地理信息系统 第一章.ppt

第一章第一章 导论导论本章重点：本章重点：1 1：几个基本概念：几个基本概念2 2：地理信息系统的构成：地理信息系统的构成3 3：地理信息系统功能及应用：地理信息系统功能及应用4 4：地理信息系统的发展：地理信息系统的发展第一节第一节 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念1 1、数据与信息、数据与信息数据数据：关于现实世界事物、现象的描述、表现，：关于现实世界事物、现象的描述、表现，是可以被鉴别的符号，本身没有意义，包括数是可以被鉴别的符号，本身没有意义，包括数字、文字、符号、图形、图像等。字、文字、符号、图形、图像等。信息信息：向人们提供关于现实世界各种新的事实：向人们提供关于现实世界各种新的事实的知识，是对数据的解释、运用、与解算。的知识，是对数据的解释、运用、与解算。信息的基本特征：信息的基本特征：客观性、适用性、传输性、共享性客观性、适用性、传输性、共享性。数据与信息的数据与信息的关系关系：数据是信息的表达数据是信息的表达 信息是数据的内涵信息是数据的内涵 信息来自于数据处理信息来自于数据处理 地理信息地理信息：地理信息是指表征地理圈或地理：地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；形等的总称；地理信息属于地理信息属于空间信息空间信息，具有，具有空间定位特征、空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征多维结构特征和动态变化特征 2 2、地理信息与地理信息系统、地理信息与地理信息系统地理信息系统地理信息系统：是反映人们赖以生存的现实世：是反映人们赖以生存的现实世界的现势和变迁的各类界的现势和变迁的各类空间数据空间数据及描述这些及描述这些空间数据特征的空间数据特征的属性数据属性数据，在，在计算机软、硬计算机软、硬件支持下，以一定格式输入、存储、检索、件支持下，以一定格式输入、存储、检索、显示、分析、输出应用的技术系统。显示、分析、输出应用的技术系统。（集计算机科学、信息科学、测绘科学、地集计算机科学、信息科学、测绘科学、地理科学、空间科学、环境理科学、空间科学、环境科学和管理科学等科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科为一体的新兴边缘学科。）。）3、空间数据与地图、空间数据与地图空间数据空间数据：以点、线、面等方式采用编码技术：以点、线、面等方式采用编码技术对空间物体进行特征描述及在物体间建立相对空间物体进行特征描述及在物体间建立相互联系的数据集。互联系的数据集。地图地图：表示客观事物的地理分布及其相互联系：表示客观事物的地理分布及其相互联系的空间模型，是反映地理实体的图形，是对的空间模型，是反映地理实体的图形，是对地理实体的简化和再现。地理实体的简化和再现。地图是空间数据的一种表示方法。地图是空间数据的一种表示方法。以研究对象的性质和内容分类：以研究对象的性质和内容分类：(1)(1)综合性地理信息系统综合性地理信息系统：按统一标准存储、管理按统一标准存储、管理一定范围内的各种自然和社会经济综合数据的地理信息一定范围内的各种自然和社会经济综合数据的地理信息系统。如加拿大国家地理信息系统，中国自然环境综合系统。如加拿大国家地理信息系统，中国自然环境综合信息系统等。信息系统等。(2)(2)专题性地理信息系统专题性地理信息系统：具有有限目标和专业特具有有限目标和专业特点的地理信息系统，系统数据项的选择和操作功能设计点的地理信息系统，系统数据项的选择和操作功能设计是为特定的目的服务。如水资源管理信息系统等。是为特定的目的服务。如水资源管理信息系统等。4、地理信息系统的分类：、地理信息系统的分类：以研究区的区域范围分类：以研究区的区域范围分类：(1)(1)全球性地理信息系统：全球性地理信息系统：这种系统研究区域范围这种系统研究区域范围往往涉及全球范围。如全球人口资源地理信息系统。往往涉及全球范围。如全球人口资源地理信息系统。(2)(2)区域性地理信息系统：区域性地理信息系统：主要以区域综合研究和主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、省级的、市的、省级的、市(地地)级和县级等相各不相同级别行政区级和县级等相各不相同级别行政区服务的区域信息系统，也可以按自然分区或以流域为单服务的区域信息系统，也可以按自然分区或以流域为单位的区域信息系统。如我国黄河流域信息系统等。位的区域信息系统。如我国黄河流域信息系统等。以应用功能划分：以应用功能划分：(1)(1)工具型地理信息系统：工具型地理信息系统：为地理信息系统的使为地理信息系统的使用者提供一种技术支持，使用户能借助地理信息系统用者提供一种技术支持，使用户能借助地理信息系统工具中的功能直接完成应用任务，或者利用工具型地工具中的功能直接完成应用任务，或者利用工具型地理信息系统，加上专题模型完成应用任务。理信息系统，加上专题模型完成应用任务。(2)(2)应用型地理信息系统：应用型地理信息系统：一类是借助工具型地一类是借助工具型地理信息系统开发的，另一类是为某专业部门应用自行理信息系统开发的，另一类是为某专业部门应用自行开发的，针对性明确，专业性强。开发的，针对性明确，专业性强。以其数据结构类型划分：以其数据结构类型划分：(1)(1)矢量数据结构地理信息系统矢量数据结构地理信息系统 (2)(2)栅格数据结构地理信息系统，栅格数据结构地理信息系统，(3)(3)混合数据结构地理信息系统混合数据结构地理信息系统第二节第二节 地理信息系统的基本构成地理信息系统的基本构成硬件系统硬件系统软件系统软件系统应用模型应用模型GIS用户用户空间数据空间数据DBMSDBMS磁 带/光盘遥感/GPS扫描仪数字化仪工作站网络设备服务器绘图仪电子地图PC/NCIntranetInternet 输入设备 处理设备 输出设备 GIS硬件设备配置一、一、GISGIS的硬件设备的硬件设备 硬件硬件：计算机主机、数据输入设备、数据：计算机主机、数据输入设备、数据存储设备、数据输出设备、数据通讯传输设存储设备、数据输出设备、数据通讯传输设备等等。备等等。二二、系统软件、系统软件 由由系统管理软件、数据库软件和基础系统管理软件、数据库软件和基础GISGIS软软件件组成，用于执行组成，用于执行GISGIS功能的数据采集、存储、功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。管理、处理、分析、建模和输出等操作。（GISGIS的软件是指的软件是指GISGIS运行所必需的各种程序，运行所必需的各种程序，它们构成它们构成GISGIS的核心部分，关系到的核心部分，关系到GISGIS的功能。）的功能。）这些软件通常由这些软件通常由4 4部分组成：部分组成：(1)计算机系统软件计算机系统软件：主要指为用户使用计算机提主要指为用户使用计算机提供方便的程序系统，包括操作系统、汇编系统、编译供方便的程序系统，包括操作系统、汇编系统、编译程序、诊断程序、库程序等。这些是程序、诊断程序、库程序等。这些是GISGIS正常运行所正常运行所必需的。必需的。(2)GIS系统软件系统软件：指指GISGIS基本功能软件包，以完成基本功能软件包，以完成对数据进行采集、加工、存储、管理、对数据进行采集、加工、存储、管理、分析、查询、分析、查询、显示再现和与用户接口。显示再现和与用户接口。(3)(3)应用分析程序应用分析程序：是系统开发人员或用户为某种是系统开发人员或用户为某种特定应用任务而开发的程序，对系统功能具有扩充作特定应用任务而开发的程序，对系统功能具有扩充作用。应用程序作用于地理专题数据或区域数据，构成用。应用程序作用于地理专题数据或区域数据，构成地理信息系统的具体内容，这是用户最为关心的真正地理信息系统的具体内容，这是用户最为关心的真正用于地理分析的部分，也是从空间数据中提取地理信用于地理分析的部分，也是从空间数据中提取地理信息的关键。用户进行系统开发的大部分工作是开发应息的关键。用户进行系统开发的大部分工作是开发应用程序，而应用程序的水平在很大程度上决定着系统用程序，而应用程序的水平在很大程度上决定着系统的优劣和成败。的优劣和成败。(4)(4)其他支持软件其他支持软件：用于对用于对GISGIS系统软件提供支撑或系统软件提供支撑或功能上的一些补充。包括数据库管理系统、图像处理功能上的一些补充。包括数据库管理系统、图像处理系统、计算机图形软件包等。系统、计算机图形软件包等。数据是数据是GISGIS的管理内容和操作对象。的管理内容和操作对象。它是指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会它是指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和经济的数据。和经济的数据。这些数据可以是数字、文字、表格、图像和图形等。这些数据可以是数字、文字、表格、图像和图形等。它们由系统研制者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁它们由系统研制者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他输人设备输入到带机或其他输人设备输入到GISGIS中，也可以通过其他中，也可以通过其他系统的通讯接口直接输入系统的通讯接口直接输入GISGIS。GISGIS正是通过对这些数据的采集、管理、分析，提取正是通过对这些数据的采集、管理、分析，提取其信息内容构成信息模型，根据用户的要求来模拟现其信息内容构成信息模型，根据用户的要求来模拟现实世界，其相应的区域信息包括位置信息、属性信息实世界，其相应的区域信息包括位置信息、属性信息和空间关系等。和空间关系等。三、空间数据库三、空间数据库GISGIS是一个动态的地理模型，是一个复杂的人是一个动态的地理模型，是一个复杂的人-机系机系统。它必须处于相应的机构或组织环境内，需要人进统。它必须处于相应的机构或组织环境内，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充等工行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充等工作。因此，系统的管理、维护和使用人员是作。因此，系统的管理、维护和使用人员是GISGIS中的中的重要构成因素。重要构成因素。GISGIS人员既包括从事人员既包括从事GISGIS系统开发的专业人员，也包括系统开发的专业人员，也包括采用采用GISGIS完成日常工作的终端用户。完成日常工作的终端用户。四、系统使用管理和维护人员四、系统使用管理和维护人员五、应用模型五、应用模型 由数学模型、经验模型和混合模型组由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题，获取经成，用于解决某项实际应用问题，获取经济效益和社会效益。济效益和社会效益。第三节第三节 地理信息系统的功能介绍地理信息系统的功能介绍1 1、基本功能、基本功能数据采集与编辑数据采集与编辑数据存储与管理数据存储与管理数据处理和变换数据处理和变换空间分析和统计空间分析和统计产品制作与现实产品制作与现实二次开发与编程二次开发与编程一、一、GISGIS功能：功能：资源管理资源管理：资源清查、资源配置、资源管理、：资源清查、资源配置、资源管理、生态、环境管理与模拟等。生态、环境管理与模拟等。区域规划：区域规划：城乡规划、城乡规划、基础设施管理基础设施管理等。等。国土监测：国土监测：土地调查灾害监测、应急响应等。土地调查灾害监测、应急响应等。辅助决策：辅助决策：地学研究与应用、商业与市场。地学研究与应用、商业与市场。2 2、应用功能、应用功能二、数字地球：二、数字地球：数字地球数字地球：是对真实地球及其相关现象统一性：是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现与认识。是一个在全球范围内的数字化重现与认识。是一个在全球范围内建立的一个以空间位置为主线，将信息组织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。起来的复杂系统。数字地球是地理信息系统的延伸，核心思想是数字地球是地理信息系统的延伸，核心思想是用数字化手段统一地处理地球问题和最大限用数字化手段统一地处理地球问题和最大限度地利用信息资源。度地利用信息资源。数字地球的数字地球的特点特点：多源、多比例尺、多分辨率数据无缝集成的多源、多比例尺、多分辨率数据无缝集成的网络信息系统。网络信息系统。面向全社会公众开放的网络信息系统。面向全社会公众开放的网络信息系统。虚拟现实技术支持下的多维网络信息系统。虚拟现实技术支持下的多维网络信息系统。数字地球的数字地球的意义意义：在当前以工农业经济为主体的经济建设中，在当前以工农业经济为主体的经济建设中，数字地球将成为国家可持续发展和创新工程数字地球将成为国家可持续发展和创新工程的依托，国家和民族安全的保障以及国民经的依托，国家和民族安全的保障以及国民经济建设新的增长点。济建设新的增长点。在即将到来的以数字化信息为主要资源的知在即将到来的以数字化信息为主要资源的知识经济时代中，数字地球作为对地球认识的识经济时代中，数字地球作为对地球认识的数字化描述与表达，是重要的信息资源。数字化描述与表达，是重要的信息资源。第四节第四节 地理信息系统的发展地理信息系统的发展起起始始发发展展阶阶段段(60(60年年代代)：19631963年年，加加拿拿大大测测量量学学家家博博士士，建建立立了了世世界界上上第第一一个个地地理理信信息息系系统统加加拿拿大大地地理理信信息息系系统统(CGIS)(CGIS)。这这一一时时期期，许许多多与与地地理理信信息息系系统统有有关的组织机构纷纷建立。关的组织机构纷纷建立。发发展展巩巩固固阶阶段段(70(70年年代代)：很很多多国国家家政政府府开开始始关关心心、支支持持GISGIS。推推广广应应用用阶阶段段(80(80年年代代)：在在林林业业、资资源源管管理理等等方方面面进进入应用阶段。入应用阶段。蓬蓬勃勃发发展展阶阶段段(90(90年年代代以以后后)：GISGIS趋趋于于成成熟熟，计计算算机机、网络、数据库技术、商业化的网络、数据库技术、商业化的GISGIS软件大量出现。软件大量出现。一、发展简史一、发展简史 以时间发展为序列，综合考虑以时间发展为序列，综合考虑GISGIS发展的特发展的特点，可将点，可将GISGIS分为分为4 4个发展阶段：个发展阶段：q即即2020世纪世纪6060年代起始发展阶段年代起始发展阶段q 70 70年代巩固发展阶段年代巩固发展阶段q 80 80年代推广应用阶段年代推广应用阶段q 90 90年代的全面发展阶段年代的全面发展阶段国外发展趋势国外发展趋势地理信息系统的研制与应用在我国起步较晚，地理信息系统的研制与应用在我国起步较晚，但发展势头迅猛。我国但发展势头迅猛。我国GISGIS的发展至今只有的发展至今只有2020多年的历史，经历了从无到有、从研究到实多年的历史，经历了从无到有、从研究到实用，并逐步走向产业化的过程。用，并逐步走向产业化的过程。q2020世纪世纪7070年代的准备阶段年代的准备阶段q 80 80年代的试验阶段年代的试验阶段q 90 90年代的全面发展和应用阶段。年代的全面发展和应用阶段。国内发展概况国内发展概况二、发展态势：二、发展态势：GISGIS已成为一门综合性技术；已成为一门综合性技术；GISGIS产业化的发展势头强劲；产业化的发展势头强劲；GISGIS网络化已构成当今社会的热点；网络化已构成当今社会的热点；地理信息科学地理信息科学(geoinformaticsgeoinformatics)的产生的产生和发展。和发展。地地理理信信息息系系统统是是传传统统科科学学与与现现代代技技术术相相结结合合而而产产生生的的边边缘缘学学科科，因因此此它它明明显显的的体体现现出出多多学学科科交交叉叉的的特特征征，这这些些交交叉叉学学科科的的基基础础理论同样构成地理信息系统的基础理论体系。理论同样构成地理信息系统的基础理论体系。如如：地地理理学学；测测绘绘学学及及其其分分支支学学科科；计计算算机机技术；数学等等。技术；数学等等。三、基础理论三、基础理论 webGIS 海量数据管理海量数据管理 高分辨率遥感图像与高分辨率遥感图像与GIS结合结合 三维三维GIS与虚拟现实技术与虚拟现实技术四、当代四、当代GISGIS的的几个热点问题几个热点问题相关扩展内容相关扩展内容160年代起始发展阶段年代起始发展阶段 世界上最早的世界上最早的GIS源于源于北美北美，是由加拿大测量学家提，是由加拿大测量学家提出并建立的，称为加拿大地理信息系统出并建立的，称为加拿大地理信息系统(Canada Geographic Information System，CGIS)，主要用于，主要用于自然资源的管理和规划。自然资源的管理和规划。稍后，稍后，美国美国哈佛大学哈佛大学Howard TFisher 设计和建立设计和建立了了SYMAP系统软件。系统软件。但由于当时计算机技术水平不高，存储量小，磁带存但由于当时计算机技术水平不高，存储量小，磁带存取慢，使得取慢，使得GIS带有更多的机助制图色彩，地学分析带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。功能极为简单。国外：国外：当时的系统能实现手扶跟踪数字化地图，进行地图数当时的系统能实现手扶跟踪数字化地图，进行地图数据的拓扑编辑，分幅数据的拼接，并发展了基于栅格据的拓扑编辑，分幅数据的拼接，并发展了基于栅格的操作方法。的操作方法。这一时期这一时期GIS发展的另一显著特点是许多与发展的另一显著特点是许多与GIS有关有关的组织和机构纷纷建立。例如，的组织和机构纷纷建立。例如，1966年年美国成立城市美国成立城市和区域信息系统协会和区域信息系统协会(Urban Regional Information System Association，URISA)，1969年又建立起年又建立起州信州信息系统全国协会息系统全国协会(National Association of States Information System，NASIS)。这些组织和机构的建。这些组织和机构的建立，为传播立，为传播GIS知识和推动知识和推动GIS技术的发展，起到了技术的发展，起到了重要的作用。重要的作用。270年代巩固发展阶段年代巩固发展阶段 进入进入20世纪世纪70年代，随着计算机硬件和软件技术的飞年代，随着计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存取设备速发展，尤其是大容量存取设备磁盘的使用，为磁盘的使用，为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使话和高质量图形显示功能，促使GIS朝实用方向迅速朝实用方向迅速发展，不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的发展，不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的GIS在世界各地纷纷研制，在世界各地纷纷研制，美国、加拿大、英国、德美国、加拿大、英国、德国、瑞典和日本国、瑞典和日本等国对等国对GIS的研究均投入了大量人力的研究均投入了大量人力和物力。和物力。例如，例如，1970一一1976年，年，美国地质调查局美国地质调查局就建成了就建成了50多多个专业性的地理信息系统，用于获取和处理地质、地个专业性的地理信息系统，用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息；理、地形和水资源信息；1974年年日本国土地理院日本国土地理院开始建立数字国土信息系统，存储、处开始建立数字国土信息系统，存储、处理和检索测量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地理和检索测量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息；形地质等信息；瑞典瑞典在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统，如土地测在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统，如土地测量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等。量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等。其他一些国家也先后建立了许多专业性的地理信息系统。其他一些国家也先后建立了许多专业性的地理信息系统。与此同时，一些商业公司开始活跃起来，软件在市场上受到欢与此同时，一些商业公司开始活跃起来，软件在市场上受到欢迎。迎。据统计，在据统计，在70年代大约有年代大约有300多个系统投入使用。多个系统投入使用。这期间许多这期间许多大学和研究机构大学和研究机构也开始重视也开始重视GIS软件设计及应用的研软件设计及应用的研究，例如，美国纽约州立大学布法罗校区创建了究，例如，美国纽约州立大学布法罗校区创建了GIS实验室。实验室。总之，在这一时期，地理信息系统技术已受到政府部门、商业总之，在这一时期，地理信息系统技术已受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视，成为一个引人注目的领域。公司和大学的普遍重视，成为一个引人注目的领域。380年代推广应用阶段年代推广应用阶段 由于计算机的发展，推出了图形工作站和微型由于计算机的发展，推出了图形工作站和微型PC机等性能价格比大为机等性能价格比大为提高的新一代计算机，计算机和空间信息系统在许多部门广泛应用。提高的新一代计算机，计算机和空间信息系统在许多部门广泛应用。GIS系统软件和应用软件的发展，使系统的数据处理能力、空间分析功系统软件和应用软件的发展，使系统的数据处理能力、空间分析功能、人机交互、地图输入、编辑和输出技术均有较大提高。从而使得它能、人机交互、地图输入、编辑和输出技术均有较大提高。从而使得它的应用从解决基础设施的规划的应用从解决基础设施的规划(如道路、输电线如道路、输电线)转向更复杂的区域开发，转向更复杂的区域开发，例如土地的农业利用，城市化的发展，人口规划与安置等。例如土地的农业利用，城市化的发展，人口规划与安置等。同时，由于计算机网络的建立，使地理信息的传输时效得到极大的提高。同时，由于计算机网络的建立，使地理信息的传输时效得到极大的提高。与遥感技术相结合、与遥感技术相结合、GIS开始用于解决全球性问题，例如全球沙漠化、开始用于解决全球性问题，例如全球沙漠化、全球可居住区的评价、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散及核废料、全球变全球可居住区的评价、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散及核废料、全球变化与全球监测。化与全球监测。80年代，年代，GIS软件的研制和开发也取得了很大成绩，涌现出一批有代表软件的研制和开发也取得了很大成绩，涌现出一批有代表性的性的GIS软件，软件，如如ARCINFO、IGDSMRS、TIGRIS、MGE、SYSTEM9、Microstation、MIPS、GENEMAP 等等等等这一时期这一时期GIS在技术上有了很大的发展，主要表现在以下四个方在技术上有了很大的发展，主要表现在以下四个方面：面：(1)栅格扫描技术栅格扫描技术的发展，使数据输入更加方便，速度更快；的发展，使数据输入更加方便，速度更快；(2)数据的存储技术和分析处理功能数据的存储技术和分析处理功能得到很大发展；得到很大发展；(3)高性能显示装置的发展以及大幅面彩色喷墨输出装置的发展高性能显示装置的发展以及大幅面彩色喷墨输出装置的发展，使系统数据和处理结果可以得到更有效地表达；使系统数据和处理结果可以得到更有效地表达；(4)关系型数据库管理系统关系型数据库管理系统(Relational Database Management System，RDMS)的发展和应用，使的发展和应用，使GIS的数据管理得到很大改的数据管理得到很大改善，系统软件工具和应用软件工具的研制，使数据处理开始和善，系统软件工具和应用软件工具的研制，使数据处理开始和数学模型、模拟等决策工具结合数学模型、模拟等决策工具结合。490年代全面发展阶段年代全面发展阶段 随着随着计算机硬、软件技术计算机硬、软件技术突飞猛进的发展，突飞猛进的发展，GIS技术的不断完善，技术的不断完善，GIS产业逐渐趋于成熟，数字化信息产品正在全世界普及，产业逐渐趋于成熟，数字化信息产品正在全世界普及，GIS开始逐步深开始逐步深入到各行各业，成为人们生产和生活中不可缺少的工具。入到各行各业，成为人们生产和生活中不可缺少的工具。这一时期，各工业化国家均投入了巨大的人力和财力在各行各业广泛开这一时期，各工业化国家均投入了巨大的人力和财力在各行各业广泛开展展GIS的研究与应用的研究与应用:如如美国海图系统、英国的美国海图系统、英国的Domesday计划、美国内务部土地管理局的计划、美国内务部土地管理局的自动土地与矿产资源系统自动土地与矿产资源系统(Automatic Land Mineral Research System，简称，简称ALMRS)等纷纷建立。等纷纷建立。许多发展中国家也不同程度地开展了许多发展中国家也不同程度地开展了GIS的研究与应用。的研究与应用。在联合国的许多组织中，如在联合国的许多组织中，如联合国发展署联合国发展署(United Nations Development Program，UNDP)、环境署（、环境署（United Nations Environment Program，UNEP）、粮农组织（）、粮农组织（Food and Agricultural Organization,FAO）等机等机构均专设了构均专设了GIS项目和培训计划。项目和培训计划。GIS已经在国际范围普及和推广。已经在国际范围普及和推广。90年代年代GIS发展的一个重要特征是发展的一个重要特征是GIS的标准的标准化工作，已从早期的由专门机构研制、发布化工作，已从早期的由专门机构研制、发布实施发展成为标准研制部门和用户部门共同实施发展成为标准研制部门和用户部门共同研制，从研制单个标准发展成为体系化标准研制，从研制单个标准发展成为体系化标准研制研制，大大提高了标准本身的质量和应用效，大大提高了标准本身的质量和应用效果。果。90年代年代GIS发展的另一个重要特征是发展的另一个重要特征是与其他先与其他先进技术的进一步结合，与遥感技术、进技术的进一步结合，与遥感技术、GPS、网、网络通讯、人工智能等，使得络通讯、人工智能等，使得GIS在空间信息管在空间信息管理与处理上更有效地发挥其作用，开辟了理与处理上更有效地发挥其作用，开辟了GIS应用的新领域，使应用的新领域，使GIS更加实用化。更加实用化。170年代的准备阶段年代的准备阶段 19781980年，主要进行舆论准备，正式提年，主要进行舆论准备，正式提出倡仪，并组建队伍、出倡仪，并组建队伍、组织个别实验研究。组织个别实验研究。国内：国内：280年代的试验阶段年代的试验阶段 20世纪世纪80年代，中国开始引进国外的年代，中国开始引进国外的GIS技术，进行技术，进行建立建立GIS的试验，研究数据规范和标准、空间数据库的试验，研究数据规范和标准、空间数据库建设、数据处理和分析算法及通用建设、数据处理和分析算法及通用GIS软件的设计与软件的设计与开发等。开发等。虽然和世界先进国家相比起步晚了虽然和世界先进国家相比起步晚了20年，但在短短的年，但在短短的时间里，有了令人瞩目的进展。时间里，有了令人瞩目的进展。例如，例如，1984年由国家测绘科学研究所研究和建立的年由国家测绘科学研究所研究和建立的国国土基础信息系统土基础信息系统，就是起步较早、投资规模较大、发，就是起步较早、投资规模较大、发展较快的一个。它将全国展较快的一个。它将全国1：100万比例尺地形图存入万比例尺地形图存入其中，建立起全国范围内的其中，建立起全国范围内的1：100万比例尺数字地面万比例尺数字地面模型、地形要素数据库和地名数据库，可做多种空间模型、地形要素数据库和地名数据库，可做多种空间分析。分析。我国除全国性的信息系统外，还有我国除全国性的信息系统外，还有省、地和县一级的省、地和县一级的系统系统也在纷纷建立。也在纷纷建立。在在GIS机构建设、人才培养和学术交流机构建设、人才培养和学术交流方面也取得较方面也取得较大的发展，已经相继成立了一些专门的大的发展，已经相继成立了一些专门的GIS研究实体，研究实体，形成了具有一定规模的专业队伍。形成了具有一定规模的专业队伍。1980年年1月，中国月，中国科学院成立了第一个科学院成立了第一个GIS研究室，并于研究室，并于1985年年2月建立月建立“资源与环境信息系统资源与环境信息系统”国家重点开放实验室。国家重点开放实验室。1990年，武汉测绘科技大学建立了测绘遥感信息工程国家年，武汉测绘科技大学建立了测绘遥感信息工程国家重点开放实验室，这一时期，许多高等学校和科研院重点开放实验室，这一时期，许多高等学校和科研院所开始开设所开始开设GIS方面的课程和不同层次的讲习班，已方面的课程和不同层次的讲习班，已经培养出一批从事经培养出一批从事GIS应用研究与教学的人才。国内应用研究与教学的人才。国内多次召开关于多次召开关于GIS的国际学术讨论会。的国际学术讨论会。390年代的发展与应用阶段年代的发展与应用阶段 20世纪世纪90年代以来，中国年代以来，中国GIS进入全面发展阶段。进入全面发展阶段。在标准化方面，在标准化方面，1993年提出了地理网格标准、国土基础要素分年提出了地理网格标准、国土基础要素分类编码标准，以及专题要素中河流、林业资源、城市地理要素类编码标准，以及专题要素中河流、林业资源、城市地理要素的分类分级标准，区域开发信息系统标准与规范等。的分类分级标准，区域开发信息系统标准与规范等。国家测绘局正在全国范围内建立数字化测绘信息产业，全国性国家测绘局正在全国范围内建立数字化测绘信息产业，全国性的地图数字化工作正在大规模开展，目前已经完成全国的地图数字化工作正在大规模开展，目前已经完成全国1：25万万地形图的数字化。地形图的数字化。已经完成或正在进行已经完成或正在进行GIS方面的一些重大项目，如投资近方面的一些重大项目，如投资近2亿元亿元的中国生态研究网络的中国生态研究网络(China Eco1ogical Research Net，简称，简称CERN)已在实施，投资数百万至数千万元的城市信息系统正在已在实施，投资数百万至数千万元的城市信息系统正在海口、常州、沙市、洛阳、北海、上海、北京、天津、深圳等海口、常州、沙市、洛阳、北海、上海、北京、天津、深圳等城市进行。城市进行。这一时期这一时期GIS主要在以下几个方面进行了试验和应用：主要在以下几个方面进行了试验和应用：(1)自然资源与环境调查、评估、利用决策自然资源与环境调查、评估、利用决策：如土地：如土地资源评价信息系统；利用资源评价信息系统；利用GIS对中国农业资源进行宏对中国农业资源进行宏观分析实验；红壤资源信息系统的研制与应用。观分析实验；红壤资源信息系统的研制与应用。(2)灾害预警与损失评估灾害预警与损失评估：如黄河三角洲水冰险情预：如黄河三角洲水冰险情预警信息系统研究等；洪水灾情评估信息系统；利用警信息系统研究等；洪水灾情评估信息系统；利用GIS建立营娥江上游洪泛区洪水演进模型等。建立营娥江上游洪泛区洪水演进模型等。(3)城市规划与管理城市规划与管理：如：如GIS支持下进行城市土地定级支持下进行城市土地定级估价；土地利用总体规划信息系统的研制和应用；海估价；土地利用总体规划信息系统的研制和应用；海口城市规划信息系统等。口城市规划信息系统等。GIS软件平台与应用系统软件平台与应用系统 (一一)GIS软件平台软件平台 (二二)GIS应用系统应用系统(一一)GIS软件平台软件平台 含义：含义：GIS软件平台是专门为软件平台是专门为GIS的建立和开的建立和开发而研制的通用软件系统，是一组系统化的具发而研制的通用软件系统，是一组系统化的具有有GIS基本功能的软件包。基本功能的软件包。例如美国环境系统研究所的例如美国环境系统研究所的ARCINFO、澳、澳大利亚大利亚GENASYS公司开发的公司开发的GENAMAP、中、中国地质大学开发的国地质大学开发的MAPGIS等。等。分类：分类：GIS软件平台按其数据结构一般有软件平台按其数据结构一般有以下以下3种类型：种类型：矢量型：指基于多边型的，以矢量型：指基于多边型的，以X，Y坐标对来坐标对来表示空间数据的点、线和面等图形的表示空间数据的点、线和面等图形的GIS。栅格型：指基于网格的，以二维数组来表示栅格型：指基于网格的，以二维数组来表示空间各象元特征的空间各象元特征的GIS。混合型：指矢量数据结构和栅格数据结构并混合型：指矢量数据结构和栅格数据结构并存的存的GIS。(二二)GIS应用系统应用系统随着计算机和信息技术的发展，随着计算机和信息技术的发展，GIS迅速地发展变化迅速地发展变化着。同时，随着人类需求的增长，着。同时，随着人类需求的增长，GIS的应用也将越的应用也将越来越广泛，越来越深入。来越广泛，越来越深入。q （一）从总的系统角度看（一）从总的系统角度看GIS的发展方向的发展方向q (二二)从系统内部的角度看从系统内部的角度看GIS的发展趋势的发展趋势（一）从总的系统角度看（一）从总的系统角度看GIS的发展方向的发展方向q1GIS标准化标准化q2GIS网络化网络化 q3GIS全球化全球化q4GIS大众化大众化q5GIS数据商业化数据商业化 1GIS标准化标准化 在在21世纪初的世纪初的510年是年是GIS界的主要标准化制定时期。界的主要标准化制定时期。随着随着GIS的不断发展，人们不断意识到，只有对软件、的不断发展，人们不断意识到，只有对软件、硬件和数据进行必要的标准化，才能更有效、广泛地硬件和数据进行必要的标准化，才能更有效、广泛地使用使用GIS。GIS的标准化将在国际、国家、省、市、县和机构范的标准化将在国际、国家、省、市、县和机构范围内多层次地进行，其内容可能包括到围内多层次地进行，其内容可能包括到GIS的各个组的各个组成部分、各个操作过程、各种数据类型、软硬件系统成部分、各个操作过程、各种数据类型、软硬件系统等等。等等。其中数据的标准化是关键，数据标准化使其中数据的标准化是关键，数据标准化使GIS市场从市场从单纯的系统驱动转向数据驱动，意味着支持单纯的系统驱动转向数据驱动，意味着支持GIS工作工作的数据结构及数据交换格式的标准化，提供的数据结构及数据交换格式的标准化，提供GIS工作工作基础数据接口的标准化。基础数据接口的标准化。标准化的真正实现将使人们能在一个共同基础之上共标准化的真正实现将使人们能在一个共同基础之上共享信息和资源。享信息和资源。2GIS网络化网络化 计算机网络技术对计算机网络技术对GIS的发展能起到质变作用。它的发的发展能起到质变作用。它的发展使以往很多难以完成的事情得以实现，例如网络技术展使以往很多难以完成的事情得以实现，例如网络技术使得数据库在地理位置上以分布式的方式存在，这样做，使得数据库在地理位置上以分布式的方式存在，这样做，各个数据库可以局部地进行生产、更新、维护和管理。各个数据库可以局部地进行生产、更新、维护和管理。而网络又使这些分布在局部的数据库相互之间可以连接而网络又使这些分布在局部的数据库相互之间可以连接起来实现共享使用。高速度的数据传输使得数据库之间起来实现共享使用。高速度的数据传输使得数据库之间的数据传输能够快速地实现。的数据传输能够快速地实现。万维网的发展给万维网的发展给GIS数据在更大范围内的发布、出数据在更大范围内的发布、出版、获取和查询提供了有效可行的途径。地理数据不仅版、获取和查询提供了有效可行的途径。地理数据不仅可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等进行自动搜索，甚至可以直接在网上进行数据的各类空进行自动搜索，甚至可以直接在网上进行数据的各类空间操作，使用网络提供的各类模型进行模拟，直接产生间操作，使用网络提供的各类模型进行模拟，直接产生新的数据结果，真正地实现新的数据结果，真正地实现“网络就是计算机网络就是计算机”这一新这一新的概念模式。的概念模式。3GIS全球化全球化 网络技术的发展使得世界空间缩小，人们之网络技术的发展使得世界空间缩小，人们之间的关系更加紧密；间的关系更加紧密；世界经济的发展也在要求人们建立一个更稳世界经济的发展也在要求人们建立一个更稳定、和谐的环境。在这个环境中定、和谐的环境。在这个环境中GIS越来越越来越成为一种有效的工具来帮助他们所生存和依成为一种有效的工具来帮助他们所生存和依赖的自然条件状况和社会变化状况。赖的自然条件