论述gis的应用和发展前景

论述gis的应用和发展前景

GIS系统是将描述“在什么地方”的信息与描述“这是什么”的信息相链接的制图软件。与画在纸上的地图不同，GIS是“所见即所得”的，一个GIS地图关联许多不同的层信息。

一幅画在纸上的地图，你所能做的操作就是打开它。这时候展现在你面前的是关于城市、道路、山峦、河流、铁道和行政区划的一些表现。城市在这些地图上只能用一个点或一个圈表示、道路是一条黑线、山峰是一个很小的三角、而湖泊则是一个蓝色的块。

同纸质地图一样，GIS产生的数字地图也是用象素或点表示诸如城市这样的信息，用线表示道路这样的信息、小块表示湖泊等信息。

但是不同的是，这些信息都来自数据库，并且只在用户选择显示它们的时候才被显示。数据库中存储着诸如这个点的位置、道路的长度、甚至湖泊的面积等信息。

数字地图上的每一条信息都位于一个层上，用户可以根据需要打开或关闭这些层。一个层也许构成了一个地区所有的道路信息，另外的层也许表现了同一个地区所有湖泊的信息。当然，也许还会有一个层描述所有的城市信息。

为什么分层是如此重要呢？GIS同纸质地图相比，强大之处就是运用GIS你可以根据你行动的目的去选择你想看的信息。

商人们为某一特定城市绘制客户地图所显示的信息当然与市政工程师希望看到的同一城市自来水管线信息非常不同。这两幅地图都是以相同的街道和街区地图为基础的，但是他们在这张地图上添加了不同的信息。

1 GIS技术发展概况

在新兴的信息产业中，GIS(Geographic Information System,地理信息系统)作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和治理科学及相关学科等为一体的新兴边缘学科，近30年来迅速兴起。GIS将计算机技术和空间地理分布数据相结合，通过系统建立、空间操作与模型分析，为地球科学、环境科学和工程设计、乃至企业治理等方面的规划、治理和决策提供有用的信息。目前GIS在国内外应用领域已相当广泛，不但成功地应用于测绘、制图、资源和环境等领域，而且已成为城市规划、公共设施治理、工程建设等的重要工具，此外GIS还进入了军事战略分析与决策、商务策划、文教卫生乃至人

们日常活动的各种领域中。据估计，人类活动80%的信息量与地理信息系统密切相关，因此GIS开发和应用的前途和容量是不可限量的。目前GIS被认为是21世纪支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。“九五”期间国家科技部已将GIS列为“重中之重”的项目，并重点支持发展我国的GIS产业。

自20世纪60年代加拿大Tomlison博士提出地理信息系统的概念以后，在60年代中期加拿大首次建立了CGIS。于70年代开始，美国推出了两个闻名的GIS：即美国环境系统研究所(ESRI) 开发的ARC/INFO和美国商业部人口普查局开发的TIGER系统。这两个GIS系统提出的关于地理信息的组织方式，对GIS发展产生了深远的影响。经过30多年、几个阶段的发展，数据库的结构设计、空间数据的处理与分析及GIS通用软件等都已发展成为较成熟的理论体系。非凡是80年代以来，GIS软件的商品化已在全世界全面展开，先后出现了闻名于世的ARC /INFO、SYSTEM—9、INTERGRAPH、GENAMAP等大型GIS软件及SPAM、ILWIS、MAPINFO、ATLA S 等中小型软件。这些软件都已在土地评价、土壤侵蚀控制、水资源调查与治理、社会经济规划、灾难评估以及野生动植物保护等方面得到广泛应用。

我国的GIS发展较欧美先进国家起步约晚15年左右，但发展速度并不很慢。1994年9月，我国国家测绘总局与美国ARC/INFO总部签定了合作的ARC CHINA计划。1997年国家环保局用世界银行技援项目“中国省级环境信息系统建设”，在我国27个省建立了省级环境信息中心。仅以GIS在城市方面的应用就有城市自来水、城市煤气、城市规划、城市地下管线、城市环境、城市道路、城市土地等不胜枚举，至于其他各方面的应用诸如环境监测、水土流失、矿产资源、投资评价等更是屡见不鲜。所有这些都标志着GIS在我国的成长与发展。

目前，新一代的GIS软件技术——即ComGIS(Components GIS,组件式GIS)和

WebGIS(Word Wid e Web GIS,万维网GIS)已迅速兴起。ComGIS将GIS的各大功能模块划分为几个控件，根据用户需要，将实现各种功能的控件集成，即构成了GIS应用系统。ComGIS 与传统的GIS相比，其优势在于它不依靠于某一种开发语言，便能嵌入到通用的开发环境(如：Visual Basic、De lphi等)中实现GIS功能；或将其他软件功能(包括由高级语言如C 、FORTRAN开发的其他专业性模型)引入到GIS中，使软件的可配置性、可扩展性和开发性更强，更易于GIS的推广应用。而WebGIS是Internet技术与GIS相结合的产物，是利用WWW技术对传统GIS的改造和发展，目前尚处于试验研究阶段，其最终目标是通过WWW使得GIS成为大众使用的技术和工具，即在WWW任意一个节点上的Internet用户都可以浏览检索Web GIS上的各种空间信息，进行各种空间分析与猜测、空间推理和决策等，从而使GIS进入千家万户。因此，ComGIS和WebGIS 被视为当今GIS技术的重要发展方向。

2 GIS在供水系统中的应用与发展

目前，GIS在国内供水系统中的应用集中在输配水管网的日常治理中，如上海、深圳、唐山等城市。天津大学环境工程系也曾根据供水企业的要求，先后以北京大学的Citystar 和中国地质大学(武汉)的MAPGIS为软件开发平台，建立了城市供水管网治理系统，实现了

供水管网图形数据和属性数据的计算机录入、修改；对管线及各种设施进行属性查询、空间定位以及定性、定量的统计、分析；对各类图形(包括管线的横断面图和纵断面图)及统计分析报表显示和输出；除此之外，还为爆管、漏水事故的抢修、维修提供关闸方案及相关信息，从而基本实现了供水管网的信息化治理。通过GIS的集成，使管网图形库、属性数据库及外部数据库融为一体，不仅图文并茂、准确高效，而且易于动态更新，从而大大提高了管网治理工作的效率和质量。

当然，GIS应用于供水系统所产生的功效还远不止于此。就GIS本身而言，对空间数据的治理只是最基本的功能，而更深刻的内涵在于GIS的空间分析、模型分析所产生的信息，能够对自然过程或决策方案进行模拟和趋势猜测，以便从中选择最优方案，避免治理和决策的失误。

因此，GIS在供水系统中的应用，就不能仅仅作为一个图形库和数据库只是停留在管网日常治理的水平上，还应该利用GIS分析、模拟与猜测的强大功能，与专业理论、方法相结合，进行深度开发，为管网规划设计、建设施工、各种运行状态下的优化调度以及事故抢修等提供决策支持。

目前我国大、中城市管网更新改造的任务逐年加大，迫切需求实用的管网水力分析及扩建改造优化设计的软件系统。然而，尽管近年来有关管网优化设计理论和方法的研究日趋成熟，但其应用并不广泛，究其原因就在于优化模型的建立及其解法与编程，对于部分 < type=text/java> ImgZoom(Id) { var w = $(Id).width; var m = 550; if(w < m) { return; } else { var h = $(Id).height; $(Id).height = parseInt(h*m/w); $(Id).width = m; } } = () { var Imgs = $("endText").getElementsByTagName("img"); var i=0;

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设计优化的最终目的是运行优化。一个大型、复杂的管网做到安全可靠、经济合理的运行并非易事。从长远目标来看，根据可靠、准确的管网运行资料，建立管网数学模型，并据此对管网运行工况进行动态模拟，是实现管网优化运行的必经之路。而在管网建模过程中，GIS以其独特的优势，将作为对管网运行实施信息模拟不可替代的工具。在GIS的支持下，管网的结构参数和状态参数融为一体，可以利用GIS数字高程模型，模拟管网水压分布状态，并以二维或三维图形直观显示；也可以在多水源管网中寻求管网内供水分界线的变化规律，

以合理设置供水分界地带的测压点，并确定各测压点之间的相关关系，为优化调度提供决策依据。

此外，GIS的空间分析、网络分析还可用于管道施工、管网维修预案和管网事故抢修决策等方面。如在管网建设施工中，利用GIS的缓冲区(Buffer)模型，对将要敷设的管道进行缓冲区分析，并将计算出的缓冲区与数字高程模型迭加，计算其工程土方量。又如在未来的管网事故紧急抢修时，可以采用GIS与GPS相结合，一方面通过GPS系统准确获取抢修车的地面位置和路网交通状况，并将数据实时传送给GIS，计算最短行车路线；另一方面利用GIS的关阀搜索、管网状态仿真模型，快速分析事故的影响范围和影响程度，模拟管网动态变化，以便调度管网有关设施，确保供水服务质量。显然与传统的事故处理相比，上述技术方案充分显示出现代信息技术高效率的优势。

以上列举的各项只是GIS在输配水系统中的部分应用，实际上GIS在供水系统中还可用于水资源规划与治理、地面水水质模型、地下水水质保护以及GIS结合专家系统实现供水系统区域优化等众多领域［1、2］，并将日益发挥更大的功效。

GIS在供水系统中进一步开发应用的前景十分广阔。而跟踪GIS技术的发展，选择一个成熟、优秀的GIS平台，对于许多用户来说则是至关重要的。目前，虽然国际上已推出了许多优秀的GIS工具软件，但使用国内自行开发的GIS工具软件具有明显的优势，不仅有较高的性能价格比，有汉字功能，而且便于系统的维护和升级。近年来国产GIS软件中，比较闻名的有北京大学的Citystar和中国地质大学(武汉)的MAPGIS，前者在实现3S技术(GIS、RS、GPS)一体化方面较为出色；后者在图形处理、空间分析及用户界面等方面更胜一筹，二者已被许多用户选为基础平台进行二次开发，并在用户使用与开发者研制的过程中日趋完善。

3 结束语

GIS作为世界性的高科技领域学科和技术体系已渗透到各行各业，而随之建立的各专业性的GIS软件所要解决的问题是专业性不够强，尤其是高层次的应用模型很少，而这在很大程上决定了GIS实用性的优劣与成败。当然GIS在各专业的综合、深化应用，首先要取决于地理信息建模系统(Geographic Information Modelling System)的完善和支持，但同时更需要专业人员的积极参与，尤其是在新一代组件式GIS的开发研制中，这样才能不断拓宽GIS在本专业的应用范围，提高应用水平，使其由一个偏重于信息采集、治理、统计分析与处理的技术系统，逐渐发展成为功能强大的决策支持系统或专家系统，在未来的信息时代发挥更大的作用。

【前言】二十一世纪是信息化、网络化、数字化、智能化蓬勃发展的新世纪。世界范围的新技术革命和知识经济的浪潮，推动发展中国家和发达国家在电子信息技术的创新和应用领域重新站在同一起跑线上，共同面对新的发展机遇和挑战。在当今这个信息化的社会中，谁能更有效地利用自身资源，掌握更全面、更准确的信息，更快地作出科学的决策，谁就能顺应社会的潮流，在激烈的竞争中站稳脚跟，并同时给企业带来更高的回报。地理信息系统（geographic information system，gis）是一种为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。地理信息系统的处理对象是空间实体，其处理过程正是依据空间实体的空间位置与空间关系进行的。

地理信息系统具有很高的融合能力，它与其它信息技术融合，拓展了整体信息技术的应用。信息化、网络化、数字化、智能化的浪潮汹涌澎湃，数字城市正是这股浪潮的潮头，如果我国能够抓住历史赐予的跨越式发展机会，中国的城市规划、建设和管理水平将极有可能冲进世界先进国家的前列，并带动相关产业的发展。

一、GIS的发展历史

自1962年加拿大人rogertomlinson首先提出地理信息系统的概念、并领导建立了世界上第一个具有实用价值的地理信息系统---加拿大地理信息系统（canada geographic information system，简称"cgis"）以来，地理信息系统在全球范围内获得了长足进步。作为对人类生活空间的数字化描述、分析和表达的工具，gis正逐渐成为信息产业的一个重要组成部分，成为国民经济新的增长点。全球范围内从事gis理论和应用研究的研发人员、科研院所和高新企业不计其数，应用科学化、科学技术化、技术产业化已经成为gis领域发展的主旋律。地理信息系统正在从一个单纯的应用系统发展为一个完整的技术系统和理论体系。

gis（地理信息系统）的发展是从1965年开始的，当时哈佛大学一个土地测量专业的学生在毕业论文中提到这样一个想法：能否把数据系统与地理测量融合在一起。于是，他设计了一个最简单的gis系统，并在毕业后成立了esri公司。现在它是全球最大的gis系统方面的公司。

经过几十年的发展，gis系统已由地学领域的应用演变为以服务地学领域应用为主要目的的"基础型"平台软件，以服务商用办公领域为主要目的的"桌面型"平台软件和以服务于城市公共设施管理为主要目的的am/fm/gis（automated mapping/facilities management/geographic information system）系统等多个分支。gis不仅应用在地理、地质等专业领域，目前在各个领域都有广泛的应用，如水利、电力、石油、交通、电信、公安、环保等。

从概念上来说，地理信息是指表明地理环境要素的数量、质量、性质、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像、图形等信息的总称。通过地理信息技术，把有关地球每一点的全部信息都收集起来，整理加工成便于使用的数据，并按地球的地理坐标存放起来，需要时立即传输到相应的地方，并在此基础上，对

其进行加工、整理，为各类应用领域的分析、管理、决策提供更加科学的依据。

从系统角度看，在未来的几十年内，地理信息系统将向着数据标准化（interoperable gis）、数据多维化（3d＆4dgis）、系统集成化（componentgis）、系统智能化（cybergis）、平台网络化（webgis）和应用社会化（数字地球）的方向发展。gis应用系统具有以下特征：

①am/fm/gis系统的主要功能是对pui设施网络管理和控制，侧重于对线状设施拓扑描述。

②地理图形数据仅是系统中一种"恰当的、直观的"背景辅助数据，即使没有地理图形数据，只需主体图形数据的支持，系统就能照常运行。

③am/fm/gis系统往往需要在多个部门中同时进行维护和共享，因此数据要进行频繁的非线性动态更新。系统根据pui的专业应用规则，保证数据更新在整个系统中的一致性。因此，am/fm/gis应用对"协同工作环境"有较高的要求。

④城市pui部门使用am/fm/gis技术的基本目的是提高决策及运行操作的响应速度。数据更新的实时性、操作响应的实时性是am/fm/gis应用软件必须保证的基本技术要求。

⑤am/fm/gis系统应用对象千差万别，因此，am/fm/gis平台必须具有良好的适用性和开放性。

从技术角度看，与gis密切相关的技术有：

①遥感技术(RS)利用遥感技术，可以每隔一段时间通过卫星把地球表面无一遗漏地扫描一遍，取得最新的数据资料。目前，在它拍摄的照片上，其分辨率已足以使地面上如汽车前灯大小的物体清晰可见。这里面包含了计算机、图像处理、大规模数据存储和空间对地观测等多种技术。

②全球定位系统(GPS)GPS是一个在任何特定时间内可以准确了解一个人在地球上的位置的高科技工具。GPS由大约24颗绕地球运行的卫星组成，这些卫星向地球上的接收机发送信号。GPS接收机根据收到2～3颗卫星的信号就可以精确地计算出一个人所在位置的纬度和经度。

二、GIS在我国的发展

（一）GIS在我国的发展现状

gis软件技术是一类军民两用技术，广泛用于资源、环境、电力、交通、通信、测绘、农业、建设、航空航天和军事等各行各业，对国民经济发展和国防现代化有着十分重要的作用。gis是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技

术，是多种学科交叉的产物。我国gis研究工作开始于20世纪80年代初，以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个gis研究室为标志。从90年代开始，gis在我国进入快速发展阶段。

目前，中国已经基本完成了覆盖全国的1：100万和1：25万基础地理数据库的建设。即将开始投入建设的有1：5万基础地理数据库和7大流域的1：1万基础地理数据库项目。

此外，中国已经完成了1100多个大、中型数据库以及难以计数的各类数字化地理基础图、专题图、城市地籍图等的建设。但是，由于这些数据标准不一致，目前其兼容性较差，利用率也较低，所以必须建立完善的体制才能对这些有形资产进行统一管理。

经过十几年的发展，我国的gis软件技术及产品取得了长足的进步，国产gis

软件在国民经济建设中发挥了重要的作用。例如，国产软件mapgis在我国"神舟号"发射中起了重要的作用；国产软件grow成功地建成了目前全国gis应用规模最大的武汉全市电力配网管理系统；国产软件geostar成功地用于七大江河流域dem数据生产；geoway、eps20000等专项软件在空间数据采集和处理方面已成国内主流软件。

目前，代表gis发展新方向的internetgis国产软件已经逐步成熟；越来越多的软件产品采用组件化gis、空间和属性数据一体化存储、多用户协同工作等前沿技术，技术创新和市场开拓实现了良好的互动。据有关统计，GIS产品在国内市场的普及率以平均每年80%的速度向前发展。

（二）我国朝着第四代GIS方向发展

自从1960年加拿大测量学家Roger F Tomlinson提出"要把地图变成数字形式的地图，便于计算机处理与分析"的观点以来，GIS技术通过近40年的发展，已经实现了三次跳跃（详见表）。

从技术角度对比来看，我国GIS技术的研究与国际水平相当，基本处于第三代水平，市场上已经涌现出了很多高水平的GIS软件，如：MapGIS、GeoStar、SuperMap 和MapEngine等，目前正在朝着第四代GIS方向发展。

第四代GIS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。它要实现四种转变：由二维处理向多维处理的转变；由面向地图处理向面向客观空间实体及其时空关系处理的转变；由以系统为中心向以数据为中心，实现空间数据共享与服务的转变；由管理型向分析决策型的转变。

第四代GIS软件的研究与开发是我国在这一领域攀登世界高峰的重要举措，具有重要的科学意义和巨大的应用前景。这项工作必须取得国家的支持和鼓励，

在国家科技计划的统一安排和指导下，动员全国的力量，坚持科技创新和跨越式发展，加强学科交叉，走产业化的道路，有计划、有步骤地进行。

完整的第四代GIS软件的实现既涉及理论、方法的研究与创新，需要构建一个新的理论体系，又需要有许多关键实现技术的突破，还需要工程化的软件实现，从而形成新的技术体系和新的产品，具有很高的难度，决不是可以一蹴而就的事情。因此，要抓住空间数据模型与组织这个关键，实施重点突破的方针，逐步完善各项机制，用渐进的方式实现第四代GIS软件的最终目标。

（三）我国将大力推进国产gis产业化

"十五"期间，我国还将大力支持和发展国产gis软件产业，争取到2005年，国产软件的国内市场占有率从去年底的近30%上升到60%以上，并积极开拓国际市场。地理信息是国家敏感信息，今后gis软件会更强调安全性，大型分布式gis系统以及嵌入式gis软件也将是"十五"期间重点发展方向。

为推动gis产业快速、健康地发展，科技部和信息产业部日前联合制定了《关于进一步推动国产地理信息系统应用及其产业化的若干意见》。根据这一意见，各地政府和有关部门要将国产gis应用及产业化工作纳入"十五"计划和相关规划，将其纳入我国信息化基础设施建设。

"十五"期间，我国将致力于扶植和发展一批有国际竞争力的gis软件，建立若干产业基地，开发和完善具有自主版权的全系列gis产品，提高这一产业的整体实力。国家将在对经济建设和社会发展有重大意义、条件具备的5-10个领域，组织实施国产gis应用示范工程。

我国还将建设国家地理信息数据库系统，组织制订gis开放性的数据标准规范，制订空间数据交换共享的实施办法和gis考核评估体系，建立gis应用工程的监理和企业资质认证制度。

3 GIS应用的前景与存在的问题

3.1 面临的机遇

目前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。尤其是在北美、欧洲、日本和奥大利亚等国家和地区 ,GIS市场已经基本形成。GIS数据公司和软件公司比较多 ,他们在 GIS系统建立和空间数据的使用方面已有了一套比较规范和成熟作法。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 ,但是有后发优势可以少走弯路 ,以比较高的起点开展GIS的理论研究和开发应用工作。

3.2 存在的问题

与国外对比分析 ,目前我国 GIS发展中存在的问题主要表现在如下几个方面 :

1)GIS的科学和经济价值尚未被广泛地接受和认知 ,因此处于资金投入不足、推广应用比较困难的局面。

2)根据有关资料的分析 ,地理信息系统中数据部分要占整个系统投资的百分之

七十左右 ,也就是说 GIS系统的建立需要大量的数字地图或电子地图及其属性信息库的支持 ,但在我国地图数字化的比例还很低。这需要政府部门及有关企业投入大量的精力及资金进行数字地图的建库工作。

3)GIS市场尚未形成 ,有关数字产品的法律、权属、定价等方面的问题还没有得到有效的解决。

4)有关数字地图产品的规范和标准 ,以及数据格式有待统一和完善。

5)我国具有自己知识产权的 GIS系统平台比较少 ,目前只有 Map GIS,Geo Star 等少数几个产品 ,大量进口 GIS系统平台增加了 GIS应用开发的成本。而且 ,由于国情不同进口 GIS软件二次开发的工作量一般都比较大。

4 结论

本文分析探讨了 GIS目前的主要研究领域 ,及其在国内外的应用情况。GIS 目前虽还未被定义为一门科学 ,而仅被认为是一项专门的技术 ,但由于其潜在

的科学与经济价值巨大 ,而且应用领域极为广泛 ,随着计算机软、硬件技术的发展和 GIS数据处理与数据建库技术的进步 ,GIS将会在理论研究和应用开发方

面得到更大的发展。

自6 0年代加拿大建立世界上第一个地理信息系统并由Tomlinson率先提出GIS的概念之后,在最近的二十多年时间里GIS的研究与应用得到了突飞猛进的发展。尤其是在应用方面,目前GIS已经被应用到环境模型建立、城市规划与管理、社会经济统计与分析、土地管理、地籍测绘与管理、交通与管道管理等与空间信息有密切关系的各个方面。

GIS发展趋势与方向（地理信息系统）

目前地理信息系统的主要发展趋势集中在以下几个方面：

1.空间数据结构与数据管理：传统的栅格和矢量结构各有特点，目前倾向于两种结构并存。需要设计高效的栅格—矢量相互转换算法来支持栅格和矢量统一的系统。特别是适用于微机地理信息系统更具有特殊意义。为满足建立大规模实用系统的需要，图形空间数据压缩技术也在发展。空间数据库系统的研制，包括逻辑结构的设计和适合于地理实体表示的物理存储结构的研究正在从理论走向实用；一种面向对象的数据模型由于更适合定义复杂的地理实体和对复杂事物的

直接操作而被接受，实用的语言界面正在开发。新的空间数据结构，如“真三维”、“时空四维”等结构也正在探索中。

2.数据自动输入技术：图形和属性数据的输入历来是GIS建立的一个“瓶颈”，自动输入的发展将最终解决这个问题。GIS自动输入包括对属性表格的扫描和识别、图形扫描和追踪、拓扑关系自动生成、图例符号的自动标识等。

3.GIS的微机化：微机化是地理信息系统普及的关键。由于微机在速度、容量和功能等方面的限制，微机GIS软件技术的发展难度较大。目前国外许多著名的系统作了微机化，国内的许多系统大多也是针对微机开发的，至今尚未有商品化的成果。

4.GIS与遥感的进一步结合：GIS与遥感结合主要采用两种方式，一种是通过软件接口完成数据结构的相互转换，将图像处理的结果输入GIS，或将GIS专题信息传入遥感图像处理系统进行信息复合及辅助信息分类；另一种是将GIS 与遥感处理系统组成一个统一的软件系统，以完成信息复合、交互查询、自动分类、更新等GIS功能。这是GIS与遥感图像结合的高级形式。国外在中小型机上开发的一些GIS，已具有GIS与遥感叠加交互查询等功能。

5.GIS的智能化：以专家经验式知识为基础的GIS，具有更强的分析和表达复杂地学问题的能力，引起了普遍重视。美国加州大学巴巴拉分校研制的以专家知识为基础的KBGIS-Ⅱ就是其中之一。这些系统并不十分完善，主要是由于GIS 所面临问题的复杂性，以及地理专家知识还没有计算机化，智能化的GIS代表着一个令人鼓舞的重要发展方向。

6.GIS应用模型开发：应用模型不足，是阻碍GIS实用化的原因之一，目前应用模型的开发已受到较大的重视，比较引人注目的是：①引进空间化的数理统计和系统分析方法；②通过实例研究，建立专业模型，如水土流失、森林火灾预报、土地评价、地貌分析、旅游资源评价、环境污染评价等，作为模型工具提供用户使用。在GIS应用中，应用模型是联系GIS应用系统与常规专业研究的纽带，模型的建立绝不是纯数学或技术性的问题，它必须以广泛深入的专业知识为基础。专业研究深入程度决定了所建模型的质量与效果。事实上正是地理模型把GIS应用系统和常规专业研究紧密地结合在一起了。因此，应用模型是今后研究的重点和发展的主要方向之一。

7.具有统一标准的分布式系统：由于GIS的迅速发展，建立具有统一规范标准的多级、分布式系统，已成为地理信息系统发展的必然趋势，国外的一些重要的GIS软件系统如ARC/INFO、MIPS等都发展了网络通讯功能。

8.宏观应用和微观应用进一步加强，并形成新的产业：GIS从早期主要为地理、环境、资源、测量等宏观项目决策服务，开始进入城市和大企业等微观管理领域。GIS与经济和社会发展的结合更加紧密，而且从企业应用走向政府应用，出现了综合性系统与专业性系统共存共荣的局面。同时，GIS正在形成一门产业，1991年世界范围内与GIS软、硬件有关的总收入为70亿美元。在美国当前经济衰退中，GIS的收入仍呈上升趋势。

9.加强GIS教育：为了发展和推广GIS应用系统，必须采取多种形式，加强GIS的宣传教育，在一些高等学校开设GIS课程，系统讲授GIS的内容，对在职技术人员、领导干部可以办短训班或举办讲座，专门介绍某个软件工具或应用系统，从而提高广大管理人员的素质，使GIS真正转化为实际生产力，有效地推动区域经济的发展和社会的进步。

从技术角度看，GIS的发展方向表现为：系统互操作、数据多元化、系统模块化、系统智能化、平台网络化和应用社会化。

· 系统互操作

GIS可互操作与指数据标准化，相应的可互操作的地理信息系统强以理解为GIS 系统的集成平台，它实现在异构环境下多个地理信息的系统或其应用系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。

· 数据多元化

GIS数据只在面向多维化发展才能适应现代地要求。多维表现为三维，目前研究重点集中在三维数据结构的设计，优化和实现，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。

· 系统模块化

模块化的GIS是面向对象和构件技术的地理信息系统，它把GIS的功能模块划分为多个控件，每个控件完成不同的功能，通过可视化的软件开发工具集成进来，形成最终的GIS应用。

· 系统智能化

提供决策支持服务是GIS系统智能的体现，而这一点目前显得尤为重要，当前的研究重点是如何将决策支持领域的研究成果与GIS结合起来。

· 平台网络化

基于WWW的地理信息系统是利用Internet技术在Web上发布空间信息供用户浏览和使用。它可分为四部分：客户端、信息代理、服务器和编辑器。面向网络化的GIS是以计算机技术、现代通信、网络技术、虚拟现实技术的综合应用为基础，可以构造出一种人们进行社会交往和交流的新型空间。

· 应用社会化

应用社会化是指作为数字地球核心的数字城市在发展的同时，相应的GIS系统的发展也在面向社会化。数字城市的核心思想是用数字化的手段统一地处理城市问题和最大限度地利用信息资源。实际上，数字城市也可以理解为GIS的延伸，建立数字城市的核心技术包括GIS与数据库、遥感、遥测、信息技术等。

目前，GIS的研究和应用都处在一个高速发展的阶段。总的看来，GIS正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的方向发展。

与其他学科结合更加紧密

3S或5S(3S加上数字摄影测量系统DPS、专家系统ES)的集成，使得测绘、遥感、制图、地理、管理和决策科学相互融合，

成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具，使GIS广泛用于交通、环保、规划、公安侦破、车船自动驾驶、大田农作物因地施肥、科学耕种和海上捕鱼等。 WEBGIS

GIS每一次大的发展都与计算机发展水平有关。如今计算机网络的兴起和迅速发展，信息高速公路的建设，为GIS的发展铺设了通行无阻的金光大道。由于地理信息和大量的空间数据都是以文字、数字、图形和影像方式表示的，将它们数字化，输入计算机，便可方便和及时地将地理信息传送到需要的地方去，以发挥地理信息在国民经济建设、国防建设和文化教育中的作用。

组件式GIS

组件式GIS是将GIS功能分散，由不同的人协同制作。这些分散制作的组件可以被相关的开发环境调用，以便在信息系统中加入GIS功能。

数字地球的建立是一个极为庞大的工程，把庞大的GIS软件系统分解成可按应用需要组装的GIS“元件”，通过标准的系统环境与其他非GIS“元件”嵌接，有效地实现系统合成，自然就成了GIS的研究方向。

数据库建立

空间数据量非常大，而且大都分散在政府和私人机构及公司的各个部门，数据的管理与使用非常复杂。但由于这些空间数据具有极大的科学和经济价值，因此大多数发达国家都比较重视空间数据库的建库工作。目前北美、欧洲的许多国家正在建设空间数据基础设施(SDI)或国家空间数据基础设施(NSDI)。我国也积极地推进SDI的建设工作。

三维GIS

各种物体都是以三维空间的形式存在的，因此目前二维GIS或二维半(平面X、Y坐标加高程)GIS对于完整地描述对象是受一定限制的。需要用三维空间来描述的应用领域有如下几个方面：气象学、地质学、采矿学、石油勘探与开发、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)、医学影像和机器人学等。一个三维GIS空间信息系统应该能够模拟、表示、管理、分析与三维实体相关的信息，并提供决策支持。

与多媒体数据及GPS和RS集成

GIS与多媒体数据及GPS和RS的集成使得基于空间数据的信息管理系统变得更加灵活多样，极大地拓宽了信息来源渠道，方便用户对各种信息的存储与管理，同时能够建立起更加科学的决策系统。

多媒体技术正在进入GIS中，以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达与输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用。目前，图形图像的立体显示已成功地融入数字摄影测量系统(DPS)中，DPS与GIS的集成和多媒体技术的应用，让我们可以通过GIS的输出系统用视觉、听觉、触觉、嗅觉等来感知它。GIS与GPS和RS的集成已研究多年，目前已进入实用开发阶段。

开放型GIS

目前，一种多用户、跨平台的开放型GIS技术正在被国外的许多研究机构、政府部门和高等院校所研究和开发利用。开放型GIS的研究和应用使得各政府部门及企业之间不同格式的数据能够方便地互访，有利于网络GIS及分布式GIS 空间数据库的建立，使GIS的应用领域大大拓宽。

虚拟现实技术

虚拟现实是对人类真实世界某一部分或某一过程的逼真模拟，令人完全置身于虚拟世界中，并且其感受与现实一致或接近。美国MULTIGEN公司生产的MULTIGEN软件已可以利用地理信息中心的数字地形海拔数据(DTED)、数字文化特征数据(DFAD)和与之配套的航空或卫星照片，快速高效地构造任何地区的地形地貌和文化特征。