世界上建立的第一個地理信息系統是什麼

① 　地理信息系統的發展現狀與趨勢

一、國外GIS的發展歷史與現狀

地理信息系統（Geographic Information System,GIS）是以地理空間資料庫為基礎，在計算機軟硬體支持下，對空間相關數據進行採集、管理、操作、分析、模擬和顯示，並採用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統。從外部看錶現為計算機的軟硬體系統，而其內涵卻是由計算機程序和地理數據組成的地理空間信息模型，是一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統，計算機系統的支持是GIS的主要特徵，使GIS得以快速、精確、綜合地對復雜的地理系統進行空間定位和過程分析。

世界上第一個GIS是在1963年由加拿大測量學家R.F.托姆林森提出並建立的，稱為加拿大地理信息系統，主要用於自然資源的管理與規劃。稍後，美國哈佛大學研究出SY-MAP系統軟體。但當時的計算機技術水平不高、存儲容量小、磁帶存儲速度慢，使得GIS帶有更多的機助制圖色彩，用於地學分析和空間數據模擬的功能極為簡單。

進入70年代以後，計算機軟硬體技術飛速發展，尤其是大容量的存儲設備——硬碟的使用，為空間數據的輸入、存儲、檢索和輸出提供了強有力的手段；高性能的圖形顯示器的發展，增強了人機對話和高質量圖形顯示功能，促使GIS朝著實用方向迅速發展。在此階段的標志是一些發達國家先後建立了許多專業性的土地信息系統和地理信息系統，據統計70年代大約有300個系統投入使用，例如美國地質調查局從1970年到1976年建立了50多個信息系統，用於獲取和處理地質、地理、地形和水資源信息；日本國土地理院從1974年開始建立數字國土信息系統，存儲、處理和檢索測量數據、航空像片信息、行政區劃、土地利用、地形、地質等信息，為國家和地區土地規劃服務；瑞典在中央、區域和城市三級建立了許多信息系統。一些商業公司開始活躍起來，軟體在市場上受到歡迎，許多大學和研究機構開始重視GIS軟體設計和應用研究，成立了各種GIS研究實驗室。

80年代是GIS普及和推廣應用階段。隨著計算機的迅速發展和普及，地理信息系統也逐步走向成熟，並在全世界范圍內全面地推向應用階段，第三世界國家也開始引進、應用和發展自己的地理信息系統。高性能微型計算機的問世，使得微機地理信息系統得到了蓬勃發展，並使地理信息系統工具具有更高的效率、更強的通用性和獨立性，更少地依賴於應用領域和計算機硬體環境，為地理信息系統的建立和應用開辟了新的途徑。GIS的應用從解決比較簡單的規劃管理問題（如道路、輸電線等）轉為更復雜的區域開發和決策問題，例如土地利用、沙漠化、城市化、環境與資源評價等。隨著GIS與衛星遙感技術的結合，GIS開始用於全球變化與全球監測。80年代是GIS發展具有突破性的年代，僅1989年市場上有報價的GIS軟體就達70多家，並涌現出一批有代表性的GIS軟體，如：ARC/IN-FO、MicrostationSICAD、Genamap、System9等。

進入90年代以後，微機地理信息系統得到了迅猛的發展，並且性能也得到了極大加強，向綜合性、智能性發展。GIS已成為一種新興的確定性產業，投入使用的GIS系統，每2～3年就翻一番，GIS市場的年增長率大於35%，從事GIS的廠家超過300家。GIS已滲透到各行各業，愈來愈多的國際性會議以GIS為主題，愈來愈多的學術刊物以GIS為標題，愈來愈多的學科，如地理學、工程學、森林學、城鄉規劃、計算機科學、測繪學、航天遙感、礦床地質、水資源等都把GIS作為發展方向。國家和地區性的GIS研究中心在美、英等主要西方國家中建立。

二、我國地理信息系統的發展

我國地理信息系統的研製與應用始於70年代末期，它的發展基礎是計算機制圖、計算機技術、計量地理和遙感技術。

1978～1980年為准備階段，主要是進行輿論准備，正式提出倡議，開始組建隊伍和實驗研究。

1981～1985年為起步階段，主要是對地理信息系統進行理論探索和區域性實驗研究，並在此基礎上制定國家地理信息系統規范。1981年在四川渡口二灘進行實驗，以航空遙感資料為基礎，進行數據採集和資料庫模型設計；1984年開始，國家測繪局測繪科學研究所著手組建國土基礎信息系統；1985年國家資源與環境信息系統實驗室成立。

1986～1993年為初步發展階段，地理信息系統被列入國家「七五」攻關課題，取得了重要進展和實際效益，形成了比較系統的研究計劃：研究資源與環境信息系統國家規范和標准，解決信息共享和系統兼容問題；開展全國性和區域性的信息系統的建立和應用模式研究；研製和開發軟體系統與專家系統，全國建成了一批資料庫、開發了一系列的空間信息處理與制圖軟體；完成了一批綜合性、區域性和專題性的信息系統。

1994年以來為軟體商品化階段，在國外成熟軟體在我國得到廣泛應用的同時，帶動了具有自主版權的國產地理信息系統基礎軟體的的崛起，一批起點高、功能強、價格低廉的國產軟體相繼研製成功，並推向市場。為客觀地了解我國GIS基礎軟體的開發水平、開發現狀和產業化前景，推動具有我國自主版權的GIS基礎軟體的健康發展，國家遙感中心、中國地理信息系統協會、中國海外信息系統協會從1996年開始對國產GIS基礎軟體和專項應用軟體進行測評，從四年的測評結果來看，國產GIS軟體的發展情況喜人，軟體的功能、性能、品種和商品化程度都有了較大幅度的提高，完全可以在相關領域內實際應用，與國外優秀GIS軟體的差距正在逐步縮小，個別領域已經超過了國外GIS軟體，在微機（PC）GIS軟體和某些應用領域具備了與國外軟體競爭的實力。

三、地理信息系統（GIS）的發展趨勢

GIS技術的發展已經取得了巨大的成就，並對社會的發展作出了巨大的貢獻，但對人們的期望和要求來講還遠遠不夠，GIS的進一步發展應主要表現在以下幾個方面：

1.多媒體地理數據的管理與操作管理

在一個多種數據類型並存的混合系統中，如何實現各類數據的隨意操作和有效管理，這是現今信息媒體多元化新時代的一個突出問題，它比單一地圖資料庫的操作要復雜得多。信息資源庫包括的主要內容有：地理資料庫、專業資料庫、圖像庫、文件庫和聲音庫等。

2.數字制圖技術

紙基地圖在任何時候都是不可能被取代的，利用數字地圖庫直接生產紙基地圖，即數字地圖環境下的自動編圖的核心是數字地圖的自動制圖綜合技術，它比屏幕顯示為目的的電子地圖的製作要復雜得多，要處理各要素之間的關系，目前仍視為一個國際性的難題。此外，還應包括建立基於地圖資料庫和GIS技術集成的地圖生產系統。

3.「3S」集成技術

GPS（全球定位系統）、RS（遙感）、GIS（地理信息系統）產生的時間不一，理論基礎和技術特點也不盡一致，但它們的學科性質是相通的，即共同研究、表達和分析地球科學信息，在逐步發展過程中構成了相輔相成的關系，三者的結合覆蓋了信息採集、處理和分析的全過程，使GPS、RS、GIS構成的衛星對地觀測系統成為地球系統科學研究的重要手段。

4.空間可視化技術與虛擬現實技術

可視化是指運用計算機圖形圖像處理技術，將復雜的科學現象或自然景觀，甚至十分抽象的概念圖形化，以便於理解現象、發現規律和傳播知識。虛擬現實也稱虛擬環境或人工現實，是一種由計算機生成的高級人機交互系統，構成一個以視覺為主的可感知環境。空間可視化技術與虛擬現實技術可用於製作動態地圖、地形環境模擬、地圖設計製作等方面。

5.三維GIS和時態GIS技術

在地質、礦山、地下水、大氣、環境等方面，人們不僅需要研究現象的二維分布，更需要研究其三維空間分布甚至與時間有關的時空分布特徵和規律，因此，對於真三維和四維GIS的需求更加迫切，而真四維是在真三維的基礎上增加時間維。

6.網路GIS和WWW GIS技術

由於萬維網具有開放性和友好的用戶界面，它迅速成為網路信息處理和分布的主要工具。在伺服器端，GIS軟體系統通過CGi（連接器）與萬維網的HTTP（超文本傳輸協議）伺服器相連；在客戶端，有萬維網瀏覽器以HTML（超文本標注語言）建立用戶界面。

② gis從什麼什麼年代開始發展

1967年，世界上第一個真正投入應用的地理信息系統由聯邦林業和農村發展部在加拿大安大略省的渥太華研發。羅傑·湯姆林森博士開發的這個系統被稱為加拿大地理信息系統（CGIS ） ，用於存儲，分析和利用加拿大土地統計局（ CLI，使用的1:50,000比例尺，利用關於土壤、農業、休閑，野生動物、水禽、林業和土地利用的地理信息，以確定加拿大農村的土地能力。）收集的數據，並增設了等級分類因素來進行分析。

③ 地理信息系統它產生的初形是什麼

35,000年前，在Lascaux附近的洞穴牆壁上，法國的Cro Magnon獵人畫下了他們所捕獵動物的圖案。與這些動物圖畫相關的是一些描述遷移路線和軌跡線條和符木。這些早期記錄符合了現代地理信息系統的二元素結構：一個圖形文件對應一個屬性資料庫。 18世紀地形圖繪制的現代勘測技術得以實現, 同時還出現了專題繪圖的早期版本, 例如：科學方面或戶口普查資料。 20世紀初期世紀將圖片分成層的「照片石印術」得以發展。直至60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬體的發展導致通用計算機「繪圖」的應用。
1967年世界第一個投入實際操作的GIS系統由聯邦能量、礦產和資源部門在安大略省的渥太華開發出來。 這個系統是由Roger Tomlinson開發的，被稱為「Canadian GIS」（CGIS）。它被用來存儲，分析以及處理所收集來的有關加拿大土地存貨清單（CLI）數據。CLI通過在1:250，000的比例尺下繪制關於土壤, 農業, 休閑、野生生物、水鳥、林業, 和土地利用等各種信息為加拿大農村測定土地能力，並增設了了等級分類因素來進行分析。
CGIS是世界的第一個「系統」， 並且在「繪圖」應用上進行了改進，它具有覆蓋，測量，資料數字化/掃描的功能，支持一個跨越大陸的國家坐標系統，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的「弧」，並且將屬性和位置的信息分別存儲在單獨的文件中。它的開發者，地理學家Roger Tomlinson，被稱為「GIS之父」。
CGIS一直持續到20世紀70年代才完成，但這花費了太長的一段時間，因此在它最初發展期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業地圖應用軟體的供應商競爭。微型計算機硬體的發展使得象ESRI和CARIS那樣的供應商成功地兼並了大多數的CGIS特徵，並結合了對空間和屬性信息的分離的第1 種世代方法與對組織的屬性數據的第2種世代方法入資料庫結構。20世紀80年代和90年代產業成長刺激了應用了GIS的UNIX工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末，在各種系統中迅速增長使得其在在相關的少量平台已經得到了鞏固和規范。並且用戶開始提出了在互聯網上查看GIS數據的概念，這要求數據的格式和傳輸標准化。
我國地理信息系統的起步稍晚，但發展勢頭相當迅猛，大致可分為以下三個階段。
第一是起步階段。20世紀70年代初期，我國開始推廣電子計算機在測量、制圖和遙感領域中的應用。隨著國際遙感技術的發展，我國在1974年開始引進美國地球資源衛星圖像，開展了遙感圖像處理和解譯工作。1976年召開了第一次遙感技術規劃會議，形成了遙感技術試驗和應用蓬勃發展的新局面，先後開展了京津唐地區紅外遙感試驗。新疆哈密地區航空遙感試驗、天津渤海灣地區的環境遙感研究、天津地區的農業土地資源遙感清查工作。長期以來，國家測繪局系統開展了一系列航空攝影測量和地形測圖，為建立地理信息系統資料庫打下了堅實的基礎。解析和數字測圖、機助制圖、數字高程模型的研究和使用也同步進行。1977年誕生了第一張由計算機輸出的全要素地圖。1978年，國家計委在黃山召開了全國第一屆資料庫學術討論會。所有這些為GIS的研製和應用作了技術上的准備。
第二是試驗階段。進入80年代之後，我國執行「六五」、「七五」計劃，國民經濟全面發展，很快對「信息革命」作出熱烈響應。在大力開展遙感應用的同時，GIS也全面進入試驗階段。在典型試驗中主要研究數據規范和標准、空間資料庫建設、數據處理和分析演算法及應用軟體的開發等。以農業為對象，研究有關質量評價和動態分析預報的模式與軟體，並用於水庫淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環境質量評價與人口趨勢分析等多項專題的試驗研究。在專題試驗和應用方面，在全國大地測量和數字地面模型建立的基礎上，建成了全國1：100萬地留資料庫系統和全國土地信息系統、1：4見萬全國資源和環境信息系統及1：25o萬水土保持信息系統，並開展了黃土高原信息系統以及洪水災情預報與分析系統等專題研究試驗。用於輔助城市規劃的各種小型信息系統在城市建設和規劃部門也獲得了認可。
在學術交流和人才培養方面得到很大發展。在國內召開了多次關於GIS的國際學術討論會。1985年，中國科學院建立了「資源與環境信息系統國家級重點開放實驗室」，1988年和1990年武漢測繪科技大學先後建立了「信息工程專業」和「測繪遙感信息工程國家級重點開放實驗室」。我國許多大學中開設了rs方面的課程和不同層次的講習班，已培養出了一大批從事GIS研究與應用的博士和碩土。
第三是GIS全面發展階段。80年代末到90年代以來，我國的GIS隨著社會主義市場經濟的發展走上了全面發展階段。國家測繪局正在全國范圍內建立數字化測繪信息產業。1：100萬地圖資料庫已公開發售，衛：25萬地圖資料庫也已完成建庫，並開始了全國1石萬地圖資料庫生產與建庫工作，各省測繪局正在抓緊建立省級1：1萬基礎地理信息系統。數字攝影測量和遙感應用從典型試驗逐步走向運行系統，這樣就可保證向GIS源源不斷地提供地形和專題信息。進入90年代以來，沿海、沿江經濟開發區的發展，土地的有償使用和外資的引進，急需GIS為之服務，有力地促進了城市地理信息系統的發展。用於城市規劃、土地管理、交通、電力及各種基礎設施管理的城市信息系統在我國許多城市相繼建立。
在基礎研究和軟體開發方面，科技部在「九五」科技攻關計劃中，將「遙感、地理信息系統和全球定位系統的綜合應用」列入國家「九五」重中之重科技攻關項目，在該項目中投入相當大的研究經費支持武漢測繪科技大學、北京大學、中國地質大學、中國林業科學研究院和中國科學院地理研究所等單位開發我國自主版權的地理信息系統基礎軟體。經過幾年的努力，中國GIS基礎軟體與國外的差距迅速縮小，涌現出若干能參與市場競爭的地理信息系統軟體，如GeoStar， MapGIS， OityStar， ViewGIS等。在遙感方面，在該項目的支持下，已建立全國基於IK4遙感影像土地分類結果的土地動態監測信息系統。國家這一重大項目的實施，有力地促進了中國遙感和地理信息系統的發展

④ 地理信息系統的歷史發展

古往今來，幾乎人類所有活動都是發生在地球上，都與地球表面位置（即地理空間位置）息息相關，隨著計算機技術的日益發展和普及，地理信息系統（Geography Information System，GIS）以及在此基礎上發展起來的「數字地球」、「數字城市」在人們的生產和生活中起著越來越重要的作用。

GIS可以分為以下五部分：
人員，是GIS中最重要的組成部分。開發人員必須定義GIS中被執行的各種任務，開發處理程序。 熟練的操作人員通常可以克服GIS軟體功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟體也無法彌補操作人員對GIS的一無所知所帶來的負作用。
數據，精確的可用的數據可以影響到查詢和分析的結果。
硬體，硬體的性能影響到軟體對數據的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。
軟體，不僅包含GIS軟體，還包括各種資料庫，繪圖、統計、影像處理及其它程序。
過程，GIS 要求明確定義，一致的方法來生成正確的可驗證的結果。
GIS屬於信息系統的一類，不同在於它能運作和處理地理參照數據。地理參照數據描述地球表面(包括大氣層和較淺的地表下空間)空間要素的位置和屬性，在GIS中的兩種地理數據成分：空間數據，與空間要素幾何特性有關；屬性數據，提供空間要素的信息。
地理信息系統（GIS）與全球定位系統(GPS)、遙感系統(RS)合稱3S系統。
地理信息系統(GIS) 是一種具有信息系統空間專業形式的數據管理系統。在嚴格的意義上, 這是一個具有集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統。例如，根據在資料庫中的位置對數據進行識別。實習者通常也認為整個GIS系統包括操作人員以及輸入系統的數據。
地理信息系統（GIS）技術能夠應用於科學調查、資源管理、財產管理、發展規劃、繪圖和路線規劃。例如，一個地理信息系統(GIS)能使應急計劃者在自然災害的情況下較易地計算出應急反應時間，或利用GIS系統來發現那些需要保護不受污染的濕地。
地理數據和地理信息
什麼是信息（Information）？1948年，美國數學家、資訊理論的創始人香農（Claude Elwood Shannon）在題為《通訊的數學理論》的論文中指出：「信息是用來消除隨機不定性的東西」； 1948年，美國著名數學家、控制論的創始人維納（Norbert Wiener）在《控制論》一書中，指出：「信息就是信息，既非物質，也非能量。」 狹義資訊理論將信息定義為「兩次不定性之差」，即指人們獲得信息前後對事物認識的差別；廣義資訊理論認為，信息是指主體（人、生物或機器）與外部客體（環境、其他人、生物或機器）之間相互聯系的一種形式，是主體與客體之間的一切有用的消息或知識。我們認為信息是通過某些介質向人們（或系統）提供關於現實世界新的事實的知識，它來源於數據且不隨載體變化而變化，它具有客觀性、實用性、傳輸性和共享性的特點 。
信息與數據既有區別，又有聯系。數據是定性、定量描述某一目標的原始資料，包括文字、數字、符號、語言、圖像、影像等，它具有可識別性、可存儲性、可擴充性、可壓縮性、可傳遞性及可轉換性等特點。信息與數據是不可分離的，信息來源於數據，數據是信息的載體。數據是客觀對象的表示，而信息則是數據中包含的意義，是數據的內容和解釋。對數據進行處理（運算、排序、編碼、分類、增強等）就是為了得到數據中包含的信息。數據包含原始事實，信息是數據處理的結果，是把數據處理成有意義的和有用的形式。
地理信息作為一種特殊的信息，它同樣來源於地理數據。地理數據是各種地理特徵和現象間關系的符號化表示，是指表徵地理環境中要素的數量、質量、分布特徵及其規律的數字、文字、圖像等的總和。地理數據主要包括空間位置數據、屬性特徵數據及時域特徵數據三個部分。空間位置數據描述地理對象所在的位置，這種位置既包括地理要素的絕對位置（如大地經緯度坐標），也包括地理要素間的相對位置關系（如空間上的相鄰、包含等）。屬性數據有時又稱非空間數據，是描述特定地理要素特徵的定性或定量指標，如公路的等級、寬度、起點、終點等。時域特徵數據是記錄地理數據採集或地理現象發生的時刻或時段。時域特徵數據對環境模擬分析非常重要，正受到地理信息系統學界越來越多的重視。空間位置、屬性及時域特徵構成了地理空間分析的三大基本要素。
地理信息是地理數據中包含的意義，是關於地球表面特定位置的信息，是有關地理實體的性質、特徵和運動狀態的表徵和一切有用的知識。作為一種特殊的信息，地理信息除具備一般信息的基本特徵外，還具有區域性、空間層次性和動態性特點。
當今社會，人們非常依賴計算機以及計算機處理過的信息。在計算機時代，信息系統部分或全部由計算機系統支持，因此，計算機硬體、軟體、數據和用戶是信息系統的四大要素。其中，計算機硬體包括各類計算機處理及終端設備；軟體是支持數據信息的採集、存貯加工、再現和回答用戶問題的計算機程序系統；數據則是系統分析與處理的對象，構成系統的應用基礎；用戶是信息系統所服務的對象。
從20世紀中葉開始，人們就開始開發出許多計算機信息系統，這些系統採用各種技術手段來處理地理信息，它包括：
○ 數字化技術：輸入地理數據，將數據轉換為數字化形式的技術；
○ 存儲技術：將這類信息以壓縮的格式存儲在磁碟、光碟、以及其他數字化存儲介質上的技術；
○ 空間分析技術：對地理數據進行空間分析，完成對地理數據的檢索、查詢，對地理數據的長度、面積、體積等的量算，完成最佳位置的選擇或最佳路徑的分析以及其他許多相關任務的方法；
○ 環境預測與模擬技術：在不同的情況下，對環境的變化進行預測模擬的方法；
○ 可視化技術：用數字、圖像、表格等形式顯示、表達地理信息的技術。
這類系統共同的名字就是地理信息系統（GIS , Geographic Information System），它是用於採集、存儲、處理、分析、檢索和顯示空間數據的計算機系統。與地圖相比，GIS具備的先天優勢是將數據的存儲與數據的表達進行分離，因此基於相同的基礎數據能夠產生出各種不同的產品。
由於不同的部門和不同的應用目的，GIS的定義也有所不同。當前對GIS的定義一般有四種觀點：即面向數據處理過程的定義、面向工具箱的定義、面向專題應用的定義和面向資料庫的定義。Goodchild把GIS定義為「採集、存貯、管理、分析和顯示有關地理現象信息的綜合技術系統」。Burrough認為「GIS是屬於從現實世界中採集、存儲、提取、轉換和顯示空間數據的一組有力的工具」，俄羅斯學者也把GIS定義為「一種解決各種復雜的地理相關問題，以及具有內部聯系的工具集合」。面向資料庫是定義則是在工具箱定義的基礎上，更加強調分析工具和資料庫間的連接，認為GIS是空間分析方法和數據管理系統的結合。面向專題應用的定義是在面向過程定義的基礎上，強調GIS所處理的數據類型，如土地利用GIS、交通GIS等；我們認為地理信息系統它是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。它和其他計算系統一樣包括計算機硬體、軟體、數據和用戶四大要素。只不過GIS中的所有數據都具有地理參照，也就是說，數據通過某個坐標系統與地球表面中的特定位置發生聯系。
地理信息系統簡稱GIS，多數人認為是Geographical Information System（地理信息系統），也有人認為是Geo-information System（地學信息系統）等等。人們對GIS理解在不斷深入，內涵在不斷拓展，「GIS」中，「S」的含義包含四層意思：
一是系統（System），是從技術層面的角度論述地理信息系統，即面向區域、資源、環境等規劃、管理和分析，是指處理地理數據的計算機技術系統，但更強調其對地理數據的管理和分析能力，地理信息系統從技術層面意味著幫助構建一個地理信息系統工具，如給現有地理信息系統增加新的功能或開發一個新的地理信息系統或利用現有地理信息系統工具解決一定的問題，如一個地理信息系統項目可能包括以下幾個階段：
（1）定義一個問題；
（2）獲取軟體或硬體；
（3）採集與獲取數據；
（4）建立資料庫；
（5）實施分析；
（6）解釋和展示結果。
這里的地理信息系統技術（Geographic information technologies）是指收集與處理地理信息的技術，包括全球定位系統（GPS）、遙感（Remote Sensing）和GIS。從這個含義看，GIS包含兩大任務，一是空間數據處理；二是GIS應用開發。
二是科學（Science），是廣義上的地理信息系統，常稱之為地理信息科學，是一個具有理論和技術的科學體系，意味著研究存在於GIS和其它地理信息技術後面的理論與觀念（GIScience）。
三是代表著服務（Service），隨著遙感等信息技術、互聯網技術、計算機技術等的應用和普及，地理信息系統已經從單純的技術型和研究型逐步向地理信息服務層面轉移，如導航需要催生了導航GIS的誕生，著名的搜索引擎Google也增加了Google Earth功能，GIS成為人們日常生活中的一部分。當同時論述GIS技術、GIS科學或GIS服務時，為避免混淆，一般用GIS表示技術，GIScience或GISci表示地理信息科學，GIService或GISer表示地理信息服務。
四是研究（Studies），即GIS= Geographic Information Studies，研究有關地理信息技術引起的社會問題（societal context），如法律問題（legal context），私人或機密主題，地理信息的經濟學問題等。
因此，地理信息系統（Geographic Information System,GIS）是一種專門用於採集、存儲、管理、分析和表達空間數據的信息系統，它既是表達、模擬現實空間世界和進行空間數據處理分析的「工具」，也可看作是人們用於解決空間問題的「資源」，同時還是一門關於空間信息處理分析的「科學技術」 。 60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬體的發展導致通用計算機「繪圖」的應用。
1967年，世界上第一個真正投入應用的地理信息系統由聯邦林業和農村發展部在加拿大安大略省的渥太華研發。羅傑·湯姆林森博士開發的這個系統被稱為加拿大地理信息系統（CGIS ） ，用於存儲，分析和利用加拿大土地統計局（ CLI，使用的1:50,000比例尺，利用關於土壤、農業、休閑，野生動物、水禽、林業和土地利用的地理信息，以確定加拿大農村的土地能力。）收集的數據，並增設了等級分類因素來進行分析。
CGIS是「計算機制圖」應用的改進版，它提供了覆蓋，資料數字化/掃描功能。它支持一個橫跨大陸的國家坐標系統，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的「弧」，並在單獨的文件中存儲屬性和區位信息。由於這一結果，湯姆林森已經成為稱為「地理信息系統之父」，尤其是因為他在促進收斂地理數據的空間分析中對覆蓋的應用。
CGIS一直持續到20世紀70年代才完成，但耗時太長，因此在其發展初期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業地圖應用軟體的供應商競爭。CGIS一直使用到20世紀90年代，並在加拿大建立了一個龐大的數字化的土地資源資料庫。它被開發為基於大型機的系統以支持一個在聯邦和省的資源規劃和管理。其能力是大陸范圍內的復雜數據分析。CGIS未被應用於商業 。微型計算機硬體的發展使得象ESRI和CARIS那樣的供應商成功地兼並了大多數的CGIS特徵，並結合了對空間和屬性信息的分離的第一種世代方法與對組織的屬性數據的第二種世代方法入資料庫結構。20世紀80年代和90年代產業成長刺激了應用了GIS的UNIX工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末，在各種系統中迅速增長使得其在相關的少量平台已經得到了鞏固和規范。並且用戶開始提出了在互聯網上查看GIS數據的概念，這要求數據的格式和傳輸標准化。

⑤ 地理信息系統的發展概況急~！！！！！

GIS 是為解決資源與環境等全球性問題而發展起來的技
術與產業。上世紀60 年代中期，加拿大開始研究建立世界上
第一個地理信息系統(CGIS)，隨後又出現了美國哈佛大學的
SYMAP 和GRID 等系統。自那時起，GIS 開始服務於經濟建設
和社會生活。在北美、西歐和日本等發達國家，現在已建立
了國家級、洲際之間以及各種專題性的地理信息系統。我國
GIS 的研究與應用始於上世紀80 年代，近30 年來發展也十分
迅速，在計算機輔助繪制地圖等方面開展了大量基礎性的試
驗與研究工作，在理論、技術方法和實踐經驗等方面都有了
長足的進步。
1.國外地理信息系統(GIS) 發展的4 個階段
（1）模擬地理信息系統階段
自19 世紀以來就得到廣泛應用的地圖——模擬的圖形數
據庫和描述地理的文獻著作——模擬的屬性資料庫相結合，
構成了地理信息系統的基本概念模型。但是，這種模擬式的、
基於紙張的信息系統和信息過程，使得空間相關數據的存貯、
管理、量算與分析、應用極不規范、不方便和效率低下。隨
著計算機科學的興起，數字地理信息的管理與使用成為必然。
（2）學術探索階段
上世紀50 年代，由於電子技術的發展及其在測量與制圖
學中的應用，人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯和
處理各種與空間和地理分布有關的圖形和屬性數據。1956 年，
奧地利測繪部門首先利用電子計算機建立了地籍資料庫，隨
後這一技術被各國廣泛應用於土地測繪與地籍管理。1963 年，
加拿大測量學家首先提出地理信息系統這一術語，並建立了
世界上第一個地理信息系統—— 加拿大地理信息系統
（CGIS），用於資源與環境的管理和規劃。稍後，北美和西歐
成立了許多與GIS 有關的組織與機構，如美國城市與區域信
息系統協會（URISA），國際地理聯合會（IGU）地理數據收集
和處理委員會（CGDPS）等，極大地促進了地理信息系統
知識與技術的傳播和推廣應用。
（3）飛速發展和推廣應用階段
上世紀70 年代以後，由於計算機技術的工業化、標准化
與實用化，以及大型商用資料庫系統的建立與使用，地理信
息系統對地理空間數據的處理速度與能力取得突破性進展。
其結果是：①一些發達國家先後建立了許多專業性的土地信
息系統（LIS）和資源與環境信息系統（GIS）；②關於GIS 軟
件、硬體和項目開發的商業公司篷勃發展。到1989 年，國際
市場上有報價的GIS 軟體達70 多個，並出現一些有代表性的
公司和產品。③數字地理信息的生產標准化、工業化和商品
化。④各種通用和專用的地理空間分析模型得到深入研究和
廣泛使用，GIS 的空間分析能力顯著增強。⑤有關GIS 的具有
技術權威和行政權威的行業機構和研究部門在GIS 的應用發
展中發揮引導和驅動作用。
（4）地理信息產業的形成和社會化地理信息系統的出現
上世紀90 年代以來，隨著互聯網路的發展及國民經濟信
息化的推進，地理信息系統作為大的地理信息中心，進入日
常辦公室和千家萬戶之中，從面向專業領域的項目開發到綜
合性城市與區域的可持續發展研究，從政府行為、學術行為
發展到公民行為和信息民主，成為信息社會的重要技術基礎。
2.國內地理信息系統(GIS)發展現狀
我國對GIS 的研究起步較晚，但是近30 年來，在各級政
府和有關人士的大力呼籲和促動下，我國的地理信息系統事
業突飛猛進，成績巨大。我國GIS 的發展可以劃分為3 個階
段。
（1）起步准備階段（1978～1985 年）
主要在概念和理論體系的引入與建立，關於遙感分析、
制圖和數字地面模型的試驗研究，以及軟、硬體的引進，相
應規范的研究，局部系統或試驗系統的開發研究，為GIS 的
全面發展奠定基礎。
（2）加速發展階段（1985～1995 年）
GIS 作為一個全國性的研究與應用領域，進行了有計劃、
有目標、有組織的科學試驗與工程建設，取得一定的社會經
濟效益。主要表現在：①GIS 教育與知識傳播的熱浪此起彼伏，
GIS 成為空間相關領域的熱門話題；②GIS 建設引起各級
政府高度重視，其發展機制由學術推動演變為政府推動；③
部分城市和沿海地區GIS 建設率先進入實施階段，並取得階
段性成果；④出現商品化的國產GIS 軟體、硬體品牌；出現
專門的GIS 的管理中心、研究機構與公司；出現專門的GIS
協會，涌現一批GIS 專門人才；出現專門的刊物與展示會；
初步形成全國性的GIS 市場。⑤在應用模式、行業模式和管
理方面作了有益的探索。
（3）地理信息產業化階段（1995－）
目前，我國GIS 的發展正處於向產業化階段過渡的轉折
點。能否藉助國際大氣候的東風，倚重國內經濟高速發展的
大好形勢，搭乘全球信息高速公路的快車，實現地理信息產
業化和國民經濟信息化，這是國內地理信息界人士面臨的嚴
重挑戰和千載難逢的機遇。而在這一過程中，一方面需要探
索建立一套政府宏觀調控與市場機制相結合的地理信息產業
模式。另一方面，則要充分總結和借鑒國內外地理信息系統
項目建設的經驗和教訓，掌握地理信息系統的發展動向，建
立起行之有效的地理信息系統工程學的理論、方法與管理模
式。
（三）地理信息系統(GIS)的發展動向
近年來地理信息系統技術發展迅速，其主要的原動力來
自日益廣泛的應用領域對地理信息系統不斷提高的要求。另
一方面，計算機科學的飛速發展為地理信息系統提供了先進
的工具和手段，許多計算機領域的新技術，如面向對象技術、
三維技術、圖象處理和人工智慧技術都可直接應用到地理信
息系統中。下面對當前地理信息系統研究中的幾個熱點研究
領域作一介紹。
1.GIS 中面向對象技術研究
面向對象方法為人們在計算機上直接描述物理世界提供
了一條適合於人類思維模式的方法，面向對象的技術在GIS
中的應用，即面向對象的GIS，已成為GIS 的發展方向。這是
因為空間信息較之傳統資料庫處理的一維信息更為復雜、瑣
碎，面向對象的方法為描述復雜的空間信息提供了一條直觀、
結構清晰、組織有序的方法，因而倍受重視。面向對象的GIS
較之傳統GIS 有下列優點：(1)所有的地物以對象形式封裝，
而不是以復雜的關系形式存儲，使系統組織結構良好、清晰；
(2)以對象為基礎，消除了分層的概念；(3)面向對象的分類
結構和組裝結構使GIS 可以直接定義和處理復雜的地物類型；
(4)根據面向對象後編譯的思想，用戶可以在現有抽象數據類
型和空間操作箱上定義自己所需的數據類型和空間操作方
法，增強系統的開發性和可擴充性；(5)基於icon 的面向對
象的用戶界面，便於用戶操作和使用。
2.時空系統
傳統的地理信息系統只考慮地物的空間特性，忽略了其
時間特性。在許多應用領域中，如環境監測、地震救援、天
氣預報等，空間對象是隨時間變化的，而這種動態變化的規
律在求解過程中起著十分重要的作用。過去GIS 忽略時態主
要是受器件的限制，也有技術方面的原因。近年來，對GIS
中時態特性的研究變得十分活躍，即所謂「時空系統」。
地物除了具有三維空間中的空間性質外，如何刻畫時間
維的變化也十分重要。通常把GIS 的時間維分成處理時間維
和有效時間維。處理時間又稱資料庫時間或系統時間，它指
在GIS 中處理發生的時間。有效時間亦稱事件時間或實際時
間，它指在實際應用領域事件出現的時間。
根據處理時間和有效時間的劃分，可以把時空系統分為4
類：靜態時空系統、歷史時態系統、回溯時態系統和雙時態
系統。
(1)靜態時空系統。它既不支持處理時間，也不支持有效
時間，系統只保留應用領域的一種狀態，比如當前狀態。(2)
歷史時態系統。它只支持有效時間，這種系統適用於事件實
際發生的歷史對問題求解十分重要的應用領域。(3)回溯時態
系統。它只支持處理時間，這種系統適用於信息系統的歷史
對問題求解十分重要的應用領域。(4)雙時態系統。它同時支
持處理時間和有效時間。處理時間記錄了信息系統的歷史，
有效時間記錄了事件發生的歷史。 時空系統主要研究時空模
型，時空數據的表示、存儲、操作、查詢和時空分析。
3.地理信息建模系統
通用GIS 的空間分析功能對於大多數的應用問題是遠遠
不夠的，因為這些領域都有自己獨特的專用模型，目前通用
的GIS 大多通過提供進行二次開發的工具和環境來解決這一
問題。二次開發工具的一個主要問題是它對於普通用戶而言
過於困難。而GIS 成功應用於專門領域的關鍵在於支持建立
該領域特有的空間分析模型。GIS 應當支持面向用戶的空間分
析模型的定義、生成和檢驗的環境，支持與用戶互動式的基
於GIS 的分析、建模和決策。這種GIS 系統又稱為地理信
息建模系統(GIMS)。GIMS 是目前GIS 研究的熱點問題之一。
GIMS 的研究有幾個值得注意的動向。(1)面向對象在GIS
中的應用。面向對象技術用對象(實體屬性和操作的封裝)、
對象類結構(分類和組裝結構)、對象間的通訊來描述客觀世
界，為描述復雜的三維空間提供了一條結構化的途徑。這種
技術本身就為模型的定義和表示提供了有效的手段，因而在
面向對象GIS 基礎上研究面向對象的模型定義、生成和檢驗，
應當比在傳統GIS 上用傳統方法要容易得多。(2)基於icon
的用戶建模界面。建模過程中的對象和空間分析操作均以
icon 形式展示給用戶，用戶亦可自定義icon。用戶在對icon
的定義、選擇和操作中完成模型的定義和檢驗。這種方法較
之AML 這類宏語言要方便和直觀得多。(3)GIS 與其他的模型
和知識庫的結合。這是許多應用領域面臨的一個非常實際的
問題，即存在GIS 之外的模型和知識庫如何與GIS 耦合成一
個有機整體。
4.GIS 將往高維化發展
GIS 在礦山與地質領域的應用受到很大限制的重要原因
是其在處理三維問題上的不足。現有的GIS 軟體雖然可以用
數字高程模型來處理空間實體的高程坐標，但是由於他們無
法建立空間實體的三維拓撲關系，使得很多真三維操作難以
實現，因而人們將現有的GIS 稱為二維GIS 或2.5 維GIS。礦
山、地質以及氣象、環境、地球物理、水文等眾多的應用領
域都需要三維GIS 平台來支持他們大量的真三維操作。空間
可視化技術是指在動態、時空變換、多維的可交互的地圖條
件下探索視覺效果和提高視覺效果的技術。虛擬現實(VR)技
術，也稱虛擬環境和人工現實，已在游戲中成功使用。運用
空間可視化技術和虛擬現實技術進行地形環境模擬，真實再
現地景，用於互動式觀察和分析，提高對地形環境的認知效
果，是今後三維GIS 可視化發展的一個重點。四維GIS（4DGIS）
一般是指在原有的三維GIS 基礎上加入時間變數而構成的
GIS。許多人認為地質特徵是不變的，但實際上大部分地質特
征是動態的、變化的，不是所有地質情況都是變化緩慢的，
水災、地震、暴風雨以及滑坡都會使局部地質條件發生快速
而巨大的變化。地質學家對4D(立體3D 加上時間第4D)的空
間——時間模型尤感興趣。但是，增加一維將帶來很大的問
題。比如數據量的幾何級數增長，致使數據的採集、存取、
處理都帶來一系列的問題。不過，這些問題可以在計算機技
術、資料庫技術以及相關電子技術的發展而得到解決。因此，
如何設計4DGIS 並運用它來描述和處理地理對象的時態特徵
是一個重要的發展領域。

⑥ 第一個GIS出現於哪年創始人是誰針對什麼問題

第一個GIS出現於1967年，創始人是羅傑·湯姆林森，被稱為GIS之父。

當時被稱為加拿大地理信息系統（CGIS ） ，用於存儲，分析和利用加拿大土地統計局（ CLI，使用的1:50,000比例尺，針對關於土壤、農業、休閑，野生動物、水禽、林業和土地利用的地理信息，以確定加拿大農村的土地能力。）收集的數據，並增設了等級分類因素來進行分析。

如今GIS是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述。

(6)世界上建立的第一個地理信息系統是什麼擴展閱讀：

我國GIS的發展較晚，經歷了四個階段，即起步(1970-1980)、准備(1980-1985)、發展(1985-1995)、產業化(1996以後)階段。GIS已在許多部門和領域得到應用，並引起了政府部門的高度重視。

國內外已有城市測繪地理信息系統或測繪資料庫正在運行或建設中。一批地理信息系統軟體已研製開發成功，一批高等院校已設立了一些與GIS有關的專業或學科，一批專門從事GIS產業活動的高新技術產業相繼成立。此外，還成立了「中國GIS協會「和「中國GPS技術應用協會「等。

⑦ 最早的地理信息系統的文獻

35,000年前，在Lascaux附近的洞穴牆壁上，法國的Cro Magnon獵人畫下了他們所捕獵動物的圖案。與這些動物圖畫相關的是一些描述遷移路線和軌跡線條和符木。這些早期記錄符合了現代地理信息系統的二元素結構：一個圖形文件對應一個屬性資料庫。 18世紀地形圖繪制的現代勘測技術得以實現, 同時還出現了專題繪圖的早期版本, 例如：科學方面或戶口普查資料。 20世紀初期世紀將圖片分成層的「照片石印術」得以發展。直至60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬體的發展導致通用計算機「繪圖」的應用。
1967年世界第一個投入實際操作的GIS系統由聯邦能量、礦產和資源部門在安大略省的渥太華開發出來。 這個系統是由Roger Tomlinson開發的，被稱為「Canadian GIS」（CGIS）。它被用來存儲，分析以及處理所收集來的有關加拿大土地存貨清單（CLI）數據。CLI通過在1:250，000的比例尺下繪制關於土壤, 農業, 休閑、野生生物、水鳥、林業, 和土地利用等各種信息為加拿大農村測定土地能力，並增設了了等級分類因素來進行分析。
CGIS是世界的第一個「系統」， 並且在「繪圖」應用上進行了改進，它具有覆蓋，測量，資料數字化/掃描的功能，支持一個跨越大陸的國家坐標系統，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的「弧」，並且將屬性和位置的信息分別存儲在單獨的文件中。它的開發者，地理學家Roger Tomlinson，被稱為「GIS之父」。
CGIS一直持續到20世紀70年代才完成，但這花費了太長的一段時間，因此在它最初發展期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業地圖應用軟體的供應商競爭。微型計算機硬體的發展使得象ESRI和CARIS那樣的供應商成功地兼並了大多數的CGIS特徵，並結合了對空間和屬性信息的分離的第1 種世代方法與對組織的屬性數據的第2種世代方法入資料庫結構。20世紀80年代和90年代產業成長刺激了應用了GIS的UNIX工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末，在各種系統中迅速增長使得其在在相關的少量平台已經得到了鞏固和規范。並且用戶開始提出了在互聯網上查看GIS數據的概念，這要求數據的格式和傳輸標准化。

⑧ 地理信息系統

地理信息系統是計算機科學、地理學、測量學和地圖學等多門學科的交叉，它是以地理空間資料庫為基礎，採用地理模型分析方法實時提供多種空間的和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。

從表現形式來看，GIS表現為計算機軟硬體系統，其核心是管理、計算、分析地理坐標位置信息及相關位置上屬性信息的資料庫系統。它表達的是空間位置及所有與位置相關的信息，所以，GIS又是地球空間實體的再現和綜合，其信息的基本表達形式是各種二維或三維電子地圖。因此，GIS也可簡單定義為「用於採集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數據的計算機信息系統」。

（一）GIS發展簡史

GIS最早起源於20世紀60年代「要把地圖變成數字形式的地圖，便於計算機處理分析」這樣的目的。1963年，加拿大測量學家R.F.Tomlinson首先提出了GIS這一術語，並建成世界上第一個GIS（加拿大地理信息系統，CGIS），用於自然資源的管理和規劃。那時的GIS注重於空間數據的地學處理。

20世紀70年代以後，隨著計算機軟、硬體水平的提高，以及政府部門在自然資源管理、規劃和環境保護等方面對空間信息進行分析、處理的需求，GIS得到了鞏固和發展。

進入20世紀80年代，GIS的應用領域迅速擴大，商業化的軟體開始進入市場，其應用從基礎信息管理與規劃轉向空間決策支持分析，地理信息產業的雛形開始形成。

20世紀90年代以後，伴隨著計算機技術和網路技術的迅猛發展，GIS的應用也日趨深化和廣泛，在國土資源、農業、氣象、環境、城市規劃等領域成為常備的工作系統。尤其是1998年「數字地球」的概念被提出以後，GIS在全球得到了空前迅速的發展，廣泛應用於各個領域，產生了巨大的經濟和社會效益。

我國GIS的發展自20世紀80年代初開始，以1980年中國科學院遙感應用研究所成立全國第一個GIS研究室為標志，經歷了准備(1980～1985年)、發展(1985～1995年)、產業化(1996年以後)3個階段。尤其是近年來，國內出現了不少優秀的GIS軟體。

（二）GIS的最新發展

1.日趨與計算機信息技術融合

近年來隨著計算機軟、硬體技術和通信技術的高速發展，GIS技術也得到了迅速的發展和更廣泛的應用，並日趨與主流IT技術融合，成為信息技術發展的一個新方向。

GIS發展的動力一方面來自於日益廣泛的應用領域對GIS不斷提高的要求；另一方面，計算機科學的飛速發展為GIS提供了先進的工具和手段。許多計算機領域的新技術，如面向對象技術、三維技術、圖像處理和人工智慧技術都可以直接應用到GIS中；同時，由於空間技術的迅猛發展，特別是遙感技術的發展，提供了地球空間環境中不同時相的數據，使GIS的作用日漸突出，GIS不斷升級並能提供存儲、處理和分析海量地理數據的環境。

組件式GIS技術的發展使之可以與其他計算機信息系統無縫集成、跨語言使用，並提供了無限擴展的數據可視化表達形式。

2.動態、多源、多維、網路化

最新GIS技術將逐漸擺脫先前的主要處理靜態的、二維的、數字式的地圖技術的約束，而從傳統的靜態地圖、電子地圖發展到能對空間信息進行可視化和動態分析、動態模擬，支持動態的、可視化的、交互的環境來處理、分析、顯示多維和多源地理空間數據。其中，可視化模擬技術能使人們在三維圖形世界中直接對具有形態的信息進行實時交互操作；虛擬現實技術以三維圖形為主，結合網路、多媒體、立體視覺、新型感測技術，能創造一個讓人身臨其境的虛擬的數字地球或數字城市。

先進的對地觀測技術、互操作技術、海量數據存儲和壓縮技術、網路技術、分布式技術、面向對象技術、空間數據倉庫、數據挖掘等技術的發展都為GIS的發展和創新創造了新的手段。

（三）第四代GIS技術

隨著計算機硬體性能的提高以及面向對象、網路和數據挖掘等主流IT技術的發展，在科技部有關部門的倡導下，目前國內學術界又提出了第四代GIS技術的概念。第四代GIS技術將主要有如下特點：

（1）支持「數字地球」或「數字城市」概念的實現，從二維向多維發展，從靜態數據處理向動態數據處理發展，具有時序數據處理能力。

（2）基於網路的分布式數據管理及計算、WebGIS和B/S體系結構，用戶可以實現遠程空間數據調用、檢索、查詢、分析，具有聯機事務管理（OLTP）和聯機分析（OLAP）管理能力。

（3）面向空間實體及其相互關系的數據組織和融合，具有矢量和遙感影像數據互動等多源數據的裝載與融合能力，可實現多尺度比例尺數據無縫融合與互動。

（4）具有統一的海量數據存儲、查詢和分析處理能力及基於空間數據的數據挖掘和強大的模型支持能力。

（5）具有與其他計算機信息系統的整體集成能力。例如與MIS、ERP、OA等各種企業信息化系統的無縫集成；微型、嵌入式GIS與各種掌上終端設備集成，如PDA、手機、GPS接收設備等。

（6）具有虛擬現實表達及自適應可視化能力，針對不同的用戶出現不同的用戶界面及地圖和虛擬現實效果。

（四）GIS的應用

人類使用的信息中有80%與地理位置和空間分布有關，所以GIS具有非常廣泛的應用。目前，GIS已經比較成熟地應用於軍事、自然資源管理、土地和城市管理、電力、電信、石油和天然氣、城市規劃、交通運輸、環境監測和保護、110和120快速反應系統等。

今後，GIS的應用將在市場分析、企業客戶關系管理、銀行、保險、人口統計、房地產開發、個人位置服務等領域得到廣泛的應用，這些領域將是GIS產業發展的新的增長點。實際上，GIS的應用將加速度地深入人們的工作和生活的各個方面。GoogleEarth的流行就是GIS技術深入到日常生活每一個角落的明證。

由於地理信息在人類生活和國民經濟中的重要作用，GIS在未來的幾十年中將保持高速發展的勢頭，成為IT高科技領域的核心技術。

近幾年來，隨著移動通信技術的發展，GIS的應用范圍迅速擴展到人們的日常生活中。集成GIS、GPS、GSM的技術已開始廣泛應用於車輛安全防範系統和調度系統，為人們提供車輛反劫防盜、報警、道路指引、醫療救護以及在此系統平台基礎上擴展各種電子商務增值服務。

以醫療救護為例，當患者向監控中心請求急救時，監控中心可以從GIS電子地圖上查看到患者的具體位置，並同時搜索最近的急救車輛，讓最近的車輛前去接患者。患者進入救護車後，監控中心可以通過雙向通話功能，指導救護車上的醫生實施救護治療，同時通過GIS的最優路徑功能，給救護車指引道路，使其以最快的速度到達醫院或急救中心。而在救護車行進的過程中，患者的家屬可以通過互聯網立即上網查詢救護車的行進位置及患者的狀態信息。通過GIS，並結合GPS和GSM無線通信及網路，使患者、家屬、救護車及醫生之間建立了無縫溝通體系，最終使患者能得到快速、及時的治療。

如果在車輛移動目標、家居固定點目標、重點保護單位甚至路燈上都安裝了GPS、GSM或其他無線通信設備，那麼我們在城市生活中，無論是開車、行走或者是在單位、在家裡，都可以通過由GIS、GPS、互聯網以及無線通信技術構成的綜合服務系統獲得急救、報警和各種商務服務，真正使我們處於立體的、全方位的數字化生活中，體驗數字空間高科技價值。

GIS、RS、GPS等構成的空間信息技術將是未來發展最快的、最激動人心的領域之一，它結合通信及其他IT技術，為人類展現了一種全新的工作和生活模式（A.R.Mermut,H.Eswaran，2001)。當利用最新的GIS技術把城市、國家乃至整個地球都高度濃縮到計算機屏幕上的時候，人類對自己的命運和未來就有了更充分的把握。

（五）GIS與土地管理

GIS早已不限於地理學研究和應用的領域，目前已與各行各業和我們的日常生活產生了千絲萬縷的聯系，更重要的是它的應用領域還在不斷擴大，甚至可觸及企業信息化的過程中。

GIS應用於土壤科學的研究，它是現實世界的一個模型和模擬實現。土壤資源信息可以在GIS系統中進行存取、變換和對話式操作，作為土壤資源分類、評價、規劃、管理與利用決策的依據，為土壤資源可持續利用服務。GIS應用於土壤學研究的各個方面，包括：①土壤制圖技術及土壤采樣技術；②土壤侵蝕預測與評價；③土壤資源污染與防治；④土壤養分流失評價；⑤土壤資源評價和管理；⑥作物生長模擬等。具體如1983年美國土壤保持局開發出農用土地評價和用地估計系統，系統中的農用土地評價包括土壤生產力的分等定級、土壤適宜性評價、土壤生產力潛力評價。1989年美國土壤保持局運用土壤信息系統保護土壤生態環境，控制土壤污染。1990年土壤侵蝕預測模型在土壤信息系統中已經能夠成功運用，主要採用的分析手段有土壤侵蝕諾漠圖、微機軟體圖、小溪河岸侵蝕諾漠圖。

1.建立為農業生產服務的應用系統

如日本的農耕地土地資源信息系統，它包括了土壤信息系統、作物栽培試驗信息系統、農業氣象信息系統等子系統；保加利亞的計算機農業綜合管理系統從20世紀80年代初開始運行。

進入20世紀90年代，GIS在土壤學研究領域的應用方面繼續拓展，其作用和地位日益受到關注。從1994年開始的第15、16、17屆國際土壤大會上持續討論了土壤信息系統在持續農業和全球變化中的應用、土壤資料庫的結構和聯網等有關問題。同時，在應用上進一步趨向農業實際生產，直接服務於農場管理和經營，如進行農業技術咨詢、牧場水源選點、作物生產管理、機械化施肥等方面。

中國的土壤工作者於20世紀80年代中期也開始進行土壤資料庫建立、土壤信息系統的研製和應用工作。1986年底，北京大學遙感中心等主持了土壤侵蝕信息系統研究，建立了區域土壤侵蝕信息系統，這是我國較早關於土壤信息系統方面的研究。1989年，南京土壤研究所用兩年時間研究了1∶50萬東北三江平原土壤信息系統土壤圖與資料庫的建立；1990年，又研究了1∶5萬江西紅壤生態站土壤信息系統土壤侵蝕圖；1991年，在「利用信息系統技術編制土壤退化圖」研究中，應用從土壤土地資料庫建立到土壤退化評價方法等一系列現代信息系統技術，編制出了實驗區的土壤水蝕危害和風蝕評價圖；1992年，又基本完成了海南島土壤和土地利用信息庫及信息系統制圖工作。1991年，中國科學院沈陽應用生態研究所主持了「區域微機土壤信息系統的建立與應用」研究，在吉林省農安縣的試驗結果表明，這是一個簡單但實用的土壤信息系統。1999年，胡月明等運用基本土壤資料庫建立了紅壤分類和評價的信息系統。

2.預測土壤空間變化及分布

由於GIS技術在土壤制圖中的深入應用，怎樣更准確地由有限的單個點位的土壤原始數據分析土壤屬性的空間分布成為關注的焦點。具體來說，由於土壤資料庫的信息來源於土壤分類、分色制圖及制圖的綜合，產生了土壤空間分異類型的位移，而現代GIS技術又要求大量信息源，因此許多土壤科學家將興趣集中到土壤空間變異性正確表達（即土壤圖在GIS中的正確表達）的研究上。

（1）地形分析。Morre、Bourennane、Gessier和Oden等的研究均表明，某地區土壤屬性與該地區的地形地貌特徵和景觀位置有明顯的相關性，也就是與土壤的成土過程密切相關，可用下式表示：

中國耕地質量等級調查與評定（廣東卷）

式中：

S_i——土壤屬性如土壤厚度、pH等；

i——由氣候、母質、地貌歷史、植被等因素決定的某地區海拔、坡度、坡形凹凸、水流長度和特定流域面積等原始地形數據可以通過一定精度的DEM計算出，復合地形數據，可以依經驗判斷或根據描述下墊面的物理發生過程的方程式進行簡化。DEM可以由GIS技術生成，所以GIS的應用和地形分析可以提高土壤屬性空間分布預測的精度。

（2）地質統計學與GIS的結合。GIS在存儲、查詢和顯示地理數據方面發展得相當快，但在提供空間分析模塊方面則發展得較慢。由於缺少通用的空間分析模塊，使得GIS在解決某些空間問題中的應用受到很大的限制。

地質統計學是由南非礦山地質工程師D.G.Krige於1951年提出的，因此這一理論也以「克里格法」（Kriging）來命名，並由法國地質學家Dr.Matheron於1962年完善並創立。該學科在礦產儲量研究方面起到了巨大作用。這是一種求最優、線形、無偏內插估計量值的方法（BLUE），在充分考慮信息樣品的形狀、大小及其與待估塊段相互間的空間分布位置等幾何特徵以及品位的空間結構以後，利用變異函數（Varigram）為工具，對每一樣品值分別賦予一定的權系數，加權平均來估計塊段品位。

國內外土壤科學家已廣泛地應用克里格法來預測非采樣點的土壤屬性，常用的方法有普通克里格法（OK）、泛克里格法（UK）、指示克里格法（IK）、協同克里格法（CK）、回歸克里格法（RK）、點克里格法（PK）、塊克里格法（BK）等。他們的研究還表明，在應用克里格法建立模型的時候，綜合應用土壤和土地信息，如土壤分類、參比地區土壤屬性、坡度、高程等，可以大大提高克里格法的插值精度，還可以降低由於測定大量樣品而需要的成本，也可以減少由於樣品點太少而帶來的誤差。我國從20世紀80年代開始利用克里格法研究土壤參數的空間變異性，2000年以後在這方面的報道已經越來越多。

近幾年來，一些學者開始研究地質統計學和GIS之間的相互關系，並在GIS軟體中提供一些空間分析功能。例如，美國聖巴巴拉NCGIA的SAN模型提供了在ArcGIS軟體中計算和顯示空間自相關和其他空間量的功能，二者的相互結合一方面可以大大加強GIS的分析功能，使大量數據所隱含的空間信息得以表達，發揮更大的作用；另一方面，也可以增強空間分析的能力。考慮到空間分析技術目前的發展十分迅速，新理論不斷出現，空間分析模塊已經成為GIS中的必選模塊。

⑨ 地理信息系統發展動態

GIS的興起得益於計算機輔助地圖制圖的研究和應用。1963年，加拿大測量學家R.F.Tomlinson首先提出「地理信息系統」這一術語，並建立了世界上第一個地理信息系統。如今，地理信息系統已進入全面應用與產業化階段，隨著產業的形成和數字化信息產品在全世界的普及，GIS深入到各行各業、千家萬戶，成為人們不可缺少的工具和助手。據不完全統計，目前能夠提供市場的商業化GIS相關軟體產品已達200多種，在我國用戶眾多、知名度較高的主要軟體有:ESRI公司的ArcInfo、ArcView，Intergraph公司的MGE、GeoMedia，Maplnfo公司的Maplnfo，Genasys公司的GENAMAP，中國地質大學的MAPGIS、武漢大學的Geostar、中國科學院資源與地理研究所的Supermap等，而其中又以ArcInfo軟體功能最為強大。ARCGIS是應用最廣泛的一種大型GIS軟體，我國早期開發的GIS幾乎都是以ArcInfo作為平台。其主要特點為:採用地理關系數據模型，提供極強制圖功能、空間操作功能和分析功能;採用模塊式結構，提高靈活度並易於擴充;提供宏命令語言AML實現快速編程;提供38種地圖投影方式，可在不同投影之間實現坐標轉換;開放式的結構，提供直接與多種資料庫的介面;兼容性很好，能與25種不同系統的數據格式之間相互轉換;獨立於硬體，運行於不同的平台;廣泛支持當今各種工業標准。但它沒有DEM和插值計算，TABLES屬性數據處理功能有限，且不具備統計圖表分析功能(鄒月，2000)。

近年來，隨著計算機技術的快速發展，以及遙感技術、數字測繪技術、數據倉庫技術、虛擬實景、多媒體技術、三維圖形晶元及寬頻光纖通訊技術的突破性進展，地理信息系統技術總體上呈現網路化、組件化、集成化、開放性等發展趨勢(龔健雅，2004)。

1.基於資料庫技術的海量空間數據管理

GIS技術的瓶頸之一就是如何解決海量空間數據管理問題。對於一個區域的GIS系統，其數據量極其巨大，一般達到GB或TB的數據量級。和傳統的基於文檔的管理方式相比，利用面向對象的大型資料庫技術能夠有效地解決這一問題。

在面向對象的空間資料庫中，海量地圖數據的使用變得更加簡單，只需建立單一圖層，不必再進行分幅處理。如果用戶原來的數據源是分幅的，可將其全部存儲到一個圖層中，資料庫將自動對其進行拼接和索引處理，可形成一個完整的圖層。應用時，在客戶端只需極少量的編程(實際上只是指定數據源)，就可實現對資料庫里數據的動態顯示。資料庫會根據當前地圖客戶端的顯示視野，自動將此范圍內的圖形檢索出來，送到客戶端顯示。因此，即使在伺服器端的數據是GB級的，在客戶端的數據量卻僅是幾十到上百K的數量級，大大減輕了客戶端系統的配置需求，並減輕了網路流量，可通過一般的網路(甚至遠程)客戶端進行訪問。

2.網路GIS

信息高速公路的建立極大地方便了世界各地用戶之間的信息交換與信息查詢。由於GIS系統具有豐富的空間查詢、空間分析及屬性管理功能，而人們對Internet和GIS系統的需求不斷深入，因此把GIS系統與網路技術相融合，利用Internet在Web上發布空間數據，為用戶提供空間數據瀏覽、查詢和分析的功能，形成一種網路化的地理空間集成平台，就成為當前GIS系統發展的必然趨勢。與傳統的GIS相比，WebGIS具有以下特點:

適應性強:WebGIS是基於互聯網的，因而也是全球的，能夠在不同的平台上運行。

應用面廣:網路功能將使WebGIS應用到整個社會，真正實現GIS的無所不能，無處不在。

現實性強:地理信息的實時更新在網上進行，人們能得到最新信息和最新動態。

維護社會化:數據的採集、輸入，空間信息的分析與發布將是在社會協調下運作。

使用簡單:用戶可以直接從網上獲取所需要的各種地理信息，直接進行各種地理信息的分析，而不用關心空間資料庫的維護和管理。

目前，網路GIS正在逐步普及，但還處於空間數據查詢、瀏覽、發布與下載階段，缺少強大的空間分析功能，而且受網路帶寬的限制，影響了網路GIS的應用(龔健雅，2004)。

3.組件GIS

GIS基礎軟體可以定性為應用基礎軟體，它一般不作直接應用，而是根據某一行業或某一部門的特定需求進行二次開發。目前，大多數地理信息系統都已經過渡到基於組件的體系結構，一般都採用COM/DCOM技術。組件化GIS基於標準的組件式GIS平台，各組件之間不僅可以自由、靈活地重組，而且具有可視化的界面和標準的介面(於向鴻，2005)。組件軟體的可編程和可重用特點為系統開發商提供了方便的二次開發手段，在很大程度上推動了GIS軟體的工程化開發和大眾化應用。組件GIS的特徵主要體現在:

(1)高效無縫的系統集成:允許將專業模型、GIS控制項、其他控制項緊密地結合在統一的界面下。

(2)無須專門的GIS開發語言:只要掌握基於Windows平面的通用環境以及組件式GIS各控制項的屬性、方法和事件，就能完成應用系統的開發。

(3)大眾化GIS:用戶可以像使用其他ActiveX控制項一樣使用GIS的控制項，使非專業的GIS用戶也能勝任GIS應用開發工作。

(4)開發成本低:非GIS功能可以利用非專業控制項，降低了系統的成本。

4.集成化GIS

一方面，以GIS為核心的「3S」(RS，GIS，GPS)集成，使得人們能夠實時地採集數據、處理信息、更新數據以及分析數據。遙感是實時獲取、動態處理和分析空間信息的先進技術系統，是為GIS提供准確可靠信息源和實時更新數據的重要保證。全球定位系統(GPS)為遙感實時數據定位，提供空間坐標，建立實時資料庫。另一方面，地理信息系統技術與其他主流商務應用的集成，並能集成多種空間數據基礎，使各種計算機軟體彼此溝通、集成應用。GIS已發展成為具有多媒體網路、虛擬現實技術以及數據可視化的強大空間數據綜合處理技術系統。

5.開放式GIS

開放式地理信息系統(OpenGIS)，是指在計算機網路環境下，根據行業標准和介面所建立起來的GIS，是為了使不同的地理信息系統之間具有良好的互操作性，以及實現在異構分布式資料庫中的信息共享，克服傳統GIS軟體之間的相互封閉性(黃杏元，2004)。

為了研究和開發OpenGIS技術，1996年在美國成立的開放地理信息聯合會研究和建立了開放式地理數據交互操作規程(OGIS，Open Geodata Interoperable Specification)。OGIS是為了尋找一種方式，將地理信息系統技術、分布處理技術、面向對象方法、資料庫設計及實時信息獲取方法更有效地結合起來。基於OGIS規范制訂的開放系統模型，是一種軟體工程和系統設計方法，這種方法應用於GIS領域，側重於改變當前GIS模型中特定的應用系統及其功能與它內部數據模型及數據格式緊密捆綁的現狀。OpenGIS技術將使GIS始終處於一種組織開放式的狀態，真正成為服務於整個社會的產業以及實現地理信息全球范圍內的共享與互操作，是未來網路環境下GIS技術發展的必然趨勢。