关于地理信息系统的演进与发展

发表时间:2016/3/9   来源:《工程建设标准化》2015年10月供稿   作者:李薇
[导读] 沈阳市勘察测绘研究院 地理信息系统的快速发展的主要动力是计算机技术.

(沈阳市勘察测绘研究院,辽宁,沈阳,110004)

【摘  要】地理信息系统是一门综合性的技术,它涉及很多的学科,地理信息系统的快速发展的主要动力是计算机技术,地理信息系统应用于很多的领域,本文主要阐述了地理信息系统的概念和演进过程,探讨了地理信息系统的发展趋势。 
【关键词】地理信息系统;计算机技术;发展 

        地理信息系统涉及的学科很多,应用的领域很广泛,主要涉及的学科有地理学、测绘学、计算机科学与技术等学科。应用领域从地理到规划管理。近20年来,计算机技术的不断发展推动了地理信息系统的演进和发展,计算机技术的每一次的革命性发展都推动了地理信息系统技术的演进,例如空间数据的管理、网络GIS、三维GIS等技术都离不开计算机技术的发展。
一、地理信息系统概念
        地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)通常泛指用于获取、存储、查询、综合、处理、分析、显示和应用地理空间数据及其与之相关信息的计算机系统。它结合很多的技术有效的将空间的逻辑思维延伸到了形象思维。随着GIS的应用不断增加,人们对GIS的理解也逐渐加深,内涵也在不断的丰富,从不同的角度看有不同的侧重点。 
二、地理信息系统演进和发展过程
        地理信息系统(GIS)是20世纪60年代中期发展起来的技术。最开始的时候,地理信息系统只是解决地理问题,但是随着地理信息系统的不断发展,目前GIS已经发展成为一门涉及测绘科学、环境科学和计算机技术等多学科的交叉科学。
1.地理信息系统的产生和发展有一定的历史背景
        日益复杂的社会需求、地理学、地图学都要求GIS的不断发展,而且对地观测数据和卫星导航定位数据、台站观测数据和经济、人文统计数据给GIS提供了实时的信息数据。
2.计算机网络通信技术促进GIS发展
        计算机网络通信技术的出现与发展,让Web GIS的体系结构和软件开发模式发生了很大变化。GIS的发展体现在软件结构上,演进的基本趋势是基于主机的GIS—桌面GIS—网络GIS—分布式GIS—开放式GIS。GIS的发展不仅体现在软件结构上,也体现在GIS的软件开发模式上,软件开发模式变化特点是 “GIS功能包——集成式和模块式——组件式”。虚拟现实技术、三维技术、Com GIS技术都成为GIS演进和发展做出了突出的贡献。虚拟现实技术的诞生让人们可以使用虚拟现实技术与计算机网络技术和地学相结合产生虚拟地理环境,虚拟现实技术是指通过头盔式的三维立体显示器、数据手套、三维鼠标、立体声耳机等手段和工具使人能完全沉浸在计算机生成创造的一种特殊的三维立体环境。 三维可视化让三维空间数据库极大提高了GIS的空间分析功能。 组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一,Com GIS便是顺应这一潮流的新一代地理信息系统。Com GIS给国产GIS基础软件的开发提供了一个良好的机遇,因为它打破了GIS基础软件由几个厂商垄断的格局,开辟了以提供专业组件来打入GIS市场的新途径。
3.万维网与地理信息系统的结合 
        网络服务(Web Service),为解决地理空间信息共享和数据互操作问题提供了最佳技术支持,万维网和地理信息系统的结合成为当前地理空间信息服务的主流模式。


随着Internet的迅速发展,利用Internet技术在Web上发布空间数据供用户浏览、使用是GIS发展的必然趋势,使得从WWW的任一个节点,Internet用户可以通过网络浏览Web GIS站点中的空间数据,浏览数据制作专题图,然后进行各种空间检索和空间分析,这就是WWW的地理信息系统(Web GIS)。但是因为WWW技术还很年轻,所以Web GIS的发展就自然而然的面临这巨大的挑战和困难,但是因为便利性, GIS走向社会化,公众化必须依靠Web GIS。
4.地理信息服务标准建设
        网格(Grid)技术的出现和应用,让资源共享和协调解决问题创造了一定的条件,也为真正意义上实现实时动态化和实用化的GIS创造了条件。在网络服务(Web Service)基础上的发展起来的网格服务(Grid Service),基于用户需求及与之相应的服务链模型的数据访问与集成功能服务迁移与组合的“一站式”服务将成为主流服务模式。用户可以不要占据一定的内部数据就可以享用数据,这些数据可以有专门的部门进行维护、更新和管理。用户不需占有紧耦合的GIS软件而可以享用功能服务,这个时期,组件式是GIS软件的主流开发模式。
        但是我国地理信息服务标准建设滞后,WebService和Grid Service的标准建设也是很滞后,目前我们国家必须构建实现地理信息服务的标准体系,首先要进行技术攻关,然后进行标准规范研究,标准规范研究包括消息传递、互操作框架、目录服务和注册服务、数据服务、功能服务、地名服务、地图服务、地图覆盖服务、可视化(显示)网格管理服务等数据。
5.GIS与RS、GPS集成 
        GIS不是单独的发挥作用,而是和很多的学科进行有机的结合,GIS、RS与GPS是目前对地观测系统中获取空间信息、对信息进行储存、管理和更新分析的 3大支撑技术(简称“3S”),现在的3S技术成为很多领域的关键技术手段,被广泛的应用于资源合理规划利用、城乡规划与管理、环境污染控制、自然灾害动态监测与防治等方面。3S技术是地学研究由定性化走向定量化方向的标志之一。但是 “3S”并不是独立的个体,它们是集成而不是简单的3单纯的技术个组成部分的叠加。它是一项技术难度极高的高科技,需按照“统筹规划,分步实施”的原则进行。具体来说,在研究开发的时候,应该按照从简单到复杂,从低成本到高成本这样的步骤进行推进。其中,当前开发出来的一个比较成功的系统当属加拿大卡尔加里大学开发的移动测绘系统(Mobile Mapping Systern ) 。 
6.面向对象GIS (OOGIS)研究 
        面向对象的思想被程序设计开发广泛的应用,它克服了传统编程方式的固有缺点,让数据更接近现实,便于用户及开发人员辨认和使用。基于OOG IS能使GIS系统更好地反映现实地理空间各种空间要素及其相互关系,甚至空间现象与过程这个优势,OOG IS研究就兴起了。而向对象的GIS中所有地物以对象形式封装,用户能够在现有抽象数据类型和空间操作箱上开发定义能够为自己服务的数据类型和空间操作方法,增强了系统的开发性和可扩充性,为GIS的智能化奠定了基础。 
三、结束语 
        随着GIS在各种应用领域的不断扩展,GIS本身的功能和结构也发生了很大的变化。地理数据的继承与共享、地理操作的分布与共享、GIS的社会化和大众化等客观需求让采集、处理地理数据的成本尽可能降低。三维技术的出现让GIS处理的空间数据呈现三维连续分布,三维GIS技术不断的创新,研究重点也不断的变化,目前集中在三维数据结构的设计、优化与实现,体视化技术的运用,三维系统的功能和模块设计等方面。但是地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间的属性,即时态。所以目前的技术还不能完全满足GIS的需求,因此,如何设计并运用4DGIS来描述、处理地理对象的时态特征也是个重要的研究领域。 
        地理信息系统的综合性很强,GIS的发展需要很多学科的相互渗透和支撑,地理信息系统因为它便利的信息存储和应用技术在社会发展和建设中起到了良好的带动作用,我们要不断的利用地理信息系统的优势,将地理信息系统应用与更多的领域,让信息系统更好地为人类了解和保护人类赖以生存的环境服务。
参考文献: 
[1]陈述彭.  我国地理信息系统的新进展[J]. 国土资源信息化. 2004(01) 
[2]王家耀,成毅,吴明光,孙庆辉.测绘科学技术学报.2008(04).236

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