浅谈GIS的发展现状

河南 李培

浅谈GIS的发展现状

河南 李培

本文论述了地理信息系统（GIS）的发展历程以及未来的发展趋势，从Web GIS、Mobile GIS、VR GIS的应用等方面论述了当前GIS的发展现状。

GIS；现状分析；发展趋势

引言

地理信息系统（Geographic Information Systems，GIS）通过传统科学与现代技术的结合，成为分析和处理大量空间地理数据的通用技术。GIS是一种空间数据库管理系统，是一个动态系统，所以不能简单地把它同地图数据库混为一谈。它以地理空间数据库为基础，采集、存储、管理、检索、分析和描述地理分布数据，提供对空间对象进行决策和研究的空间信息系统。其优势在于其数据综合、地理模拟和空间分析能力。

20世纪60年代，加拿大测量学家R.F.Tomlinson提出把常规地图变成数字地图，由此地理信息系统”诞生。1971年建立了世界上第一个实用的地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS）。20世纪70年代，计算机软、硬件技术飞速发展，GIS逐渐成为实用性的应用系统。20世纪80年代，GIS将数据处理与数学模型相结合。

GIS的工作方式也从单机单人操作发展成为多部门多用户操作，通过网络可为全社会提供更全面、更便利的服务。GIS的研究内容主要有数据的获取、存储、管理、分析、显示与输出。

1 GIS发展现状分析

GIS起源于地图，是地理信息的载体。与传统地图相比，具有信息量大、速度快、思维可视化等优点。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，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。

1.1 3D 及 4DGIS（T—GIS）

传统GIS仅支持点、线、面的平面x、y二维坐标数据，只能处理地球表面的数据。若数据是地表以上或以下的，则只能将其投影到地表再处理。即系统以二维的形式来处理数据，因此被称为2DGIS。

由于地球及各种物体都是以三维空间的形式存在的，因此二维GIS系统技术对于完整描述地球上的对象就有一定限制。一个三维GIS系统空间信息系统能够模拟、管理与三维实体相关的信息，并提供决策支持。3DGIS的核心问题是三维空间数据模型的建立，目前各种三维数据模型的研究还处于理论探索阶段。

GIS所描述的对象往往具有时间属性，即随着时间的推移其特征会发生变化。如区域人口的变化、洪水水位的变化等。在GIS中考虑时间的变化，便产生了时态GIS（Temporal GIS，T-GIS）或4DGIS。T-GIS技术的关键问题是建立合适的时空数据模型。

目前国际国内还没有一个成熟完整的3DGIS系统，与3DGIS相关的系统大多集中在三位可视化方面 。如 EVS、VIS5D、GODOT、Geo02 GEO++、Small World GIS等。

1.2 COM GIS

组件式软件技术是当今软件技术的潮流之一。其开发思路是将GIS系统功能分散制作成ActiveXControl和Automation，这些标准可以被任何支持它们的开发环境所调用。可在一定程度上推动GIS软件的系统集成化和应用大众化。

组件式GIS是GIS技术与COM技术的结合。其基本思想是：把GIS的各种功能模块进行分类，划分为不同类型的控件，每个控件完成各自相应的功能，各GIS控件之间以及GIS控件与其他非GIS控件之间，通过可视化的开发工具集成起来。应用这种开发方式可以对应用程序的局部进行更新，保持其他功能不变，而不必对整个系统进行升级。另外，开发人员可以根据需要从对象库中选取系统所需要的功能，把这些组件快速地组装到一起，从而简化开发过程。

COMGIS的特点：语言无关性、进程透明性、可重用性、无缝集成性、界面友好性，成本低，开发周期短等。鉴于COM技术的以上特点，使得目前基于COM的DDE和ActiveX技术与可视化语言成为GIS软件开发的主流。

1.3 Web GIS

Web GIS借助于网络技术，实现空间数据获取功能。系统分为客户端、服务器和网络服务三部分。客户端对软、硬件没有特殊要求，使用WWW协议，实现GIS信息的在线查询和业务处理等功能；服务器端向客户端提供信息和服务；两者通过TCP/IP协议进行连接。在GIS中嵌入HTTP和TCP/IP标准是这种客户/服务器（C/S）结构实现的关键。

GIS系统通过WWW功能得以扩展，用户可以借助WWW的任意一个节点，浏览系统站点的空间数据并进行各种空间检索和空间分析。目前，尽管已有多种Web GIS产品，但总的来说，其发展仍处于试验研究阶段，问题是如何实现高效的数据互操作等。

WebGIS的特点：分布式体系结构；客户/服务器（C/S）结构；平台独立性；动态交互性；空间资源利用度高；开发工具丰富；系统建设投资小。

1.4 移动GIS

移动 GIS（Mobile GIS），使 GIS、GPS 和无线互联网相结合，利用WAP（无线应用协议，Wireless Application Protocol）协议，将语言信息转化为 WML（Wireless Markup language）显示在移动屏幕上。移动终端主要有个人数字助理（PDA）、智能手机等。

移动GIS的特点：无线定位技术与GIS技术相结合；终端设备的多样性；处理更多类型的数据信息；数据的安全性差、移动性低；对空间位置依赖性强。

支持WAP协议的移动设备，可随时随地无线接入因特网。目前，限制移动GIS发展的主要问题是现有2G移动技术有限带宽。增大系统的存储容量，实时性、易操作性，移动WAP GIS、GPS和GSM的进一步的集成已成为移动GIS研究的重要方向。

1.5 VR GIS

虚拟现实技术又称灵境技术，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。

目前，VR-GIS数据库仍采用传统的GIS数据库，VR主要用于增强GIS的显示功能。实现VR与GIS在数据模型和系统功能上的统一，将模型从GIS平台移植到虚拟环境中，实现将GIS中与栅格有关的应用模型集成到虚拟环境中，将会有利于用户更方便地分析空间数据，这是当前VR-GIS研究的一个重要方向。

2 发展趋势

随着GIS技术的发展，将其与多媒体技术相结合，即将图形图像的立体显示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把我们感兴趣的对象转换成一个虚拟的实体，我们可以通过GIS的输出系统用视觉、听觉等来感知它。上述GIS的发展不是孤立的，而是相互影响、相互促进的。GIS将向着数据标准化、系统集成化、平台网络化、空间多维化、应用社会化方向发展。

[1]刘南,刘仁义.地理信息系统[M].北京：高等教育出版社,2002.260-269.

[2]袁峰,周涛发,岳书仓.时态 GIS 初探[J].地质与勘探,2003,39(1)：54-57.

[3]吴信才.MapGIS地理信息系统[M].北京：电子工业出版社,2005.

（作者单位：郑州旅游职业学院）