对于GIS(地理信息系统)的认识

对于GIS（地理信息系统）的认识

引言

地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的计算机系统。它由硬件、软件、数据和用户有机结合而构成。它的主要功能是实现地理空间数据的采集、编辑、管理、分析、统计、制图的工具已逐步发展起来。

发展现状

GIS 始于60 年代的加拿大与美国，之后各国相继投入了大量的研究工作，在最近的30多年内取得了极大的发展,特别是随着计算机技术的飞速发展,地理信息的处理、分析手段日趋先进，GIS 技术日臻成熟，已广泛地应用于环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市规划、经济咨询、灾害损失预测、投资评价、政府管理和军事等与地理坐标相关的几乎所有领域。

存在的问题

但是，随着信息技术，尤其是计算机技术的快速发展、数字地球（Digital Earth）的提出与实施，以及GIS 的应用深度的不断深入和广度的扩大，GIS 正处于急剧变化与发展之中，并对GIS 提出了许多新的要求。一方面，计算机的进步、信息网的发展和利用等技术上的突破，使得以数字形式表示信息更加容易，另一方面，地理信息仍滞后于其它更适合于以数字形式表示的信息，例如数字和文本。因此，地理信息的使用，又存在一定的困难和障碍，如果这些障碍能够妥善解决，GIS 的应用将会取得突飞猛进的发展。本文就目前地理信息系统的热点问题进行介绍、分析和总结。

发展方向

作为GIS技术依托的主要工具和平台，当今计算机技术正朝着“高”“广”“深”三个方向发展。这也从某种程度上决定了GIS的发展方向，具体来说，进入90 年代以来，随着计算机技术的发展, 计算机其微处理器的处理速度愈来愈快性能价格比更高; 其存储器能实现将大型文件映射至内存的能力, 并且能存储海量数据。此外, 随着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展，特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能够提供接近实时对地观测图象的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，这些为GIS 技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。同时, 也使当前的GIS 已不能满足信息时代、数字时代的要求，目前GIS 主要总体上呈现网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多维性等发展趋势。

网络化-网络GIS

计算机网络技术的最新发展推动着当代GIS 技术的快速更新和发展，使得在因特网上实现GIS 应用日益引起人们的关注，建立万维网GIS(WWWW GIS 或Web GIS)是近年来GIS 研究领域的一个热门话题。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。目前，WWWGIS 的建设面临四个方面的挑战：网上数据发布、网上数据互操作、网上数据采掘和网上数据管理及安全性。与传统的GIS相比，Web GIS 具有以下特点：

(1)适应性强。Web GIS 是基于互联网的，因而是全球的，能够在不同的平台运行。

(2) 应用面广。网络功能将使Web GIS 应用到整个社会，真正实现GIS 的无所不能，无处

不在。

(3) 现实性强。地理信息的实时更新在网上进行，人们能得到最新信息和最新动态。

(4)维护社会化。数据的采集、输入、空间信息的分析与发布将是在社会协调下运作，对其维护将是社会化，减少重复的劳动。

(5) 使用简单。用户可以直接从网上获取所需要的各种地理信息，直接进行各种地理信息的分析，而不用关心空间数据库的维护和管理。网络GIS 可实现网上发布、浏览、下载，实现基于Web 的GIS 查询和分析。尽管目前已有多家国内外公司推出Web GIS, 总地来说，Web GIS尚处在试验研究阶段，其最终目标是应能实现GIS 与WWW 技术的有机结合，GIS 通过WWW成为大众使用的技术和工具。

●开放性-开放式GIS

开放式地理信息系统（Open GIS）是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接口（Interface）所建立起来的地理信息系统。它不仅使数据能在应用系统内流动，还能在系统间流动。Open GIS 是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性，以及在异构分布数据库中实现信息共享的途径。为此，Open GIS要具有下列特点：

(1)互操作性：不同地理信息系统软件之间连接、信息交换没有障碍。

(2)可扩展性：硬件方面，可在不同软件、不同档次的计算机上运行，其性能和硬件平台的性能成正比；软件方面增加新的地学空间数据和地学数据处理功能。

(3)技术公开性：开放的思想主要是对用户公开，公开源代码及规范说明是重要的途径之一。

(4)可移植性：独立于软件、硬件及网络环境，不需修改便可在不同的计算机上运行。除此之外，还有诸如兼容性、可实现性、协同性等特点。

Open GIS 技术将使GIS 始终处于一种组织、开放式的状态，真正成为服务于整个社会的产业以及实现地理信息的全球范围内的共享与互操作，是未来网络环境下GIS 技术发展的必然趋势。

●虚拟现实-虚拟GIS

虚拟GIS 就是GIS 与虚拟现实技术（Virtual Reality）的结合。VR 技术是当代信息技术高速发展，并与其他技术集成的产物，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。这种模拟具有三个最基本的特征，即Immersion(沉浸)-Interaction(交互)-Imagination(构想)。由于技术的限制，目前还未能开发出适用于遥感和GIS 用户需要的真三维可视化的数据分析软件包。GIS 与虚拟环境技术相结合，将虚拟环境带入GIS 将使GIS 更加完美。GIS 用户在计算机上就能处理真三维的客观世界的虚拟环境中将能更有效地管理，分析空间实体数据。目前虚拟GIS（VGIS）的研究主要集中在虚拟城市。

●多媒体GIS

多媒体技术（Multi-Media）是一种集声、像、图、文、通讯等为一体，并以最直观的方式表达和感知信息，以形象化的、可触摸（触屏）的甚至声控对话的人机界面操纵信息处理的技术。应用多媒体技术对GIS 的系统结构、系统功能及应用模式的设计产生极大的影响，使得GIS的表现形式更丰富，更灵活，更友好。多媒体地理信息系统（MGIS）将文字、图形（图像）、声音、色彩、动画等技术融为一体，为GIS 应用开拓了新的领域和广阔的前景。它不仅能为社会经济、文化教育、旅游、商业、决策管理和规划等提供生动、直观、高效的信息服务，而且将使电脑技术真正走进人类社会生活。多媒体技术在GIS 领域的深入应用，乃至出现具有良好集成能力的MGIS 是技术发展的必然。

●集成化-3S 技术的结合

3S技术指的是全球定位系统（GPS）、遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）。3S 技术的结合与集成充分体现了学科发展从细分走向综合的规律。GIS 发展的重要趋势是与全球定位系

统（GPS）和遥感（RS）的集成，从而构成实时的，动态的GIS。GPS 为GIS 的快速定位和更新提供手段，遥感技术的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点，为GIS 不断注入“燃料”，反过来又可利用GIS 支持从遥感影像数据中自动提取语义和非语义信息。3S 技术整体结合所构成的系统是高度自动化、实时化的GIS 系统。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能，而且能够分析和运用数据，为各种应用提供科学的决策咨询，并回答用户可能提出的各种复杂问题。

上述这些GIS 的发展趋势并不是孤立的，而是相互影响、相互促进，它涉及多学科的相互渗透、相互支撑。其目的就是促进地理信息产业的建设与发展，更好地为人类了解和保护人类赖以生存的环境服务。

自我感受

自60年代始于美国和加拿大，GIS就一直处于突飞猛进的发展状态，到如今，已经在几乎所有涉及地理信息的领域广泛应用，展现出了蓬勃的生命力。但是随着信息社会的飞速发展，对GIS提出了更多的要求，同时，与其他信息形式相比，GIS的发展仍然处于相对滞后的状态，成为了制约GIS发展的巨大桎梏，改变这样的被动局面也是需要我们所有GISer共同努力的。GIS是一门新兴的边缘学科，“新兴“意味着它将一直发展下去，前景开阔，而“边缘”则表明它目前处在的是一个并不十分显眼的位置，但是它与许多传统学科是接壤的，涉及方方面面，因而学习或研究这个学科需要足够的多学科知识基础。计算机技术及其相关设备向“高”“广”“深”发展，引领了这样一个边缘学科的发展，GIS在自身横向发展的同时，也借着计算机这样的载体迅速纵向发展着，与多种技术或学科结合，形成了特点明确、特色鲜明的“专业GIS”，如网络GIS、虚拟GIS、多媒体GIS，面对GIS 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。