浅谈GIS技术的研究现状及未来发展趋势

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　　摘要：GIS是随着计算机技术发展而形成的一门新兴技术,其应用程度和范围也随之渗透、延伸,得到了人们的广泛关注。该文综述了地理信息的发展现状,从多个角度分析当前GIS技术发展存在的不足,并在此基础上研究分析了GIS技术的未来发展趋势。
　　关键词：数字化；信息化；信息化测绘
　　
　　
　　1引言
　　随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐完善，GIS(Geographic Information System）技术也日趋成熟，并且逐渐被人们所认识和接受。近年来，GIS被世界各国普遍重视，尤其是“数字地球”概念的提出，使其核心技术GIS更为各国政府所关注。目前，以管理空间数据见长的GIS已经在全球变化与监测、军事、资源管理、城市规划、土地管理、环境研究、农作物估产、灾害预测、交通管理、矿产资源评价、文物保护、湿地制图以及政府部门等许多领域发挥着越来越重要的作用。当前GIS正处于急剧发展和变化之中，研究和总结GIS技术发展，对进一步开展GIS研究工作具有重要的指导意义。因此，本文就目前GIS技术的研究现状及未来发展趋势进行总结和分析。
　　2 GIS技术
　　 GIS(Geotaraphical lnformation Systems)即地理信息系统，是利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具，是一种在计算机软、硬件支持下，把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标，以一定格式和分类编码输入、处理、存贮及输出，以满足应用需要的人―机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和综合分析，方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出，满足各应用领域或研究工作的需要。地理信息系统在国民经济建设中得到了广泛运用，特别是在地域开发、环境保护、资源利用、城市管理、灾情预测、人口控制和交通运输等方面发挥着积极的作用。
　　GIS技术发展大致经历了三个主要阶段：一是以大型机与UNIX为平台的专业式ProfessionalGIS；二是以PC机为平台的桌面式Desktop GIS；三是以网络(Internet／Intranet)和Client／Server为技术平台的网络GIS、移动式或无线通讯式GIS。随着网络及通信技术的不断发展，网络GIS、移动式或无线通讯式GIS技术，已是空间信息整合技术的主导方向。
　　3 GIS技术的发展现状
　　3.1 地理信息地发展现状
　　随着科学技术和社会经济的发展，GIS系统软件和应用软件日趋成熟和完善，地理信息产业的建立以及数字化信息产品的普及，GIS 的社会需求增大，应用日趋广泛，使其从一门专业技术发展成为一门独立的新兴学科。
　　（1）3D及4DGIS
　　现实世界与时间有极密切的关系，被描述的空间数据通常具有显著的时态特征，因此时间维应作为空间数据的一个重要因素引入到GIS 中来。在GIS 中考虑时间的变化，原有的3DGIS 加入时间维，这样便产生了时态GIS或4DGIS。
　　组件式GIS(COM GIS)
　　COM GIS（Component Object Model，组件对象模型）是一种以组件为发布单元的对象模型，各软件组件可以用一种统一的方式进行交互。COM既提供组件之间进行交互的规范，也提供实现交互的环境，组件对象之间交互的规范不依赖于任何特定的语言。组件式GIS是GIS技术与COM 技术的结合，是一种面向对象技术和构件式技术的GIS软件。
　　互联网地理信息系统（WebGIS）
　　WebGIS是指基于Internet平台进行信息发布、数据共享、交流协作，客户端应用软件采用WWW 协议，实现GIS信息的在线查询和业务处理等功能，运行于互联网上的地理信息系统。它是利用Internet 技术来扩展和完善GIS的一项新技术，其核心是在GIS中嵌入HTTP和TCP/IP标准的应用体系，实现互联网环境下的空间信息管理。WebGIS由多主机、多数据库与多终端，通过Internet/Intranet连接组成，具有客户/服务器（C/S）结构，服务器端向客户端提供信息和服务，客户端具有获得各种空间信息和应用的功
　　能。WebGIS具有以下的特点：基于Internet/Intranet标准；分布式服务体系结构；对空间数据资源的高效利用；发布速度快，范围广；数据更新及时；开发工具丰富；界面友好；系统的建设投资小。
　　嵌入式地理信息系统
　　即移动GIS（Mobile GIS），又称WAP GIS。WAP（无线应用协议）是为无线设备提供Internet服务而开发的新协议，旨在推进数据业务在移动设备上的实现。它将无线通信技术
　　和Internet结合起来，通过提供通用平台，把HTML的语言信息转化为用WML描述的信息显数示据在移动屏幕上。
　　
　　3.2当前GIS发展存在的主要问题
　　基于以上GIS技术现状研究，本文分析认为GIS技术在模型、数据结构等方面存在着不足，一定程度上制约了GIS技术的发展。
　　(1)数据结构方面存在的问题
　　目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统，即使是混合系统实际上也是将两类数据分开存储，当需要执行不同的任务时采用不同的数据形式。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系（包括相交、通过、包含等）相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差；难以建立地物间的拓扑关系；难以操作单个目标及栅格数据存贮量大等问题。
　　 (2)GIS模型存在的问题
　　 传统GIS模型是按照计算机的方法对客观世界地理空间不自然的分割和抽象，使得人们认知地理空间的认知模型与计算机中的数据模型不能形成良好的对应关系，难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特征要求。在GIS软件开发中，如果语义分割不合理，将难以有效表达地理空间实体间的关系，这就导致较深层次的分析、处理操作难以实现。随着GIS应用需求领域的不断开拓及计算机技术的迅速发展，对空间数据模型和空间数据结构提出了更高的要求，使得传统的地理空间数据模型力不从心，逐渐暴露其弊端。
　　(3)其他方面亟待解决的问题
　　 当前，GIS正处在一个大变革时期，GIS的进一步发展还面临不少问题，主要表现在以下几个方面[5]：①GIS设计与实现的方法学问题。在GIS设计与实现过程中缺乏面向对象的认知方法学和面向对象的程序设计方法学的指导，导致GIS软件系统的可靠性和可维护性差；②GIS的功能问题。当前以数据采集、存储、管理和查询检索功能为主的GIS,不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测预报、决策支持等方面的要求，直接影响到GIS的应用效益和生命力；③三维GIS模型及可视化问题。目前大多数GIS软件的图形显示是基于二维平面的，即使是三维效果显示也是采用DEM的方法来处理表达地形的起伏，涉及到地底下真三维的自然和人工现象显得无能为力。
　　
　　4 GIS技术未来发展趋势
　　4.1 GIS网络化趋势锐不可挡
　　计算机网络技术的飞速发展也在推动着GIS技术的快速更新和发展，使得在因特网上实现GIS日益成为热点，基于WWW的地理信息系统(Web．GIS)已成为近年来GIS研究领域的一个热门话题．webGIS或互联网地理信息系统(IntemetGIS)是当前GIS的一个重要发展方向．随着GIS网络化技术的发展，人们通过互联网可以很方便地查询和获取不同地域、不同时段的地理数据、GIS技术及获取帮助[引，也可以进行数据的实时发布和修改，真正实现数据共享．
　　4.2 GIS的全球化发展势在必行
　　 在航空摄影以后，即可利用空中三角测量评定航空摄影质量，并生成影像叠拼图；而过去的空中三角测量要首先由技术人员 ，根据控制点分布的要求、影像的重叠度选取像控点的点位，在遇到大面积水域等情况下，进行空中国三角测量的计划就更加困难。但是，自动空中三角测量能够自动跨越水域屏蔽落水影像，构成拼接图，一般作业员就能布设控制点。过去空中三角测量的“计划”可能就应该在空中三角测量的自由网之后进行。如建立影像的“控制点库”，随着信息化时代的到来，新影像直接与已有的正射影像配准，所谓的“控制点库”的作用酒不太重要了。
　　4.3 实现“天地一体化”测绘服务体系
　　 天地一体化测绘服务体系：机遇3S和通讯技术集成的地球空间信息科学，利用陆海空天一体化的导航定位和遥测遥感等空间数据获取手段来建立完善的服务体系。
　　4.4 多学科技术融合和网络化、标准化体系
　　 现代信息化测绘体系，已经说明将来测绘学科必定是需要多种专业技术的综合科学，只有注重多学科知识综合，将各类只是融会贯通，构成有机的知识网络，才能适应现代科技相互交叉、渗透、移植的特点，更快更好地掌握测绘新理论和新技术，以便进一步提高各项综合能力。
　　5 结语
　　 测绘,作为经济建设、国防建设和社会发展的基础性事业，在未来20年即面临着广阔的发展空间和良好机遇，同时又面临着严峻的挑战和更高的要求。目前，我国的测绘体系正从数字化测绘向信息化测绘转变。在这种转变过程中，我们还有很多问题亟待解决。只有充分了解了信息化测绘体系的特点，才能调动各方面的积极因素，推动测绘事业与地理信息产业的大发展，实现真正意义上的信息化测绘。
　　参考文献：
　　 (1) 余明地理信息系统导论. 清华大学出版社，2009
　　 (2) 张新长，城市地理信息系统科学出版社.
　　 2008
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　

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