GIS的发展及趋势

第二章GIS的发展及趋势一、GIS的起因二、GIS的发展史（一）GIS发展的5个阶段（二）国内GIS发展回顾（三）从软件技术角度看GIS三、GIS与相关学科的关系四、GIS未来的发展需求和亟待解决的问题（一）GIS理论发展需求（二）理论研究亟待解决的问题（三）GIS软件系统的发展研究重点（四）实用GIS的发展趋势（五）GIS软件的设计开发技术发展趋势五、当前GIS发展中的几个热点（一）组件式GIS（二）WebGIS六、GIS应用概述（一）目前GIS应用的特点（二）派生出的各种基于GIS的应用系统一、GIS的起因主要有三个原因：–对空间数据的分析处理要求–现代计算机技术的迅速发展–空间技术的迅速发展实际的需要以及技术、理论和方法的成熟目前GIS在技术发展上已同IT市场的主流技术融合，GIS本身也从一个应用系统发展成为完整的技术系统并具有完整的理论体系。1.1960年代初，加拿大的Roger.F.Tomlinson和美国的Duane.F.Marble同时提出了GIS的概念。2.1962年加拿大的Roger.F.Tomlinson提出利用计算机分析加拿大土地利用调查数据，并建议建立CANADAGIS。3.1971年建成CGIS。世界上第一个GIS。对后来GIS的发展产生了深远影响：技术方面，解决了一系列技术问题，如地图数字化，矢栅数据转换等。在系统设计方面，提出数据分块，专题分层的数据结构，空间数据与属性数据连接等思想。美国的Duane.F.Marble在美国西北大学利用计算机研究数据处理软件系统，用以支持大规模的城市交通研究。提出了建立GIS软件系统的思想。4.计算机技术的发展加速了GIS应用的进程:大容量存储设备的发展图形显示技术的发展CPU技术的发展微机的迅速发展和普及网络技术的发展（信息共享）空间技术的发展是信息的获取能力与信息处理应用能力形成巨大反差。二、GIS的发展史(一)GIS发展的5个阶段1、GIS的开拓期（60年代）特点：早期GIS的雏形有关机构、组织纷纷建立GIS的开拓期（60年代）技术方面：60年代初，计算机技术开始用于地图量算，分析和制作，并借助于机助制图的快速发展，灵活多样，易于更新，操作简单，质量可靠，便于存储，量测，分类，合并和覆盖分析等优点。对于自然资源和环境的规划管理和应用的需要；对于大量空间环境数据存储，分析和显示技术方法的改进的需求；计算机技术及其在自然资源和环境处理中的应用。促使地图综合分析和输出系统的增多。GIS的开拓期（60年代）GIS有关组织机构方面：美国城市区域系统协会1966年成立，美国州信息系统全国协会1969年成立，城市信息系统小组委员会1968年成立。最初的系统主要是关于城市和土地利用，加拿大地理信息系统CGIS就是为了处理土地调查获得的数据而建立的，1971年正式运行。2、GIS的巩固发展时期（70年代）特点：计算机发展到第三代，CPU速度提高，内存增大，I/O设备齐全，磁盘出现，人机对话系统。70~76年美国50个州建立了GIS。国际交流频繁GIS人才教育专家影响减弱，政府影响增强GIS的开拓期（70年代）70年代以后，计算机硬件和软件技术的发展，加之大容量存取设备（硬盘）的使用，为空间数据的录入，存储，检索和输出提供了强有力的手段。GIS的开拓期（70年代）组织机构方面：美国森林调查局发展了全国林业统一使用的资源信息显示系统；美国地质调查所发展了用于获取和处理地质，地理，地形和水资源信息的GIRAS；1974年日本国土地理院建立了数字国土信息系统，存储，处理和检索测量数据，土地利用，地形地质等信息，为国家和地区土地规划服务；瑞典法国也相继建立的信息系统。3、GIS技术大发展时期（80年代）特点：第四代计算机发展，微机和远程通信设备出现，计算机网络化软件技术发展，DBMS，软件工具，应用软件工具出现政府科学机构成立。GIS技术大发展时期（80年代）随着计算机的发展，地理信息系统逐渐成熟。这一时期是地理信息系统发展的重要时期。在70年代发展的基础上，地理信息系统技术全面推向应用。地理信息系统由发达国家推向发展中国家。地理信息系统技术进入多种学科领域，发展到多功能的，共享的综合性信息系统，并向智能化发展。80年代初，我国地理信息系统开始出现，其中一中科院遥感应用研究所成立的一个地理信息系统研究室为标志。4、GIS应用普及时期（90年代）特点实用化阶段计算机和网络发展，网络GISGIS成为部门的必备工作系统社会对GIS的认识普遍提高NII，NSDI，DE的推进GIS应用普及时期（90年代）特点实用化阶段计算机和网络发展，网络GISGIS成为部门的必备工作系统社会对GIS的认识普遍提高NII，NSDI，DE的推进5、网络GIS和因特网GIS时期（90年代中期~）特点：NII，NSDI和数字工程建设时期GIS成为国家信息化的基础平台软硬件环境的困难基本排除。70年代是GIS起步年代80年代是GIS应用试验的年代90年代随着改革开放GIS迅速发展，开始出现国产GIS商品。(二)国内GIS发展回顾(三)从软件技术角度看GIS随着IT技术迅速发展GIS的第一代60-80年代GIS的第二代80-90年代GIS的第三代90-目前GIS的第四代今后方向三、GIS与相关学科的关系学科交叉进一步加强，新的学科开始受到重视。与RS、GPS、TM、制图学、地理科学、计算机仿真与虚拟现实、应用数学、ES、软件工程、数据库、数据结构、图形图象学、面向对象方法学等密切相关。四、GIS未来的发展需求和亟待解决的问题（一）、GIS理论发展需求图形与属性结合GIS与RS的结合GIS与GPS的结合GIS与ES的结合（二）、理论研究亟待解决的问题GIS的工程设计理论与实现方法。空间认知理论GIS的功能超媒体GIS的建立GIS信息的深加工GIS的可视化、虚拟现实与仿真GIS多源数据的无缝集成GIS数据的互操作多尺度GIS数据的自动综合空间数据仓库技术网络数据的存储与传输（三）、GIS软件系统的发展研究重点面向对象技术的GIS研究时态GIS或动态GIS的研究GIS的数学建模系统（CASE工具）真三维GIS的建立网络和因特网GIS的建立无线GIS技术（四）、实用GIS的发展趋势GIS的网络化GIS的标准化数据的商业化GIS的专门化、专业化GIS的企业化GIS的全球化GIS的大众化GIS的智能化（五）、GIS软件的设计开发技术发展趋势1空间数据和数据模型由混合管理模式向空间数据和属性数据在同一个关系数据库管理发展。是当前较为成熟的技术。完全面向对象的技术是发展中的技术。2用户界面MicrosoftWindows的界面风格成为GIS工具软件以及应用系统的标准。3软件组件结构组件结构成为软件组成结构的主流。标准体系有微软的组件对象模型（MicrosoftComponentObjectModel(COM)）,SUN的组件对象请求代理结构（theCommonObjectRequestBrokerArchitecture(CORBA)）,和JAVA的JAVA远程方法调用（JavaRemoteMethodInvocation(RMI).）组件技术开发软件的好处是显而易见的。4编程环境VC、VB、.NET、J2EE等高级语言是主要的编程语言。5总的趋势开放性、标准化。五、当前GIS发展中的几个热点（一）组件式GIS（COMGIS）component简单地说，ComGIS就是采用了面向对象技术和组件式软件的GIS系统（包括基础平台和应用系统）［宋关福等，1999］。ComGIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。各个GIS组件之间，以及GIS组件与其它非GIS组件之间，都可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS基础平台以及应用系统。表现在：首先是大量组件商的出现，并推出了各种各样的组件产品；软件集成商利用组件技术快速生产出各种应用系统；专业性强、开发难度大的软件，如GIS、语音识别系统等功能以组件形式组装到其它软件产品中，被广泛应用。总之，组件技术克服了软件开发从零开始的开发模式。组件式软件使软件应用市场有很强的适应性。1组件技术的出现对软件技术产生很大的影响传统GIS虽然在技术上已成熟，但存在明显的缺点，主要是由于（1）按功能模块开发（GIS按照功能划分为一系列模块）；（2）具有独立的数据结构;（3）属于独立封闭的系统,形成信息孤岛;（4）系统庞大、费用昂贵;（5）用户难以掌握，不易普及。传统GIS开发难度高、用专用二次开发语言、不便于同其它系统系统的集成2传统GIS软件的特点3组件GIS的基本思想组件GIS的基本思想是把GIS各大功能模块划分成几个控件，每个控件完成不同功能。使各个GIS控件之间，以及GIS控件与非GIS控件之间，可以通过开发工具集成起来，形成最终的GIS应用系统。从技术的角度看，组件式GIS是面向对象技术和组件式软件在GIS开发中的应用，它符合当今软件技术的发展潮流。目前，国际上大多数GIS软件公司把开发组件式软件作为重要的发展战略。（1）高效无缝的系统集成（2）无须专门GIS开发语言（3）成本低有利GIS的普及（4）功能灵活，可扩充性强4组件式GIS的特点5组件式GIS的结构类型组件式GIS的结构类型：基础组件高级通用组件行业性组件6组件式GIS的开发开发组件式GIS平台流程：明确平台功能功能划分选择组件组件化实施测试开发组件式GIS应用系统流程：确定开发平台应用系统功能划分组件化实施测试应用7组件式GIS的产品GIS组件产品（1）Intergraph公司的GeoMediaObject（2）ESRI推出了MapObjects、ArcObject（3）MapInfo推出了MapX（4）武汉吉奥公司的GeoObject（5）东方泰坦TitanObjectOCX目前几乎所有有实力的GIS生产商都推出了相应的GIS组件产品。(二)WebGISGIS处理对象主要是地理信息，而地理信息是一种重要的分布式信息资源。随着技术的发展几乎在开发组件式GIS的同时，出现了万维网GIS(WebGIS)。WebGIS的结构：WebGIS系统的组成1）WebGIS浏览器2）WebGIS信息代理（InformationAgent)3）WebGIS服务器信息代理WebGIS浏览器WebGIS服务器WebGIS数据库WebGIS的产品webGIS是当今GIS热点，已成为各大GIS厂商竞争的焦点，其主要产品为（1）Intergraph公司的GeoMediaWebMap（2）ESRI公司的InternetMapServer(IMS)（3）MapInfo公司的MapInfoProServer、MapXtreme（基于S）（4）Autodesk公司的MapGuide（5）武汉吉奥公司的GeoSurf（6）东方泰坦Titan-Net六、GIS应用概述（一）、目前GIS应用的特点1、GIS应用专业化2、GIS应用社会化3、GIS技术与其它技术的集成和渗透。1、GIS的专业化应用面向企业内和企业间1）GIS中空间数据管理和查询在各专业中的应用2）GIS制图功能及其在地图、专题图制作中的应用3）GIS中通用空间分析模型在各专业中的应用4）GIS专用空间分析模型在各专业分析、评价、模拟、预测中的应用2、GIS应用的社会化桌面GIS、WEBGISGIS应用的社会化表现在大到数字地球，小到家庭社区。GIS与虚拟现实集成GIS与电子商务集成GIS与企业管理集成GIS与MIS集成3、GIS与其他技术系统的集成3S集成系统5S集成系统GIS、RS、GPSGIS、RS、GPS、EOS、DPSGIS与通信系统的集成GIS与网络的集成GIS与多媒体的集成（二）、派生出的各种基于GIS的应用系统1、UGIS(UrbanGIS)城市地理信息系统1）城市信息系统发展的三个阶段：（1）MIS为主体结合GIS的静态城市管理；（2）GIS为主体结合OA的动态城市规划管理；（3）以数字城市为长期目标的面向城市可持续发展