地理信息系统五个发展阶段

地理信息系统在技术发展导引和应用驱动两大动力因索作用下，得到了快速发展。这主要归因于三个因索：一是计算机技术的发展；二是空间技术（特别是遥感技术）的发展，驱使着G1S的发展；三是对海S空间数据处理、管理和综合空间决策分析应用牵引着GIS向前发展。由于空间遥感技术的发展，人们获取空间数据的能力大大增加，人们急需一种技术对这些海量数据进行处理、管理和分析利用。而具有大寄量、快速计算能力的计算机系统才可满足这种需求。因此，GIS技术的发展与计弈机技术的发展紧密相随，计算机技术的发展史基本上反映了G1S的发展史。GIS至今大约经历了五个发展阶段。

（1）20世纪50、60年代为GIS的开拓期，注重于空间数据的地学处理。例如，处理人口统计数据（如美国人口调査局建立的DIME）、资源普査数据（如加拿大统计局的GRDSR）、地籍数据（奥地利测绘部门）等。1960年代末，加拿大建立了世界上第一个GIS，即加拿大GIS（CGIS），用于自然资源的管理和规划。许多大学研制了基于栅格系统的软件包，如哈佛大学的SYMAP、马里兰大学的MANS等。尽管当时的计算机水平不高，但GIS的机助制图能力较强，它能实现地图的手扶跟踪数字化以及地图的拓扑编辑和分幅数据拼接等功能，并能实现空间数据与属性数据的连接和存储。早期的GIS，多数是基于格网系统的，因而发展了许多基于栅格的操作方法。综合来看，这个时期的GIS发展动力来自多个方面，如学术探讨、新技术应用、大量空间数据处理的生产需求等。这个时期，专家兴趣以及政府需求的推动起着积极的引导作用，多数工作仅限于政府和大学范畴，国际交往甚少。

（2）20世纪70年代为GIS的巩固发展时期，注重空间地理信息的管理。GIS的真正发展也在这个时期。主要归结于以下几个方面的原因：一是资源开发、利用和环境保护问题为政府首要解决之难题，而这些都需要一种能有效地分析、处理空间信息的技术、方法和系统。二是计算机技术的发展，数据处理速度加快，内存容量增大，超小型、多用户的系统出现，尤其是计算机硬件价格下降，使得政府部门、学校以及研究机构、私营公司也能够配置计算机系统；在软件方面，第一套利用关系数据库管理系统的软件包问世，新型的GIS软件不断出现，据IGU调査，1970年代就有80多个GIS软件。三是专业人才不断增加，许多大学开始提供GIS培训，一些商业性的咨询服务公司开始从事GIS工作。其发展的总体特点是，技术发展未有新的突破，系统应用与技术开发多限于某几个机构，专家影响减弱，政府影响增强。

（3）20世纪80年代为GIS大发展时期，注重于空间决策支持分析。GIS的应用领域迅速扩大，从资源管理、环境规划到应急反应，从商业区域划分到政治选举分区等。涉及许多的学科和领域，如古人类学、景观生态规划、森林管理、土木工程及计箅机科学等。许多国家制订了本国的GIS+发展规划，启动了若干大型科研项目，建立了一些政府性、学术性机构等，如中国的资源与环境信息系统国家重点实验室、测绘遥感信息工程国家重点实验室，美国的国家地理信息分析中心（NCG1A），英国的地理信息协会等。同时，商业性的咨询公司、软件制造商大量涌现，提供系列专业化服务，如ARC/INFO、TIGRIS、MGE、SICAD/OPEN、GENAMAP、MAPINFO等。GIS基础软件和应用软件的发展，使得它的应用从解决基础设施的管理规划（如道路、输电线等）转向更复杂的区域开发，如土地利用、城市规划等。与遥感技术结合，GIS开始用于解决全球性问题，如全球沙漠化问题、全球可居住区域的评价、厄尔尼诺现象、核扩散及全球气候与环境的变化监测等。

（4）20世纪90年代为GIS的用户时代。一方面，GIS已成为许多机构必备的工作系统，一些部门一定程度上SGIS的影响，改变了现行的运行方式、机构设置和工作计划；另一方面，社会对GIS的认识普遍提高，需求大幅增加，从而导致GIS应用的扩大和深化。随着计算机网络技术的发展，特别是因特网技术的发展，更大范围内共享地理信息成为可能和必然趋势。提供此项功能的网络GIS产品也大量涌现，如AutoDesk公司的MapGuide、ESRI公司的IMS、Maplnfo公司的Map Preserver、Intergraph公司的GeoMedia WebMap等。随着建设“信息高速公路”、“国家空间数据基础设施”、“数字地球”计划的提出，GIS技术作为一种全球、国家、地区和局部区域信息化、数宇化的核心空间信息技术之―，其发展和利用已被许多国家列入国民经济发展规划。

（5）21世纪初期为GIS的空间信息网格（Spatial Information Grid,SIG）和云计算（Cloud Computing）时代。随着GIS技术更加广泛和深入的应用，网络环境下的地理空间信息分布式存取、共享与交换、互操作、系统集成等成为新的发展亮点。空间信息网格是一种汇集和共享地理分布海量空间信息资源，对其进行一体化组织与处理，从而具有按需服务能力的空间信息基础设施。云计算是网格的延伸。在技术上，SIG和云计算是一个分布的网络化环境，连接空间数据资源、计算资源、存储资源、处理工具和软件，以及用户，能够协同组合各种空间信息资源，完成空间信息的应用与服务。在这个环境中，用户可以提出多种数据和处理的请求，系统能够联合地理分布数据、计算、网络和处理软件等各种资源，协同完成多个用户的请求。SIG和云计算以一种新的结构、方法和技术来管理、访问、分析、整合分布的空间数据，充分利用空间信息系统的各种资源提供服务，实现空间信息的有效共享与互操作，提供空间信息的联机分析处理与服务，并基于姆格技术提供如下的功能：海量空间数据处理能力，能存储、访问和管理从TP到PB量级的海量数据；对数据进行髙效的分析和处理，从数据产生模型和信息、'进而产'生知识；提供可视化、多媒体的空间信息服务；商性能计算与空间信息处理能方，能大规模；髙箱度、髙质量地处理问题，提供高速度、高效率、实时、及时的计算与信旱处理能力，空间资源共享功能，能实现应用层面的互连互通和各种异构资源共享，从而髙空间资渾利用率，包括计算资源共享(如髙性能计算设备数据和信息'共享（如3S集成）、应用和服务共享（如在线分析处理）、设备共享（如海量存储系统）、软件系统共享（ArcGIS、MapInfo）等；集成现有系统的能力，不仅可以用于构造新的先进空间信息系统，也可以用于集成现有空间信息系统，从而提供延续性、继承性，保护用户投资；异地协同工作能力，大规模的空间信息应用与服务地域跨度大，涉及多个异地单位，要提供远程访问数据与服务、—站式服务和无障碍服务（统一用户界面）；支持异构系统的能力，现实中的大型系统常常是综合瘅用系统，商SIG和去计算通过实用开放的技术标准，可以提供互操作性和信息的一致性；适应动态变化的能力，应用系统的业务需求不断变化，系统运行管理策略不断变化，使用模式不断变化，IT产品技术不断升级，因此需要SIG具有适应动态变化的能力。SIG和云计算是GIS发展的最新阶段，研究刚刚起步，还有许多技术问题需要解决。