1浅谈地理信息系统的发展过程和发展趋势

浅谈地理信息系统的发展过程和发展趋势
                              来源：http://www.gissky.com/Gis/ShowArticle.Asp?Sid=13&ID=898#21334


摘要：本文通过对地理信息系统概念的理解，几种软件的介绍，以及回顾了国内外地理信息系统的发展历程，提出了未来地理信息系统的发展趋势。
关键字：地理信息系统概念 软件 发展历程 发展趋势

1、前言

1.1 地理信息系统的概念

地理信息系统（Geographical Information System,GIS）是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其它信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理代码，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中，现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象，这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分。
地理信息系统是一门多技术交叉的空间信息科学，它依赖于地理学、测绘学、统计学等基础性学科，又取决于计算机硬件与软件技术、航天技术、遥感技术和人工智能与专家系统技术的进步与成就。此外地理信息系统又是一门以应用为目的的信息产业，它的应用可深入到各行各业。

1.2 常用地理信息系统（GIS）软件介绍

当前，常用的地理信息系统（GIS）软件主要有以下几种：

（1） MapInfo软件

MapInfo系统是美国MapInfo公司研制的地理信息系统软件。从1986年推出第一个DOS版本MapInfo V1.0到20世纪90年代初的Windows版本MapInfo V3.0，其产品逐渐变得成熟，并很快流行起来。1995年和1998年分别推出MapInfo Professional V4.0和V5.0，使这个产品趋于完善。

（2） Arc/Info软件

Arc/Info UNIX/NT版（以下简称Arc/Info）是ESRI公司系列产品中最经典、功能最强大的专业GIS产品。现在已经用于全球范围6000多个重要机构和组织中，在我国也拥有150多个用户（截至1995年）。Arc/Info的第一个产品完成于1978年，主要在小型机上运行。1996年底，ESRI公司又把工作站版Arc/Info的全部模块移植到MS Windows NT之上，使工作站环境下的Arc/Info软件功能全部在微机上实现。1999年底推出基于Windows NT上的Arc/Info8.0，添加了ArcGeodataBase，Arctoolbook和ArcMap等功能。

（3） GeoStar软件

GeoStar是武汉吉奥信息工程公司开发的地理信息系统软件。GeoStar系列软件最独特的特征在于矢量数据、属性数据、影像数据，DEM数据高度集成。

（4）MapGIS系列软件

MapGIS是武汉中地信息工程有限公司开发的一个大型工具型地理信息系统软件。

2、地理信息系统的发展过程

地理信息系统最早应用在资源环境管理中。目前它已经广泛用于资源环境，如森林、矿产、水利及农牧业等的管理；自然资源，如林业、地质矿藏、水资源等的调查；自然灾害，如水旱在害、虫害、震灾等的监测、预报、评估；环境保护，如水土流失、荒漠化治理等方面。

2.1 国外地理信息系统的发展历史

国际上地理信息系统的发展始于20世纪60年代，地理信息系统起源于北美。世界第一个运行性地理信息系统是在1963年加拿大土地调查局为了处理大量的土地调查资料,由测量学家R.F.Tominson提出并建立的。同一时期美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室,建立了SYMAP系统软件,竭力发展空间分析模型和制图软件。但由于当时计算机技术水平不高,存贮量小,磁带存取速度较慢,使得GIS带有更多的机助制图色彩,地学分析功能极简单。20世纪70年代以后,由于计算机软硬件迅速发展,特别是大容量存贮功能磁盘的使用,为地理空间数据的录入、存贮、检索、输出提供了强有力的手段,使GIS朝实用方向迅速发展。美国、加拿大、英国、西德、瑞典、日本等发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。如美国地质调查局建立了50多个地理信息系系统。如美国地质调查局建立了50多个地理信息系统用于地理、地质、地形和水资源等领域空间信息的工具,典型的有GIRAS,用于处理、分析全国范围土地利用和土地覆盖制图的空间数据。这期间许多大学和研究机构也开始重视GIS软件设计及应用的研究。如美国纽约州立大学创建了GIS实验室,后来发展成为包括加州大学和缅因州大学在内的由美国国家科学基金会支持的国家地理信息分析中心。70年代的GIS分析功能和60年代相比,并未得到很大的扩充,许多数据库的容量也较小。因此,70年代可以说是地理信息系统的巩固阶段。20世纪80年代是GIS普及和推广应用的大发展阶段,由于新一代高性能的计算机的普及和迅速发展,GIS也逐步走向成熟。GIS的软硬件投资大大降低而能力明显提高,已进入多学科领域,由功能单一、比较简单的分散系统发展成为多功能的用户共享的综合性信息系统,并向智能化发展。随着GIS与卫星遥感技术的结合,GIS已用于全球变化的研究与监测。如全球沙漠化、厄尔尼诺现象等研究。所以,80年代是地理信息系统发展具有突破性的年代,出现了一些具代表性的性能较好的GIS软件。如ARC/INFO、MICROSTA TION、SICAD、GENAMAP等。
20世纪90年代,GIS已成为确定性产业,投入使用的GIS系统,每2～3年就翻一番。GIS已渗透到各行各业,愈来愈多的国际性会议、学术刊物以GIS为主题,它已成为人们规划管理中不可缺少的应用工具。

2.2 中国地理信息系统的发展历程

中国的地理信息系统研究与应用始于20世纪70年代末80年代初，虽然历史较短,但发展很快。大体分3个阶段。
第一阶段,从1978～1980年为准备阶段,主要是舆论准备,队伍组建,开始GIS的启蒙研究。
第二阶段,从1981～1985年为起步阶段,主要对GIS进行理论探索和区域性实验研究,并制定国家GIS的规范,并进行信息采集、数据库模型设计。1985年国家资源与环境信息系统实验室成立。
第三阶段,是从1986年到现在,为GIS的全面发展阶段,作为一个全国性的研究领域,GIS已逐步和国民经济建设相结合,取得了重要进展和实际应用效益。一方面,以研究资源与环境信息的国家规范和标准、省市县级的规范和区域性的规范为主体,解决信息共享与系统兼容的问题。另一方面,开展全国性的自然资源与环境、国土和水土保持信息系统的建立和应用模式。研究、开展结合水保、洪水预警和救灾对策、防护林生态和城市环境等方面区域信息研究。第三方面是研制和发展软件系统和专家系统,从技术上支撑上述研究领域的开拓与发展。如北京大学的地理专家系统、华东师大的地理应用程序软件包等。并完成了一批综合性、区域性和专题性的信息系统,如黄土高原水土流失信息系统、黄河下游洪水险情预警信息系统、中国国土基础信息系统等。现已在全国范围内形成了地理信息系统的科研队伍,大中小城市的城市信息系统和土地利用信息系统,资源管理信息系统等专题的地理信息系统纷纷建立和运转起来。

3、地理信息系统的发展趋势

地理信息系统(ＧＩＳ)是一种空间信息系统,它的主要功能既是对自然界和人类社会的各种空间和非空间的复杂现象进行处理、表示和分析。但当前的ＧＩＳ一般只能处理地球表面的信息,或者通过建立数字地面(高程)模型的方法来处理和表示地形的起伏,即所谓的2Ｄ和2.5ＤＧＩＳ技术,而在许多地学应用中,很多真3维的自然和人工现象需要处理、分析和表达,地学工作者们迫切的希望把更加真实和交互的可视化技术引入自身领域。因此,3ＤＧＩＳ成为当今的研究热点。
可视化技术是指运用计算机图形图像处理技术,将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念图形化,以便理解现象、发现规律和传播知识。它自十多年前产生以来,以其惊人的速度飞速发展。可视化理论和技术应用于ＧＩＳ开始于20世纪90年代初。对于ＧＩＳ来说,空间信息可视化更重要的是一种空间认知行为,在提高空间数据的复杂过程分析的洞察能力、多维和多时相数据和过程的显示等方面,将有效地改善和增强空间地理环境信息的传输能力,有助于理解、发现自然界存在的现象相关关系和启发形象思维的能力。当前的可视化技术已经远远超出了传统的符号化及视觉变量表示法的水平,进入了在动态、时空变化、多维的可交互的ＧＩＳ条件下探索视觉效果和提高视觉功能的阶段。其重点是将那些难于设想和接近的环境与事物,以动态直观的方式表示出来。

4、结束语

GIS现在已被许多学科广泛接受。GIS当前的发展形势很好,但由于其发展历史较短，存在着许多不足之处，因此仍需要专业人员不断的努力，推动新的产品、新的软件来促进地理信息系统科学的发展。

参考文献
（1）刘光 地理信息系统—基础篇 中国电力出版社:1。
（2）李旭祥 GIS在环境科学与工程中的应用 电子工业出版社:3、69－103
（3）郭晓虹 浅谈地理信息系统及其应用 内蒙古科技与经济2001年第2期:42-43。
（4）李梅,朱红旗 可视化与地理信息系统 东北测绘24卷2001年第4期:3-4。