摘要：本文描述了GIS的特點，通過回顧GIS的國內(nèi)外發(fā)展歷程，對GIS技術(shù)的今后發(fā)展進(jìn)行了展望并分析當(dāng)前GIS的發(fā)展趨勢及其主要應(yīng)用的領(lǐng)域。

　　關(guān)鍵詞：GIS，特點，發(fā)展趨勢

　　
　　地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）是為特定的應(yīng)用目標(biāo)而建立的空間信息系統(tǒng)，是在計算機軟件、硬件及網(wǎng)絡(luò)支持下，對有關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、輸入、存儲、查詢、檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。
　　1.GIS的特點
　　1.1數(shù)據(jù)存儲量小
　　數(shù)據(jù)存儲是將數(shù)據(jù)以某種格式記錄在計算機內(nèi)部或外部存儲設(shè)備上。空間數(shù)據(jù)存儲與管理是GIS數(shù)據(jù)管理的核心，各種圖形或圖像信息都以嚴(yán)密的邏輯結(jié)構(gòu)存放于空間數(shù)據(jù)庫中，屬性數(shù)據(jù)的管理一般直接利用商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件，如Oracle、SQL、Server。
　　1.2標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化
　　將多信息源的空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分級、分類、規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化，通過人機交互方式來選擇顯示的對象與形式，對于圖形數(shù)據(jù)，根據(jù)要素的信息量和密集程度，可選擇放大或縮小顯示。數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)處理分析，可以直接提供給用戶各種地圖、圖表、數(shù)據(jù)報表或文字報告等，便于進(jìn)行社會經(jīng)濟(jì)和自然資源、環(huán)境等要素之間的對比和相關(guān)分析。
　　1.3多維結(jié)構(gòu)
　　在二維空間編碼基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多專題的第三維信息結(jié)構(gòu)的組合，并按時間序列延續(xù)，從而使它具有信息存貯、更新和轉(zhuǎn)換能力，為決策部門提供實時顯示和多層次分析的方便。這顯然是常規(guī)二維或二維半的地形圖所不具備的。
　　1.4具有空間查詢與分析特點
　　從GIS數(shù)據(jù)庫中找出所有滿足屬性約束條件和空間約束條件的地理對象，主要包括圖形查詢、屬性查詢、圖形與屬性互查、地址匹配等。空間分析是對空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，可以實現(xiàn)緩沖分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析，空間插值、統(tǒng)計分析等功能，來解決用戶的實際問題，如人口分布、環(huán)境污染、區(qū)域經(jīng)濟(jì)情況、交通情況等。紐約市曾經(jīng)對其數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有80%以上的信息圖為地理信息或與地理信息有關(guān)。
　　2.地理信息系統(tǒng)(GIS)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
　　GIS是為解決資源與環(huán)境等全球性問題而發(fā)展起來的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)。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(tǒng)(CGIS)，隨后又出現(xiàn)了美國哈佛大學(xué)的SYMAP和GRID等系統(tǒng)。自那時起，GIS就開始服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會生活。在北美、西歐和日本等發(fā)達(dá)國家，現(xiàn)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(tǒng)。我國GIS的研究與應(yīng)用始于80年代，近二十年來發(fā)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(chǔ)性的試驗與研究工作，在理論、技術(shù)方法和實踐經(jīng)驗等方面都有了長足的進(jìn)步。當(dāng)今，GIS系統(tǒng)已成為年增長率為35%的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，出現(xiàn)了諸如ARC/INFO、MAPINFO和GENAMAP等著名軟件，它們在城市建設(shè)、環(huán)境保護(hù)和社會發(fā)展等方面發(fā)揮了巨大的作用，隨著科技的發(fā)展，GIS發(fā)展的勢頭越來越迅猛。GIS技術(shù)日臻成熟，已廣泛地應(yīng)用于環(huán)境、資源、石油、電力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)咨詢、災(zāi)害損失預(yù)測、投資評價、政府管理和軍事等與地理坐標(biāo)相關(guān)的幾乎所有領(lǐng)域。
　　但是，隨著信息技術(shù)，尤其是計算機技術(shù)的快速發(fā)展、數(shù)字地球（DigitalEarth）的提出與實施，以及GIS的應(yīng)用深度的不斷深入和廣度的擴(kuò)大，GIS正處于急劇變化與發(fā)展之中，并對GIS提出了許多新的要求。一方面，計算機的進(jìn)步、信息網(wǎng)的發(fā)展和利用等技術(shù)上的突破，使得以數(shù)字形式表示信息更加容易，另一方面，地理信息仍滯后于其它更適合于以數(shù)字形式表示的信息，例如數(shù)字和文本。因此，地理信息的使用，又存在一定的困難和障礙，如果這些障礙能夠妥善解決，GIS的應(yīng)用將會取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
　　3.地理信息系統(tǒng)(GIS)的展望
　　3.1GIS將往高維化發(fā)展
　　GIS在礦山與地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)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(xiàn)有的GIS軟件雖然可以用數(shù)字高程模型來處理空間實體的高程坐標(biāo)，但是由于他們無法建立空間實體的三維拓?fù)潢P(guān)系，使得很多真三維操作難以實現(xiàn)，因而人們將現(xiàn)有的GIS稱為二維GIS或2.5維GIS。礦山、地質(zhì)以及氣象、環(huán)境、地球物理、水文等眾多的應(yīng)用領(lǐng)域都需要三維GIS平臺來支持他們大量的真三維操作。空間可視化技術(shù)是指在動態(tài)、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(shù)。虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)，也稱虛擬環(huán)境和人工現(xiàn)實，已在游戲中成功使用。運用空間可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行地形環(huán)境仿真，真實再現(xiàn)地景，用于交互式觀察和分析，提高對地形環(huán)境的認(rèn)知效果，是今后三維GIS可視化發(fā)展的一個重點。
　　四維GIS（4DGIS）一般是指在原有的三維GIS基礎(chǔ)上加入時間變量而構(gòu)成的GIS。許多人認(rèn)為地質(zhì)特征是不變的，但實際上大部分地質(zhì)特征是動態(tài)的、變化的，不是所有地質(zhì)情況都是變化緩慢的，水災(zāi)、地震、暴風(fēng)雨以及滑坡都會使局部地質(zhì)條件發(fā)生快速而巨大的變化。地質(zhì)學(xué)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(shù)據(jù)量的幾何級數(shù)增長，致使數(shù)據(jù)的采集、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(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及相關(guān)電子技術(shù)的發(fā)展而得到解決。因此，如何設(shè)計4DGIS并運用它來描述和處理地理對象的時態(tài)特征是一個重要的發(fā)展領(lǐng)域。
　　3.2GIS將更加網(wǎng)絡(luò)化、智能化和集成化
　　隨著Internet/Intrannet的迅速發(fā)展，利用Internet技術(shù)在Web上發(fā)布空間數(shù)據(jù)或用戶通過Internet瀏覽空間數(shù)據(jù)是GIS發(fā)展的必須趨勢。事實上，萬維網(wǎng)(WWW)已經(jīng)成為GIS的新的操作平臺。不過由于萬維網(wǎng)技術(shù)還很年輕，有著很大的發(fā)展空間，這也會WebGIS帶來很好的發(fā)展機遇。
　　雖然GIS經(jīng)過多年的發(fā)展已逐漸成熟，但其應(yīng)用還主要停留在數(shù)據(jù)庫、空間疊加分析上，缺乏知識處理能力和推理能力。可以預(yù)見，智能GIS將得到很好的發(fā)展，從而更好地服務(wù)于社會和人類。智能GIS是指與專家系統(tǒng)(ExpertSystem簡稱ES)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等相結(jié)合的GIS，它實際上是基于知識的專家系統(tǒng)在GIS中的應(yīng)用，它將在解決如城市規(guī)劃與管理、交通運輸管理、生態(tài)環(huán)境管理等問題時起到非常重要的作用。
　　3.3移動GIS發(fā)展
　　它不存在與服務(wù)器的交互，是一種離線運行模式，是GIS、GPS、移動通信、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、多媒體技術(shù)等的集成。
　　地理信息系統(tǒng)作為一門應(yīng)用性很強的綜合性學(xué)科，它是由地理信息科學(xué)、地理學(xué)、地球系統(tǒng)學(xué)、管理學(xué)、市場學(xué)、遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)、電子計算機技術(shù)和通訊技術(shù)等科學(xué)技術(shù)相互滲透而發(fā)展起來的一門新興邊緣學(xué)科。GIS是在同這些技術(shù)集成中體現(xiàn)它的價值，隨著這些相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展，GIS必將得到發(fā)展。我相信，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，會促進(jìn)GIS更好更快地發(fā)展。可以想象，在不久的將來，我們可以花很少的錢，就可以買到一個GIS應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備，它的大小如同一塊手表，但功能卻很強大。探險者可以用它只身一人走出沙漠，士兵可以借助它實現(xiàn)單兵作戰(zhàn)。
　　4.結(jié)語
　　上述這些GIS的發(fā)展趨勢并不是孤立的，而是相互影響、相互促進(jìn)，它涉及多學(xué)科的相互滲透、相互支撐。其目的就是促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展，更好地為人類了解和保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境服務(wù)。面對今天的計算機技術(shù)的快速發(fā)展，面對GIS充滿生機與活力的前景，我們應(yīng)該進(jìn)一步面向世界、抓住機遇、探索規(guī)律、促進(jìn)GIS技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。可以預(yù)見，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，信息高速公路的建成，一個以地理信息系統(tǒng)為平臺，以信息高速公路為紐帶的“數(shù)字地球”，必將為人類信息交流與共享提供一種全新的方式。
　　【參考文獻(xiàn)】
　　［1］李德仁.關(guān)于地理信息理論的若干思考.地理信息世界.1996
　　［2］吳信才.地理信息系統(tǒng)的基本技術(shù)與發(fā)展動態(tài).地球科學(xué).1998
　　［3］鐘耳順.地理信息系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用與產(chǎn)品.中外科技信息.1998
　　［4］國家測繪局職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心注冊測繪師資格考試輔導(dǎo)教材測繪出版社.2009