地理信息系統發展趨勢

⑴ 簡述分析GIS在電子商務物流中的作用及未來發展趨勢

GIS技術目前應用領域及應用前景發布日期：-02-21 12:55:08 發布人：《數字社區＆智能家居》2007年12月刊 目前應用領域
1.資源管理：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。
2.資源配置：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。
3.城市規劃和管理：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。
4.土地信息系統和地籍管理：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。
5.生態、環境管理與模擬：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。
6.應急響應：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。
7.地學研究與應用：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。
8.商業與市場：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。
9.基礎設施管理：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：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：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：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：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。
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GIS的應用前景
目前GIS的研究和應用都處在一個高速發展的階段。在國外GIS技術已被各級政府部門和企業界廣泛認知和採用。尤其是在北美、歐洲、日本和澳大利亞等國家和地區，GIS市場已經基本形成。GIS數據公司和軟體公司比較多，他們在GIS系統建立和空間數據的使用方面已有了一套比較規范和成熟作法。在我國GIS技術也正被越來越多的政府部門和大型企業所採用。雖然起步較晚，但是有後發優勢，可以少走彎路，以比較高的起點開展GIS的理論研究和開發應用工作。
未來若干年空間數據採集和GIS技術將會有新的更大的發展，從而給城市空間數據生產和GIS應用增添新的生命力。以信息高速公路和計算機寬頻高速網為代表的國家信息基礎設施（NII）的建設、高解析度衛星影像技術的實用化、數字攝影測量和空間定位技術的發展以及超大容量、高速數據存儲設備的發展將給城市空間數據生產和GIS應用帶來巨大積極效用。新的數據獲取與更新技術的發展、新數據形式的應用、數據共享政策及其實施、國家多尺度空間數據基礎設施的建設以及數字地球和數字城市的建設都將大大改善我國城市空間數據的狀況。
GIS技術的一些最新發展（如WebGIS、OpenGIS、ComGIS、3D GIS、TGIS等）將在城市得到實際應用，從而提高GIS系統應用的水平。城市GIS將進一步由技術推動轉向應用牽引。面向應用將是GIS的生命，GIS與其它技術的集成將成為主流，應用系統的質量將穩步提高，用戶的意識和行動將更有利於GIS的發展，應用將向深層次和大眾化兩極發展。
21世紀我國的城市將會有更大的發展，城市的發展將給城市GIS技術帶來新的機遇。城市GIS雖然面臨挑戰，但未來無限光明。由於GIS本身的特點，過去建立起來的城市GIS系統的實際效益在未來幾年將會逐步顯示出來，人們的認識會進一步提高，城市GIS的生命力將愈加旺盛，並將會發揮應有的、符合其特點的作用，GIS也將真正走向產業化和市場化。

⑵ GIS發展的主要趨勢（理論，技術和應用）

基於網路技術、移動通信技術的發展，
有以下三方面：
不同行業、部門回的數據基於gis平台或答協議進行交換
、共享、融合。
gis應用深入到包括普通百姓的的日常工作、生活中。
就gis數據或系統本身而言，數據形式多元化也是一個趨勢，即矢量、柵格、矢柵混合、三維、全景等各種形式的數據日趨豐富也是一個趨勢。

⑶ 　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。

⑷ 　GIS技術在水工環中應用的發展趨勢

地理信息處理系統經過近30年的發展，GIS已經從信息存儲、建立資料庫、查詢檢索、統計分析和自動繪圖等基本功能的實現，轉向建立多功能、多目標、多層次的專業化評價分析模型實現智能化的專家系統和空間決策支持系統。作為建立在信息技術之上的多學科集成的基礎平台和綜合環境，GIS已經成為協調不同領域信息和不同信息源的理想工具（宮輝力等，1996）。

一、傳統制圖方法將被計算機輔助制圖所取代

地質圖件機助編圖的發展方向，一是與三維圖示技術結合，實現地質數據資料的立體表現，二是把人機交互方式和人工智慧方式結合起來，其中的人工智慧式編圖是當前歐美地圖制圖專家和地學圖件制圖專家研究的重要課題。

傳統的制圖方法，即在紙上繪制圖件已經處於逐漸被淘汰的地位，尤其是在計算機技術越來越發達的今天。其一，人工繪制圖件是一個繁雜緩慢的作業過程，它不但消耗大量人工於繪制，而且繪製成的圖件不宜保存。其二，傳統方法形成的成果圖件難於更改，一旦有所變動或有新資料注入，修改原圖幾乎是不可能的，只能花費更大量的人工重新繪制。其三，信息時代的數據共享需要大量的數字產品。

利用GIS技術不僅能輕而易舉的選取所需要的資料編繪各類圖件，而且可以在任何時候根據新的資料修改或重新編繪。原始資料與編輯的圖件保存在同一系統內，可統一編目，便於查詢，根據需要可以輸出不同比例尺的高質量彩色圖件，使其成為現代繪圖的主要手段和工具之一。

二、空間決策支持系統（SDSS）是GIS技術應用的重要分支

空間決策支持系統（SDSS）是近年來在常規決策支持系統和GIS相結合的基礎上，發展起來的一種新型的信息系統。目前大多數GIS的定義和功能局限在空間數據獲取、存儲、更新、運算、顯示及制圖製表等方面，缺乏復雜對象的空間問題，如區域規劃、生產力布局等問題決策的有效支持能力，難於滿足各級決策者的需要（閻守邑等，1996）。SDSS正是針對這種情況，在已有的多用於商務的決策系統和GIS的基礎上構思，逐步發展和興起的。

三、GIS的應用將是數值模擬技術發展的重要手段

空間信息的綜合分析方法也就是常說的應用模型，是在對專業領域的具體對象與作用過程進行大量研究的基礎上總結出來的規律的表示，GIS就是利用這種模型對系統中所包含的大量空間數據進行分析綜合來解決實際問題的。因而這種模型在GIS中具有舉足輕重的地位，模型的建立不僅是實施一個應用系統的主要內容，也是決定GIS解決應用系統所面臨的問題、效率和最終取得實際效益的關鍵（姜作勤等，1998）。

隨著應用的深入及GIS向產業化方向發展，為了使GIS能在包括地下水在內的多個具體應用領域中大顯身手，GIS應進一步吸收融合多種新技術。目前存在的GIS軟體大多數以資料庫為核心。應用模型在GIS中尚處於一種從屬地位，而且GIS與大部分專業應用模型之間缺乏連接的橋梁，偶合集成的技術幾乎還是空白，這大大降低了應用GIS解決包括地下水在內的具體實際問題的能力和效率，因此今後應特別加強對於應用模型、模型管理技術及應用模型與GIS之間集成技術的研究，形成以模型庫為中心的GIS。這些眾多的應用模型（包括預測模型和決策模型）可以為改造世界提供直接有用的信息，使GIS升華為一個強有力的決策支持系統，成為改造世界的一種動力，促進資源、環境、經濟和社會的協調發展，實現人類社會系統和自然物質系統的協同演進和可持續發展。這既是研究和應用GIS的出發點，也是研究和應用GIS的最終歸宿（盧文喜，1997）。

GIS在地下水研究領域中的具體應用主要在於以下兩個方面。第一，對GIS通用功能的開發，既利用其特有的對空間數據的處理和管理能力，包括數據採集和編輯、空間資料庫、圖形分析和繪圖及空間分析功能。第二，也是更為重要的方面，需要研究如何將地下水應用模型與GIS偶合連接起來，實現二者的集成。這需要地下水應用模型研製人員和GIS研究人員雙方都考慮連接橋梁問題。對於眾多的專業應用研究模型，要研究和發展模型管理技術，形成專業應用模型庫，使之便於連接並在應用中發揮關鍵作用（盧文喜，1997）。

四、發展多維GIS技術是地學領域應用的方向

多年來，地質學家一直採用二維地圖產品表示三維地物，在很多領域人們需要分析具有三維坐標的地表面以下的狀況，這種空間關系常為確定和評價地下水資源、礦產品資源、石油資源和污染狀況提供重要的信息，因此，人們在原有的2D-GIS軟體的基礎上，又開發出了適合實際需要的3D-GIS產品（姜小軼等，1998）。

三維GIS是近幾年來最熱門的研究項目之一。目前，絕大多數商業化的GIS軟體還只是在二維平面的基礎上模擬並處理現實世界所遇到的現象和問題，只有少量的GIS軟體能進行真三維的分析和顯示，如：IVM系統、SGM系統和GRASS等，但它們在幾何建模和分析功能上存在著不足。另外，現在決大多數的GIS軟體都無法處理諸如地下水文、礦山等真三維現象，其中最主要的原因在於3D-GIS所面臨的幾何建模問題。大多數GIS在幾何建模（數據結構模型）建立方面還存在著嚴重的不足，再加上地學領域的三維地質實體多為不規則體，而不規則體又是所有三維地理實體中最難描述的，因此，建立怎樣的幾何模型來描述不規則的三維地質實體，是3D-GIS理論本身及其在地學應用研究中急待解決的問題。目前能有效描述三維實體的幾何模型有：三維邊界表示法（BR）、3D柵格（Ar-ray）、八叉數（Octree）、實體結構幾何法（CSG）和四面體格網（TEN）。每種幾何模型都有其優缺點，任何一種單一的幾何模型都無法解決地質三維現象的所有問題。解決問題的辦法是設計一種混合幾何模型，就是在綜合考慮各種數據結構的優缺點的基礎上，不同類型的地質體用不同的數據結構，甚至在同一實體內部的不同部位上，也用不同的集合模型，既考慮了數據量大的問題，又較好地解決了局部的精確描述問題（王磊等，1998）。

另外，目前許多地學部門對GIS的應用開發研究越來越關注，並取得了許多開發成果及應用效果，更多的地學部門也將被吸引到GIS的應用開發研究工作中來。在這一可喜局面的背後，我們應清醒的看到：大多地學行業和部門均按自己的要求、基於不同的軟體平台建庫，使許多數據難於實現共享，造成了極大的浪費。如果說我們在2D-GIS的應用研究中失去了數據共建與共享研究的時機，那麼可以充分利用3D-GIS應用研究熱潮，來做好三維數據共享這一艱巨而又意義深遠的工作，但若將3D-GIS真正地運用於地學領域，並處理好數據共享這一重要問題，我們還要作大量的工作，可見3D-GIS在地學中所面臨的挑戰是十分嚴峻的（王磊等，1998）。

目前，真正的3D-GIS軟體還很少，現有的軟體也只能完成顯示和進行簡單的分析。GIS數據的分析和處理，隨著存儲器容量的增加，CPU功能的增強，顯示設備的改進將有進一步的增強。各個國家都在強化數據標准，這將迫使GIS軟體廠商支持這些國家標准，並開始增加空間數據描述信息（Metadata）的處理功能。隨著3D-GIS的發展，將會出現4D-GIS，即在三維的基礎上加上時間序列，例如地質學家想對某一時刻的所有地質條件或某一時間段內的平均地質條件進行評價，他們想獲得「a時刻的值」或「從時間b到時間c這段時間內的值」，大部分地質特徵和條件的變化是緩慢的，但並不都如此，如：水災、地震、暴風雨以及滑坡等都會使局部地質條件發生快速而巨大的變化。為充分滿足需要，這種時間數據獲取能力應該與3D模型相結合，問題的徹底解決則需要在3D-GIS技術成熟之後，再發展成為四維GIS。隨著計算機與空間技術的進步與發展，GIS將由各自分開獨立的系統走向兼容與集成，從二維走向三維和四維，從單機走向網路（姜小軼等，1998）。

⑸ GIS技術的發展趨勢

GIS在資源環境領域的應用方興未艾，從技術、地理信息、經濟社會的需求等方面分析，在該領域有以下趨勢及建議：
應用軟體數據埠應有專門化，專業化方向發展，在同類型同方向的GIS數據交流共享方向提供適當的方便，以解決GIS數據來源和數據質量難以保證的問題。
結合國家信息化推進工作，以電子政務相關工程為基礎，推動GIS在資源環境管理中的推廣應用。信息化建設已成為我國各級政府及企業的重要任務，GIS在以資源、能源、生產、資金等空間綜合配置、優化組合為目的的信息化建設中，可以發揮應有的作用；結合相應的應用工程，推動GIS的發展；
應用往專業化方向發展，功能由通用管理功能轉向資源評估、監督、跟蹤分析等專業功能方向發展。隨著經濟社會的發展，經濟社會與資源環境之間的各方面的矛盾及問題逐漸暴露出來，這些問題在時間和空間上具有諸多的關聯性，分析這些問題、提出合理的解決方案建議，需要功能更專業化的GIS軟體系統支持；
支持多源、多尺度、多類型集成應用的軟體平台工具的開發應用。信息獲取技術的快速發展和多源化趨勢，要求資源環境方面的GIS應能夠接收、處理及分析多種來源、多尺度的地理信息；
促進3S技術集成應用，推動專業技術及軟體的發展，全球定位系統、遙感技術與GIS的集成應用已成為GIS軟體發展的趨勢之一，而這種應用的發展是在應用推動的基礎上建立的，針對特定的應用領域的集成化的GIS將成為資源環境領域GIS的發展方向，也是系統與業務結合的需要；
開展專業應用系統開發建設，結合資源環境各領域的需求，開發多種專業化的GIS，如針對性生態保護區、生態功能區、地下水、生物資源等領域的專業性GIS軟體與管理系統。 國內GIS現狀和對策
地理信息系統技術是一門綜合性的技術，它的發展是與地理學、地圖學、攝影測量學、遙感技術、數學和統計科學、信息技術等有關學科的發展分不開的。GIS的發展可分為四個階段：第一個階段是初始發展階段，20世紀60年代世界上第一個GIS系統由加拿大測量學家R.F.Tomlison提出並建立，主要用於自然資源的管理和規劃；第二個階段是發展鞏固階段，20世紀70年代由於計算機硬體和軟體技術的飛速發展，尤其是大容量存儲設備的使用，促進了GIS朝實用的方向發展，不同專題、不同規模、不同類型的各具特色的地理信息系統在世界各地紛紛付諸研製，如美國、英國、德國、瑞典和日本等國對GIS的研究都投入了大量的人力、物力和財力；第三個階段是推廣應用階段，20世紀80年代，GIS逐步走向成熟，並在全世界范圍內全面推廣，應用領域不斷擴大，並與衛星遙感技術結合，開始應用於全球性的問題，這個階段涌現出一大批GIS軟體，如ARC/INFO，GENAMAP，SPANS，MAPINFO，ERDAS，Microstation等；第四個階段是蓬勃發展階段，20世紀90年代，隨著地理信息產品的建立和數字化信息產品在全世界的普及，GIS成為確定性的產業，並逐漸滲透到各行各業，成為人們生活、學習和工作不可缺少的工具和助手。
地理信息系統的研製與應用在我國起步較晚，雖然歷史較短，但發展勢頭迅猛。我國GIS的發展可分為三個階段。第一階段從1970年到1980年，為准備階段，主要經歷了提出倡議、組建隊伍、培訓人才、組織個別實驗研究等階段。機械制圖和遙感應用，為GIS的研製和應用做了技術和理論上的准備。第二階段從1981年到1985年，為起步階段，完成了技術引進、數據規范和標準的研究、空間資料庫的建立、數據處理和分析演算法及應用軟體的開發等環節，對GIS進行了理論探索和區域性的實驗研究。第三個階段從1986年到2013年，為初步發展階段，我國GIS的研究和應用進入有組織、有計劃、有目標的階段，逐步建立了不同層次、不同規模的組織機構、研究中心和實驗室。GIS研究逐步與國民經濟建設和社會生活需求相結合，並取得了重要進展和實際應用效益。主要表現在四個方面：（1）制定了國家地理信息系統規范，解決信息共享和系統兼容問題，為全國地理信息系統的建立做准備。（2）應用型GIS發展迅速。（3）在引進的基礎上擴充和研製了一批軟體。（4）開始出版有關地理信息系統理論、技術和應用等方面的書籍，設立了地理信息系統專業，培養了大批人才，並積極開展國際合作，參與全球性地理信息系統的討論和實驗。在科技部等國家有關部門的大力組織和支持下，國產GIS基礎軟體開發工作取得了重要進展，出現了一批GIS高技術企業，開發出了較為成熟的國產GIS軟體，如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等，並形成了一定的產業規模。這些國產GIS軟體以較高的性價比，打破了國外GIS軟體對我國市場的壟斷，有力促進了我國地理信息系統技術的發展。這些年，GIS技術在我國得到了廣泛應用，其應用面從傳統的城市規劃、土地利用、測繪、環境保護、電力、電信、減災防災等領域滲透到礦產資源調查、海洋資源調查與管理等各方面，取得了豐碩的成果和巨大的經濟效益。當前，國家有關部門正逐步將GIS嵌入到電子政務系統中。
隨著計算機和信息技術的快速發展，GIS技術得到了迅猛的發展。GIS系統正朝著專業或大型化、社會化方向不斷發展著。「大型化」體現在系統和數據規模兩個方面；「社會化」則要求GIS要面向整個社會，滿足社會各界對有關地理信息的需求，簡言之就是「開放數據」、「簡化操作」，「面向服務」，通過網路實現從數據乃至系統之間的完全共享和互動。下面我們從地理信息系統技術角度來討論和分析當前GIS的相關技術及其發展趨勢。1.1 空間信息的獲取、處理與交換地理空間數據是GIS的血液，構建和維護空間資料庫是一項復雜、工作量巨大的工程，它包括：數據的獲取、校驗和規范化、結構化處理、數據維護等過程。GIS處理的數據對象是空間對象，有很強的時空特性，獲取數據的手段及數據的形式也復雜多樣。獲取數據的基本方式有：野外全站儀平板測量、GPS測量、室內地圖掃描數字化、數字攝影測量、從遙感影像進行目標測量和數據轉換等。這些獲取技術已基本成熟。同時，空間數據也具有很強的時效性，不同的空間數據必須進行周期不等的數據更新維護，空間資料庫中數據的准確、及時、完整是實現GIS應用系統價值的前提基礎。空間數據維護往往涉及跨部門、跨行業的多種數據格式和多種數據類型的大量數據，提供有效的空間數據編輯更新手段是當前亟待解決的一個重要課題。基於上述信息獲取技術，在過去的二十年間，國家有關部委和行業部門已經積累了大量原始數字化數據和相應資料，建立了1100多個大、中型資料庫以及大量的各類數字化地理基礎圖、專題圖、城市地籍圖等。國家測繪局已經完成了全國l：100萬、 1：25萬基礎地理空間資料庫以及全國七大江河數字地形模型的建設，並啟動了全國l：5萬，部分省份1：1萬基礎地理空間資料庫的建設。這些基礎數據有力促進了GIS技術的廣泛應用，進而產生了大量的GIS數據。但由於地理信息系統軟體大多採用不同的空間數據模型，以及它們在地理實體上的認識差異，使得所積累的數據難以轉換和共享（即使能夠數據轉換，也會產生信息的丟失），從而形成一個個新的數據孤島。制訂數據交換的格式標准已成為大家的共識。一些國家和組織已經在進行這方面的工作，並定義了一些數據交換標准，如SDTS，OpenGIS聯盟制訂的GML，另外一些公認的數據格式如DXF，Shapefile和MIF文件格式等正逐漸成為數據交換的事實標准。我國也在「九五」期間制定了地球空間數據轉換標准。但是由於人們對空間信息認識和研究成果的制約，還沒有一個統一的地理數據模型，因此建立實用的數據交換格式和信息標准將是一個長期、復雜過程。1.2 空間數據的管理空間數據的管理涉及到二個方面的內容：空間數據模型和空間資料庫。空間數據模型刻畫了現實世界中空間實體及其相互間的聯系，它為空間數據的組織和空間資料庫的設計提供了基本的方法。因此，空間數據模型的研究對設計空間資料庫和發展新一代GIS系統起著舉足輕重的作用。在GIS中與空間信息有關的信息模型有三個，即基於對象(要素)(Feature)的模型、場(Field)模型以及網路(Network)模型。GIS基礎軟體平台的研製和應用系統的設計開發一直沿用這三種空間數據模型，但這些模型在空間實體間的相互關系及其時空變化的描述與表達、數據組織、空間分析等方面均有較大的局限性，難以滿足新一代GIS基礎軟體平台和應用系統發展的要求。主要表現為：（1） 僅能表達空間點、線、面目標間極為有限的簡單拓撲關系，且這些拓撲關系的生成與維護耗時費力；（2） 難以有效地表達現實三維空間實體及其相互關系；（3） 適於記錄和表達某一時刻空間實體性狀及相互間關系靜態分布，難以有效地描述和表達空間實體及其相互間關系的時空變化；（4） 沒有考慮異地、異構、異質空間數據的互操作和分布式「對象」處理等問題。針對上述不足，時空數據模型、三維數據模型、分布式空間數據管理、GIS設計的CASE工具等研究已成為當前國際上GIS空間數據模型研究的學術前沿。

⑹ GIS發展歷史與發展趨勢

經過了多年的發展，各行業對 GIS 的認識和掌握程度日益提高，GIS 本身的技術水平和軟硬體設施也日臻完善，其綜合性和先進性也得到充分體現，這使得 GIS 在資源環境和社會經濟等領域得到了廣泛應用，發揮了重大的作用。目前，GIS 應用領域已包括測繪、政府、建築、地質、環保、農業、城鄉規劃、災害監測等各個部門。

1. GIS 發展歷史

回顧 GIS 發展的歷史，可以歸納為三個發展階段。20 世紀 50 年代中期到 80 年代後期，是 GIS 的開發時期，該階段的 GIS 軟體是以地圖為基礎進行單機、集中式處理，具有數據處理系統和管理信息系統初期設計的主要特點。80 年代末到 90 年代初是 GIS 第二個發展階段，這一階段 GIS 在快速發展的計算機硬體和軟體支撐下得到了迅速發展，商品化GIS 軟體正式進入傳統的軟體市場，並在各行業中得到廣泛應用。90 年代中後期以來，是GIS 的第三個重要的發展歷史時期，此時 GIS 普遍採用了面向對象的軟體技術，極大提高了 GIS 的二次開發能力，實現了空間數據和屬性數據的一體化存儲。在此基礎上還逐漸形成了 「3S」技術集成，在一定程度上實現了矢量數據、圖像數據一體化存儲、疊加和矢量-柵格數據的相互轉化。

在地學應用方面，GIS 發展主要經歷了以下幾個階段: 20 世紀 70 年代末，一些數學地質專家、遙感地質專家、計算機地學處理專家積極開展了這方面應用工作; 80 年代中後期，GIS 的地學應用特別是礦產資源評價預測處於實驗成熟期; 進入 90 年代，GIS 在地學和其他領域得到空前廣泛應用; 90 年代初期，美國礦產資源評價預測廣泛應用了包括GIS 在內的計算機信息處理技術，90 年代中後期，GIS 在礦產預測方面採用了多種數學模型，如模糊邏輯法、代數法、神經網路法，這些工作極大地推動和豐富了地學研究與 GIS的結合。

2. GIS 未來發展趨勢

從系統角度看，在未來的幾十年內，GIS 將向著數據標准化 ( Interoperable GIS) 、數據多維化 ( 3D/4D GIS) 、系統集成化 ( Component GIS) 、平台網路化 ( Web GIS) 和應用社會化 ( 數字地球，DE) 的方向發展。

互操作地理信息系統 ( Interoperable GIS) 是 GIS 系統集成平台，它實現在異構環境下多個地理信息的系統或其應用系統之間的互相通信和協作，以完成某一特定任務。

三維或四維地理信息系統 ( 3D/4D GIS) 是從以往靜態的二維 GIS 模型向三維、四維、甚至多維的動態模型轉換，從而實現利用 GIS 表達世界真三維空間數據場。目前 3DGIS 已開始應用於許多行業中，如礦山三維 GIS 的構建，地質構造模型的三維可視化，城市三維景觀製作，三維可視化在固體礦產中的應用，三維可視化在地震解釋中的應用，三維 GIS 在地質災害中的應用，三維 GIS 在數字區調中的應用等。

Com GIS ( Component GIS) 是面向對象和構件技術的地理信息系統，是把 GIS 的功能模塊劃分為多個控制項，每個控制項完成不同的功能，通過可視化的軟體開發工具集成起來，形成最終 GIS 應用。

Web GIS 是 Internet 和 WWW 技術應用於 GIS 開發的產物，是實現 GIS 互操作的一條最佳解決途徑。從 Internet 的任意節點，用戶都可以瀏覽 Web GIS 站點中的空間數據，製作專題圖，進行各種空間信息檢索和空間分析。隨著 Internet 的飛速發展，Web GIS 的發展更加廣闊，它改變了 GIS 數據及應用的訪問和傳輸方式，使 GIS 真正變成了大眾使用的工具。

數字地球 ( DE) 是對真實地球及其相關現象統一性的數字化重現和認識，其核心思想是用數字化手段統一處理地球問題和最大限度地利用信息資源。數字地球是 GIS 的延伸，建立數字地球的核心技術包括 GIS 與資料庫、遙感、遙測、信息技術等。遙感、遙測技術用來完成數據採集、處理和識別，GIS 和資料庫技術用於完成數據存儲、檢索、集成、融合、綜合和分析，從而完成數字地球的核心功能，光纜、衛星通信技術以及計算機網路等技術則完成海量空間數據的傳輸任務。

⑺ 為什麼GIS的發展存在多樣化的趨勢

GIS隨著技術和應用的發展，自身的技術和融合的IT技術越來越多，應用的領域越來越多，所以呈現多樣化的趨勢。