地理信息系統技術背景
1. 地理信息系統（GIS）應用現狀及發展趨勢
現有常見制應用：
空間大地測量信息系統（SGIS）
GPS參考系動態變換信息系統(GPS-KTIS)
發展趨勢：由於地理信息系統一般由硬體/軟體、數據/資料庫、用戶構成。建立一個可應用的系統，3要素缺一不可，同樣，發展也繞此展開。
一，硬體/軟體
硬體：地理信息系統對計算機資源的要求不僅在空間數據的數據量方面，還在數據處理的復雜程度方面。
軟體趨勢：
1、不同種類型的界限逐漸模糊
2、Client/Server環境的流行
3、多媒體技術的發展和應用
4、計算機與通信技術的融合
地理信息系統軟體的開發都基於 明確的設計原則和對空間數據處理的理解。一般來說，軟體開發對功能關注大於可用性。
二、空間數據
從周期、精度、拓撲關系和屬性著手
三、用戶
針對不同的用戶建立不同的系統。
gis特有功能的發展趨勢
1、數據採集與更新
2、數據集成
3、空間分析與人工智慧
4、空間檢索
2. 從事地理信息系統行業的人應具備怎樣的教育和培訓背景
教育背景：測繪、地理信息系統、遙感、計算機相關專業
培訓背景：ArcGIS應用與開發培訓、計算機編程培訓
3. 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。
4. 地理信息系統的發展概況
我國地理信息系統的起步稍晚，但發展勢頭相當迅猛，大致可分為以下三個階段。
第一是起步階段。20世紀70年代初期，我國開始推廣電子計算機在測量、制圖和遙感領域中的應用。隨著國際遙感技術的發展，我國在1974年開始引進美國地球資源衛星圖像，開展了遙感圖像處理和解譯工作。1976年召開了第一次遙感技術規劃會議，形成了遙感技術試驗和應用蓬勃發展的新局面，先後開展了京津唐地區紅外遙感試驗。新疆哈密地區航空遙感試驗、天津渤海灣地區的環境遙感研究、天津地區的農業土地資源遙感清查工作。長期以來，國家測繪局系統開展了一系列航空攝影測量和地形測圖，為建立地理信息系統資料庫打下了堅實的基礎。解析和數字測圖、機助制圖、數字高程模型的研究和使用也同步進行。1977年誕生了第一張由計算機輸出的全要素地圖。1978年，國家計委在黃山召開了全國第一屆資料庫學術討論會。所有這些為GIS的研製和應用作了技術上的准備。
第二是試驗階段。進入80年代之後，我國執行「六五」、「七五」計劃，國民經濟全面發展，很快對「信息革命」作出熱烈響應。在大力開展遙感應用的同時，GIS也全面進入試驗階段。在典型試驗中主要研究數據規范和標准、空間資料庫建設、數據處理和分析演算法及應用軟體的開發等。以農業為對象，研究有關質量評價和動態分析預報的模式與軟體，並用於水庫淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環境質量評價與人口趨勢分析等多項專題的試驗研究。在專題試驗和應用方面，在全國大地測量和數字地面模型建立的基礎上，建成了全國1：100萬地留資料庫系統和全國土地信息系統、1：4見萬全國資源和環境信息系統及1：25o萬水土保持信息系統，並開展了黃土高原信息系統以及洪水災情預報與分析系統等專題研究試驗。用於輔助城市規劃的各種小型信息系統在城市建設和規劃部門也獲得了認可。
在學術交流和人才培養方面得到很大發展。在國內召開了多次關於GIS的國際學術討論會。1985年，中國科學院建立了「資源與環境信息系統國家級重點開放實驗室」，1988年和1990年武漢測繪科技大學先後建立了「信息工程專業」和「測繪遙感信息工程國家級重點開放實驗室」。我國許多大學中開設了rs方面的課程和不同層次的講習班，已培養出了一大批從事GIS研究與應用的博士和碩土。
第三是GIS全面發展階段。80年代末到90年代以來，我國的GIS隨著社會主義市場經濟的發展走上了全面發展階段。國家測繪局正在全國范圍內建立數字化測繪信息產業。1：100萬地圖資料庫已公開發售，衛：25萬地圖資料庫也已完成建庫，並開始了全國1石萬地圖資料庫生產與建庫工作，各省測繪局正在抓緊建立省級1：1萬基礎地理信息系統。數字攝影測量和遙感應用從典型試驗逐步走向運行系統，這樣就可保證向GIS源源不斷地提供地形和專題信息。進入90年代以來，沿海、沿江經濟開發區的發展，土地的有償使用和外資的引進，急需GIS為之服務，有力地促進了城市地理信息系統的發展。用於城市規劃、土地管理、交通、電力及各種基礎設施管理的城市信息系統在我國許多城市相繼建立。
在基礎研究和軟體開發方面，科技部在「九五」科技攻關計劃中，將「遙感、地理信息系統和全球定位系統的綜合應用」列入國家「九五」重中之重科技攻關項目，在該項目中投入相當大的研究經費支持武漢測繪科技大學、北京大學、中國地質大學、中國林業科學研究院和中國科學院地理研究所等單位開發我國自主版權的地理信息系統基礎軟體。經過幾年的努力，中國GIS基礎軟體與國外的差距迅速縮小，涌現出若干能參與市場競爭的地理信息系統軟體，如GeoStar， MapGIS， OityStar， ViewGIS等。在遙感方面，在該項目的支持下，已建立全國基於IK4遙感影像土地分類結果的土地動態監測信息系統。國家這一重大項目的實施，有力地促進了中國遙感和地理信息系統的發展。
5. 地理信息系統的應用背景
地理信息系統 ( Geographic Information System，GIS) 是一項以計算機為基礎的新興技術，是管理和研究空間數據的技術。圍繞這項技術的研究、開發和應用形成了一門交叉性、邊緣性的學科 ( ESRI Corporation，2010) 。在計算機軟硬體的支持下，它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行有效管理、研究各種空間實體及其相互關系。通過對多因素的綜合分析，迅速地獲取滿足應用需要的信息，並以地圖、圖形或數據的形式表示處理的結果。
目前世界上常用的 GIS 軟體已達 400 多種。它們大小不一，風格各異。國外較著名的有 Arc View，ArcInfo，MapInfo，GenaMap 等; 國內較著名的有 MapGIS，GeoStar 等 ( ESRI Corporation，2010) 。雖然 GIS 起步晚，但它發展快，目前已成功地應用到 100 多個領域。
地理信息系統軟體的研究應用，歸納概括有兩種情況。第一種是利用 GIS 系統來處理用戶的數據; 第二種是在 GIS 的基礎上，利用它的開發函數庫二次開發出專用的地理信息系統軟體。目前 GIS 已成功地應用到了包括資源管理、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、能源、教育、軍事等領域。
在美國、日本等發達國家，地理信息系統的應用遍及安全、環境保護、資源保護、災害預測、投資評價、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，地理信息系統的應用在城市規劃管理、交通運輸、環保、農業、制圖等領域發揮了重要的作用，先後開發出了眾多基於 GIS 的防震減災、地質災害預測、煤礦通風安全信息、城市安全防範等信息管理系統，取得了良好的經濟效益和社會效益。
由於 GIS 在煤礦中能夠對煤礦生產進行實時動態監控、預測預報事故、進行生產管理以及快速有效地調度管理，對減少事故發生起著非常重要的作用。目前，地理信息系統在礦山領域中的應用主要包括以下幾個方面。
( 1) 基於 GIS 的礦圖管理與更新
對地理底圖數據的管理與更新，包括地理底圖數據的錄入、編輯、修改、保存、輸出以及地理底圖庫的生成，可使用 GIS 的圖形編輯系統、空間分析系統、輸出系統、地圖庫管理系統、校正系統等進行處理。
對於其他諸如採掘工程平面圖、開拓巷道布置系統圖、通風系統圖、避災路線圖等礦圖，運用 GIS 可以實現圖形處理與非圖形屬性信息處理相結合，用戶不必在兩個系統之間來回切換，提高了系統性能。另外，圖紙的無級縮放功能可以對任何圖形或圖層任意縮小和放大。漫遊功能可漫遊到圖上任意點，仔細查看每一條巷道及布置，可測算並動態顯示任意兩點間的距離。
( 2) 礦井監測及調度管理
以圖形方式實時監測煤礦感測器的工作情況以及井下設備的工作狀態。在圖上能夠看到每個感測器當時的物理參量和設備的開停狀態。如瓦斯超限時有鈴聲報警，通訊中斷時有相應的顯示。通風系統提供實時的風速、風量、風向、變化趨勢等相關數據的處理及分析功能，能實時顯示和查詢監控所採集的數據，並能自動進行超限報警。
( 3) 塌陷區的動態監測系統
塌陷區動態監測系統包括動態監測解譯系統和統計系統兩部分。第一部分主要實現對圖像的顯示、分析和校準等; 第二部分主要實現功能查詢、面積統計和統計圖的繪制等。GIS 主要用於該系統的統計分析。
( 4) 煤礦生產勘探管理中的應用
應用 GIS 進行圖件管理，主要是應用其對柵格圖像的管理功能。這種管理貫穿於煤礦生產勘探設計到勘探資料提交的全部過程。其關鍵技術是柵格圖像的獲取和處理。
( 5) 礦井災害事故預測預報
應用 GIS 復雜而深層次的可視化查詢、分析功能，建立礦井災害事故預測預報系統。例如，在煤礦突水預測預報中，可以選用斷層密度、岩溶發育程度、水壓及隔水層有效厚度、開采方法、頂板管理方法等因素構成模型。通過與實際結果的多次擬合，得出突水指數，最後以圖形的方式輸出危險突水區。同樣，對於礦井中瓦斯及煤塵爆炸、頂板冒落、煤層自然發火、沖擊地壓等災害事故也可以用同樣的方式進行預測預報。
GIS 也可用於突發事故的救災指揮系統，通過 GIS 功能強大的 SQL 查詢，在顯示器上可以看到由 GIS 分析得出的該事故可能波及的范圍、疏散人員的最佳路徑以及該事故可能造成的損失等，管理人員將 GIS 所提供的資料與現場實際情況相結合，進行調度指揮，把事故的損失盡可能降到最低 ( 孫長篙等，2004) 。
( 6) 基於 GIS 數字煤礦的發展
所謂數字煤礦是指在煤礦范圍內建立一個以三維坐標為主線，將煤礦信息構建成一個煤礦信息模型，描述煤礦中每一點的全部信息，按三維坐標組織、存儲起來，並提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段，使有關人員可以快速、准確、充分和完整地了解及利用煤礦各方面的信息。
6. 地理信息系統的發展歷史
35,000年前，在Lascaux附近的洞穴牆壁上，法國的Cro Magnon獵人畫下了他們所捕獵動物的圖案。與這些動物圖畫相關的是一些描述遷移路線和軌跡線條和符木。這些早期記錄符合了現代地理信息系統的二元素結構：一個圖形文件對應一個屬性資料庫。 18世紀地形圖繪制的現代勘測技術得以實現, 同時還出現了專題繪圖的早期版本, 例如：科學方面或戶口普查資料。 20世紀初期世紀將圖片分成層的「照片石印術」得以發展。直至60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬體的發展導致通用計算機「繪圖」的應用。
1967年世界第一個投入實際操作的GIS系統由聯邦能量、礦產和資源部門在安大略省的渥太華開發出來。 這個系統是由Roger Tomlinson開發的，被稱為「Canadian GIS」（CGIS）。它被用來存儲，分析以及處理所收集來的有關加拿大土地存貨清單（CLI）數據。CLI通過在1:250，000的比例尺下繪制關於土壤, 農業, 休閑、野生生物、水鳥、林業, 和土地利用等各種信息為加拿大農村測定土地能力，並增設了了等級分類因素來進行分析。
CGIS是世界的第一個「系統」， 並且在「繪圖」應用上進行了改進，它具有覆蓋，測量，資料數字化/掃描的功能，支持一個跨越大陸的國家坐標系統，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的「弧」，並且將屬性和位置的信息分別存儲在單獨的文件中。它的開發者，地理學家Roger Tomlinson，被稱為「GIS之父」。
CGIS一直持續到20世紀70年代才完成，但這花費了太長的一段時間，因此在它最初發展期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業地圖應用軟體的供應商競爭。微型計算機硬體的發展使得象ESRI和CARIS那樣的供應商成功地兼並了大多數的CGIS特徵，並結合了對空間和屬性信息的分離的第1 種世代方法與對組織的屬性數據的第2種世代方法入資料庫結構。20世紀80年代和90年代產業成長刺激了應用了GIS的UNIX工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末，在各種系統中迅速增長使得其在在相關的少量平台已經得到了鞏固和規范。並且用戶開始提出了在互聯網上查看GIS數據的概念，這要求數據的格式和傳輸標准化。
我國地理信息系統的起步稍晚，但發展勢頭相當迅猛，大致可分為以下三個階段。
第一是起步階段。20世紀70年代初期，我國開始推廣電子計算機在測量、制圖和遙感領域中的應用。隨著國際遙感技術的發展，我國在1974年開始引進美國地球資源衛星圖像，開展了遙感圖像處理和解譯工作。1976年召開了第一次遙感技術規劃會議，形成了遙感技術試驗和應用蓬勃發展的新局面，先後開展了京津唐地區紅外遙感試驗。新疆哈密地區航空遙感試驗、天津渤海灣地區的環境遙感研究、天津地區的農業土地資源遙感清查工作。長期以來，國家測繪局系統開展了一系列航空攝影測量和地形測圖，為建立地理信息系統資料庫打下了堅實的基礎。解析和數字測圖、機助制圖、數字高程模型的研究和使用也同步進行。1977年誕生了第一張由計算機輸出的全要素地圖。1978年，國家計委在黃山召開了全國第一屆資料庫學術討論會。所有這些為GIS的研製和應用作了技術上的准備。
第二是試驗階段。進入80年代之後，我國執行「六五」、「七五」計劃，國民經濟全面發展，很快對「信息革命」作出熱烈響應。在大力開展遙感應用的同時，GIS也全面進入試驗階段。在典型試驗中主要研究數據規范和標准、空間資料庫建設、數據處理和分析演算法及應用軟體的開發等。以農業為對象，研究有關質量評價和動態分析預報的模式與軟體，並用於水庫淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環境質量評價與人口趨勢分析等多項專題的試驗研究。在專題試驗和應用方面，在全國大地測量和數字地面模型建立的基礎上，建成了全國1：100萬地留資料庫系統和全國土地信息系統、1：4見萬全國資源和環境信息系統及1：25o萬水土保持信息系統，並開展了黃土高原信息系統以及洪水災情預報與分析系統等專題研究試驗。用於輔助城市規劃的各種小型信息系統在城市建設和規劃部門也獲得了認可。
在學術交流和人才培養方面得到很大發展。在國內召開了多次關於GIS的國際學術討論會。1985年，中國科學院建立了「資源與環境信息系統國家級重點開放實驗室」，1988年和1990年武漢測繪科技大學先後建立了「信息工程專業」和「測繪遙感信息工程國家級重點開放實驗室」。我國許多大學中開設了rs方面的課程和不同層次的講習班，已培養出了一大批從事GIS研究與應用的博士和碩土。
第三是GIS全面發展階段。80年代末到90年代以來，我國的GIS隨著社會主義市場經濟的發展走上了全面發展階段。國家測繪局正在全國范圍內建立數字化測繪信息產業。1：100萬地圖資料庫已公開發售，衛：25萬地圖資料庫也已完成建庫，並開始了全國1石萬地圖資料庫生產與建庫工作，各省測繪局正在抓緊建立省級1：1萬基礎地理信息系統。數字攝影測量和遙感應用從典型試驗逐步走向運行系統，這樣就可保證向GIS源源不斷地提供地形和專題信息。進入90年代以來，沿海、沿江經濟開發區的發展，土地的有償使用和外資的引進，急需GIS為之服務，有力地促進了城市地理信息系統的發展。用於城市規劃、土地管理、交通、電力及各種基礎設施管理的城市信息系統在我國許多城市相繼建立。
在基礎研究和軟體開發方面，科技部在「九五」科技攻關計劃中，將「遙感、地理信息系統和全球定位系統的綜合應用」列入國家「九五」重中之重科技攻關項目，在該項目中投入相當大的研究經費支持武漢測繪科技大學、北京大學、中國地質大學、中國林業科學研究院和中國科學院地理研究所等單位開發我國自主版權的地理信息系統基礎軟體。經過幾年的努力，中國GIS基礎軟體與國外的差距迅速縮小，涌現出若干能參與市場競爭的地理信息系統軟體，如GeoStar， MapGIS， OityStar， ViewGIS等。在遙感方面，在該項目的支持下，已建立全國基於IK4遙感影像土地分類結果的土地動態監測信息系統。國家這一重大項目的實施，有力地促進了中國遙感和地理信息系統的發展
7. 地理信息系統的技術特點
地理信息系統 (Geographical Information System)
簡述
簡單的幾句話，是不能解釋地理信息系統概念的。這里僅僅是泛泛的介紹。首先，GIS是一種計算機系統，它具備一般計算機系統所具有的功能，如採集、管理、分析和表達數據等功能。其次，GIS處理的數據都和地理信息有著直接間接的關系。地理信息是有關地理實體的性質、特徵、運動狀態的表徵和一切有用的知識，而地理數據則是各種地理特徵和現象間關系的符號化表示，包括空間位置、屬性特徵（簡稱屬性）及時域特徵三部分。空間位置數據描述地物或現象所在位置；屬性數據有時又稱作非空間數據，是屬於一定地物或現象、描述其特徵的定性或定量指標；時域特徵是指地理數據採集或地理現象發生的時刻或時段。由此，可以簡單地定義地理信息系統為用於採集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數據的計算機信息系統。地理信息系統是有關空間數據管理和空間信息分析的計算機系統。依照其應用領域，地理信息系統可分為土地信息系統、資源管理信息系統、地學信息系統等；根據其使用的數據模型，可分為矢量、柵格和混合型信息系統；根據其服務對象，可分為專題信息系統和區域信息系統等等。
與一般的管理信息系統相比，地理信息系統具有以下特徵：（1）地理信息系統在分析處理問題中使用了空間數據與屬性數據，並通過資料庫管理系統將兩者聯系在一起共同管理、分析和應用，從而提供了認識地理現象的一種新的思維方法；而管理信息系統則只有屬性資料庫的管理，即使存儲了圖形，頁往往以文件形式等機械形式存儲，不能進行有關空間數據的操作，如空間查詢、檢索、相鄰分析等，更無法進行復雜的空間分析。（2）地理信息系統強調空間分析，通過利用空間解析式模型來分析空間數據，地理信息系統的成功應用依賴於空間分析模型的研究與設計。
地理信息系統理解的歧意
目前，對地理信息系統的定義還存在分歧。這種分歧起因於地理信息系統本身誕生歷史不長、發展速度很快、應用領域廣泛等因素。因此，地理信息系統的定義可能基於系統具備的功能，也可能基於應用或其它方面。 David J．Cowen（1988）在分析現有地理信息系統定義的基礎上，將其歸結為以下四類：
（l）面向數據處理過程的定義。認為地理信息系統由地理數據的輸入、存儲、查詢、分析與輸出等子系統組成。過程定義本身很清楚，強調數據的處理流程，但其外延太廣泛，不利於將地理信息系統與其它地理數據自動化處理系統分開。
（2）面向專題應用的定義。在面向過程定義的基礎上，按其分析的信息類型來定義地理信息系統，如土地利用信息系統、礦產資源管理信息系統、投資環境評估信息系統、城市交通管理信息系統等。應用定義有助於描述地理信息系統的應用領域范疇。
（3）工具箱定義。這種定義基於軟體系統分析的觀點，認為地理信息系統包括各種復雜的處理空間數據的計算機程序和各種演算法。工具箱定義系統地描述了地理信息系統軟體應具備的功能，為軟體系統的評價提供了基本的技術指標。
（4）資料庫定義。在工具箱定義的基礎上，更加強調分析工具和資料庫間的聯接。一個通用的地理信息系統可看成是許多特殊的空間分析方法與數據管理系統的結合。
另外，從地理信息系統在實際應用中的作用與地位來看，目前對地理信息系統的認識可歸納為三個相互獨立又相互關聯的觀點。一是地圖觀點，強調地理信息系統作為信息載體與傳播媒介的地圖功能，認為地理信息系統是一種地圖數據處理與顯示系統，在此，每個地理數據集可看成是一張地圖，通過地圖代數實現數據的操作與運算，其結果仍然表現為一張具有新內容的地圖。測繪及各種專題地圖部門非常重視地理信息系統的快速生產高質量地圖的能力。第二種觀點稱為資料庫觀點，多為具有計算機科學背景的用戶所接納，強調資料庫系統在地理信息系統中的重要地位，認為一個完整的資料庫管理系統是任何一個 成功的地理信息系統不可缺少的部分。第三種觀點則是分析工具觀點，強調地理信息系統的空間分析與模型分析功能，認為地理信息系統是一門空間信息科學。第三種觀點普遍地為地理信息系統界所接受，並認為這是區分地理信息系統與其它地理數據自動化處理系統的唯一特徵。
綜上所述，地理信息系統可定義為：由計算機系統、地理數據和用戶組成的，通過對地理數據的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成並輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源管理、環境監測、交通運輸、經濟建設、城市規劃以及政府各部門行政管理提供新的知識，為工程設計和規劃、管理決策服務。
地理信息系統與地圖學及電子地圖
地圖作為記錄地理信息的一種圖形語言形式，最為古老，久負盛譽。從歷史發展看，地理信息系統脫胎於地圖，並成為地圖信息的又一種新的載體形式，它具有存儲、分析、顯示和傳輸的功能，尤其是計算機制圖為地圖特徵的數字表示、操作和顯示提供了成套方法，為地理信息系統的圖形輸出設計提供了技術支持；同時，地圖仍是目前地理信息系統的重要數據來源之一。但二者間有著一定的差別：地圖強調的是數據分析、符號化與顯示，而地理信息系統則注重於信息分析。同時，地圖學理論與方法對地理信息系統的發要的影響，並成為地理信息系統發展的根源之一。
地理信息系統與制圖系統的關系存在兩種看法。其一，計算機輔助制圖系統是地理信息系統的一部分；其二，地理信息系統是機助制圖系統之上的超結構（Superconstructure）。從地理信息系統的發展過程可以看出，地理信息系統的產生、發展與制圖信息系統存在著密切的聯系，兩者的相通之處是基於空間資料庫的空間信息的表達、顯示和處理。
從系統組成和功能上，一個地理信息系統擁有機助制圖系統的所有組成和功能，並且地理信息系統還有數據處理的功能。但隨著電子制圖系統（Electronic manning system，EMS）的出現和發展，出現了電子圖集。與傳統地圖集相比，電子地圖集有許多新的特徵:①聲、圖文和數據多媒體集成，把圖形的直觀性、數字的准確性、聲音的引導性和親切感相結合，充分利用了讀者的各種感官；②查詢檢索和分析決策功能，能夠支持從地圖圖形到屬性數據和從屬性數據到圖形的雙向檢索；③圖形動態變化功能，從開窗縮放、創覽閱讀等基本功能到地圖動畫功能、多維動畫圖形模擬等；④具有良好的用戶界面，使讀者介入地圖的生成過程；⑤多級比例尺之間的相互轉換，由於計算機屏幕幅面的限制和計算機潛在的計算功能和巨大的存貯能力，要求具有多級比例尺不同程度的制圖綜合功能。與地理信息系統相比，由於電子制圖系統具有電子地圖集的功能，因此它所擁有的表達與顯示空間信息的功能更強。好的電子制圖系統應具有地理信息系統的所有功能，並且具有在電子媒體上應用各種不同的格式來創建、存貯和表達資料信息的能力。
節選自《地理信息系統導論》陳述彭等編著
8. 地理信息系統專業詳細介紹
簡單地說，地理信息系統就是把地圖信息存儲到計算機里，製成電子地圖，使人專們通過計屬算機迅速查詢到目標。比如，應用這種技術可以製成城市電子地圖，我們在查詢公共汽車路線時，只需輸入起點和終點的名稱，就可以查詢出相關車次，並獲取沿途經過的道路和換乘車站等地理信息。地理信息系統實用價值巨大，可以廣泛應用於城市用地規劃、交通規劃、自然資源保護、水氣管道及災害監測和預防等領域，已逐漸成為信息產業的重要組成部分。在醫學上，運用地理信息系統的手段製作血管分布圖、器官的內部結構圖，可以非常直觀地反映出人體各部位的位置關系，所以她已經被作為強大的輔助醫療手段。正是因為地理信息系統具有種種優點，所以如今她已被全面應用於國民經濟的各個部門，滲透到百姓生活的方方面面，深刻影響著芸芸眾生獲取信息的能力和方式。
9. 地理信息系統的歷史發展
古往今來，幾乎人類所有活動都是發生在地球上，都與地球表面位置（即地理空間位置）息息相關，隨著計算機技術的日益發展和普及，地理信息系統（Geography Information System，GIS）以及在此基礎上發展起來的「數字地球」、「數字城市」在人們的生產和生活中起著越來越重要的作用。
GIS可以分為以下五部分：
人員，是GIS中最重要的組成部分。開發人員必須定義GIS中被執行的各種任務，開發處理程序。 熟練的操作人員通常可以克服GIS軟體功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟體也無法彌補操作人員對GIS的一無所知所帶來的負作用。
數據，精確的可用的數據可以影響到查詢和分析的結果。
硬體，硬體的性能影響到軟體對數據的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。
軟體，不僅包含GIS軟體，還包括各種資料庫，繪圖、統計、影像處理及其它程序。
過程，GIS 要求明確定義，一致的方法來生成正確的可驗證的結果。
GIS屬於信息系統的一類，不同在於它能運作和處理地理參照數據。地理參照數據描述地球表面(包括大氣層和較淺的地表下空間)空間要素的位置和屬性，在GIS中的兩種地理數據成分：空間數據，與空間要素幾何特性有關；屬性數據，提供空間要素的信息。
地理信息系統（GIS）與全球定位系統(GPS)、遙感系統(RS)合稱3S系統。
地理信息系統(GIS) 是一種具有信息系統空間專業形式的數據管理系統。在嚴格的意義上, 這是一個具有集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統。例如，根據在資料庫中的位置對數據進行識別。實習者通常也認為整個GIS系統包括操作人員以及輸入系統的數據。
地理信息系統（GIS）技術能夠應用於科學調查、資源管理、財產管理、發展規劃、繪圖和路線規劃。例如，一個地理信息系統(GIS)能使應急計劃者在自然災害的情況下較易地計算出應急反應時間，或利用GIS系統來發現那些需要保護不受污染的濕地。
地理數據和地理信息
什麼是信息（Information）？1948年，美國數學家、資訊理論的創始人香農（Claude Elwood Shannon）在題為《通訊的數學理論》的論文中指出：「信息是用來消除隨機不定性的東西」； 1948年，美國著名數學家、控制論的創始人維納（Norbert Wiener）在《控制論》一書中，指出：「信息就是信息，既非物質，也非能量。」 狹義資訊理論將信息定義為「兩次不定性之差」，即指人們獲得信息前後對事物認識的差別；廣義資訊理論認為，信息是指主體（人、生物或機器）與外部客體（環境、其他人、生物或機器）之間相互聯系的一種形式，是主體與客體之間的一切有用的消息或知識。我們認為信息是通過某些介質向人們（或系統）提供關於現實世界新的事實的知識，它來源於數據且不隨載體變化而變化，它具有客觀性、實用性、傳輸性和共享性的特點 。
信息與數據既有區別，又有聯系。數據是定性、定量描述某一目標的原始資料，包括文字、數字、符號、語言、圖像、影像等，它具有可識別性、可存儲性、可擴充性、可壓縮性、可傳遞性及可轉換性等特點。信息與數據是不可分離的，信息來源於數據，數據是信息的載體。數據是客觀對象的表示，而信息則是數據中包含的意義，是數據的內容和解釋。對數據進行處理（運算、排序、編碼、分類、增強等）就是為了得到數據中包含的信息。數據包含原始事實，信息是數據處理的結果，是把數據處理成有意義的和有用的形式。
地理信息作為一種特殊的信息，它同樣來源於地理數據。地理數據是各種地理特徵和現象間關系的符號化表示，是指表徵地理環境中要素的數量、質量、分布特徵及其規律的數字、文字、圖像等的總和。地理數據主要包括空間位置數據、屬性特徵數據及時域特徵數據三個部分。空間位置數據描述地理對象所在的位置，這種位置既包括地理要素的絕對位置（如大地經緯度坐標），也包括地理要素間的相對位置關系（如空間上的相鄰、包含等）。屬性數據有時又稱非空間數據，是描述特定地理要素特徵的定性或定量指標，如公路的等級、寬度、起點、終點等。時域特徵數據是記錄地理數據採集或地理現象發生的時刻或時段。時域特徵數據對環境模擬分析非常重要，正受到地理信息系統學界越來越多的重視。空間位置、屬性及時域特徵構成了地理空間分析的三大基本要素。
地理信息是地理數據中包含的意義，是關於地球表面特定位置的信息，是有關地理實體的性質、特徵和運動狀態的表徵和一切有用的知識。作為一種特殊的信息，地理信息除具備一般信息的基本特徵外，還具有區域性、空間層次性和動態性特點。
當今社會，人們非常依賴計算機以及計算機處理過的信息。在計算機時代，信息系統部分或全部由計算機系統支持，因此，計算機硬體、軟體、數據和用戶是信息系統的四大要素。其中，計算機硬體包括各類計算機處理及終端設備；軟體是支持數據信息的採集、存貯加工、再現和回答用戶問題的計算機程序系統；數據則是系統分析與處理的對象，構成系統的應用基礎；用戶是信息系統所服務的對象。
從20世紀中葉開始，人們就開始開發出許多計算機信息系統，這些系統採用各種技術手段來處理地理信息，它包括：
○ 數字化技術：輸入地理數據，將數據轉換為數字化形式的技術；
○ 存儲技術：將這類信息以壓縮的格式存儲在磁碟、光碟、以及其他數字化存儲介質上的技術；
○ 空間分析技術：對地理數據進行空間分析，完成對地理數據的檢索、查詢，對地理數據的長度、面積、體積等的量算，完成最佳位置的選擇或最佳路徑的分析以及其他許多相關任務的方法；
○ 環境預測與模擬技術：在不同的情況下，對環境的變化進行預測模擬的方法；
○ 可視化技術：用數字、圖像、表格等形式顯示、表達地理信息的技術。
這類系統共同的名字就是地理信息系統（GIS , Geographic Information System），它是用於採集、存儲、處理、分析、檢索和顯示空間數據的計算機系統。與地圖相比，GIS具備的先天優勢是將數據的存儲與數據的表達進行分離，因此基於相同的基礎數據能夠產生出各種不同的產品。
由於不同的部門和不同的應用目的，GIS的定義也有所不同。當前對GIS的定義一般有四種觀點：即面向數據處理過程的定義、面向工具箱的定義、面向專題應用的定義和面向資料庫的定義。Goodchild把GIS定義為「採集、存貯、管理、分析和顯示有關地理現象信息的綜合技術系統」。Burrough認為「GIS是屬於從現實世界中採集、存儲、提取、轉換和顯示空間數據的一組有力的工具」，俄羅斯學者也把GIS定義為「一種解決各種復雜的地理相關問題，以及具有內部聯系的工具集合」。面向資料庫是定義則是在工具箱定義的基礎上，更加強調分析工具和資料庫間的連接，認為GIS是空間分析方法和數據管理系統的結合。面向專題應用的定義是在面向過程定義的基礎上，強調GIS所處理的數據類型，如土地利用GIS、交通GIS等；我們認為地理信息系統它是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。它和其他計算系統一樣包括計算機硬體、軟體、數據和用戶四大要素。只不過GIS中的所有數據都具有地理參照，也就是說，數據通過某個坐標系統與地球表面中的特定位置發生聯系。
地理信息系統簡稱GIS，多數人認為是Geographical Information System（地理信息系統），也有人認為是Geo-information System（地學信息系統）等等。人們對GIS理解在不斷深入，內涵在不斷拓展，「GIS」中，「S」的含義包含四層意思：
一是系統（System），是從技術層面的角度論述地理信息系統，即面向區域、資源、環境等規劃、管理和分析，是指處理地理數據的計算機技術系統，但更強調其對地理數據的管理和分析能力，地理信息系統從技術層面意味著幫助構建一個地理信息系統工具，如給現有地理信息系統增加新的功能或開發一個新的地理信息系統或利用現有地理信息系統工具解決一定的問題，如一個地理信息系統項目可能包括以下幾個階段：
（1）定義一個問題；
（2）獲取軟體或硬體；
（3）採集與獲取數據；
（4）建立資料庫；
（5）實施分析；
（6）解釋和展示結果。
這里的地理信息系統技術（Geographic information technologies）是指收集與處理地理信息的技術，包括全球定位系統（GPS）、遙感（Remote Sensing）和GIS。從這個含義看，GIS包含兩大任務，一是空間數據處理；二是GIS應用開發。
二是科學（Science），是廣義上的地理信息系統，常稱之為地理信息科學，是一個具有理論和技術的科學體系，意味著研究存在於GIS和其它地理信息技術後面的理論與觀念（GIScience）。
三是代表著服務（Service），隨著遙感等信息技術、互聯網技術、計算機技術等的應用和普及，地理信息系統已經從單純的技術型和研究型逐步向地理信息服務層面轉移，如導航需要催生了導航GIS的誕生，著名的搜索引擎Google也增加了Google Earth功能，GIS成為人們日常生活中的一部分。當同時論述GIS技術、GIS科學或GIS服務時，為避免混淆，一般用GIS表示技術，GIScience或GISci表示地理信息科學，GIService或GISer表示地理信息服務。
四是研究（Studies），即GIS= Geographic Information Studies，研究有關地理信息技術引起的社會問題（societal context），如法律問題（legal context），私人或機密主題，地理信息的經濟學問題等。
因此，地理信息系統（Geographic Information System,GIS）是一種專門用於採集、存儲、管理、分析和表達空間數據的信息系統，它既是表達、模擬現實空間世界和進行空間數據處理分析的「工具」，也可看作是人們用於解決空間問題的「資源」，同時還是一門關於空間信息處理分析的「科學技術」 。 60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬體的發展導致通用計算機「繪圖」的應用。
1967年，世界上第一個真正投入應用的地理信息系統由聯邦林業和農村發展部在加拿大安大略省的渥太華研發。羅傑·湯姆林森博士開發的這個系統被稱為加拿大地理信息系統（CGIS ） ，用於存儲，分析和利用加拿大土地統計局（ CLI，使用的1:50,000比例尺，利用關於土壤、農業、休閑，野生動物、水禽、林業和土地利用的地理信息，以確定加拿大農村的土地能力。）收集的數據，並增設了等級分類因素來進行分析。
CGIS是「計算機制圖」應用的改進版，它提供了覆蓋，資料數字化/掃描功能。它支持一個橫跨大陸的國家坐標系統，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的「弧」，並在單獨的文件中存儲屬性和區位信息。由於這一結果，湯姆林森已經成為稱為「地理信息系統之父」，尤其是因為他在促進收斂地理數據的空間分析中對覆蓋的應用。
CGIS一直持續到20世紀70年代才完成，但耗時太長，因此在其發展初期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業地圖應用軟體的供應商競爭。CGIS一直使用到20世紀90年代，並在加拿大建立了一個龐大的數字化的土地資源資料庫。它被開發為基於大型機的系統以支持一個在聯邦和省的資源規劃和管理。其能力是大陸范圍內的復雜數據分析。CGIS未被應用於商業 。微型計算機硬體的發展使得象ESRI和CARIS那樣的供應商成功地兼並了大多數的CGIS特徵，並結合了對空間和屬性信息的分離的第一種世代方法與對組織的屬性數據的第二種世代方法入資料庫結構。20世紀80年代和90年代產業成長刺激了應用了GIS的UNIX工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末，在各種系統中迅速增長使得其在相關的少量平台已經得到了鞏固和規范。並且用戶開始提出了在互聯網上查看GIS數據的概念，這要求數據的格式和傳輸標准化。
10. 地理信息系統(GIS)技術系統原理是什麼
最簡單地來說，GIS是以測繪測量為基礎，以資料庫作為數據儲存和使用的數據源，以計算機編程為平台的全球空間分析即使技術。這是GIS的本質，也是核心。
物質世界中的任何事物都被牢牢地打上了時空的烙印。人們的生產和生活中百分之八十以上的信息和地理空間位置有關。地理信息系統（ Geographic Information System, 簡稱 GIS）作為獲取、存儲、分析和管理地理空間數據的重要工具、技術和學科，近年來得到了廣泛關注和迅猛發展。由於信息技術的發展，數字時代的來臨，理論上來說，GIS可以運用於現階段任何行業。 從技術和應用的角度， GIS 是解決空間問題的工具、方法和技術；
從學科的角度， GIS 是在地理學、地圖學、測量學和計算機科學等學科基礎上發展起來的一門學科，具有獨立的學科體系；
從功能上， GIS 具有空間數據的獲取、存儲、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應用等功能；
從系統學的角度， GIS 具有一定結構和功能，是一個完整的系統。
簡而言之， GIS 是一個基於資料庫管理系統（ DBMS ）的分析和管理空間對象的信息系統，以地理空間數據為操作對象是地理信息系統與其它信息系統的根本區別。
GIS即地理信息系統（Geographic Information System），經過了40年的發展，到今天已經逐漸成為一門相當成熟的技術，並且得到了極廣泛的應用。尤其是近些年，GIS更以其強大的地理信息空間分析功能，在GPS及路徑優化中發揮著越來越重要的作用。GIS地理信息系統是以地理空間資料庫為基礎，在計算機軟硬體的支持下，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供管理、決策等所需信息的技術系統。簡單的說，地理信息系統就是綜合處理和分析地理空間數據的一種技術系統。