GIS发展趋势与方向 地理信息系统.doc

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-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：引进空间化的数理统计和系统分析方法；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