地理信息系统(GIS)的发展历程及前景展望课程论文
2008-12-12 23:43:47 阅读520 评论1 字号：大中小 .
[摘要]地理信息系统作为一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学于一体的新兴学科，正以其实用性、科学性深入到各行各业、各个领域，也即将成为人们的IEI常生产和生活必不可少的一部分．本文在总结地理信息系统发展历程的基础上，简要地谈了谈地理信息系统的发展前景，以使更多的人了解地理信息系统的发展，关注地理信息系统的未来．
[关键词]地理信息系统；发展历程；前景展望
1 引言
地理信息系统(GeographicInformationSystem，简称GIS)是以地理空间数据库为基础，在计算硬件、软件环境支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究、综合评价、管理、定量分析和决策服务而建立的一类计算机应用系统．
GJS起源于20世纪60年代的北美(加拿大和美国)，到80年代末，特别是随着计算机技术的飞速发展，地理信息的处理、分析手段El趋先进，GIS技术也El臻成熟，目前已成功地应用于资源、环境、土地、交通、教育、军事、灾害研究、自动制图等领域．GIS在全世界范围内已发展成为一个可观的产业，并进入了大学乃至中学的课堂．因此，我们很有必要了解有关GIS的发展史及其发展前景．
2 GIS的发展历程
2.1 国际发展史
1950年，麻省理工学院制造了第一台图形显示器；1958年美国一家公司研制成第一架滚筒式绘图仪；1962年麻省理工学院一名博士研究生首次提出了计算机图形学，并论证了交互式计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而了这一科学分支的独立地位1．在此基础上，地理信息系统开始萌芽．因此说，GIS起源于20世纪60年代初期，至今，GIS风风雨雨走过了40多年，纵观其发展历程，大致可归纳为以下几个阶段：
2.1.1 开拓阶段(20世纪6O年代)
这一阶段主要特点是：①提出了地理信息系统(GIS)这一专业术语．1963年加拿大测量学家RogerF．Tomlinson首先提出地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个地理信息系统(加拿大1：5000CGIS)；②与GIS相关的组织和研究机构相继成立；如1966年成立的美国城市与区域系统协会(URISA)，1968年成立的城市信息系统跨机构委员会(IAAC)和国际地理联合会(IGU)的地理数据遥感和处理小组委员会，及1969年成立的美国州信息系统全国协会(NAsIS)等等2．这些组织和机构相继都组织了一系列的GIS国际讨论会，对于传播GIS知识和发展GIS技术起到了指导作用．
③GIS软件开发初见端倪；如美国哈佛大
学研究开发的Symap，马里兰大学的MANS等．
2.1.2 巩固阶段(20世纪70年代)
进入20世纪70年代，可以说GIS进入了真正的发展阶段，主要表现在以下几个方面：if)一些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．如美国森林调查局开发的全国林业资源信息显示系统；日本国土地理院建立的数字国土信息系统；法国建立的GITAN系统和地球物理信息系统；等等n]．②探讨以遥感数据为基础的地理信息系统逐渐受到重视．如美国NASA的地球资源实验室1980研制的ELAS地理信息系统等L1]．③许多团体、机构和一些商业公司开展了广泛的GIS的研制工作，推动了GIS软件的发展，GIS逐渐步人商业轨道．④专业化人才不断增加，许多大学开始提供地理信息系统专业人才培训．
2.1.3 突破性阶段(20世纪80年代)
20世纪80年代是GIS普及和推广应用的阶段，是GIS发展的重要时期．①在70年代技术开发的基础上，GIS技术全面推向应用．②国际合作日益加强，开始探讨建立国际性的GIS．并与卫星遥感技术相结合，研究全球性的问题，如全球沙漠化、厄尔尼诺现象和酸雨、核扩散等等．③GIS研究开始从发达国家逐渐推向发展中国家，如中国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室．④GIS技术开始进人多学科领域，如古人类学、景观生态规划、森林管理以及计算机科学等等．⑤随着计算机价格的大幅度下降，功能较强的微型计算机系统的普及和图形输入、输出和存储设备的快速发展，大大推动了GIS的微机化进程，为GIS的推广和普及起到了决定性的作用．~GIS软件的研制和开发取得了巨大成绩，仅1989年市场上有报价的软件就达70多个，并出现了一些著名软件，如美国环境系统研究所(EII)公司开发的ARC／INFD．
2.1.4 社会化阶段(20世纪90年代)
进入2O世纪90年代，随着信息高速公路的开通，地理信息产业的建立，数字化信息产品在全世界迅速普及，GIS逐步深入到各行各业乃至千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手j．具体而言，一方面，GIS已成为许多政府部门和机构必备的工作系统，并在一定程度上影响着他们的运行方式、设置与工作计划等；另一方面，社会对GIS的认识普遍提高，用户数量大幅度增加，从而导致GIS应用的扩大与深化．国家乃至全球性的GIS已成为公众普遍关注的问题，例如美国政府制定的“信息高速公路”计划；美国前副总统戈尔提出的“数字地球”战略；我国的“21世纪议程”和“三金工程”；都不同程
度地包
含着GIS的问题．
2.2 国内发展状况
我国的GIS研究工作开始于20世纪8
0年代初，以1980年中科院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志J．纵观其发展历程，也可以归纳为四个阶段：
2.2.1筹备阶段(1978～1980)
1978年，中国实行改革开放，加快了与西方先进国家的学术与技术交流，此时，地理信息产业被引进中国，但是由于人才、技术、设备、资金等方面的原因，发展GIS条件还不成熟，因此这一阶段主要是进行舆论宣传，提出倡仪，组建队伍、组织个别实验研究等等．
2.2.2 起步阶段(1980～l985)
从1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室，我国GIS开始步人正式发展阶段，并进行了一系列的理论探索和区域性研究，制定了国家地理信息系统规范．截至1985年国家资源与环境信息系统实验室成立．几年间，我国在GIS的理论探索、硬件配置、软件研制、规范制定、区域实验研究、局部系统建立、初步应用实验和技术队伍培养等方面都取得了较大进步，积累了丰富的经验．
2.2.3 发展阶段(1985～l995)
这一时期，GIS的研究作为政府行为，正式被列入国家科技公关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作．GIS进人了快速发展时期，全国建立了一批数据库；开发了一系列空间信息处理和制图软件；建立了一些具有分析和应用深度的地理模型和基础性的专家系统；在全国范围内出现了一批GIS的专业科研队伍，建立了不同层次、不同规模的研究中心和实验室；完成了一批综合性、区域性和专题性的GIS系统．同时出版了有关GIS理论、技术和应用等方面的著作，并积极开展国际合作，参与全球性GIS的讨论和实验．
2.2.4 产业化阶段(1996年以后)
“九五”期间(1996~2000)，原国家科委将GIS作为独立课题列入“重中之重”科技攻关计划，给予了充分的重视和支持，技术发展速度明显加快，GIS基础软件技术支持得到了全面的加强，出现了一大批拥有自主版权的国产GIS软件，如北京超图公司的SuperMap、武汉吉奥公司的Geogtar、武汉奥发公司的MapGIS、北京大学的Citystar(城市之星)、北大方正的方正智绘等等，我国的GIS产业化模型已初步形成．
3 GIS前景展望
目前GIS的研究和应用都处在一个高速发展的阶段。在国外GIS技术已被各级政府部门和企业界广泛认知和采用。尤其是在北美、欧洲、日本和奥大利亚等国家和地区,GIS市场已经基本形成。GIS数据公司和软件公司比较多,他们在GIS系统建立和空间数据的使用方面已有了一套比较规范和
成熟作法。在我国GIS技术也正被越来越多的政府部门和大型企业所采用。虽然起步较晚,但是有后发优势可以少走弯路,以
比较高的起点开展GIS的理论研究和开发应用工作。
3.1 GIS应用领域将不断深入
据统计，人类所接触到的信息中有80％与地理位置和空间分布有关，所以GIS具有其非常广泛的应用背景．过去，GIS往往被认为是一项专门技术，仅仅应用于政府决策、灾害评估、资源调查、城市规划、土地管理等领域．随着GIS技术的发展和市场的需求，其应用范围愈加广泛，将深入到人们日常生活、学习和工作的各个角落．我们可以这样想像，在不远的将来，人们每时每刻都离不开GIS，人们的日常行为(比如购物、娱乐休闲、旅游路线的选择等)都可以轻而易举地使用GIS来满足要求．
3.2 GIS网络化趋势锐不可挡
计算机网络技术的飞速发展也在推动着GIS技术的快速更新和发展，使得在因特网上实现GIS日益成为热点，基于WWW的地理信息系统(Web．GIS)已成为近年来GIS研究领域的一个热门话题．webGIS或互联网地理信息系统(IntemetGIS)是当前GIS的一个重要发展方向．随着GIS网络化技术的发展，人们通过互联网可以很方便地查询和获取不同地域、不同时段的地理数据、GIS技术及获取帮助[引，也可以进行数据的实时发布和修改，真正实现数据共享．
3.3 GIS的全球化发展势在必行
继美国宣布了自己在信息领域的发展规划和蓝图之后，目前世界各国都在积极地发展和使用GIS，制定有关GIS的政策，开展国家级的GIS项目．在美国、西欧和日本等发达国家，也已建立了国家及洲际之间的GIS，GIS应用国际化、全球化已成为一种必然趋势5．
3.4 GIS技术日趋成熟
计算机技术和网络技术的飞速发展为GIS提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图像处理和人工智能技术及网络技术等都可直接应用到GIS系统中．GIS也已从原来的“3S(GIS、RS、GPS)”技术的综合，逐渐实现了与CAD、多媒体、通信、Intemet、办公自动化、虚拟现实等多种技术结合，形成了综合的信息技术，GIS技术正逐渐走向成熟．
3.5 我国GIS发展前景展望
在我国,GIS几乎进入所有与空间信息相关的领域,GIS作为一门独立的产业已经成。我国GIS市场需求旺盛,软件迅速发展,应用不断成熟,专业公司快速成长。政府部门是我国GIS的主要应用领域,国家鼓励高新技术发展的政策将激励GIS产业的发展。随着新技术的发展,GIS正在融入IT的主流,它与其他技术结合,将拓展信息技术的应用与作用。
4 GIS面临的问题
4.1 认识问题
国家
和地方政府在GIS的基础投资太少，没有战略上提出一个GLS发展构想，没有把GIS建设到一个应有的高度.在美国，信息高速公路、数字球却是总统、副总统提出，并以
政府文件形式下.科索沃战争给我们一个警示，必须高度重视IS的作用.
4.2 人才问题
GIS产业对人才不仅有一个量的要求，还要有个质的要求，这种人才不仅要有过硬的专业知识，还要有广博的知识面，不仅要懂得自然科学知识，还问题，可能造成严重后果.要懂得相当的社会科学、软科学知识.政府部门要拥有高素质的GIS人才，才能有效地利用GIS进行管理和决策.
4.3 数据质量问题
影响GIS数据质量的因素千头万绪，名目繁多，存在许多不确定性，导致数据质量不好控制，给建库带来很多不便进人数据库的数据质量过高，则是浪费，很不经济；反之，质量偏低，则达不到要求，可能造成严惩的后果.把握适度质量有一定难度.
4.4 安全问题
特别是基于因特网的GIS，要非常注意数据的保密性.而GIS中庞大的数据要逐一核实其对外发布是否符合国家安全是一件很困难的事，一旦出了问题，可能造成严重后果.
4.5 网络通讯建设不同步
低带宽的网络通讯是制约GIS普及应用的一个瓶颈，另外，网络产品的质量和价格将影响GIS的网上应用，更重要的是由于电信垄断使得网络服务质量跟不上，上网费用过高，严重影响了网络通信的发展，GIS的有偿服务难以实现，WebGIS产业化必将受阻.
4.6 我国GIS发展面临的问题
与国外对比分析,目前我国GIS发展中存在的问题主要表现在如下几个方面:
1、GIS的科学和经济价值尚未被广泛地接受和认知, 因此处于资金投入不足、推广应用比较困难的局面。
2、根据有关资料的分析, 地理信息系统中数据部分要占整个系统投资的百分之七十左右,也就是说系统的建立需要大量的数字地图或电子地图及其属性信息库的支持, 但在我国地GIS图数字化的比例还很低。这需要政府部门及有关企业投入大量的精力及资金进行数字地图的建库工作。
3、GIS市场尚未形成,有关数字产品的法律、权属、定价等方面的问题还没有得到有效的解决。
4、有关数字地图产品的规范和标准, 以及数据格式有待统一和完善。
5、我国具有自己知识产权的GIS系统平台比较少,目前只有MapGIS、GeoStar等少数几个产品,大量进口GIS系统平台增加了GIS应用开发的成本。而且由于国情不同进口GIS软件二次开发的工作量一般都比较大。
5 结语
信息经济已经成为当今世界经济发展的重要特征之一，信息技术和信息产业的国际竞争日益激烈，我国GIS
产业正面临着严峻挑战。正确认识GIS技术的发展动向，开发产品，推广应用，发展产业，增加国际竞争能力，才能立足于世界信息技术发展的潮流之中。
GIS、RS、GPS等构成的空间信息技术将是未来发展
最快的、最激动人心的领域之一，它结合通信技术，为人类展现了一种全新的工作和生活模式。当利用最新的技术把城市、国家乃至整个地球都高度浓缩到计算机屏幕上的时候，人类对自己的命运和未来就有了更充分的把握。
GIS技术在我国正在得到广泛应用，在资源环境及设施的管理和规划中发挥着日益重要的作用，并且逐步形成为一门新兴的信息产业。随着21世纪的来临，一个新型的信息社会和空间时代即将展现在人们面前，地理信息技术将在国民经济建设中将发挥更加重要、更加积极的作用。面对今天的计算机技术的快速发展，面对充满生机与活力的前景，我们应该进一步面向世界、抓住机遇、探索规律、促进GIS技术与产业的发展。可以预见，随着计算机技术的发展，信息高速公路的建成，一个以地理信息系统为平台，以信息高速公路为纽带的“数字地球”，必将为人类信息交流与共享提供一种全新的方式。
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