同發展適合我國國情的GIS-T。
當前我國各地許多部門雖然已經開展了GIS-T的研究與開發，這些開發均是出於本部門的需要，很少考慮到將來部門之間的數據交流和共享，加上沒有全國性的GIS-T發展框架和數據標准，數據的通用性將成為影響GIS-T開發的關鍵因素，建議交通有關部門及時組織開展GIS-T發展體系和框架標準的研究。