地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展演變

發(fā)布日期：2018-11-28 00:00 瀏覽量：8671

GIS技術(shù)隨著信息技術(shù)的不斷更新得到了日新月異的發(fā)展，先后由2D GIS發(fā)展到目前的3D GIS，由單機(jī)系統(tǒng)發(fā)展到分布式的系統(tǒng)，由簡(jiǎn)單管理系統(tǒng)發(fā)展到了智能性的專家系統(tǒng)等。

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS)作為獲取、處理、管理和分析地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科，近年來(lái)在全球得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)方面發(fā)揮著日漸重要作用。

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)典型階段，依次是20世紀(jì)80年代初至80年代末的準(zhǔn)備階段、20世紀(jì)90年代初至90年代末的形成階段、21世紀(jì)后的快速發(fā)展階段。

在GIS軟件產(chǎn)業(yè)方面我國(guó)雖然比西方國(guó)家較晚，但在全球經(jīng)濟(jì)、技術(shù)一體化的外部背景和政府有力推動(dòng)的內(nèi)部背景下，國(guó)產(chǎn)GIS產(chǎn)業(yè)在我國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)中有了迅速的發(fā)展。由于國(guó)產(chǎn)GIS軟件發(fā)展歷史短，產(chǎn)業(yè)發(fā)展還不成熟，GIS軟件產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系尚不健全，因此制約國(guó)產(chǎn)GIS軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題還很多，主要表現(xiàn)在缺乏龍頭企業(yè)，核心技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)，數(shù)據(jù)共享程度低3方面。

地理信息系統(tǒng)技術(shù)及其發(fā)展

　　1、 3-D GIS

　　通常人們將以平面制圖和平面分析為主要功能的GIS稱為2D-GIS(二維地理信息系統(tǒng))，隨著組件技術(shù)、網(wǎng)格計(jì)算和三維可視化技術(shù)的發(fā)展，基于圖層管理的經(jīng)典2D-GIS模式已漸漸不能滿足實(shí)際工作需要。直接面向三維空間實(shí)體及其關(guān)系的新一代GIS研究正在興起。

　　所謂3D-GIS(三維地理信息系統(tǒng))，它是將三維空間坐標(biāo)(x，y，z)作為獨(dú)立參數(shù)來(lái)進(jìn)行空間實(shí)體對(duì)象的幾何建模，其數(shù)學(xué)表示為：F=f(x，y，z)因而所建立的模型不僅可以實(shí)現(xiàn)三維可視化，還可以進(jìn)行三維空間分析。

　　雖然經(jīng)歷十幾年的發(fā)展，但到目前為止，國(guó)際上還沒(méi)有一個(gè)成熟完整的3D-GIS，現(xiàn)在有的系統(tǒng)功能也主要集中在三維可視化方面(如生物、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、大氣等領(lǐng)域)。究其原因是由于至今沒(méi)有統(tǒng)一、完善的可以表示復(fù)雜真三維現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)模型。此外，三維數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)廉價(jià)獲取;海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與快速處理;三維空間分析方法的開(kāi)發(fā)也是3D-GIS亟待解決的問(wèn)題。在這種情況下，針對(duì)不同的實(shí)際對(duì)象、工程，圍繞3D-GIS的研發(fā)議題諸如三維空間數(shù)據(jù)模型、三維拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型、三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)、三維空間查詢和三維可視化等等已成為GIS領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)方向。

　　2、 WEB-GIS

　　地理信息系統(tǒng)本身也是一個(gè)工具，簡(jiǎn)單的說(shuō)是提供地理信息服務(wù)的工具，如果將地理信息系統(tǒng)這個(gè)工具與WEB工具結(jié)合在一起，利用WEB尋找我們所需要的地理信息，那么我們就改變了地理信息服務(wù)的過(guò)程和方式，即異地、高效、便捷。網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)因此應(yīng)運(yùn)而生，而且得到了GIS研究者和使用者的青睞，發(fā)展迅速。

　　網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)拓展了GIS的使用群體，整合了空間信息資源與社會(huì)生產(chǎn)、城市建設(shè)、日常生活的關(guān)系，加快了地理信息產(chǎn)業(yè)的社會(huì)化進(jìn)程。 .

　　網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)主要研究網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建各種空間數(shù)據(jù)模型的方法，主要目的是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間信息獲取、編輯、處理和其它專業(yè)的GIS功能。它是桌面GIS的網(wǎng)絡(luò)化，提供了絕大部分可以實(shí)現(xiàn)的GIS功能，并沒(méi)有完全凸現(xiàn)面向服務(wù)的主題，準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該稱作是網(wǎng)絡(luò)GIS-system。

　　分布式計(jì)算技術(shù)、WEB服務(wù)、網(wǎng)格計(jì)算等新技術(shù)的出現(xiàn)，為GIS-system注入了強(qiáng)大的活力，不僅空間信息服務(wù)，龐雜的計(jì)算處理服務(wù)也能夠從Web中獲取。有的網(wǎng)絡(luò)GIS-system用戶不必關(guān)心或者熟悉所有的GIS-system功能和操作方法，也不需要整套的地理信息系統(tǒng)軟硬件，只需在Web上繳納使用滿足用戶所需要的空間數(shù)據(jù)和GIS處理功能模塊的費(fèi)用，他們被稱作是“弱”Web-GIS-system用戶。這種在各種Web新技術(shù)環(huán)境下，按照用戶需求采取不同的Web技術(shù)提供“按需分配”(services-on-Demand)的開(kāi)放的地理信息服務(wù)，直接的效果就是促成GIS-system向GIS-servlces的轉(zhuǎn)變。

　　3、COM-GIS

　　COM-GIS 就是采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件式軟件的GIS系統(tǒng)，其基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)組件，每個(gè)組件完成不同的功能。各個(gè)GIS組件之間，以及GIS組件與其它非GIS組件之間，都可以方便地通過(guò)可視化的軟件開(kāi)發(fā)工具集成起來(lái)，形成最終的GIS基礎(chǔ)平臺(tái)以及應(yīng)用系統(tǒng)。

　　目前，大多數(shù)GIS軟件公司都把開(kāi)發(fā)組件式軟件作為一個(gè)重要的發(fā)展戰(zhàn)略。

　　組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)通常可設(shè)計(jì)為三級(jí)結(jié)構(gòu)：基礎(chǔ)組件一面向空間數(shù)據(jù)管理，提供基本的交互過(guò)程;高級(jí)通用組件一面向通用功能;行業(yè)性組件一抽象出行業(yè)應(yīng)用的特定算法，固化到組件中，進(jìn)一步加速開(kāi)發(fā)過(guò)程。

　　4、 Mobile -GIS

　　移動(dòng)地理信息系統(tǒng)(Mobile-GIS)又稱WAP GIS。WAP(無(wú)線應(yīng)用協(xié)議，Wireless Application Protocol)是為無(wú)線設(shè)備提供Intemet服務(wù)而開(kāi)發(fā)的新協(xié)議，旨在推進(jìn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在移動(dòng)設(shè)備上的實(shí)現(xiàn)。它將無(wú)線通信技術(shù)和Intemet結(jié)合起來(lái)，通過(guò)提供通用平臺(tái)把HTML的語(yǔ)言信息轉(zhuǎn)化為WML(wireless Markup language)描述的信息顯示在移動(dòng)屏幕上。Mobile GIS是當(dāng)前GIS的另一熱點(diǎn)，是GIS從辦公室走向野外移動(dòng)作業(yè)環(huán)境的重要發(fā)展方向。

　　信息技術(shù)的應(yīng)用促使地理信息系統(tǒng)逐漸由桌面向分布發(fā)展、二維向多維發(fā)展、傳統(tǒng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)向組件式開(kāi)發(fā)發(fā)展等，從地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展可以看出，地理信息系統(tǒng)GIS不僅是技術(shù)，更是一種服務(wù)，GIS軟件是GIS信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的靈魂，如何更好地實(shí)現(xiàn)地理信息的傳輸、交互和應(yīng)用的研究還在不斷深入，這是人們對(duì)地理信息的需求決定的。如何利用新的技術(shù)不斷彌補(bǔ)地理信息服務(wù)的不足，是促成理信息服務(wù)體系日臻完善的有效方法。

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