我国地理信息发展现状的研究方法

㈠ 地理信息系统的发展及热点领域

地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。
以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用资源管理(Resource Management) 主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场) 分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。资源配置(Resource Configuration) 在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供 应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证 资源的最合理配置和发挥最大效益。 城市规划和管理(Urban Planning and Management) 空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如， 在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、 公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。土地信息系统和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton) 土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许 多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。 生态、环境管理与模拟(Environmental Management and Modeling) 区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环 境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。 应急响应(Emergency Response) 解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员 撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。地学研究与应用(Application in GeoScience) 地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计 分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。ArcInfo系统就是一个很好的 地学分析应用软件系统。商业与市场(Business and Marketing) 商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场 的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场 和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年 龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空 间分析和数据库功能可以解决这些问题。 房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。基础设施管理(Facilities Management) 城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。 它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。 选址分析(Site Selecting Analysis) 根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、 环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充 分体现了GIS的空间分析功能。网络分析(Newwork System Analysis) 建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、 处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。 警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。 可视化应用(Visualization Application) 以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的 三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型 工程管理和仿真、旅游等领域。 分布式地理信息应用(Distributed Geographic Information Application) 随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息 系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间 导航等。公路交通运输是各行各业后勤保障的重要手段。当前，信息化技术已深入渗透到各部门和单位，对交通运输所能提供的保障能力提出了更高的要求，交通运输要能实施“精确保障”，能通过建立可靠的信息网络将保障对象信息传送给运输保障单位，使运输指挥员知道各分队在何时、何地需要什么，把恰当的物资送到恰当的地点。地理信息系统具有的可视化位置信息功能可为交通运输提供一种可视的地理环境，恰好能满足精确保障的要求。

㈡ 　地理信息系统的发展现状与趋势

一、国外GIS的发展历史与现状

地理信息系统（Geographic Information System,GIS）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。从外部看表现为计算机的软硬件系统，而其内涵却是由计算机程序和地理数据组成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统，计算机系统的支持是GIS的主要特征，使GIS得以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程分析。

世界上第一个GIS是在1963年由加拿大测量学家R.F.托姆林森提出并建立的，称为加拿大地理信息系统，主要用于自然资源的管理与规划。稍后，美国哈佛大学研究出SY-MAP系统软件。但当时的计算机技术水平不高、存储容量小、磁带存储速度慢，使得GIS带有更多的机助制图色彩，用于地学分析和空间数据模拟的功能极为简单。

进入70年代以后，计算机软硬件技术飞速发展，尤其是大容量的存储设备——硬盘的使用，为空间数据的输入、存储、检索和输出提供了强有力的手段；高性能的图形显示器的发展，增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使GIS朝着实用方向迅速发展。在此阶段的标志是一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地理信息系统，据统计70年代大约有300个系统投入使用，例如美国地质调查局从1970年到1976年建立了50多个信息系统，用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息；日本国土地理院从1974年开始建立数字国土信息系统，存储、处理和检索测量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地形、地质等信息，为国家和地区土地规划服务；瑞典在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统。一些商业公司开始活跃起来，软件在市场上受到欢迎，许多大学和研究机构开始重视GIS软件设计和应用研究，成立了各种GIS研究实验室。

80年代是GIS普及和推广应用阶段。随着计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段，第三世界国家也开始引进、应用和发展自己的地理信息系统。高性能微型计算机的问世，使得微机地理信息系统得到了蓬勃发展，并使地理信息系统工具具有更高的效率、更强的通用性和独立性，更少地依赖于应用领域和计算机硬件环境，为地理信息系统的建立和应用开辟了新的途径。GIS的应用从解决比较简单的规划管理问题（如道路、输电线等）转为更复杂的区域开发和决策问题，例如土地利用、沙漠化、城市化、环境与资源评价等。随着GIS与卫星遥感技术的结合，GIS开始用于全球变化与全球监测。80年代是GIS发展具有突破性的年代，仅1989年市场上有报价的GIS软件就达70多家，并涌现出一批有代表性的GIS软件，如：ARC/IN-FO、MicrostationSICAD、Genamap、System9等。

进入90年代以后，微机地理信息系统得到了迅猛的发展，并且性能也得到了极大加强，向综合性、智能性发展。GIS已成为一种新兴的确定性产业，投入使用的GIS系统，每2～3年就翻一番，GIS市场的年增长率大于35%，从事GIS的厂家超过300家。GIS已渗透到各行各业，愈来愈多的国际性会议以GIS为主题，愈来愈多的学术刊物以GIS为标题，愈来愈多的学科，如地理学、工程学、森林学、城乡规划、计算机科学、测绘学、航天遥感、矿床地质、水资源等都把GIS作为发展方向。国家和地区性的GIS研究中心在美、英等主要西方国家中建立。

二、我国地理信息系统的发展

我国地理信息系统的研制与应用始于70年代末期，它的发展基础是计算机制图、计算机技术、计量地理和遥感技术。

1978～1980年为准备阶段，主要是进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍和实验研究。

1981～1985年为起步阶段，主要是对地理信息系统进行理论探索和区域性实验研究，并在此基础上制定国家地理信息系统规范。1981年在四川渡口二滩进行实验，以航空遥感资料为基础，进行数据采集和数据库模型设计；1984年开始，国家测绘局测绘科学研究所着手组建国土基础信息系统；1985年国家资源与环境信息系统实验室成立。

1986～1993年为初步发展阶段，地理信息系统被列入国家“七五”攻关课题，取得了重要进展和实际效益，形成了比较系统的研究计划：研究资源与环境信息系统国家规范和标准，解决信息共享和系统兼容问题；开展全国性和区域性的信息系统的建立和应用模式研究；研制和开发软件系统与专家系统，全国建成了一批数据库、开发了一系列的空间信息处理与制图软件；完成了一批综合性、区域性和专题性的信息系统。

1994年以来为软件商品化阶段，在国外成熟软件在我国得到广泛应用的同时，带动了具有自主版权的国产地理信息系统基础软件的的崛起，一批起点高、功能强、价格低廉的国产软件相继研制成功，并推向市场。为客观地了解我国GIS基础软件的开发水平、开发现状和产业化前景，推动具有我国自主版权的GIS基础软件的健康发展，国家遥感中心、中国地理信息系统协会、中国海外信息系统协会从1996年开始对国产GIS基础软件和专项应用软件进行测评，从四年的测评结果来看，国产GIS软件的发展情况喜人，软件的功能、性能、品种和商品化程度都有了较大幅度的提高，完全可以在相关领域内实际应用，与国外优秀GIS软件的差距正在逐步缩小，个别领域已经超过了国外GIS软件，在微机（PC）GIS软件和某些应用领域具备了与国外软件竞争的实力。

三、地理信息系统（GIS）的发展趋势

GIS技术的发展已经取得了巨大的成就，并对社会的发展作出了巨大的贡献，但对人们的期望和要求来讲还远远不够，GIS的进一步发展应主要表现在以下几个方面：

1.多媒体地理数据的管理与操作管理

在一个多种数据类型并存的混合系统中，如何实现各类数据的随意操作和有效管理，这是现今信息媒体多元化新时代的一个突出问题，它比单一地图数据库的操作要复杂得多。信息资源库包括的主要内容有：地理数据库、专业数据库、图像库、文件库和声音库等。

2.数字制图技术

纸基地图在任何时候都是不可能被取代的，利用数字地图库直接生产纸基地图，即数字地图环境下的自动编图的核心是数字地图的自动制图综合技术，它比屏幕显示为目的的电子地图的制作要复杂得多，要处理各要素之间的关系，目前仍视为一个国际性的难题。此外，还应包括建立基于地图数据库和GIS技术集成的地图生产系统。

3.“3S”集成技术

GPS（全球定位系统）、RS（遥感）、GIS（地理信息系统）产生的时间不一，理论基础和技术特点也不尽一致，但它们的学科性质是相通的，即共同研究、表达和分析地球科学信息，在逐步发展过程中构成了相辅相成的关系，三者的结合覆盖了信息采集、处理和分析的全过程，使GPS、RS、GIS构成的卫星对地观测系统成为地球系统科学研究的重要手段。

4.空间可视化技术与虚拟现实技术

可视化是指运用计算机图形图像处理技术，将复杂的科学现象或自然景观，甚至十分抽象的概念图形化，以便于理解现象、发现规律和传播知识。虚拟现实也称虚拟环境或人工现实，是一种由计算机生成的高级人机交互系统，构成一个以视觉为主的可感知环境。空间可视化技术与虚拟现实技术可用于制作动态地图、地形环境仿真、地图设计制作等方面。

5.三维GIS和时态GIS技术

在地质、矿山、地下水、大气、环境等方面，人们不仅需要研究现象的二维分布，更需要研究其三维空间分布甚至与时间有关的时空分布特征和规律，因此，对于真三维和四维GIS的需求更加迫切，而真四维是在真三维的基础上增加时间维。

6.网络GIS和WWW GIS技术

由于万维网具有开放性和友好的用户界面，它迅速成为网络信息处理和分布的主要工具。在服务器端，GIS软件系统通过CGi（连接器）与万维网的HTTP（超文本传输协议）服务器相连；在客户端，有万维网浏览器以HTML（超文本标注语言）建立用户界面。

㈢ 地理信息产业的地理信息产业发展的机遇与挑战

GIS 应用正在朝着企业应用方向发展，如自来水、电信等行业在内的许多企业开始大 量采用GIS 和遥感技术。而在卫星导航应用中，企业已经成为做大地理信息产业的主体，如导航、监控、航海和信息服务领域。近年来我国地理信息产业规模不断扩大，市场日趋繁盛。据悉，“十一五”期间，以为百姓提供车载导航、手机移动定位、互联网位置服务和智能交通等服务为代表的卫星导航产业，整体每年以近34%的速度增长，到2010年我国导航产业的总产值将达到500亿元。国产数字城市软件市场占有率达70%以上，打破了前几年国外软件一统天下的局面。全国近200所相关院校，每年地理信息专业毕业生逾万人，就业率高达98.7%。2006年以来，地理信息产业以每年超过20%的速度迅猛增长，2010年产业总产值有望突破1000亿元。据国家测绘局有关负责人介绍，目前我国地理信息产业呈现出企业大扩张的局面，几乎每天都在诞生新的地理信息企业，一些IT企业也涉足地理信息业。武汉、哈尔滨、西安等地的地理信息产业园已经发挥良好效益，山东、江苏、浙江等多个省市也正在积极筹划或建设地理信息产业基地，积极推动地理信息产业规模化、集约化发展。预计到“十二五”末，我国地理信息产业有望超越2000亿元总产值。
政策的支持、技术的创新、市场的扩大、企业的成熟、教育的跟进都为我们地理信息产业的发展提供了无数机遇，然而，在激烈国际竞争的，我们仍然面临着很多困难与挑战主要表在以下几个方面： 在遥感数据方面，我国目前使用的卫星遥感数据90%以上来自美国、法国、加拿大
等国家。高空间分辨率和高光谱卫星、全天候雷达卫星数据我国尚属空白。提升技术创新
能力，促进技术成果的转化，已显得非常迫切。此外，基础数据不完善也是影响我国地理
信息产业发展的重要制约因素。 地理信息包括基础地理信息数据库、地理空间信息框架数据库、综合信息数据库、行业专题信息数据库。在信息化社会里，地理信息服务方式呈多样化，这些数据库又可派生出许多子系统，比如面向政府的电子政务系统、面向百姓的公众服务系统，林业、旅游等专题应用系统，基于位置服务的GPS导航定位系统等。
然而，虽然这些系统的市场空间很大，但是由于信息资源开发不足、利用不够，共享机制不完善，信息服务社会化程度低，我国的地理信息产业还处于起步阶段，地理信息产业还存在着一些亟待解决的问题。
地图标准的不统一、不规范，带来的麻烦有时让人哭笑不得。例如，当你正常行驶在公路上，GPS却发出错误的信息，提示你正在河中行走；更糟的是，如果地图网站报错地理位置的话，有可能你要多跑几十公里的冤枉路了；更有甚者，两个县之间对着建一座桥，两个县的建设单位各按各的图纸来造，结果因为使用的地图坐标系不同，最后导致大桥合不上龙，损失巨大。
就城市建设来说，城市建设需要建立从项目选址、拨地、规划方案报批、建筑方案审查、红线放样、建设工地管理、竣工验收、房产管理的一条龙服务和管理系统。但整个流程涉及多个部门，各选各的图纸，各按各的方式行事，这种信息隔离必然造成管理上的脱节和信息化建设上的重复投资。
造成这种情况的直接原因除了统筹协调和监管力度不够外，基础设施薄弱，信息资源自主保障能力不强，政策法规、标准规范和安全保障体系不健全等也是问题所在。目前，各界对于加快建立地理信息统一的公共服务平台，消除信息孤岛，推进产业化发展的呼声越来越强烈。 地理信息公共服务平台建设，需要政策、数据、应用和技术的高度集成，需要解决地理信息采集、加工、存储、管理、更新、分发与服务的一系列问题。地理信息公共服务平台建设，应以政务网、专网、互联网为基础，结合电子政务，在测绘成果和专业信息保密的范围内，为政策管理，行业应用，社会公共提供全方位，多层次的基础地理信息服务。
首先要在技术上实现统一。专家认为，地理信息公共平台建设，最重要的就是标准问题。地理信息的整合，要以测绘部门为主体，通过与各个行业相关部门合作完成，其前提是标准要统一，才能编制相应的共享交换软件，实现与各类数据库的共享与交换。同时，要建立网络环境下的地理空间信息共享平台，实现分布式数据库快速、实时共享。由各部门对自身生产的地理空间信息进行动态维护，以实现全部空间信息的更新和维护。
随着共建共享机制的建立，地理空间信息的社会服务能力才会显著提高，如地图导航、数字营销、网上地图、数字街区等。地理信息生产的目的就是更好地为社会服务，这些新技术产业也使测绘市场发生了许多变化，从生产型市场逐步过渡为服务型市场，测绘人员从重复的地理信息生产转向地理信息的挖掘，从简单的地理信息销售走向高科技含量的地理信息服务。针对一边是信息资源严重缺乏，另一边是对已有信息利用不充分的矛盾，有关专家指出，要立足现有条件，尽快实现已有数据资源，应用系统的集成，统一平台，统一建库，统一管理，实现内部信息集成和共享，外部提供综合服务，真正搭建起地理信息公共服务平台的框架体系，包括空间信息基础数据，共享标准、规范和取费等政策，软件平台和规划、国土、城建、民政、公安等重要节点的应用系统建设。
同时，地理信息公共服务平台的推广应用，需要自上而下和自下而上的双向努力，一是自上而下的政策协调与支持；二是自下而上的市场推动，主动与各行业，各部门沟通，通过行业和区域试点，将地理信息应用于数字行业，数字社区和政府信息化管理，促进地理信息在共建共享方面达成共识。 地理信息出自不同部门的不同标准，地图产品良莠不齐的现状也将很快得以解决，到2010年，我国将基本建成数字中国地理空间框架数据体系。国家测绘局已陆续同交通部、民政部、国家环保总局等部门签署了基础地理信息共建共享协议，以进一步促进基础地理信息的广泛应用。在数据库建设标准方面，目前国家小比例尺的地理空间数据库标准已经形成。GIS 标准化的滞后、GIS 教育与产业发展的不适应，都是我们需要积极面对，努力应对的。

㈣ GIS技术在国内的研究现状及其发展趋势

0 引言
随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐完善，GIS（Geographic Information System）技术也日趋成熟，并且逐渐被人们所认识和接受。近年来，GIS被世界各国普遍重视，尤其是“数字地球”概念的提出，使其核心技术GIS更为各国政府所关注。目前，以管理空间数据见长的GIS已经在全球变化与监测、军事、资源管理、城市规划、土地管理、环境研究、农作物估产、灾害预测、交通管理、矿产资源评价、文物保护、湿地制图以及政府部门等许多领域发挥着越来越重要的作用。当前GIS正处于急剧发展和变化之中，研究和总结GIS技术发展，对进一步开展GIS研究工作具有重要的指导意义。因此，本文就目前GIS技术的研究现状及未来发展趋势进行总结和分析。
1 GIS研究现状及其分析
1.1 GIS研究现状
世纪90年代以来，由于计算机技术的不断突破以及其它相关理论和技术的完善，GIS在全球得到了迅速的发展。在海量数据存储、处理、表达、显示及数据共享技术等方面都取得了显著的成效，其概括起来有以下几个方面[1]：①硬件系统采用服务器/客户机结构，初步形成了网络化、分布式、多媒体GIS；②在GIS的设计中，提出了采用“开放的CIS环境”的概念，最终以实现资源共享、数据共享为目标；③高度重视数据标准化与数据质量的问题，并已形成一些较为可行的数据标准；④面向对象的数据库管理系统已经问世，正在发展称之为“对象——关系DBMS（数据库管理系统）”；⑤以CIS为核心的“3S”技术的逐渐成熟，为资源与环境工作提供了空间数据新的工具和方法；⑥新的数学理论和工具采用CIS，使其信息识别功能、空间分析功能得以增强等等。
在GIS技术不断发展下，目前GIS的应用已从基础信息管理与规划转向更复杂的区域开发、预测预报，与卫星遥感技术相结合用于全球监测，成为重要的辅助决策工具。据有关部门估计，目前世界上常用的GIS软件己达400多种[2].国外较著名的GIS软件产品有[3]：Auotodesk系列产品、Arc/Info、MapInfo及其构件产品、Intergraph、Microstation等，还有Web环境下矢量地图发布的标准和规范，如XML、GML、SVG等等。我国GIS软件研制起步较晚，比较成熟的测绘软件主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。尽管现存的GIS软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况：一是利用GIS系统处理用户的数据；二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发用户专用的GIS软件。目前已成功应用包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家，GIS的应用遍及环境保护、灾害预测、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随着我国经济建设的迅速发展，加速了GIS应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业等领域发挥r重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。
1.2 当前GIS发展存在的主要问题
基于以上GIS技术现状研究，本文分析认为GIS技术在模型、数据结构等方面存在着不足，一定程度上制约了GIS技术的发展。
（1）数据结构方面存在的问题
目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统，即使是混合系统实际上也是将两类数据分开存储，当需要执行不同的任务时采用不同的数据形式。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系（包括相交、通过、包含等）相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差；难以建立地物间的拓扑关系；难以操作单个目标及栅格数据存贮量大等问题[4].
（2）GIS模型存在的问题
传统GIS模型是按照计算机的方法对客观世界地理空间不自然的分割和抽象，使得人们认知地理空间的认知模型与计算机中的数据模型不能形成良好的对应关系，难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特征要求。在GIS软件开发中，如果语义分割不合理，将难以有效表达地理空间实体间的关系，这就导致较深层次的分析、处理操作难以实现。随着GIS应用需求领域的不断开拓及计算机技术的迅速发展，对空间数据模型和空间数据结构提出了更高的要求，使得传统的地理空间数据模型力不从心，逐渐暴露其弊端。
目前，面向对象的数据模型一定程度上解决了传统GIS数据模型的某些不足，但是OODB（面向对象数据库）目前仍未在市场以及关键任务应用方面被广泛接受，因为OODB作为一个DBS还不太成熟，如缺少完全非过程性的查询语言以及视图、授权、动态模式更新和参数化性能协调等；且OODB与RDB之间缺少应有的兼容性，因而使得大量的已建立起来的庞大的RDB客户不敢轻易地去选择OODB.
（3）其他方面亟待解决的问题
当前，GIS正处在一个大变革时期，GIS的进一步发展还面临不少问题，主要表现在以下几个方面[5]：①GIS设计与实现的方法学问题。在GIS设计与实现过程中缺乏面向对象的认知方法学和面向对象的程序设计方法学的指导，导致GIS软件系统的可靠性和可维护性差；②GIS的功能问题。当前以数据采集、存储、管理和查询检索功能为主的GIS，不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测预报、决策支持等方面的要求，直接影响到GIS的应用效益和生命力；③三维GIS模型及可视化问题。目前大多数GIS软件的图形显示是基于二维平面的，即使是三维效果显示也是采用DEM的方法来处理表达地形的起伏，涉及到地底下真三维的自然和人工现象显得无能为力。
2 GIS未来发展趋势
2.1数据管理方面
（1）多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达[6]
对于多比例尺数据的显示，将运用影像金字塔技术、细节分层技术和地图综合等技术；而为了实现GIS的动态、实时和三维可视化，出现存储真三维坐标数据的3D GIS和真四维时空GIS，这其中涉及了空间数据的海量存储、时空数据处理与分析以及快速广域三维计算与显示等多项理论与技术[7].
（2）三库一体化的数据结构方向
空间数据库向着真正面向对象的数据模型和图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库三库一体化数据结构的方向发展[8].这种三库一体化的数据结构改变了以图层为处理基础的组织方式，实现了直接面向空间实体的数据组织，使多源空间数据的录入与融合成为了可能，从而为GIS与遥感技术的集成创造了条件。
（3）基于空间数据仓库（Spatial Data warehouse）的海量空间数据管理的研究
空间数据量非常大，而且数据大都分散在政府、私人机构、公司的各个部门，数据的管理与使用就变得非常复杂，但这些空间数据又具有极大的科学价值和经济价值，因此大多数发达国家都比较重视空间数据仓库的建立工作，许多研究机构和政府部门都参与到空间数据仓库建立的研究工作。
（4）利用数据挖掘技术进行知识发现
空间数据挖掘是从空间数据库中抽取隐含的知识、空间关系以及其他非显式的包含在空间数据库中但以别的模式存在的信息供用户使用，这是GIS应用的较高层次。由于目前空间数据的组织与管理仍局限于二维、静态、单时相，且仍以图层为处理基础，因此，当前的GIS软件和空间数据库还不能有效地支持数据挖掘。
2.2技术集成方面
（1）“3S”集成
“3S”是GPS（全球定位系统）、RS（遥感）和GIS的简称，“3S”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起。地理信息是一种信息流，RS、GPS和GIS中任何一个系统都只侧重于信息流特征中的一个方面，而不能满足准确、全面地描述地理信息流的要求。因此，无论从物质运动形式、地学信息的本质特征还是“3S”各自的技术特征来说，“3S”集成都是科技发展的必然结果。
目前，“3S”集成还仅限于两两结合方式，这是“3S”集成的初级和基础起步阶段，其核心是GIS与RS的结合。这种两两结合虽然优于单一系统，但是仍然存在以下缺陷。将“3S”进行集成从而形成一体化的信息技术体系是非常迫切的。这种集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步获取涉谱数据和空间数据的高重复观测能力的平台，而在软件方面使GIS支持数据封装，同时解决图形和图像数据的统一处理问题。
（2）GIS与虚拟现实技术的结合
虚拟现实（Virtual Reality）是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成的产物。从本质上说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，通过计算机建立一种仿真数字环境，将数据转换成图形、声音和接触感受，利用多种传感设备使用户“投入”到该环境中，用户可以如同在真实世界那样“处理”计算机系统所产生的虚拟物体。将虚拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体，GIS用户在客观世界的虚拟环境中能更有效的管理、分析空间实体数据。因此，开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。
（3）分布式技术、万维网与GIS的结合[9]
目前，随着Internet技术的迅猛发展，其应用已经深人到各行各业，作为与我们日常生活息息相关的GIS也不例外，它们的结合产生了web GIS.当前Web GIS系统已经得到迅速的发展，到1999年1月，仅在美国出现的这类系统就有23种之多。又由于客户端可能会采用新的应用协议，因此也被认为是Internet GIS.
计算机网络技术的飞速发展，分布式计算的优势日益凸显，GIS与分布式技术结合也就成为必然，它们的结合即构成了分布式CIS.它就是指利用最先进的分布式计算技术来处理分布在网络上的异构多源的地理信息，集成网络上不同平台上的空间服务，构建一个物理上分布，逻辑上统一的GIS.它与传统GIS最大的区别在于它不是按照系统的应用类别、运行环境划分的，而是按照系统中的数据分布特征和针对其中数据处理的计算特征而分类的。
（4）移动通信技术与CIS的结合发展[10]
WAP/WML技术作为无线互联网领域的一个热点，已经显示了其巨大的应用前景和市场价值。WAP柳ML技术与GIS技术的结合产生了移动GIS（Mobile GIS）应用和无线定位服务LBS（Location一basedServices）。通过WAR/WML技术，移动用户几乎可以在任何地方、时间获得网络提供的各种服务。无线定位服务将提供一个机会使GIS突破其传统行业的角色而进人到主流的IT技术领域里。大多数的分析家都认为，到2010年，无线网络将成为全球数据传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性所决定。
当前用于地理信息交互的语言还不足以完成真正的“设备无关接口”的互操作。各种移动设备对于从地理信息服务器所获得的信息，其表现方式是各不相同的，用户输人方式也不相同。因此，对于不同的移动设备需要一种统一的标记语言。无线定位服务将提供一个机会使GIS突破其传统行业的角色而进人到主流的IT技术领域里：大多数的分析家都认为，到2010年，无线网络将成为全球数据传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性所决定。
（5）GIS与决策支持系统（DSS）的集成[11]
决策支持系统（Decision Support System，简称DSS）是以管理学、运筹学、控制论、行为科学和人下智能为基础，运用信息仿真和计算手段为基础，综合利用现有的各种数据库、信息和模型来辅助决策者或决策分析人员解决结构化和半结构化问题，甚至非结构化问题的人机交互系统。
目前，绝大多数的GIS还仅限于图形的分析处理，缺乏对复杂空间问题的决策支持，而目前绝大多数的DSS则无法向决策者提供一个友好的可视化的决策环境。因此，将GIS与DSS相集成，最终形成空间决策支持系统（SDSS），借助GIS强大的空间数据处理分析功能，并在DSS中嵌入空间分析模块，从而辅助决策者求解复杂的空间问题，这是GIS应用向较高层次的发展。其中SDSS中知识的表达、获取和知识推理以及模型库、知识库、数据库三库接口的设计是哑待解决的关键问题。
2.3 发展历程方面
自20世纪60年代世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统（CGIS）问世以来，经过40年的发展，GIS经历了三个阶段的发展。目前，随着第三代互联网的提出与实施，以及计算机技术、数据库技术的飞速发展，GIS即将步入第四代GIS发展阶段。
第四代GIS软件将在数据组织、存储、检索和运算等方面发生革命性的变革。数据组织应该是面向空间实体的，空间位置只是实体众多属性中的一类，它应和其它属性有机地组织在一起并统一存放：“关系”概念和“关系运算”应该加以扩充，应该包括空间关系及其运算；传统的结构化查询语言应该扩充，把空间关系及其查询包括在里面；以倒排表为基础的数据库索引机制应该扩展，建立至少包括拓扑关系在内的新的索引机制；数据存储机制应该适应空间数据提取和计算的要求等。只有实现数据真正的一体化存储和处理，才能自由地、方便地、快速地实现人们所期望的处理功能。在功能上，第四代GIS软件应该具备支持数字地球（区域、城市）的能力，成为OS、DBMS之上的主要应用集成平台，它具有统一的海量存储、查询和分析处理能力、一定的三维和时序处理能力、强大的应用集成能力和灵活的操纵能力，且具有一定的虚拟现实表达。
3 结束语
通过以上对GIS现状及发展趋势的分析，可以看出，GIS作为信息产业的重要组成部分，正以前所未有的速度向前发展。把握当前GIS的技术发展现状及不足，有利于人们预见GIS的发展趋势，站在更高更远的角度去扬长避短，较好地促进GIS技术的快速发展。随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及，GIS将深人到各行各业以至千家万户，成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少的工具和助手。

㈤ GIS发展热点和标志性技术

据相关报道，在人类所居住的地球上，80%以上的信息与地球的空间位置有关。而地理信息系统（GIS）的出现，是计算机科学、信息技术及其应用发展到一定程度的产物。从应用角度，可将地理信息系统定义为由计算机系统、地理空间数据库、应用模型和相关人员组成，通过对地理数据的采集、存储、处理、检索和分析，生成并输出数据、地图等各种形式的结果信息，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划、工程设计以及政府部门行政管理提供有用信息，为规划、管理和决策等提供技术支持，也为社会公众日常生活提供信息服务。不久前，笔者拜访了我国GIS行业的专家、国家基础地理信息中心研究员蒋景曈老师，他向我们介绍了GIS的相关信息和发展现状，并对于GIS未来的发展，提出了自己的看法。

世界范围内，地理信息系统萌芽于上世纪的60年代，推广于80年代。而在我国，地理信息系统方面的研究工作开始于80年代初，其进入发展阶段的标志是从我国第七个五年计划开始的，地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时展开了地理信息系统研究与开发工作。

数据资源 GIS的奠基之石

数据之于GIS，相当于地基之于高楼。谈到GIS数据时，蒋景曈说：“任何一个行业，离开了数据资源，都将是无源之水、无本之木。作为以数据分析为应用基础的GIS行业更是如此。GIS涉及的数据一般称之为地理空间数据，它包括地形图数据、地籍数据、人口数据、社会经济数据，还包括各专业部门的专题数据和一些其他的数据等。数据采集来之后，对应不同的部门、行业和应用范围来进行分类使用。而地理空间数据与其他信息系统中的业务数据之间的区别在于：不是简单的在系统运行中自然产生，它需要专门的人员采集、处理、更新等，单是如此庞大的空间数据的存储、管理就是一个很大的问题。”

基于GIS系统获取的数据，通过处理形成产品，然后进行数据交换和共享，最后就是服务。那么如何服务呢？蒋景曈说：“目前的趋势有两种：一是被动服务，二是主动服务。被动服务就是别人要什么数据，“我”提供什么数据，现在这种服务模式普遍存在于一些政府部门和相关单位中；再进一步就是主动服务，即“我”不仅提供数据，还提供网络空间和数据处理应用功能，用户只要通过网络，根据需要从“我”这里提取某些数据，结合一部分“自有”数据，利用“我”提供的应用功能，按照用户自身需要“量身打造”，从而实现“个性化”的服务。例如由国家基础地理信息中心开发的“国家动态地图网”就属于这种“主动服务”类型。这两种服务不是相互取代、相互排斥，而是互为结合和补充。当然，目前在全世界范围内，都存在着信息数据如何服务的问题，我们现在也朝着这样方向去努力，力争把信息数据服务工作做好。”

标准化 GIS产业的助跑器

历史证明，一个产业的发展必须要有相应的标准化作为支撑条件。地理信息出自不同的部门、不同的系统，执行不同的标准，产品良莠不齐的现象很大程度上制约了GIS产业的发展。规范化和标准化可以使各种地理空间数据得以统一，使海量数据实现相互共享，避免或减少重复劳动，方便数据信息的管理和应用，使得GIS可以更好、更快的实现产业化和社会化。

不是所有标准化的制定都是尽善尽美的，在蒋景曈看来，标准化是没有止境的，无法用一个具体的“度”来衡量，他认为“只有能赶上发展需要的标准化，才算是合理的标准化。”而目前我国GIS行业标准化的进程，总体来说还跟不上发展的需求，这其中有技术和体制两方面原因。因此，要解决地理空间信息共享的技术障碍，就要大力推行地理信息标准化建设。

对于目前国内外的标准化程度，蒋景曈介绍道：“国际标准化组织地理信息标准化技术委员会（ISO/TC 211）自1994年成立以来，不断的制定和更新各项地理信息国际标准。到目前为止，已经有近60项标准出台。在该技术委员会成立之初我国就已经参与其中，1995年国家标准化管理委员会把ISO/TC 211的国内技术归口工作委托给国家测绘局，其办公室设在国家基础地理信息中心。自那时起，我国每年两次组团参加ISO/TC211的全体会议和技术工作组会议，并选派专家参与多项国际标准的研制，参加国际地理信息标准化发展战略和策略研究。通过十多年的努力，在很大程度上促进了我国GIS标准的制定。”

我国于1997年成立了全国地理信息标准化技术委员会（SAC/TC 230），作为国内地理信息标准化的专门组织，致力于地理信息国家标准制（修）订规划、计划的制定与实施，并把地理信息国际标准引入到中国，将国际、国内标准化融合在一起。蒋景曈说：“这些国际标准一旦成熟，在符合国情和相关规定的前提下，将会及时的等同或修改，转化为我国的国家标准，现在已经转化了十多项。这就是与国际标准接轨，将国际标准中国化，这项工作一直并将继续进行。目前已经发布实施的有十多项，正在进行转化的大概有十几项。而我国自主制定的地理信息国家标准则有上百项。可以这么说，地理信息系统的发展过程也是其不断标准化的过程。”

GIS应用处处开花

GIS作为一种高新技术工具，其发展与其他学科的发展密切相关。它综合了计算机、地理、测绘、通讯、网络等多门学科和技术，“一方面，GIS产业迅速发展的直接原动力来自于日益广泛的应用领域对地理信息系统提出的更高要求；另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象的数据库技术、三维技术、图像处理和人工智能技术等都可以直接应用到GIS中。”蒋景曈说，以2008年为例，据不完全统计，我国地理信息产业总规模已超过600亿元，从业人员约40万，从业机构超过 1万家，这些数字目前还在不断的增加中。就城市而言，GIS的广泛应用已经成为城市规划、建设和管理的重要工具，其社会地位的明显变化，使得GIS被认为是21世纪重要的支柱产业之一。

GIS与数字城市之间的关系是十分密切的。“数字城市”的建设实际上是地理信息系统在城市建设领域当中的应用。换句话说，GIS本身就是一个通用的工具。地理信息系统在最近的30年中，发展速度惊人，广泛的应用与资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、公安、水利电力、公共设施管路、农林牧业、统计、商业金融和国防等几乎所有领域。而在国外，GIS技术已经广泛的应用于自然灾害预警预报、防灾救灾，以及对于弱势群体的生活服务和紧急治疗中。近年来，我国也将GIS应用于汶川大地震的抗震救灾中；应用于奥运场馆的建设施工、交通规划中；许多政府行业更是将GIS技术应用于城镇规划、土地调查、地下管线、应急处置和信息工程等工作中，并取得了明显的社会经济效益。更有一些人认为，未来凡是与地理空间信息有关的社会、经济和人们生产生活相关的领域都将会应用到GIS技术。

方兴未艾 争做GIS强国

“好的信息导致好的决定，好的决定开创美好未来。”经过近三十年的发展，我国的GIS产业经历了从无到有的起步阶段，逐步走向成熟，并向着稳步成长的阶段发展。蒋景曈向我们解释道：“过去几年里，越来越多的人期望让GIS走入寻常百姓家，让GIS成为人们日常生产生活的一部分，越来越多人都期望将GIS产业与IT领域相结合，走出具有地理信息系统特色的IT之路。”其实，这种想法并非偶然和不切实际，毕竟人们无论旅游、购物，还是约会，都和“出行”相关，而“出行”就免不了求助于地图，地理信息系统就是希望为人们的日常生活提供位置信息，解决人们最关注的“位置”问题。

而经过政府扶持、科研院所开发研究以及企业的探索与尝试，到今天，GIS已经发展成为新兴的IT产业，国产中小型地理信息系统平台软件产品的技术水平已经赶上国外同类软件，除开发了一批拥有自主版权的GIS软件外，国内更是兴起了一批GIS企业。蒋景曈不无欣喜地说：“2009年是GIS产业发展取得加快进展的一年，在国家级、省市级和地县级层面都得到了广泛的应用，地理信息共享与服务取得了长足的进展，涌现出了一批技术水平高、运行稳定、拥有相当市场份额、发展较为成熟的空间信息系统软件，GIS应用已经并将更加明显地从专业领域向公共领域扩展与普及。”无疑，GIS将更加成为人们熟悉和使用的高新技术工具，在社会发展和日常生活中展现其强大的活力。

蒋景曈，国家基础地理信息中心研究员，著名地理信息系统（GIS）专家，主要从事GIS应用和地理信息标准化研究。曾任国家基础地理信息中心副主任。
主持或参加过多项国家科技攻关项目、国家测绘局科技工程项目和应用开发项目，取得多项重要成果。已发表论文80多篇。主持或作为主要起草人制定地理信息国家标准12项和行业标准8项。获国家科技进步二等奖和三等奖各1项、省部级科技进步一等奖4项、二等奖3项和三等奖2项。

㈥ 我国遥感技术的发展状况

我国经过“八五”，“九五”的攻关研究，RS、GIS和GPS的综合配套发展能力开始形成，为3S走向实用奠定了基础。在应用方面， 3S技术已在国家的经济建设中，尤其在重大自然灾害监测与评估和资源调查等方面，为国家领导人和各级政府部门提供了大量科学的宏观辅助决策信息，产生了巨大的社会效益。在技术应用逐步由国家行为向产业行业的转化过程中，有力地推动了国土、农业、林业等部门对这些新技术的认同和采用，越来越多的部门，已经正在将这些技术摆上部门业务化应用的日程，成为主管部门执法或制定产业政策、规范及行业技术改造的重要依据之一。
遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新成就，是当代高新技术的一个重要组成部分。国际上遥感技术的发展，将在未来15年将人类带入一个多层。立体。多角度，全方位和全天候对地观测的新时代。各种高、中、低轨道相结合，大、中、小卫星相互协同，高、中、低分辩率互补的全球对地观测系统，将能快速、及时地提供多种空间分辩率、时间分辩率和光谱分辩率的对地观测海量数据。
1.建立了国家级资源环境宏观信息服务体系
该服务体系包括以中国1：25万土地利用数据为核心的国家资源环境空间数据库，二个部级服务系统，三个省级示范系统及五个县级服务系统，珠江三角洲地区“4D”(数字高程模型DEM，数字正射影像库 DOQ，数字专题地图库DRG和数字专题信息DTI)技术系统以及全国资源环境信息技术系统。
2.建立了灾害遥感监测评估业务运行系统
该系统由三部分组成：灾害宏观动态监测系统、机载SAR数据实时传输系统、洪涝灾害测评估系统。 洪涝、干旱。林火和雪灾的宏观动态监测与评估系统，已具备针对中国范围内发生的洪涝、干旱、林火和雪灾等多种自然灾害的宏观动态监测和成灾区的区域覆盖评估的能力；系统通过网络通信同其它子系统实现产品传送和数据共享，并以VSAT和INTERNET网络通信方式向应用部门提供防灾减灾信息服务。 3.建立了海洋环境立体监测体系
作为一个海洋大国，我国天然海域达485万平方公里，海岸线长达 18000公里。海洋及海岸带拥有丰富的资源，有12个省(市、自治区)处于沿海地带，全国50％的大城市，40％的中小城市也在这个地带，国民经济总值的60％来自沿海地区。因此，建立海洋环境监测体系是我国一项战略目标。在“九五”国家高技术发展计划(863计划)支持下建立的海洋环境立体监测体系主要包括：近海环境自动监测技术、高频地波雷达海洋环境监测技术。海洋环境遥感监测应用技术、系统集成技术以及示范试验等。

㈦ 地理信息系统的发展概况急~！！！！！

GIS 是为解决资源与环境等全球性问题而发展起来的技
术与产业。上世纪60 年代中期，加拿大开始研究建立世界上
第一个地理信息系统(CGIS)，随后又出现了美国哈佛大学的
SYMAP 和GRID 等系统。自那时起，GIS 开始服务于经济建设
和社会生活。在北美、西欧和日本等发达国家，现在已建立
了国家级、洲际之间以及各种专题性的地理信息系统。我国
GIS 的研究与应用始于上世纪80 年代，近30 年来发展也十分
迅速，在计算机辅助绘制地图等方面开展了大量基础性的试
验与研究工作，在理论、技术方法和实践经验等方面都有了
长足的进步。
1.国外地理信息系统(GIS) 发展的4 个阶段
（1）模拟地理信息系统阶段
自19 世纪以来就得到广泛应用的地图——模拟的图形数
据库和描述地理的文献著作——模拟的属性数据库相结合，
构成了地理信息系统的基本概念模型。但是，这种模拟式的、
基于纸张的信息系统和信息过程，使得空间相关数据的存贮、
管理、量算与分析、应用极不规范、不方便和效率低下。随
着计算机科学的兴起，数字地理信息的管理与使用成为必然。
（2）学术探索阶段
上世纪50 年代，由于电子技术的发展及其在测量与制图
学中的应用，人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮和
处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据。1956 年，
奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随
后这一技术被各国广泛应用于土地测绘与地籍管理。1963 年，
加拿大测量学家首先提出地理信息系统这一术语，并建立了
世界上第一个地理信息系统—— 加拿大地理信息系统
（CGIS），用于资源与环境的管理和规划。稍后，北美和西欧
成立了许多与GIS 有关的组织与机构，如美国城市与区域信
息系统协会（URISA），国际地理联合会（IGU）地理数据收集
和处理委员会（CGDPS）等，极大地促进了地理信息系统
知识与技术的传播和推广应用。
（3）飞速发展和推广应用阶段
上世纪70 年代以后，由于计算机技术的工业化、标准化
与实用化，以及大型商用数据库系统的建立与使用，地理信
息系统对地理空间数据的处理速度与能力取得突破性进展。
其结果是：①一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信
息系统（LIS）和资源与环境信息系统（GIS）；②关于GIS 软
件、硬件和项目开发的商业公司篷勃发展。到1989 年，国际
市场上有报价的GIS 软件达70 多个，并出现一些有代表性的
公司和产品。③数字地理信息的生产标准化、工业化和商品
化。④各种通用和专用的地理空间分析模型得到深入研究和
广泛使用，GIS 的空间分析能力显著增强。⑤有关GIS 的具有
技术权威和行政权威的行业机构和研究部门在GIS 的应用发
展中发挥引导和驱动作用。
（4）地理信息产业的形成和社会化地理信息系统的出现
上世纪90 年代以来，随着互联网络的发展及国民经济信
息化的推进，地理信息系统作为大的地理信息中心，进入日
常办公室和千家万户之中，从面向专业领域的项目开发到综
合性城市与区域的可持续发展研究，从政府行为、学术行为
发展到公民行为和信息民主，成为信息社会的重要技术基础。
2.国内地理信息系统(GIS)发展现状
我国对GIS 的研究起步较晚，但是近30 年来，在各级政
府和有关人士的大力呼吁和促动下，我国的地理信息系统事
业突飞猛进，成绩巨大。我国GIS 的发展可以划分为3 个阶
段。
（1）起步准备阶段（1978～1985 年）
主要在概念和理论体系的引入与建立，关于遥感分析、
制图和数字地面模型的试验研究，以及软、硬件的引进，相
应规范的研究，局部系统或试验系统的开发研究，为GIS 的
全面发展奠定基础。
（2）加速发展阶段（1985～1995 年）
GIS 作为一个全国性的研究与应用领域，进行了有计划、
有目标、有组织的科学试验与工程建设，取得一定的社会经
济效益。主要表现在：①GIS 教育与知识传播的热浪此起彼伏，
GIS 成为空间相关领域的热门话题；②GIS 建设引起各级
政府高度重视，其发展机制由学术推动演变为政府推动；③
部分城市和沿海地区GIS 建设率先进入实施阶段，并取得阶
段性成果；④出现商品化的国产GIS 软件、硬件品牌；出现
专门的GIS 的管理中心、研究机构与公司；出现专门的GIS
协会，涌现一批GIS 专门人才；出现专门的刊物与展示会；
初步形成全国性的GIS 市场。⑤在应用模式、行业模式和管
理方面作了有益的探索。
（3）地理信息产业化阶段（1995－）
目前，我国GIS 的发展正处于向产业化阶段过渡的转折
点。能否借助国际大气候的东风，倚重国内经济高速发展的
大好形势，搭乘全球信息高速公路的快车，实现地理信息产
业化和国民经济信息化，这是国内地理信息界人士面临的严
重挑战和千载难逢的机遇。而在这一过程中，一方面需要探
索建立一套政府宏观调控与市场机制相结合的地理信息产业
模式。另一方面，则要充分总结和借鉴国内外地理信息系统
项目建设的经验和教训，掌握地理信息系统的发展动向，建
立起行之有效的地理信息系统工程学的理论、方法与管理模
式。
（三）地理信息系统(GIS)的发展动向
近年来地理信息系统技术发展迅速，其主要的原动力来
自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求。另
一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进
的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、
三维技术、图象处理和人工智能技术都可直接应用到地理信
息系统中。下面对当前地理信息系统研究中的几个热点研究
领域作一介绍。
1.GIS 中面向对象技术研究
面向对象方法为人们在计算机上直接描述物理世界提供
了一条适合于人类思维模式的方法，面向对象的技术在GIS
中的应用，即面向对象的GIS，已成为GIS 的发展方向。这是
因为空间信息较之传统数据库处理的一维信息更为复杂、琐
碎，面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、
结构清晰、组织有序的方法，因而倍受重视。面向对象的GIS
较之传统GIS 有下列优点：(1)所有的地物以对象形式封装，
而不是以复杂的关系形式存储，使系统组织结构良好、清晰；
(2)以对象为基础，消除了分层的概念；(3)面向对象的分类
结构和组装结构使GIS 可以直接定义和处理复杂的地物类型；
(4)根据面向对象后编译的思想，用户可以在现有抽象数据类
型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方
法，增强系统的开发性和可扩充性；(5)基于icon 的面向对
象的用户界面，便于用户操作和使用。
2.时空系统
传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性，忽略了其
时间特性。在许多应用领域中，如环境监测、地震救援、天
气预报等，空间对象是随时间变化的，而这种动态变化的规
律在求解过程中起着十分重要的作用。过去GIS 忽略时态主
要是受器件的限制，也有技术方面的原因。近年来，对GIS
中时态特性的研究变得十分活跃，即所谓“时空系统”。
地物除了具有三维空间中的空间性质外，如何刻画时间
维的变化也十分重要。通常把GIS 的时间维分成处理时间维
和有效时间维。处理时间又称数据库时间或系统时间，它指
在GIS 中处理发生的时间。有效时间亦称事件时间或实际时
间，它指在实际应用领域事件出现的时间。
根据处理时间和有效时间的划分，可以把时空系统分为4
类：静态时空系统、历史时态系统、回溯时态系统和双时态
系统。
(1)静态时空系统。它既不支持处理时间，也不支持有效
时间，系统只保留应用领域的一种状态，比如当前状态。(2)
历史时态系统。它只支持有效时间，这种系统适用于事件实
际发生的历史对问题求解十分重要的应用领域。(3)回溯时态
系统。它只支持处理时间，这种系统适用于信息系统的历史
对问题求解十分重要的应用领域。(4)双时态系统。它同时支
持处理时间和有效时间。处理时间记录了信息系统的历史，
有效时间记录了事件发生的历史。 时空系统主要研究时空模
型，时空数据的表示、存储、操作、查询和时空分析。
3.地理信息建模系统
通用GIS 的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远
不够的，因为这些领域都有自己独特的专用模型，目前通用
的GIS 大多通过提供进行二次开发的工具和环境来解决这一
问题。二次开发工具的一个主要问题是它对于普通用户而言
过于困难。而GIS 成功应用于专门领域的关键在于支持建立
该领域特有的空间分析模型。GIS 应当支持面向用户的空间分
析模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交互式的基
于GIS 的分析、建模和决策。这种GIS 系统又称为地理信
息建模系统(GIMS)。GIMS 是目前GIS 研究的热点问题之一。
GIMS 的研究有几个值得注意的动向。(1)面向对象在GIS
中的应用。面向对象技术用对象(实体属性和操作的封装)、
对象类结构(分类和组装结构)、对象间的通讯来描述客观世
界，为描述复杂的三维空间提供了一条结构化的途径。这种
技术本身就为模型的定义和表示提供了有效的手段，因而在
面向对象GIS 基础上研究面向对象的模型定义、生成和检验，
应当比在传统GIS 上用传统方法要容易得多。(2)基于icon
的用户建模界面。建模过程中的对象和空间分析操作均以
icon 形式展示给用户，用户亦可自定义icon。用户在对icon
的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验。这种方法较
之AML 这类宏语言要方便和直观得多。(3)GIS 与其他的模型
和知识库的结合。这是许多应用领域面临的一个非常实际的
问题，即存在GIS 之外的模型和知识库如何与GIS 耦合成一
个有机整体。
4.GIS 将往高维化发展
GIS 在矿山与地质领域的应用受到很大限制的重要原因
是其在处理三维问题上的不足。现有的GIS 软件虽然可以用
数字高程模型来处理空间实体的高程坐标，但是由于他们无
法建立空间实体的三维拓扑关系，使得很多真三维操作难以
实现，因而人们将现有的GIS 称为二维GIS 或2.5 维GIS。矿
山、地质以及气象、环境、地球物理、水文等众多的应用领
域都需要三维GIS 平台来支持他们大量的真三维操作。空间
可视化技术是指在动态、时空变换、多维的可交互的地图条
件下探索视觉效果和提高视觉效果的技术。虚拟现实(VR)技
术，也称虚拟环境和人工现实，已在游戏中成功使用。运用
空间可视化技术和虚拟现实技术进行地形环境仿真，真实再
现地景，用于交互式观察和分析，提高对地形环境的认知效
果，是今后三维GIS 可视化发展的一个重点。四维GIS（4DGIS）
一般是指在原有的三维GIS 基础上加入时间变量而构成的
GIS。许多人认为地质特征是不变的，但实际上大部分地质特
征是动态的、变化的，不是所有地质情况都是变化缓慢的，
水灾、地震、暴风雨以及滑坡都会使局部地质条件发生快速
而巨大的变化。地质学家对4D(立体3D 加上时间第4D)的空
间——时间模型尤感兴趣。但是，增加一维将带来很大的问
题。比如数据量的几何级数增长，致使数据的采集、存取、
处理都带来一系列的问题。不过，这些问题可以在计算机技
术、数据库技术以及相关电子技术的发展而得到解决。因此，
如何设计4DGIS 并运用它来描述和处理地理对象的时态特征
是一个重要的发展领域。

㈧ 谁给我介绍一下我国地理信息系统的发展情况

我国地理信息系统的起步稍晚，但发展势头相当迅猛，大致可分为以下三个阶段。
第一是起步阶段。20世纪70年代初期，我国开始推广电子计算机在测量、制图和遥感领域中的应用。随着国际遥感技术的发展，我国在1974年开始引进美国地球资源卫星图像，开展了遥感图像处理和解译工作。1976年召开了第一次遥感技术规划会议，形成了遥感技术试验和应用蓬勃发展的新局面，先后开展了京津唐地区红外遥感试验。新疆哈密地区航空遥感试验、天津渤海湾地区的环境遥感研究、天津地区的农业土地资源遥感清查工作。长期以来，国家测绘局系统开展了一系列航空摄影测量和地形测图，为建立地理信息系统数据库打下了坚实的基础。解析和数字测图、机助制图、数字高程模型的研究和使用也同步进行。1977年诞生了第一张由计算机输出的全要素地图。1978年，国家计委在黄山召开了全国第一届数据库学术讨论会。所有这些为GIS的研制和应用作了技术上的准备。
第二是试验阶段。进入80年代之后，我国执行“六五”、“七五”计划，国民经济全面发展，很快对“信息革命”作出热烈响应。在大力开展遥感应用的同时，GIS也全面进入试验阶段。在典型试验中主要研究数据规范和标准、空间数据库建设、数据处理和分析算法及应用软件的开发等。以农业为对象，研究有关质量评价和动态分析预报的模式与软件，并用于水库淹没损失、水资源估算、土地资源清查、环境质量评价与人口趋势分析等多项专题的试验研究。在专题试验和应用方面，在全国大地测量和数字地面模型建立的基础上，建成了全国1：100万地留数据库系统和全国土地信息系统、1：4见万全国资源和环境信息系统及1：25o万水土保持信息系统，并开展了黄土高原信息系统以及洪水灾情预报与分析系统等专题研究试验。用于辅助城市规划的各种小型信息系统在城市建设和规划部门也获得了认可。
在学术交流和人才培养方面得到很大发展。在国内召开了多次关于GIS的国际学术讨论会。1985年，中国科学院建立了“资源与环境信息系统国家级重点开放实验室”，1988年和1990年武汉测绘科技大学先后建立了“信息工程专业”和“测绘遥感信息工程国家级重点开放实验室”。我国许多大学中开设了rs方面的课程和不同层次的讲习班，已培养出了一大批从事GIS研究与应用的博士和硕土。
第三是GIS全面发展阶段。80年代末到90年代以来，我国的GIS随着社会主义市场经济的发展走上了全面发展阶段。国家测绘局正在全国范围内建立数字化测绘信息产业。1：100万地图数据库已公开发售，卫：25万地图数据库也已完成建库，并开始了全国1石万地图数据库生产与建库工作，各省测绘局正在抓紧建立省级1：1万基础地理信息系统。数字摄影测量和遥感应用从典型试验逐步走向运行系统，这样就可保证向GIS源源不断地提供地形和专题信息。进入90年代以来，沿海、沿江经济开发区的发展，土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，有力地促进了城市地理信息系统的发展。用于城市规划、土地管理、交通、电力及各种基础设施管理的城市信息系统在我国许多城市相继建立。
在基础研究和软件开发方面，科技部在“九五”科技攻关计划中，将“遥感、地理信息系统和全球定位系统的综合应用”列入国家“九五”重中之重科技攻关项目，在该项目中投入相当大的研究经费支持武汉测绘科技大学、北京大学、中国地质大学、中国林业科学研究院和中国科学院地理研究所等单位开发我国自主版权的地理信息系统基础软件。经过几年的努力，中国GIS基础软件与国外的差距迅速缩小，涌现出若干能参与市场竞争的地理信息系统软件，如GeoStar， MapGIS， OityStar， ViewGIS等。在遥感方面，在该项目的支持下，已建立全国基于IK4遥感影像土地分类结果的土地动态监测信息系统。国家这一重大项目的实施，有力地促进了中国遥感和地理信息系统的发展。

㈨ 交通地理信息系统的我国发展GIS-T的策略探讨和建议

由于公路、铁路和航道等交通基础设施需要的往往只是带状空间数据，随着国外GIS-T技术的逐渐成熟和数据采集技术的快速发展，建立我国的交通地理信息系统的条件开始逐渐成熟，而且将成为我国发展GIS的重点领域，从GIS在我国近几年的发展领域也可以看出这种趋势。当前我国有关部门已经开始着手进行交通地理信息系统的开发，并进行了一些有益的尝试，如广东省综合交通规划信息系统等，但鉴于我国GIS基础工作薄弱，特别是基本的空间数据库尚未建立，因此GIS-T的开发费用十分巨大；加上GIS-T的发展涉及众多部门和多种技术，因此有关部门应当重视和开展我国GIS-T的发展策略研究。
笔者认为：我国发展GIS-T应当采用“把握机遇、统一规划、完善基础、及时跟进、高起点开发、协调发展”的发展策略。 由于我国GIS发展基础薄弱，因此在统一规划的思路和明确的发展框架下，要不断完善基础数据库的建设，同时在技术上及时跟进国外先进的GIS技术，高起点开发，并与我国的信息产业发展速度相协调，共同发展适合我国国情的GIS-T。
当前我国各地许多部门虽然已经开展了GIS-T的研究与开发，这些开发均是出于本部门的需要，很少考虑到将来部门之间的数据交流和共享，加上没有全国性的GIS-T发展框架和数据标准，数据的通用性将成为影响GIS-T开发的关键因素，建议交通有关部门及时组织开展GIS-T发展体系和框架标准的研究。