GIS技術在國內的研究現狀及其發展趨勢

0 引言

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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，并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正處于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，由于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硬件系統采用服務器/客戶機結構，初步形成了網絡化、分布式、多媒體GIS；②在GIS的設計中，提出了采用“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高度重視數據標準化與數據質量的問題，并已形成一些較為可行的數據標準；④面向對象的數據庫管理系統已經問世，正在發展稱之為“對象——關系DBMS（數據庫管理系統）”；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采用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于全球監測，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軟件己達400多種[2].國外較著名的GIS軟件產品有[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準和規范，如XML、GML、SVG等等。我國GIS軟件研制起步較晚，比較成熟的測繪軟件主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。盡管現存的GIS軟件很多，但對于它的研究應用，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軟件。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

基于以上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采用不同的數據形式。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，存在著柵格數據分辨率低，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征要求。在GIS軟件開發中，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（面向對象數據庫）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軟件系統的可靠性和可維護性差；②GIS的功能問題。當前以數據采集、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]

對于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

空間數據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）基于空間數據倉庫（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數據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數據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。由于目前空間數據的組織與管理仍局限于二維、靜態、單時相，且仍以圖層為處理基礎，因此，當前的GIS軟件和空間數據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于信息流特征中的一個方面，而不能滿足準確、全面地描述地理信息流的要求。因此，無論從物質運動形式、地學信息的本質特征還是“3S”各自的技術特征來說，“3S”集成都是科技發展的必然結果。

目前，“3S”集成還僅限于兩兩結合方式，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于單一系統，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，即在硬件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臺，而在軟件方面使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接口，通過計算機建立一種仿真數字環境，將數據轉換成圖形、聲音和接觸感受，利用多種傳感設備使用戶“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。又由于客戶端可能會采用新的應用協議，因此也被認為是Internet GIS.

計算機網絡技術的飛速發展，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絡上的異構多源的地理信息，集成網絡上不同平臺上的空間服務，構建一個物理上分布，邏輯上統一的GIS.它與傳統GIS最大的區別在于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征和針對其中數據處理的計算特征而分類的。

（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、時間獲得網絡提供的各種服務。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，無線網絡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。

當前用于地理信息交互的語言還不足以完成真正的“設備無關接口”的互操作。各種移動設備對于從地理信息服務器所獲得的信息，其表現方式是各不相同的，用戶輸人方式也不相同。因此，對于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，無線網絡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，運用信息仿真和計算手段為基礎，綜合利用現有的各種數據庫、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還僅限于圖形的分析處理，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），借助GIS強大的空間數據處理分析功能，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、數據庫三庫接口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、數據庫技術的飛速發展，GIS即將步入第四代GIS發展階段。

第四代GIS軟件將在數據組織、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并統一存放：“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里面；以倒排表為基礎的數據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軟件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臺，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，有利于人們預見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。

幫忙找下關于GIS的

【現狀】

中國GIS行業發展探討與分析（轉自）

學者們都說中國GIS市場巨大，GIS產業發展迅猛，但是我認為，中國的GIS是彷徨的。那么，讀者一定會問為什么？

正文之前，我們先解釋什么是彷徨。彷徨指徘徊,走來走去,不知道往哪里走好；猶豫不決；沒有方向。

好，明白了什么事彷徨，讀者應該已經明白中國GIS事業所處的狀態了。那么開始正文部分：

首先，我們幾乎沒有前沿的自主技術（我說這話很多所謂的自主研發的GIS廠商會生氣，在此表示抱歉，良藥苦口啊！）。國內的開發市場主要分為兩股力量：1、商業二次開發；2、開源GIS的商業開發。

前一個大部分使用的是ESRI、GeoMedia、MapX，超圖（superMap，中國少有的自主研發公司）也占有一定的份額，中地（MapGIS，個人認為中地并不是企業，而是政府機構）、GeoBean（地網開發方面資料太少了，不過功能還行）等的開發集中在政府外包的項目和學校科研。

后一個是雨后春筍一樣的開源掘金隊伍，發現了國外的開源GIS是免費的，便用來做商業開發，成為了國內發展較快的GIS隊伍的生力軍。的確，我就是后一個隊伍的一員，但是我心中存在淡淡的隱憂，我們不論是用人家的API還是OGC的開發標準，都是在追著洋人的屁股跑。

其次，國內的GIS以開發為主的情況下，并沒有出現能夠真正的提供GIS服務的供應商和研發商，沒有形成產業循環，而只是企業內行為，無法形成外部循環經濟效益。就其原因，主要是商業項目太少并且政府項目招標環節存在一定的“關系因素”，即招標部門養著一個專門用來投標開發的GIS開發企業，不論這樣是經濟的還是不經濟的，都能夠為招標的部門謀取一定的“利潤”。總的來說，GIS還是處于事業單位的發展模式下，真正的GIS市場秩序并沒有建立起來。市場上存在大量的沒有斷奶的所謂企業，這樣企業的競爭力嚴重不足，開發創新精神嚴重缺乏！

第三，中國GIS應用的民用度不高，GIS到底是發展大眾方向還是主要以承包地理信息系統工程項目為主業內還存在一定的爭議。到現在，我們國內也沒有出現真正的GIS大眾商業運作模式，這種模式還需要繼續探索。一旦GIS產業發展走向大眾化，就存在產業泡沫的問題，例如我們年初所看到的GIS與GDP發展的互動關系。我們急需一種比較完整的商業模式來運作GIS產業，而不是像“小作坊”一樣的包項目生產，這樣的項目不可能永遠存在。

第四，政府對于GIS產業的政策不明朗，中央政府對于GIS的立場是支持的，但是迫于GIS項目的敏感性，所以很多的項目無法推行。地方上，各個政府機關的小利益矛盾比較尖銳，項目推行受到多方面非技術因素的影響，直接導致了很多的項目“流產”或“空殼”。從而影響了中國GIS的走向。

第五，GIS教育多而不精，缺乏實踐教育，學生畢業后就業壓力巨大，GIS市場的容量并不能消化這些畢業生，導致人才流失。大量的畢業生考研后繼續失業，畢業生轉行成為風尚，甚至出現了學校GIS專業沒有人做GIS的尷尬情況。這導致了中國GIS人才的缺口增大，GIS從業者創新能力下降。當然，這個問題是應試教育引起的，也普遍的存在于其他專業！

第六，也是最關鍵的一條，就是我們正在逐漸的喪失創新能力，并且缺乏有效的風險投資作為GIS產業發展的支持，相比于GIS來說，房地產、道路建設、貿易等產業更加實際，更加的賺錢。因此，GIS人必須尋找一種適合我們自己的融資方式和商業模式來改變這種問題。

其實不管是業界還是技術的前沿 都把gis的軟件開發策略作為一段時間或者是長期的規劃來處理 這樣基本上覆蓋了gis核心服務的模型構架 使得服務的方向較為單一 不能很好的實行大眾化的服務 這個固然跟眼前的政府政策有很大的關系 但是業界自己的發展探尋是不是也應該重新審視一下自己的階段成果呢！

gid在中國的發展已有二三十年了吧 不論是早期的技術引進還是目前的自主研發（當然研發力度還遠遠不及國外的同行 這方面esri就是好的榜樣）都還有很大的提升空間 而有些業內人士由于正好看好了這個態勢 也大膽猜想GIS將會滲透各個領域各個行業 也將是IT的另一大主流方向 這話有一定的道理 在某種程度上也能很好的體現GIS發展的前景

【GIS對經濟、社會作用】

一、GIS技術的興起 為了解決人類所面臨的人口、資源、環境和可持續發展等問題，協調自然與社會間的矛盾，以保障社會經濟的可持續發展，必須采用現代的各種信息技術。GIS在其中發揮重要作用，而得到了各國政府和社會團體的廣泛關注。很多國家都建立起國家性和地區性地理信息研究中心，發布有關行政法令，進行地理信息系統研究，培養人才，以滿足地理信息系統迅速發展的需要。 以美國為例，1988年統計，84%的聯邦機構已使用和計劃使用地理信息系統，7萬多個地方政府機構已建立了GIS服務系統。政府對地理信息產業的投入每年約為16.5億美元。1992年，僅美國地質調查局的空間數據庫投入就達7.54億美元。隨著美國地理信息產業的發展，每年的應用項目多達一萬個以上，降低成本5—10億美元，并新創產值在10億美元，并新創產值在10億美元以上。 美國總統克林頓于1994年4月11日簽發了“協調地理數據的獲取和使用：國家空間數據基礎設施（NSDI）”的行政命令。該行政令要求成立聯邦地理數據委員會（FGDC），發展國家地理空間數據交換網絡（NGDC），在FGDC組織下制定數據標準，并在2000年1月完成美國的國家數字地理空間數據框架（NDGDF），以支持在2000年將展開的十年一度的人口普查。 近年來，地理信息系統技術發展極為迅速，并向著集成化和商品化發展，開始形成比較完整的地理信息產業。1994年，全球地理信息系統及其相關產業的年產值已達31億美元，年增長率在35%以上。 我國是一個發展中大國，人口基數大，經濟基礎差，人均資源占有量少且地區分布不平衡，環境污染嚴重，生態系統脆弱，長期以來對粗放型經濟增長的追求使得我國的資源與環境問題更加惡化。中國政府充分的認識到這種局面，于1994年出臺了《中國21世紀議程—中國21世紀人口、環境和發展白皮書》，在中國共產黨十四屆五中全會上把可持續發展列為基本國策之一。地理信息系統，作為一種空間技術，與人類的生存、地區的發展和進步關系密切。地理信息系統將為人類解決全球與地區環境與發展問題，實現社會經濟可持續發展目標做出重要貢獻。 經過15年的發展，地理信息系統在我國得到了很大的發展，其應用前景與價值已得到有關部門的認識與重視，目前開展地理信息系統工作的部門已超過20個。我國已建成2個地理信息系統國家重點實驗室，建成2個地理信息系統國家重點實驗室，建成國土基礎地理信息系統1：100萬數據庫和十多個較大規模的信息系統。通過“八五”國家科技攻關，地理信息系統技術逐漸從實驗、局部走向實用化、集成化和產業化，在重大自然災害的監測與評估、重要產糧區主要農作物估產、城市交通管理等方面取得突破性進展，產生了明顯的社會、經濟效益。 地理信息系統的在我國的應用雖然取得了很大成就，但與美國等先進國家相比，在應用的規模和深度上還存在較大的差距。中國的國民生產總值為4300億美元，據外商估算，1993年的GIS投入為2000萬美元，占國民生產總值的0.47/1000，與美國的3.3/10000相比差一個數量級。目前建立的GIS專業應用系統大多屬面向具體項目的GIS，研究成果多，實用系統少，普遍存在利用綠低，效益不高，重開發輕應用的狀況。在國產GIS基礎軟件開發方面，也存在投資和開發力量分散、低水平重復開發普遍，開發周期長，效率低，產品功能雷同，商品化程度低等問題。同時在地理信息獲取方面也存在著重復投資多，信息的質量問題也比較嚴重，信息的標準化還需進一步加強等問題。 地理信息系統有著廣泛的社會需求和廣闊的應用領域。近年來，國民經濟建設、國民經濟管理和人民生活與社會發展對地理信息產品和服務的需求逐步增加。一方面各級政府部門或國民經濟管理機構、業務部門要求及時地了解和掌握國民經濟建設和社會發展在地域空間上的運行狀態、分布特征、資源環境條件和社會經濟基礎等方面的地理信息。另一方面，在商業、運輸等部門，為了更好的管理日常業務，并進行各種分析評價工作，也開始使用地理信息系統。隨著世界性高速信息網絡的建設，地理信息系統開始進入家庭和日常辦公場所。 今后五年以至到2000年是我國改革和發展的關鍵時期。我國經濟將持續快速發展，基礎工業、基礎設施建設大規模展開，城市化發展加快，而人口、資源、環境壓力很大。這段時間內，我國將實現經濟體制和經濟增長方式的重要轉型和轉變。堅持可持續發展，逐步縮小地區發展差距，基本消除絕對貧困是這一時期的基本方針和任務。與此同時，面向21世紀信息時代的來臨，我們必須抓住機遇，加速國民經濟信息化進程，在信息基礎設施的建設方面邁出較大步伐。 這一時期也是我國GIS發展十分關鍵的時期。必須從國內外GIS發展的現狀和趨勢出發，根據這一時期國家經濟和社會發展的要求和國情、國力，考慮這一時期我國GIS發展的規劃、戰略、政策和措施。遵循我國信息化建設“統籌規劃、聯合建設、統一標準、專通結合”的總方針，大力推進我國GIS的實用化和產業化。 二、GIS在當代學科體系中的地位 地理信息系統是一種特定的處理地理信息的信息系統，它的定義多種多樣，是一種覆蓋領域十分廣泛的高新技術。 地理信息，由于它具有區域性、多維性和時序性，是人類生存和社會活動中連接各種信息，形成在空間和時間上連續分布的綜合信息的基礎。它是解決人口、資源與環境和社會可持續發展所面臨的各種問題和促進國民經濟持續、快速和健康發展的基本信息手段。 地理信息系統所依托的學科稱為“地理信息學”（Geomatics)，它是一個現代的科學術語，代表了用各種現代化方法來采集、量測、分析、存貯、管理、顯示、傳播和應用與地理和空間分布有關的數據的一門綜合和集成的信息科學，是當前的測繪學、攝影測量與遙感、地圖學、地理信息系統、計算機圖像圖形學、衛星定位技術與現代通訊技術的有機結合。 地理信息系統是以上多學科集成的基礎平臺，用作搜集、存貯、管理和分析空間信息和數據。衛星定位、遙感和攝影測量是是快速獲取和更新地理信息的主要手段，目前正走向全數字化道路。地圖學與圖像圖形學既用作地理信息的分析和處理，也用于地理信息成果的顯示與表達。專家系統的引入將力求使數據采集、更新、分析和應用更加自動化和智能化。現代通訊技術，尤其是正在興建的信息高速公路將為地理信息在各部門的傳播和應用提供保證。因此，地理信息學的形成和發展是整個信息科學和技術發展的一個重要組成部分，將會給相關學科的發展帶來機遇和挑戰。 近年來，國外一些高校開始將原來的測繪專業改為地理信息學專業，如荷蘭的ITC和香港理工學院稱Geoinformatics，加拿大的拉瓦爾大學和卡爾加里大學稱Geomatics，澳大利亞的新南威爾士大學稱為Geomatic Engineering。這標志著地理信息學（Geomatics）作為一門科學、技術和產業已經形成。 對于地理信息系統和地理信息學在當代學科體系中的地位還沒有統一的認識，一般將它看做是一門跨學科的邊緣學科。 錢學森教授從八十年代出以來，一直提倡建立一門地理科學，它是自然科學與社會科學的匯合，是一門以理解和協調人地關系為最高目標的研究作為人地系統的地球表層的科學，它與自然科學、社會科學、數學科學、系統科學、思維科學、人體科學、美學、軍事科學、行為科學并列的一大現代科學技術門類，它不是單一學科，而是一個學科體系。地理科學就是研究人口、資源、環境與發展的，不言而喻，地理科學將發揮主要作用。 楊開忠教授將地理科學分為四個層次：地理科學哲學、基礎地理科學、應用地理科學和技術地理科學，我們略加修改，如圖1所示。 圖 1 地理科學體系圖解 地理信息學同地圖學、GPS、遙感、測繪、數量地理學同屬于技術地理學。近年來人們所關注的GIS、RS與GPS的集成的理論基礎也在于此，它們都是地理科學的技術支持學科，有著共同的研究對象，只有彼此結合起來，才能將研究推向深入，這是地理科學研究方法的一次質的飛躍。地理信息系統為地理科學研究提供了一個現代化工具，使地理科學的研究從傳統的定性描述走向定量分析和空間分析，從簡單系統走向復雜系統，具有了更好的技術手段。 三、GIS發展的不同階段 GIS對社會發展所起的作用，與它所處的發展階段緊密相關的。一項新技術的推廣應用都要經過一個研究、推廣、普及的過程，其中還需多次反復，才能成功，GIS也不例外。目前來說，它仍然出于發展階段，特征在于它的基本理論及方法還出于不斷探索完善之中，有關其數據模型、數據處理方法的論文也不斷出現。但它的應用早已提上日程，有關管理、教育的研究已引起人們的關注。 關于我國GIS事業的發展歷程，何建邦和蔣景瞳研究員對此做了回顧，他們認為國際地理信息系統的發展開始于本世紀60年代。中國地理信息系統研究與應用起步較晚，從80年代初開始，已有15年的歷史。 中國科學院院士陳述彭教授在1978年杭州遙感學術討論會上，把地理信息系統作為一個學科和技術領域分支提出，但當時并未引起重視和討論。以它作為中國GIS事業準備工作開始。根據實際發展歷程，他們建議把我國GIS發展劃分為如下階段： 1978—1980 為準備階段，在我國正式提出地理信息系統領域； 1980—1985 為起步階段，經過兩年的準備和辯論，終于在1980年1月19日在中國科學院遙感應用研究所建立了全國第一個GIS研究室。GIS正式走上研究和實驗的舞臺，在中國開始了它的發展。 1986—1995 為發展階段，從第七個五年計劃（1986—1990）開始，GIS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的工作。在這個發展階段內又可劃分為兩個時期，即前五年（1986—1990）的初步發展時期和后五年（1991—1995，即第八個五年計劃期間）的加快發展時期。GIS從研究、實驗和局部應用走向實用化、集成化和工程化，在國民經濟和社會保障上開始發揮重大作用，技術漸趨成熟。 1996年以后為走向產業化的階段。目前，中國GIS已具備產業化的條件，已經造就了一批GIS專家和產業隊伍，形成了多個GIS研究、培訓和數字化基地。在本世紀最后五年，GIS在中國將會正式成為一種產業，進入市場，在國民經濟和公眾生活中得到廣泛的應用。 我國GIS正處在向產業化轉變的時期，葉嘉安教授對我國GIS產業化過程中所面臨的重要轉變進行了總結，主要有以下幾點： 1、項目（資金）來源的轉變 近年來，我國GIS系統開發資金逐漸由以科研經費（國家投資）為主轉向商業投資為主轉變，投資的回報需要直接來自所開發系統的運行過程中，這是GIS商品化的標志，這說明GIS的技術日趨成熟，GIS進入實際應用階段。實際應用部門對GIS的需求日益高漲，成了項目和資金的主要來源。 2、開發者的轉變 隨著項目性質的變化，系統開發者由單純的科研人員開始向工程技術人員轉變。開發者頭腦中的工程觀念和市場觀念、用戶觀念開始加強。 3、開發模式的轉變 由國家投資、科研人員設計開發，以科研機構為主實施系統建設的“建設—移交”式的開發模式，轉向開發部門與用戶共同開發或用戶自行開發，而由科研技術部門提供技術支持的開發模式。 4、技術重點的轉變 系統功能開發由技術驅動轉變為需求驅動，由注重軟、硬件技術向注重管理技術和實用效益方面轉變。 5、區域尺度的轉變 受需求和資金來源引導，系統建設開始轉向國家、區域、城市和工程項目等多種尺度，其中城市地理信息系統在近期蓬勃發展。 6、目標的轉變 隨著信息的社會化和產業化，GIS將由以面向管理決策部門的決策支持為主要目標，轉向滿足多層次、多領域的廣泛的社會需求。 7、系統類型的轉變 GIS由面向項目的系統向面向管理的系統發展成為必然的趨勢。 陳子坦博士從應用的角度將GIS分為四個層次：項目水平、部門水平、企業化水平和社團水平。 項目GIS是GIS應用的初級階段，用戶的目標是完成一個特定的項目。用戶主要關心的是獲得這一項目的結論，其他與GIS相關的操作只是工具性的或中間過程。它們不能定期維護數據和應用程序的更新，在一個項目結束后，這個系統的周期也就結束了，大多數的科研機構、大學和科學家的GIS應用正處于這一階段。 部門GIS的特點是具有一個維護良好的GIS數據庫。這一數據庫是定期更新的，并被很好的管理。從而可以用來完成一個部門、一個政府機構和合作雙方中某一方的某些日常工作。這一部門中的用戶隨時利用最新的數據來分析和決策。目前已有數千的機構建立了部門GIS系統。 企業化GIS運行于多部門環境中，這些部門具有各自的職責和功能，他們之間共享共同的地理基礎數據，分享硬件、軟件系統資源，分享應用模型、專家經驗和知識。他們還要分享維護和管理這一GIS系統的責任。網絡通訊和分布式計算是支持企業化GIS的技術，所有數據和系統資源分布于一個網絡上，在網絡上流動，供多用戶共享。企業化GIS可以幫助包括環境單位在內的企業更有效、更有目的性的完成決策制定過程。目前大約有數百個企業化層次上的GIS運行于政府和大公司中。 社會化GIS是GIS發展的未來層次。GIS不只是用于政府和科研機構，而且會被社會一般公眾和團體所接觸。人們可以通過Internet網絡方便地獲取所需的地理信息數據，象使用字處理軟件那樣方便地使用GIS軟件。信息高速公路向社會化GIS提供技術支持。GIS系統將成為各種信息系統的一部分。GIS通過提供空間檢索功能，在幫助人們操縱大量信息方面起著重要的作用。 從上述分析可以看出：我國目前所建立的GIS系統大部分屬于項目GIS，只有少數的幾個系統屬于部門GIS，正逐漸向企業化GIS發展中。這就決定了GIS在我國社會發展中所起的作用并不是廣泛的，GIS的建立和使用，基本上是政府行為，主要是為政府部門決策服務。 四、GIS在我國社會發展中的作用 我國GIS的應用水平，雖然與美國等發達國家相比存在較大的差距，但已經在國民經濟各部門中發揮了重要作用。這里，我們僅就GIS在我國應用的幾個主要領域作一簡單介紹。 1、綜合減災 我國是在世界上自然災害類型多，發生頻繁，災害損失最嚴重的少數國家之一，在以往的40年中，每年災害經濟損失約占國家財政收入的六分之一。近年來災害直接經濟損失每年約1000億元，其增長速度明顯超過全國經濟增長，因災人口傷亡也很嚴重。減輕自然災害是我國社會經濟持續發展的一項必不可少的工作。 減輕自然災害是一項系統工程，它包括對自然災害的監測、預報、評估、防災、抗災、救災、恢復、教育、保險與綜合管理，減災的每一過程和環節都與空間的地理要素密切相關，如災害發生的時空分布、強度與頻度、災害發生地社會經濟易損性及抗災能力、災害評估、災害應及救助措施及預案等，因而地理信息系統是減輕自然災害的重要工具和手段，建立在具有龐大空間分析功能的地理信息系統上的減災系統，才能在減災中發揮快速、準確的決策作用。 GIS在減災中的應用主要包括以下幾個方面：1、災害的監測和預報；2、自然災害評估，包括災前的歷史災害影響評價及災情預測，實時的災害應急評估和災后的災情評定；3、救災和抗災；4、災害應急救助與救援；5、災害保險與災后恢復；6、災害教育與宣傳；7、災害管理和災害區劃；地理信息系統在減災中的應用會越來越廣泛，盡管目前的應用還不完善，但隨著綜合減災研究山進行，地理信息系統在該領域必將發揮出舉足輕重的技術支持作用。 近年來，地理信息系統已經在減輕自然災害的各個環節和領域得到或將得到應用。在我國的各單災種災害研究與管理部門，已建立了若干個用于單災種研究的災害信息管理系統，國家“八五”科技攻關項目中已開展了系列的自然災害應急監測與評估研究及相應技術的研制，如水利部與科學院建立的實時洪水監測及水災風險評估系統，中國科學院與國家氣象局初步建立了實時臺風、暴雨、洪澇災害信息及減災系統，中國科學院、國家教委所屬有關科研、教學部門研制的應急氣象衛星對小區域自然災害進行應急評估的技術系統；國家地震局對一些城市進行震害預測的地理信息系統等。此外，GIS在人為事故的處理中也發揮了重要作用。 以重大自然災害的監測與評價系統為例，該系統由7個子系統構成，以監測和評價洪水、干旱、林火、地震、雪災、沙害和松毛蟲害等7種災害為目標，分別建成了相應的數據庫、分析評價模型和試運行系統，從而構成了一個以GIS和RS技術為支撐的重大自然災害監測評估的集成系統。該系統在監測評估近年來發生的重大自然災害方面發揮了重大作用。 2、政府決策 GIS對社會發展的重要意義體現在其可以提高管理決策的科學性及合理性，無論是中央政府，還是地方政府，其管理水平的提高與GIS等信息技術的發展密切相關，特別是在現在信息社會中。 國情信息采集及管理、宏觀經濟、社會及環境規劃、重大災害防治等行政管理工作，在信息時代離不開GIS技術的支持，國務院綜合國情地理信息系統的成功運行充分說明了這一點。它是一個融GIS與與辦公自動化為一體的空間型信息系統，它以國家基礎地理信息系統數據、政務數據和國民經濟統計數據為基礎，旨在為國務院領導機關研建一個以高新技術為支撐的宏觀分析決策系統。該系統在國務院辦公廳運行后，使得中央各部門的決策者門十分方便的查詢所感興趣的信息，方便了管理工作，一期工程的應用推動了省級GIS的建設。另一方面，GIS技術的發展還將成為未來國家級信息高速公路的一個重要組成部分，在信息高速公路的支持下，GIS對國家級的管理工作將具有更大的作用。 遼寧省國土資源信息系統是一個多要素多層次的空間型地理信息系統，是全國第一個省級地理信息系統，旨在為遼寧省政府機關提供一個用于對國土資源進行分析評價和規劃應用的輔助工具。該系統在運行中，管理國土工作常用的數據，向有關部門提供信息服務，進行了沈陽市土地利用潛力評價和土地利用適宜性評價、遼寧省鋼鐵工業布局分析、本溪縣水庫淹沒區分析等，為遼寧省的國土規劃研究和編制提供了有力的科學依據。 中科院遙感所進行了“區域可持續發展決策支持系統的研究，建立了水資源、社會、經濟決策支持模型和土地利用動態監測模型、土地人口承載力模型、人口預測評價模型、可持續發展動態規劃模型等。以農業可持續發展為中心建立了遙感動態監測、分析評價、預測預警、管理規劃與決策的完整體系，并進行了宏觀規劃、中觀管理、微觀工程決策三個層次的實驗。隨著研究的進一步深入和完善，類似的系統將在政府部門決策中發揮重要作用。 3、市政管理 城市歷來是政治、經濟、文化活動的中心，隨著城市化進程的不斷深入，城市在我國國民經濟生活中發揮著越來越重要的作用，城市化所引起的一系列環境、生態、建設、管理等問題日益突出。城市是一個復雜的開放的空間系統，如果沒有地理信息系統的支持，很難對城市進行有效的管理。 最近幾年，城市地理信息系統在我國得到了蓬勃發展。深圳、北京、上海、廈門、海口、北海等大城市和沿海經濟開放城市先后建立了城市地理信息系統。應用于城市資源、環境、交通、人口、土地管理、公共事業、基礎設施、商業、旅游等領域，是發展最快的地理信息系統。 4、科學研究與教育 目前我國建立的地理信息系統，大部分是由科研單位和大學研究機構建立的，與科研和教育關系密切。通過這些系統的建立，使我們對GIS的認識逐漸深入，技術日趨成熟，培養了大批的不同層次的GIS研究開發人員，普及了GIS的知識，為我國GIS事業的產業化奠定了良好的基礎。同時建立的一些GIS系統對后續系統的完善提供了技術規范，并為后續系統和其它科學研究提供了基礎地理數據。特別是國家測繪局建立的國家基礎地理信息系統，發揮了重要的示范作用。 5、其它 地理信息系統在其他領域的應用也不斷深入，如農作物估產、軍事指揮、投資環境評價等。如重點產糧區主要農作物估產系統，該系統以估算松遼平原、黃淮海平原、江漢平原和太湖流域的玉米、小麥和稻米的產量為目標，綜合利用GIS和RS技術與野外調查相結合，提出了上述農作物播種面積的估算方法，建立了各自的單產模型，經過多次完善和多級集成，建成的重點產糧區農作物估產的信息系統。 地理信息系統在我國經過15年的發展已經在國民經濟各部門中發揮著越來越重要的作用，從它的應用領域來看，幾乎是無所不包的。

什么是GIS？

GIS系統即地理信息系統 (GIS, Geographic Information System) 是一種基于計算機的工具，它可以對在地球上存在的東西和發生的事件進行成圖和分析。 GIS 技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作（例如查詢和統計分析等）集成在一起。這種能力使 GIS與其他信息系統相區別，從而使其在廣泛的公眾和個人企事業單位中解釋事件、預測結果、規劃戰略等中具有實用價值。

地理信息系統是隨著地理科學、計算機技術、遙感技術和信息科學的發展而發展起來的一個學科。在計算機發展史上，在計算機發展史上，計算機輔助設計技術（CAD）的出現使人們可以用計算機處理象圖形這樣的數據，圖形數據的標志之一就是圖形元素有明確的位置坐標，不同圖形之間有各種各樣的拓撲關系。簡單地說，拓撲關系指圖形元素之間的空間位置和連接關系。簡單的圖形元素如點、線、多邊形等；點有坐標（x, y）；線可以看成由無數點組成，線的位置就可以表示為一系列坐標對（x1, y1），（x2, y2），……（xn, yn）；平面上的多邊形可以認為是由閉合曲線形成范圍。圖形元素之間有多種多樣的相互關系，如一個點在一條線上或在一個多邊形內，一條線穿過一個多邊形等等。在實際應用中，一個地理信息系統要管理非常多、非常復雜的數據，可能有幾萬個多邊形，幾萬條線，上萬個點，還要計算和管理它們之間的各種復雜的空間關系……。

地理信息系統是將計算機硬件、軟件、地理數據以及系統管理人員組織而成的對任一形式的地理信息進行高效獲取、存儲、更新、操作、分析及顯示的集成。

地理信息系統技術廣泛應用于農業、林業、國土資源、地礦、軍事、交通、測繪、水利、廣播電視、通訊、電力、公安、社區管理、教育、能源等幾乎所有的行業，并正在走進人們日常的工作、學習和生活中。

地理信息系統的主要計算機硬件是工作站和微機。 地理信息系統的主要計算機操作系統軟件是UNIX、Windows9X、Windows NT、Windows2000、Macintosh等。

地理信息系統的主要計算機應用軟件是ARC/INFO、MGE、GeoMedia、GenaMap、MapInfo、AutoDesk Map、ArcView、MapObjects、MapX、Maptitude、MapGIS、GeoStar、MapEngine等。

地理信息系統的主要基礎地理數據比例尺為1:400萬、1:100萬、1:25萬、1:5萬、1:1萬、1:2000、1:1000和1:500等；基礎地理數據種類為數字線劃圖（DLG）、數字柵格圖（DRG）、數字正射影象圖（DOQ）和數字高程模型（DEM）等。

GIS 地理信息系統相關技術

GIS與其他幾種信息系統密切相關，但由于其處理和分析地理數據的能力使其與它們相區別。盡管沒有什么硬性的和快速的規則來給這些信息系統分類，但下面的討論可以幫助區分GIS和桌面制圖、計算機輔助設計CAD、遙感、DBMS、以及GPS技術。

桌面制圖

桌面制圖系統用地圖來組織數據和用戶交互。這種系統的主要目的是產生地圖：地圖就是數據庫。大多數桌面制圖系統只有及其有限的數據管理、空間分析以及個性化能力。桌面制圖系統在桌面計算機上進行操作，例如PC機，Macintosh以及小型UNIX工作站。

計算機輔助設計CAD

計算機輔助設計(CAD)系統促進了產生建筑物和基本建設的設計和規劃。這種設計需要裝配固有特征的組件來產生整個結構。這些系統需要一些規則來指明如何裝配這些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系統已經擴展可以支持地圖設計，但管理和分析大型的地理數據庫的工具很有限。

遙感和GPS

遙感是一門使用傳感器對地球進行測量的科學和技術，例如，飛機上的照相機，全球定位系統（GPS）接收器，或其他設備。這些傳感器以圖象的格式收集數據，并為利用、分析和可視化這些圖象提供專門的功能。由于它缺乏強大的地理數據管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。

DBMS數據庫管理系統

數據庫管理系統專門研究如何存儲和管理所有類型的數據，其中包括地理數據。DBMS使存儲和查找數據最優化，許多GIS為此而依靠它。相對于GIS而言，它們沒有分析和可視化的工具。

網站題目：總結gis技術 gis技術特點
標題路徑：http://vcdvsql.cn/article10/dopgjdo.html

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