第五节 GIS的发展

GIS自20世纪60年代萌芽以来，至今已发展得相当成熟。作为传统学科与现代技术相结合的产物，GIS正逐渐发展成为一门处理空间数据的现代综合学科。其研究的重点已从原始的算法和数据结构，转移到更加复杂的数据库管理和围绕GIS技术使用的问题上,并开始涉及地理信息科学的建立及地理信息的社会化服务。

一、国际地理信息系统发展简史

1.20世纪60年代为开拓发展阶段

20世纪60年代，主要探索GIS的思想和技术方法，关注的是：什么是GIS?GIS能干什么?突破难点是“机助制图、量算分析”。在这一时期，针对GIS一些具体功能的软件技术有了较大进展，主要表现在：①栅格-矢量转换技术、自动拓扑编码以及多边形中拓扑误差检测等得到发展；②具有属性数据的单张或部分图幅可以与其他图幅或部分在图边自动拼接；③采用命令语言建立空间数据管理系统，可以实现属性再分类、分解线段、合并多边形、改变比例尺、量测面积、按属性搜索、输出表格和报告以及多边形叠加处理等。这一时期的软件主要是针对当时的主机和外设开发的，算法较粗糙，图形功能较为有限。

2.20世纪70年代为发展巩固阶段

20世纪70年代，是GIS走向实用的发展期。这一时期由于计算机硬件和软件技术的发展以及在自然资源和环境数据处理的应用，促进了GIS的迅速发展。特别是硬盘的使用，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GIS朝着实用方向发展。关于 GIS的理论技术问题引起学者重视，在国际地理联合会IGU组织建立了GIS专业委员会，学术期刊《Computer and Geosciences》于1974年创刊，序列学术会议AutoCarto成为讨论机助制图的有影响的国际会议。1973年英国军械测绘局开始全国地图的数字化建库，而美国地质调查局USGS则于1980年完成了全国1∶200万地图的数字化建库。

美国、加拿大、英国、联邦德国、瑞典和日本等国对GIS的研究均投入了大量人力、物力和财力。到1972年加拿大地理信息系统全面投入运行与使用，成为世界上第一个运行型的GIS。在此期间美国地质调查局发展了50多个GIS，用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息；1974年日本国土地理院开始建立数字国土信息系统，存储、处理和检索测量数据、航空照片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息；瑞典在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统，如土地测量信息系统、斯德哥尔摩GIS、城市规划信息系统等。但由于当时的GIS系统多数运行在小型机上，涉及的计算机软硬件、外部设备及GIS软件本身的价格都相当昂贵，限制了GIS的应用范围。

这一时期地图数字化输入技术有了一定的进展，采用人机对话交互方式，提高了工作效率，同时扫描输入技术也开始出现。图形功能扩展不大，数据管理能力也较差。

3.20世纪80年代为推广应用阶段

20世纪80年代是GIS的推广应用阶段，由于计算机技术的飞速发展，在性能大幅度提高的同时，价格迅速下降，特别是图形工作站和个人计算机的性价比大为提高，使GIS的应用领域与范围不断扩大。GIS技术在以下几个方面有了很大的突破：①栅格扫描输入处理方面，大大提高了数据输入的效率；②数据存储与运算方面，GIS处理的数据量与复杂程度大为提高，遥感影像的自动校正、实体识别、影像增强和专家系统分析软件也明显增加；③数据输出方面，GIS软件支持多种形式的图形输出；④在地理信息管理方面，适合GIS空间关系表达和分析的空间数据库管理系统也有了很大的发展。

4.20世纪90年代至今为蓬勃发展阶段

这个时期，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS成为了一个产业，投入使用的GIS系统的数量，每2～3年就翻一番，GIS市场的增长也很快。目前，GIS的应用在走向区域化和全球化的同时，已渗透到各行各业，涉及千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。20世纪90年代，在GIS领域发起了一场关于GIS是一门技术还是一门科学的大讨论，有关学者开始从更高层次思考GIS的学科内涵与外延，一些相关的学术组织、期刊名称也将GIS system改为GIS sci ence。由于网络技术以及面向对象软件方法论和支撑技术的成熟，为GIS注入了新的活力，同时大量的应用要求促使GIS软件技术的快速发展，开始具备作为应用集成平台的能力。

这个时期，GIS具有以下特点：①仍然以图层为处理的基础，新的处理模式正在酝酿与探索之中；②引入了Internet技术，开始向以数据为中心的方向过渡，实现了较低层次 (浏览型或简单查询型)的B/S结构；③开放程度大幅度增加，组件化技术已成为GIS的一个主要方向，实现了跨平台运行；④逐渐重视元数据问题，空间数据共享、服务共享和GIS系统互联技术不断发展；⑤实现了空间数据与属性数据的一体化存储和初步一体化查询，提高了空间数据的操纵能力；⑥对GIS集成技术进一步研究，重点主要在空间信息分析的新模式和新方法、空间关系和数据模型、人工智能引入等；⑦应用领域迅速扩大，应用深度不断提高，开始具有初步的分析决策能力。

21世纪是信息时代，网络化WebGIS得到进一步发展。GIS进入信息化服务阶段，研究的问题不再局限于原理、方法、技术问题，还涉入到社会化应用中的管理、信息标准、产业政策等软科学研究，地理信息产业在网络技术推动下逐渐走向成熟。

二、中国GIS发展概况

我国GIS方面的工作始于20世纪80年代初。GIS进入发展阶段的标志是第七个五年计划的开始，GIS研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时展开了GIS研究与开发工作。1994年中国GIS协会在北京成立，标志着中国GIS行业已形成一定规模。“九五”期间，国家将GIS的研究应用作为重中之重的项目予以支持，1996年，为支持国产GIS软件的发展，原国家科学技术委员会开始组织软件评测，并组织应用示范工程。这一系列的举措极大地促进了国产GIS软件的发展与GIS的应用。1998年，国产软件打破国外软件的垄断，在国内市场的占有率达25%。GIS在资源调查、评价、管理和监测，在城市的管理、规划和市政工程、行政管理与空间决策、灾害的评估与预测、地籍管理及土地利用，在交通、农业、公安等诸多领域得到了广泛的应用。在GIS教育方面，在20世纪80年代中后期，国内只有部分师范院校在研究生和本科生教学中开设地理信息系统课程。1997年，国家学位委员会对原有学科进行合并、调整，在地理学一级学科中增加了“地图学与地理信息系统”(理学)、在测绘科学与技术一级学科中增加了“地图制图学与地理信息工程”(工学)两个二级学科，随后，许多师范院校纷纷开设本科GIS专业，发展十分迅速。根据统计截至2007年，全国已有40余所高等师范院校开办了GIS专业，为相关部门培养和输送GIS人才。

我国GIS起步较晚，但发展十分迅猛，已经形成了较大规模的专业队伍和学术组织，并在许多领域得到广泛的应用，显示了GIS在我国的广阔发展前景。

三、GIS发展展望

经过60余年的发展，GIS已经从高校和科研院所的实验室走入了人们生产、生活的各个方面，正以它独特而又强大的功能为人们提供各种地理空间信息服务。随着计算机技术、网络技术的不断发展，GIS在未来还将取得更大的进展。具体说来，GIS技术未来的发展可能主要体现在以下几个方面。

1.服务领域更加广泛

GIS已在我们今天生活的许多方面都取得了良好的应用，它代替人工完成了海量地理空间信息的存储与处理，快速便捷地为人们完成空间信息和属性信息的查询与检索工作，使过去十分繁重的地图编绘、测绘数据处理等与地理信息相关的工作强度大大降低，效率和质量大大提高。未来随着技术的发展，GIS的服务领域将更加广泛。目前在我国，GIS在很大程度上依靠政府的推动和企业级用户的使用。在未来，地理信息系统将更加向个人用户普及，通过网络和数字终端(包括个人电脑、PDA、手机以及其他终端)，个人用户在吃、穿、住、用、行等各个方面都可以随时得到GIS提供的空间信息服务，例如，以地图形式显示的最优出行路线选择、最感兴趣的购物点和消费点选择等。GIS将形成政府、企业级和个人三方面用户同时发展，服务领域涵盖政府公共管理、企业业务管理和个人信息服务等各个方面。

2.服务内容更加丰富

GIS的基础是地理空间信息，GIS所能提供的服务内容受它所存储的信息的约束。在未来，随着硬件存储容量的不断提升，软件存储能力的不断提高，网络质量的进一步优化，有线和无线数据传输速度的进一步加快，地理信息的不断丰富，统一地理信息数据格式下的可共享的数据量的增加，以及应用分析模型的不断拓展和更新，GIS的功能会更加强大，能够为人们提供更多、更深入的信息服务内容。例如，现在的公众地理信息服务系统提供的大多是二维矢量化信息服务，在未来，随着技术的进步，此类系统能够提供三维的、以地面近景数据为基础的信息服务，并融合了可共享的、来自多个不同信息提供商的数据，在此种服务模式下，用户对于目标地区的地物信息将更加一目了然，相关信息将非常直观和详细，可更好地满足用户对地理信息服务的需求。

3.服务形式更加开放

因为GIS所涉及的技术众多，因此大多数的GIS都是开发者开发固定的功能、用户被动使用的模式。未来随着计算机技术和网络技术的发展，GIS将成为更加开放的体系，用户可以通过网络或数字终端根据自我需要和喜好对GIS进行定制，为GIS加上自己需要的内容以及设置为自己喜好的风格。在此种开放的模式下，GIS的发展融入了用户的知识和创新，将大大提高GIS的产品品质和内容丰富度。

综上所述，随着技术的不断发展和应用的不断深入，GIS在未来会发展成为应用更加广泛、内容更加丰富、形式更加开放，并能为人们提供更好更多的信息服务的信息系统。