地理信息的现状及发展趋势

地理信息的现状及发展趋势

【摘 要】随着计算机技术的快速发展，地理信息系统（GIS）技术日趋成熟，并在国防、城市规划、交通运输等关键领域发挥了重要作用。文章对GIS的相关问题进行了探讨，分析了当前GIS的应用方向，并提出了GIS今后的发展趋势。

【关键词】地理信息；成因类型；发展趋势

当前，我国各领域各方面对地理信息服务的需求越来越旺盛，城市规划建设、资源环境管理、工程勘测设计等领域对地理信息技术、产品和服务的需求旺盛，各个行业和地方的信息化建设对地理信息提出迫切需求；政府决策、公共应急、节能减排等领域对地理信息保障服务提出了新的需要，在应对气候变化、发展低碳经济、构建低碳社会方面，地理信息产业面临巨大的发展机遇。本文就目前地理信息技术的现状及未来发展趋势进行总结和分析。

1.地理信息现状

从上世纪六七十年代至今，网络技术的快速发展给地理信息生产工具以及整个行业带来的重要影响。其有效地推动了地理信息处理方式和服务模式的跨越式发展，极大地提高了地理信息的生产效率和服务效率；同时，相应地促进了地理信息行业组织结构和业务模式等方面革命性的转变，大幅提升了工作效率。在海量数据存储、处理、表达、显示及数据共享技术等方面都取得了显著的成效。

在地理信息技术不断发展下，目前地理信息的应用已从基础信息管理与规划转向更复杂的区域开发、预测预报，与卫星遥感技术相结合用于全球监测，成为重要的辅助决策工具。在美国及发达国家，地理信息的应用遍及环境保护、灾害预测、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随着我国经济建设的迅速发展，加速了地理信息应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业等领域发挥重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。

2.地理信息未来发展趋势

2.1数据管理方面

2.1.1多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达

对于多比例尺数据的显示，将运用影像金字塔技术、细节分层技术和地图综合等技术；而为了实现地理信息的动态、实时和三维可视化，出现存储真三维坐标数据的3D 地理信息和真四维时空地理信息，这其中涉及了空间数据的海量存储、时空数据处理与分析以及快速广域三维计算与显示等多项理论与技术。

2.1.2三库一体化的数据结构方向

空间数据库向着真正面向对象的数据模型和图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库三库一体化数据结构的方向发展。这种三库一体化的数据结构改变了以图层为处理基础的组织方式，实现了直接面向空间实体的数据组织，使多源空间数据的录入与融合成为了可能，从而为地理信息与遥感技术的集成创造了条件。

2.1.3基于空间数据仓库（Spatial Data warehouse）的海量空间数据管理的研究

空间数据量非常大，而且数据大都分散在政府、私人机构、公司的各个部门，数据的管理与使用就变得非常复杂，但这些空间数据又具有极大的科学价值和经济价值，因此大多数发达国家都比较重视空间数据仓库的建立工作，许多研究机构和政府部门都参与到空间数据仓库建立的研究工作。

2.1.4利用数据挖掘技术进行知识发现

空间数据挖掘是从空间数据库中抽取隐含的知识、空间关系以及其他非显式的包含在空间数据库中但以别的模式存在的信息供用户使用，这是地理信息应用的较高层次。由于目前空间数据的组织与管理仍局限于二维、静态、单时相，且仍以图层为处理基础，因此，当前的地理信息软件和空间数据库还不能有效地支持数据挖掘。

2.1.5云计算（Cloud Computing）

云计算是目前IT技术与产业界的热门话题，是IT业最为重要的趋势之一。云计算是并行计算（Parallel Computing）、分布式计算（Distributed Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算是一种新的商业计算模型，它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。

无疑，云计算为地理信息应用提供了一个新的机会，它不但改变了传统的技术形态，更为重要的是为地理信息服务提供了新的机制。

2.2技术集成方面

2.2.1 “3S”集成

“3S”是GPS（全球定位系统）、RS（遥感）和地理信息的简称，“3S”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起。地理信息是一种信息流，RS、GPS和地理信息中任何一个系统都只侧重于信息流特征中的一个方面，而不能满足准确、全面地描述地理信息流的要求。因此，无论从物质运动形式、地学信息的本质特征还是“3S”各自的技术特征来说，“3S”集成都是科技发展的必然结果。

目前，“3S”集成还仅限于两两结合方式，这是“3S”集成的初级和基础起步阶段，其核心是地理信息与RS的结合。这种两两结合虽然优于单一系统，但是仍然存在以下缺陷。将“3S”进行集成从而形成一体化的信息技术体系是非常迫切的。这种集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步获取涉谱数据和空间数据的高重复观测能力的平台，而在软件方面使地理信息支持数据封装，同时解决图形和图像数据的统一处理问题。

2.2.2地理信息与虚拟现实技术的结合

虚拟现实（Virtual Reality）是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成的产物。从本质上说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，通过计算机建立一种仿真数字环境，将数据转换成图形、声音和接触感受，利用多种传感设备使用户“投入”到该环境中，用户可以如同在真实世界那样“处理”计算机系统所产生的虚拟物体。将虚拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体，地理信息用户在客观世界的虚拟环境中能更有效的管理、分析空间实体数据。因此，开发虚拟地理信息已成为地理信息发展的一大趋势。2.2.3分布式技术、万维网与地理信息的结合

目前，随着Internet技术的迅猛发展，其应用已经深人到各行各业，作为与我们日常生活息息相关的地理信息也不例外，它们的结合产生了web 地理信息。当前Web 地理信息系统已经得到迅速的发展，到1999年1月，仅在美国出现的这类系统就有23种之多。又由于客户端可能会采用新的应用协议，因此也被认为是Internet 地理信息。

计算机网络技术的飞速发展，分布式计算的优势日益凸显，地理信息与分布式技术结合也就成为必然，它们的结合即构成了分布式CIS。它就是指利用最先进的分布式计算技术来处理分布在网络上的异构多源的地理信息，集成网络上不同平台上的空间服务，构建一个物理上分布，逻辑上统一的地理信息。它与传统地理信息最大的区别在于它不是按照系统的应用类别、运行环境划分的，而是按照系统中的数据分布特征和针对其中数据处理的计算特征而分类的。

2.2.4移动技术 （Mobile）

移动技术是目前美国硅谷最热门的三大词之一 。今天，每一个人都可以感受到移动技术的发展和所带来的生活便利。移动技术不仅是硬件设备的变革，更重要的是软件体系的变革，它使得人们对于复杂的系统应用触手可及。移动技术给地理信息应用带来了革命性变化，使地理信息成为新型的服务业态，改变了传统的应用模式。

移动地理信息系统的发展，推动了电信公司对地理信息的应用，可以预测在近几年里，移动地理信息将形成巨大的市场。

2.2.5物联网（Internet of Things）

物联网（Internet of Things）又称之为传感网，是指将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、地理信息系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。互联网是“人–网–人”模式，解决了人与人之间的信息沟通，而物联网则是“人 –Internet–物”模式，实现人与物的连接。

美国政府提出了智慧地球的概念，物联网就是这些所谓智慧型基础设施中的一个概念。有专家预测10年内物联网就可能大规模普及。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。

2.3发展历程方面

自20世纪60年代世界上第一个地理信息——加拿大地理信息系统（C地理信息）问世以来，经过40年的发展，地理信息经历了三个阶段的发展。目前，随着第三代互联网的提出与实施，以及计算机技术、数据库技术的飞速发展，地理信息即将步入第四代地理信息发展阶段。

第四代地理信息软件将在数据组织、存储、检索和运算等方面发生革命性的变革。数据组织应该是面向空间实体的，空间位置只是实体众多属性中的一类，它应和其它属性有机地组织在一起并统一存放；“关系”概念和“关系运算”应该加以扩充，应该包括空间关系及其运算；传统的结构化查询语言应该扩充，把空间关系及其查询包括在里面；以倒排表为基础的数据库索引机制应该扩展，建立至少包括拓扑关系在内的新的索引机制；数据存储机制应该适应空间数据提取和计算的要求等。只有实现数据真正的一体化存储和处理，才能自由地、方便地、快速地实现人们所期望的处理功能。在功能上，第四代地理信息软件应该具备支持数字地球（区域、城市）的能力，成为OS、DBMS之上的主要应用集成平台，它具有统一的海量存储、查询和分析处理能力、一定的三维和时序处理能力、强大的应用集成能力和灵活的操纵能力，且具有一定的虚拟现实表达。

3.结束语

通过以上对地理信息现状及发展趋势的分析，可以看出，地理信息作为信息产业的重要组成部分，正以前所未有的速度向前发展。把握当前地理信息的技术发展现状及不足，有利于人们预见地理信息的发展趋势，站在更高更远的角度去扬长避短，较好地促进地理信息技术的快速发展。随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及，地理信息将深人到各行各业以至千家万户，成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少的工具和助手。 [科]