地理信息系统的应用现状和发展趋势分析

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【摘要】地理信息系统(GIS)是近年发展起来的综合处理和分析空间数据的一种技术系统。本文对该技术在我国的应用现状及发展的趋势做了简单的介绍，在未来GIS技术将得到更广泛的应用。

【关键词】地理信息系统应用现状发展趋势

B929 A

一、引言

地理信息系统，简称GIS(Geographic Information

System)，是融合计算机图形和数据库于一体，用来存储和处理空间信息的高新技术。它把地理位置和相关属性信息有机结合起来，满足城市建设、企业管理、居民生活对空间信息的要求，并借助其独有的空间分析功能和可视化表达功能，为土地利用、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供辅助决策。

二、国内GIS的发展现状

我国GIS的发展虽然较晚，经历了四个阶段，即起步

(1970—1980)、准备(1980—1985)、发展(1985—1995)、产业化(1996以后)阶段。GIS已在许多部门和领域得到应用，并引起了政府部门的高度重视。从应用方面看，地理信息系统已在资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查与结产、交通、能源、通讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、110报警系统公共汽车调度等方面得到了具体应用。国内外已有城市测绘地理信息系统或测绘数据库正在运行或建设中。一批地理信息系统软件已研制开发成功(如GeoSTAR，Citystar，MapGlS等)，一批高等院校已设立了一些与GIS有关的专业或学科，一批专门从事GIS产业活动的高新技术产业相继成立。些外，还成立了“中国GIS协会”和“中国GPS技术应用协会”等。我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始。以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为标志，在几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制订、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在全国范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础。

地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计划开始。地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划，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。许多部门同时展开了地理信息系统研究与开发工作。如全国性地理信息系统(或数据库)实体建设、区域地理信息系统研究和建设、城市地理信息系统、地理信息系统基础软件或专题应用软件的研制和地理信息系统教育。

三、地理信息系统技术的发展趋势

1、数据标准化(interoperable GIS)

目前的地理信息系统大多是基于具体的、相互独立和封闭的平台开发的，它们采用不同的数据格式，对地理数据的组织也有很大的差异。这使得在不同软件上开发的系统之间的数据交换存在困难采用数据转换标准也只能部分地解决问题。另外，不同的应用部门对地理现象有不同的理解。对地理信息有不同的数据定义，这就阻碍了应用系统之间的数据共享，带来了领域间共同协作时信息共享和交流的障碍，限制了地理信息系统处理技术的发展。

地理数据的继承与共享、地理操作的分布与共享、GIS的社会化和大众化等客观需求，使得尽可能降低采集、处理地理数据的成本以及实现地理数据的共享和互操作成为共识。互操作地理信息系统的出现就是为了解决传统GIS开发方式带来的数据语义表达上不可调和的矛盾，这是一个新的GIS系统集成平台，它实现了在异构地学下多个地理信息系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。

2、数据多维化(3D

GIS)

三维GlS目前的研究重点集中在三维数据结构(如数字表面模型、断面、柱状实体等)的设计、优化与实现，以及可视化技术的运用、三维系统的功能和模块设计等方面。

另一方面，地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间属性，即时态。随着时间的推移，地理对象的特征会发生变化，而这种变化可能是很大的，但目前大多数地理信息系统都不能很好地支持地理对象和组合事件时间维的处理。许多GIS应用领域的要求都是基于时间特征的，如区域人口的变化、平均年龄的变化、洪水最高水位的变化等。对这样的应用背景，仅采取作为属性数据库中的一个属性不能很好地解决问题，因此，如何设计并运用四维GIS来描述、处理地理对象的时态特征也是GIS的一个重要研究领域。

3、系统集成化(component GIS)

构件式软件技术成为了当今软件技术的潮流之一，它的出现改变了以往封闭、复杂、难以维护的软件开发模式。ComGIS便是顺应这一潮流的新一代地理信息系统，是面向对象技术和构件式软件技术在GIS软件开发中的应川。

ComGIS的基本思想是把GIS的功能模块划分为多个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间，以及GIS控件与其它非GIS控件之间可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。控件如同一堆各式各样的积木，可以分别实现不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，就构成地理信息系统基础平台和应用系统。 组件软件的可编程和可重用的特点在为系统开发商提供有效的系统维护方法的同时，也为GJS最终用户提供了方便的二次开发手段。因此，ComGIS会在很大程度上推动GIS软件的系统集成化和应用大众化，同时也很好地适应了网络技术的发展，是一种WebGIS的解决方案。

4、平台网络化(WebGIS)

飞速发展的Internet和intranet己经成为GIS新的系统平台，利用Internst技术在web上发布空间数据供用户浏览和使用是GIS发展的必然趋势。从的任一节点，Internet用户可以浏览协WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，进行各种空间检索和空间分析，这就是基于的地理信息系统(WebGIS)。WebGIS显然要求支持Internet/intranet标准，具有分布式应用体系结构，它可以看作是由多主机、多数据库与多台终端通过Internet/intranet组成的网络。其网络Client端为GIS功能层和数据管理层，用以获得信息和各种应用网络Serve:端为数据维护层，提供数据信息和系统服务。

WebGIS系统可以分为四个部分: WebGIS浏览器，用以显示空间数据信息并支持Client端的在线处理，如查询和分析等; WebGIS信息代理，用以均衡网络负载，实现空间信息网络化; WebGIS服务器，用以满足浏览器的数据请求，完成后台空间数据库的管理; WebGIS编辑器，提供导入空间数据库数据的功能，形成完整的GIS对象、GIS模型和GIS数据结构的编辑和表现环境。

5、系统智能化(Cyber GIS)

赛博空间(Cyber space)目前在媒体中较多出现，它以计算机技术、现代通讯、网络技术、虚拟现实技术的综合应用为基础，构造出一种人们进行社会交往和交流的新型空间，是一个人工世界。科学家预言未来的人们将在赛博空间里的信息海洋中生活，从一个节点到另一个节点，从一个信息源到另一个信息源进行信息交流和信息创造。世界各地的人们在全新的赛博空间中漫游，实现相互之间的通信、贸易和科教活动。

计算机软件技术发展经历了从软件的模块化到软件的对象化转变的过程目前，正在进一步向软件的智能化发展。软件智能体 (Agent)是软件设计进一步抽象的结果，是为适应广泛的分布式网络计算环境而发展起来的软件技术方向。麻省理工学院媒体实验室主任贝蒂·梅斯认为:软件智能体是“驻留在复杂动态环境中的计算机系统，它们自觉地感知环境并作用于环境，从而实现设定的目标或任务”。

在赛博空间中以这种空间智能体作为构成模块的GlS系统就是Cyber GIS，它自动地接受用户以高级语言描述的指令利用它能够感知并作用于所处的赛博空间的“本领”。通过与其他空间智能体的交互，为用户找到赛博空间中所需要的信息。

6、应用社会化(数字地球)

数字地球一词近来风靡全球，从哲学上说，数字地球是对真实地球及其相关现象统一性的数字化的重现与认识。从技术上说，数字地球是一人在全球范围内建立的一个以空间位置为主线，将信息组织起来的复杂系统，也就是全球范围的、以地理位置及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所能获得的信息的总称。

数字地球在当前以工农业经济为主体的经济建设中的重大作用已初见端倪，它在农业、林业、水利、地矿、交通、通讯、教育、环境、人口、城市建设等几十个领域都能产生巨大的经济效益和杜会效益，比如农作物监测和估产、土地覆盖物的识别和评价、地籍的管理和规划、灾害的模拟和预报以及监测和评佑等。

作为新的凝聚全人类梦想的目标数字地球提供了一种前所未有的认识地球的方式，它将对人类与自然的协调和平衡带来不可估量的推进作用。

结束语 随着地理信息产业建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS将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，它的用途将越来越广，因此，大力发展我国地理信息产业是一项既重要又紧迫的任务，掌握和运用GIS技术十分必要。

参考文献

[1]杨娜萍，乔德军.地理信息系统(GIS)技术的发展与挑战[J].大坝与安全. 2009(S1)

[2]郭宏慧.地理信息系统的应用现状和发展趋势分析[J].河北农业科学. 2009(01)

[3]苟惠芳，鲁建霞，张树海.浅谈地理信息系统发展及应用[J].机械管理开发. 2009(02)

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