摘要：本文描述了GIS的特點，通過回顧GIS的國內外發展歷程，對GIS技術的今后發展進行了展望并分析當前GIS的發展趨勢及其主要應用的領域。

　　關鍵詞：GIS，特點，發展趨勢

　　
　　地理信息系統（GeographicInformationSystem，GIS）是為特定的應用目標而建立的空間信息系統，是在計算機軟件、硬件及網絡支持下，對有關空間數據進行預處理、輸入、存儲、查詢、檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應用的技術系統。
　　1.GIS的特點
　　1.1數據存儲量小
　　數據存儲是將數據以某種格式記錄在計算機內部或外部存儲設備上。空間數據存儲與管理是GIS數據管理的核心，各種圖形或圖像信息都以嚴密的邏輯結構存放于空間數據庫中，屬性數據的管理一般直接利用商用關系數據庫軟件，如Oracle、SQL、Server。
　　1.2標準化和數字化
　　將多信息源的空間數據和統計數據進行分級、分類、規格化和標準化，通過人機交互方式來選擇顯示的對象與形式，對于圖形數據，根據要素的信息量和密集程度，可選擇放大或縮小顯示。數據輸出系統處理分析，可以直接提供給用戶各種地圖、圖表、數據報表或文字報告等，便于進行社會經濟和自然資源、環境等要素之間的對比和相關分析。
　　1.3多維結構
　　在二維空間編碼基礎上，實現多專題的第三維信息結構的組合，并按時間序列延續，從而使它具有信息存貯、更新和轉換能力，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數據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據的分析技術，可以實現緩沖分析、疊加分析、網絡分析，空間插值、統計分析等功能，來解決用戶的實際問題，如人口分布、環境污染、區域經濟情況、交通情況等。紐約市曾經對其數據庫進行了調查，發現有80%以上的信息圖為地理信息或與地理信息有關。
　　2.地理信息系統(GIS)的發展歷史及現狀
　　GIS是為解決資源與環境等全球性問題而發展起來的技術與產業。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(CGIS)，隨后又出現了美國哈佛大學的SYMAP和GRID等系統。自那時起，GIS就開始服務于經濟建設和社會生活。在北美、西歐和日本等發達國家，現在已建立了國家級、洲際之間以及各種專題性的地理信息系統。我國GIS的研究與應用始于80年代，近二十年來發展也十分迅速，在計算機輔助繪制地圖等方面開展了大量基礎性的試驗與研究工作，在理論、技術方法和實踐經驗等方面都有了長足的進步。當今，GIS系統已成為年增長率為35%的新興技術產業，出現了諸如ARC/INFO、MAPINFO和GENAMAP等著名軟件，它們在城市建設、環境保護和社會發展等方面發揮了巨大的作用，隨著科技的發展，GIS發展的勢頭越來越迅猛。GIS技術日臻成熟，已廣泛地應用于環境、資源、石油、電力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市規劃、經濟咨詢、災害損失預測、投資評價、政府管理和軍事等與地理坐標相關的幾乎所有領域。
　　但是，隨著信息技術，尤其是計算機技術的快速發展、數字地球（DigitalEarth）的提出與實施，以及GIS的應用深度的不斷深入和廣度的擴大，GIS正處于急劇變化與發展之中，并對GIS提出了許多新的要求。一方面，計算機的進步、信息網的發展和利用等技術上的突破，使得以數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字形式表示的信息，例如數字和文本。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的應用將會取得突飛猛進的發展。
　　3.地理信息系統(GIS)的展望
　　3.1GIS將往高維化發展
　　GIS在礦山與地質領域的應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。現有的GIS軟件雖然可以用數字高程模型來處理空間實體的高程坐標，但是由于他們無法建立空間實體的三維拓撲關系，使得很多真三維操作難以實現，因而人們將現有的GIS稱為二維GIS或2.5維GIS。礦山、地質以及氣象、環境、地球物理、水文等眾多的應用領域都需要三維GIS平臺來支持他們大量的真三維操作。空間可視化技術是指在動態、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。虛擬現實(VR)技術，也稱虛擬環境和人工現實，已在游戲中成功使用。運用空間可視化技術和虛擬現實技術進行地形環境仿真，真實再現地景，用于交互式觀察和分析，提高對地形環境的認知效果，是今后三維GIS可視化發展的一個重點。
　　四維GIS（4DGIS）一般是指在原有的三維GIS基礎上加入時間變量而構成的GIS。許多人認為地質特征是不變的，但實際上大部分地質特征是動態的、變化的，不是所有地質情況都是變化緩慢的，水災、地震、暴風雨以及滑坡都會使局部地質條件發生快速而巨大的變化。地質學家對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。比如數據量的幾何級數增長，致使數據的采集、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、數據庫技術以及相關電子技術的發展而得到解決。因此，如何設計4DGIS并運用它來描述和處理地理對象的時態特征是一個重要的發展領域。
　　3.2GIS將更加網絡化、智能化和集成化
　　隨著Internet/Intrannet的迅速發展，利用Internet技術在Web上發布空間數據或用戶通過Internet瀏覽空間數據是GIS發展的必須趨勢。事實上，萬維網(WWW)已經成為GIS的新的操作平臺。不過由于萬維網技術還很年輕，有著很大的發展空間，這也會WebGIS帶來很好的發展機遇。
　　雖然GIS經過多年的發展已逐漸成熟，但其應用還主要停留在數據庫、空間疊加分析上，缺乏知識處理能力和推理能力。可以預見，智能GIS將得到很好的發展，從而更好地服務于社會和人類。智能GIS是指與專家系統(ExpertSystem簡稱ES)、神經網絡、遺傳算法等相結合的GIS，它實際上是基于知識的專家系統在GIS中的應用，它將在解決如城市規劃與管理、交通運輸管理、生態環境管理等問題時起到非常重要的作用。
　　3.3移動GIS發展
　　它不存在與服務器的交互，是一種離線運行模式，是GIS、GPS、移動通信、互聯網服務、多媒體技術等的集成。
　　地理信息系統作為一門應用性很強的綜合性學科，它是由地理信息科學、地理學、地球系統學、管理學、市場學、遙感技術、全球定位技術、電子計算機技術和通訊技術等科學技術相互滲透而發展起來的一門新興邊緣學科。GIS是在同這些技術集成中體現它的價值，隨著這些相關學科和技術的發展，GIS必將得到發展。我相信，隨著現代科學技術的不斷發展，會促進GIS更好更快地發展。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應用系統設備，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單兵作戰。
　　4.結語
　　上述這些GIS的發展趨勢并不是孤立的，而是相互影響、相互促進，它涉及多學科的相互滲透、相互支撐。其目的就是促進地理信息產業的建設與發展，更好地為人類了解和保護人類賴以生存的環境服務。面對今天的計算機技術的快速發展，面對GIS充滿生機與活力的前景，我們應該進一步面向世界、抓住機遇、探索規律、促進GIS技術與產業的發展。可以預見，隨著計算機技術的發展，信息高速公路的建成，一個以地理信息系統為平臺，以信息高速公路為紐帶的“數字地球”，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】
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