地理信息系统的昨天、今天和明天.pdf

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1、1 地理信息系统的昨天、今天和明天摘要：地理信息系统(Geographic Information Systems,GIS)是用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统，是计算机科学、测量学、地图学、地理学等多门学科的综合技术。介绍了地理信息系统的昨天（起源与发展轨迹），讨论了地理信息系统技术的今天（研究热点问题），并分析了地理信息系统的明天（发展趋势）。关键词：地理信息系统昨天今天 明天地理信息系统(Geographic Information Systems,GIS)是用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统，是计算机科学、测量学、地图学、地理学等多门学科的综合技术。地理

2、信息系统的应用范围十分广泛，不但在资源环境管理和规划中发挥重要的作用，而且逐渐成为城市管理、工程建设、商业策划、灾害防治、军事战略分析等领域的重要工具，并逐步走进了人们的日常生活之中。GIS与数据库技术、通信技术一样，已成为现代信息技术的重要组成部分。一个完整的地理信息系统主要由5 个部分组成：硬件、软件、数据、人员和方法；它主要具备五项基本功能：数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空间查询与空间分析和可视化表达与输出。其中，空间查询与空间分析是GIS的核心,也是 GIS有别于其他信息系统的本质特征。地理信息系统 GIS从 1960 年代计算机辅助绘制地图起步到现在仅仅经历了半个多世纪从实验室

3、软件工具到现在无所不在的地理信息服务从单纯的计算机软件技术到现在形成地理信息科学研究体系不管其内涵还是表现形式都发生了深刻的变化。1 GIS 的发展轨迹GIS最初是脱胎于绘图工具的革新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经过多年的发展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为GIS的发展奠定了最初的理论基础。随着计算机图形学理论的建立以及相应的技术的发展出现数字地图的雏形把传统的纸质线画地图转变成数字形式的地图数字地图的出现为用计算机处理分析和管理地理数据带来

4、了可能1963 年加拿大著名地理学家R FTomlinson博士首先提出了 GIS这一术语和理论并为此进行了实施建立了世界上第一个GIS加拿2 大地理信息系统（CGIS）用于自然资源的管理和规划。伴随着这一时期计算机软硬件技术的发展GIS技术和工具进入一个大发展的时期为土地利用资源评价与管理环境监测经济建设城市规划等行业提供了分析问题的新方法和新视野到了1992Goochild在 IJGISystem 杂志上发表了Geographical information science 从而标志着地理信息科学作为一个学科正式成立 自此 关于地理信息科学的理论方法等相关研究在国际上逐渐展开。地理信息科学

5、理论的建立将GIS的发展提升到了一个新的高度随着网络的发展针对系统相对独立内部耦合度强互操作性差集成能力匮乏等不足2000 前后年出现了地理信息服务这一新技术旨在实现网络环境下地理信息的集成应用以满足普通民众对地理信息的需求从真正意义上实现GIS从专业化向大众化的转变。2 当前 GIS 研究的热点问题2.1 网格地理信息系统对网格计算的研究始于上世纪90 年代，它能够将广域网上的所有数据和计算资源与其他一些设备进行互联组成一个可以实现资源大范围共享的高性能计算网。建立在网格计算以及互联网技术基础上的GridGIS可以对空间信息资源进行汇集和共享并进行一体化的组织和处理，能够形成对用户透明的虚拟

6、空间信息资源的超级处理环境，是一种具有按需服务能力的空间信息基础设施。网格环境下的 GIS相对于传统 GIS优势明显：空间数据资源的海量特性和动态性；空间数据的多元性与标准性的统一；空间数据分布性与共享性的统一；系统的异够性与统一性；高度的开放性。GridGIS是由若干种标准化服务和服务协议组成整个系统可以划分成5 个层次近年来，对GridGIS的研究主要集中在空间信息服务语言、信息服务系统、结构体系、数据传输机制与策略等。2.2 三维地理信息系统3DGIS是建立在 2DGIS基础之上，将高度信息与2DGIS中的同等对待，不仅可以表示三维地物而且能够进行三维空间分析，具有更接近现实世界视觉效果

7、的地理信息系统。三维可视化分析则是3DGIS与 2DGIS最显著的区别，其表现形式有：三维景观方式，可以从不同角度、方位和距离观看三维模型表面；掀盖层三维景观方式，在三维景观方式基础上，可以先开上覆层看到下伏的界面；透视三维景观方式，可以透视地看到人们所感兴趣的界面；切面方式，能够切文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5

8、M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U

9、9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档

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11、E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4

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13、D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4

14、F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D103 开三维模型，从水平、垂直切面上观看三维体地内部详细结构。3DGIS关键技术有：三维 GIS数据获取、三维 GIS数据管理、完整三维空间数据模型与数据结构、三维 GIS数据可视化与分析、三维GIS空间建模等。近年来针对3DGIS展开的研究主要有三维 GIS数据获取和三维 GIS空间建模 2 个方面。2.3 移动 GIS 移动 GIS的研究开始于上世纪90 年代初期，将 Internet 上的海量信息与 GIS强大的数据分析和处理功能有机结合提供基于位置的服务（LBS），即用户能

15、够获得基于位置信息的信息获取、信息交换、信息共享和信息发布等服务。移动GIS 是一个集GIS、GPS 和移动通信（GSM、GPRS、CDM）于一体的系统，相对于传统的 GIS具有以下特点：无线通信能够与移动GIS各种移动终端进行交互，可以随时随地进行移动；能够及时响应用户提出的请求，使用环境的变化，实时处理信息；对位置信息依赖性较强；移动终端具有多样性。移动GIS主要有客户端、服务器、数据服务器3 部分组成。移动GIS 分为表示层、逻辑层和数据层。随着通信技术与网络技术的相互融合，移动计算将会成为主流计算环境，这将促使移动 GIS在野外数据采集、地形测图、资源勘探等领域得到广泛的应用；移动 G

16、IS在新的通信标准以及移动通信技术的支持下，将向着多元化、多途径的方向发展；多种通信技术（蓝牙、无限局域网、红外线）的相互融合，将使得移动 GIS的应用领域得到进一步地拓宽。2.4 嵌入式地理信息系统Embedded GIS 是在嵌入式计算机系统上构建的、集成了地理信息功能的一种高度浓缩、高度精简的GIS软件系统。Embedded GIS 一般由硬件系统、地理信息软件以及操作系统构成。“可裁剪性”则是 EmbeddedGIS 最大的特点，即可以通过对数据类别、数据格式以及功能进行裁剪，从而既可以节省系统容量又能够提高系统运行速度。因此，节省存储量则是EmbeddedGIS 设计与开发的必须遵循

17、的基本原则。一个完整的Embedded GIS 应该具备 3 方面基本功能：对地图进行显示、缩放、漫游等基本的地图操作功能；根据需求进行图层的打开、关闭、隐藏等操作；结合具体应用的查询、检索、分析以及导航等功能。2.5 时态地理信息系统文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4

18、H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6

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22、9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档

23、编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4

24、E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D104 Temporal GIS 简言之就是在传统的GIS发展基础上，增加时间以及时间管理机制从而能够跟踪和分析随时间变化的空间、非空间信息的地理信息系统，也被称作 4DGIS，时空分析功能是其核心功能。理论上GIS中的时间可以分为处理时间和有效时间 2 类，处理时间是指在 GIS中信息处理发生的时间又称系统时间；有效时间又称实际时间是指实际应用中实际发生的时间。TGIS 操作对象主要是时空信息，其特点是在系统中增加对时间维的分析表达能力，能够进行对历史和趋势的分析，那么一个完整的TGIS 应具备的功能有：存储、编辑和管理多时态数

25、据；时空信息的查询和检索；时空信息分析；时空数据库的管理以及时空信息的显示和输出。目前关于TGIS 的研究主要集中于时空数据的组织、时空数据库的实际与实现、时空数据模型等。地理信息系统展望当前，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。尤其在北美、欧洲、日本和澳大利亚等国家，GIS市场已经基本形成。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，但后发优势可以少走弯路，可以在较高的起点上开展 GIS的理论研究和开发应用工作。GIS 应用领域将不断深入据统计，在人类接触到的信息中，有80与地理位置和空间分布有关

26、。因此，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、土地管理等方面。随着GIS技术的发展和市场的需求，其应用范围愈加广泛，将深入到人们的日常生活、学习和工作的各个角落。可以这样想象，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）可以轻而易举地通过 GIS得到满足。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已成为一个热点。基于 WWW 的地理信息系统(Web GIS)成为近年来 GIS研究领域的一个热

27、门话题。Web GIS或互联网地理信息系统(Internet GIS)是当前 GIS的一个重要发展方向。随着GIS网络化技术的发展，人们通过互联网文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8

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34、获取不同地域、不同时段的地理数据，也可以进行数据的实时发布和修改，真正实现数据共享。GIS全球化发展势在必行继美国宣布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，已建立了国家间、洲际间的GIS，GIS应用的国际化、全球化已成为一种必然趋势。GIS 技术日趋成熟随着计算机技术和网络技术发展的同时，也为 GIS提供了先进的工具和手段。比如，在计算机领域应用的三维技术、图像处理和人工智能技术，以及网络技术等都可直接应用到GIS系统中。GIS已从原来的“3S(GIS、RS、GPS)”技术的综合，

35、逐渐实现了与 CAD、多媒体、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技术正在走向成熟。参考文献：1 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)2 王占宏.地理信息系统变迁及未来发展J.世界科学.2010(01)3 朱莉,沈未名,徐胜勇.地理信息系统发展与网络应用分析A.Proceedings of 2010 International Conference on Semiconductor Laser and Photonics(ICSLP 2010)C.2010 4 储征伟,杨娅丽.地理信息系统应用现状及发展趋势J.现代测绘.20

36、11(01)5 江彬,周荣福,许保瑞,徐海林,郑睿博,吴向楠.地理信息系统的应用及发展趋势J.中国高新技术企业.2010(15)6 王家耀.地理信息系统的发展与发展中的地理信息系统J.中国工程科学.2009(02)7 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)8 李德仁,邵振峰.论新地理信息时代 J.中国科学:F,2009,39(6):579-587.文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D1B7N4F2 ZZ5M4Y10U9D10文档编码:CJ4E4L4B4H8 HT6D

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