GIS的发展及其相关领域的概述.docx
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GIS的发展及其相关领域的概述
GIS的发展及其相关领域的概述
一：
什么是GIS
GIS即地理信息系统（GeographicInformationSystem），地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。
简单的说，GIS是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统，是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。
地理信息系统作为获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科。
二：
GIS的起源及发展
GJS起源于20世纪60年代的北美（加拿大和美国），1950年，麻省理工学院制造了第一台图形显示器；1958年美国一家公司研制成第一架滚筒式绘图仪；1962年麻省理工学院一名博士研究生首次提出了计算机图形学，并论证了交互式计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而了这一科学分支的独立地位，在此基础上，地理信息系统开始萌芽．因此说，GIS起源于20世纪60年代初期。
开拓阶段（20世纪6O年代）
这一阶段主要特点是：
①提出了地理信息系统（GIS）这一专业术语．1963年加拿大测量学家RogerF．Tomlinson首先提出地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个地理信息系统（加拿大1：
5000CGIS）；②与GIS相关的组织和研究机构相继成立；如1966年成立的美国城市与区域系统协会（URISA），1968年成立的城市信息系统跨机构委员会（IAAC）和国际地理联合会（IGU）的地理数据遥感和处理小组委员会，及1969年成立的美国州信息系统全国协会（NAsIS）等等。
这些组织和机构相继都组织了一系列的GIS国际讨论会，对于传播GIS知识和发展GIS技术起到了指导作用。
③GIS软件开发初见端倪；如美国哈佛大学研究开发的Symap，马里兰大学的MANS等。
巩固阶段（20世纪70年代）
进入20世纪70年代，可以说GIS进入了真正的发展阶段，主要表现在以下几个方面：
一些发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统．如美国森林调查局开发的全国林业资源信息显示系统；日本国土地理院建立的数字国土信息系统；法国建立的GITAN系统和地球物理信息系统等。
②探讨以遥感数据为基础的地理信息系统逐渐受到重视。
如美国NASA的地球资源实验室1980研制的ELAS地理信息系统等。
③许多团体、机构和一些商业公司开展了广泛的GIS的研制工作，推动了GIS软件的发展，GIS逐渐步人商业轨道。
④专业化人才不断增加，许多大学开始提供地理信息系统专业人才培训。
突破性阶段（20世纪80年代）
20世纪80年代是GIS普及和推广应用的阶段，是GIS发展的重要时期。
在70年代技术开发的基础上，GIS技术全面推向应用。
国际合作日益加强，开始探讨建立国际性的GIS，并与卫星遥感技术相结合，研究全球性的问题，如全球沙漠化、厄尔尼诺现象和酸雨、核扩散等等。
GIS研究开始从发达国家逐渐推向发展中国家，如中国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室。
GIS技术开始进入多学科领域，如古人类学、景观生态规划、森林管理以及计算机科学等等。
随着计算机价格的大幅度下降，功能较强的微型计算机系统的普及和图形输入、输出和存储设备的快速发展，大大推动了GIS的微机化进程，为GIS的推广和普及起到了决定性的作用．GIS软件的研制和开发取得了巨大成绩，仅1989年市场上有报价的软件就达70多个，并出现了一些著名软件，如美国环境系统研究所（EII）公司开发的ARC／INFD。
社会化阶段（20世纪90年代）
进入2O世纪90年代，随着信息高速公路的开通，地理信息产业的建立，数字化信息产品在全世界迅速普及，GIS逐步深入到各行各业乃至千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。
具体而言，一方面，GIS已成为许多政府部门和机构必备的工作系统，并在一定程度上影响着他们的运行方式、设置与工作计划等；另一方面，社会对GIS的认识普遍提高，用户数量大幅度增加，从而导致GIS应用的扩大与深化。
国家乃至全球性的GIS已成为公众普遍关注的问题，例如美国政府制定的“信息高速公路”计划；美国前副总统戈尔提出的“数字地球”战略；我国的“21世纪议程”和“三金工程”；都不同程度地包含着GIS的问题。
三、我国GIS的发展
我国的GIS研究工作开始于20世纪80年代初，以1980年中科院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志，纵观其发展历程，也可以归纳为四个阶段：
1、筹备阶段（1978～1980）
1978年，中国实行改革开放，加快了与西方先进国家的学术与技术交流，此时，地理信息产业被引进中国，但是由于人才、技术、设备、资金等方面的原因，发展GIS条件还不成熟，因此这一阶段主要是进行舆论宣传，提出倡仪，组建队伍、组织个别实验研究等等。
2、起步阶段（1980～l985）
从1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室，我国GIS开始步人正式发展阶段，并进行了一系列的理论探索和区域性研究，制定了国家地理信息系统规范。
截至1985年国家资源与环境信息系统实验室成立。
几年间，我国在GIS的理论探索、硬件配置、软件研制、规范制定、区域实验研究、局部系统建立、初步应用实验和技术队伍培养等方面都取得了较大进步，积累了丰富的经验。
3、发展阶段（1985～l995）
这一时期，GIS的研究作为政府行为，正式被列入国家科技公关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。
GIS进人了快速发展时期，全国建立了一批数据库；开发了一系列空间信息处理和制图软件；建立了一些具有分析和应用深度的地理模型和基础性的专家系统；在全国范围内出现了一批GIS的专业科研队伍，建立了不同层次、不同规模的研究中心和实验室；完成了一批综合性、区域性和专题性的GIS系统。
同时出版了有关GIS理论、技术和应用等方面的著作，并积极开展国际合作，参与全球性GIS的讨论和实验。
4、产业化阶段（1996年以后）
“九五”期间（1996~2000），原国家科委将GIS作为独立课题列入“重中之重”科技攻关计划，给予了充分的重视和支持，技术发展速度明显加快，GIS基础软件技术支持得到了全面的加强，出现了一大批拥有自主版权的国产GIS软件，如北京超图公司的SuperMap、武汉吉奥公司的Geogtar、武汉奥发公司的MapGIS、北京大学的Citystar（城市之星）、北大方正的方正智绘等等，我国的GIS产业化模型已初步形成。
目前GIS的研究和应用都处在一个高速发展的阶段。
在国外GIS技术已被各级政府部门和企业界广泛认知和采用。
尤其是在北美、欧洲、日本和奥大利亚等国家和地区,GIS市场已经基本形成。
GIS数据公司和软件公司比较多,他们在GIS系统建立和空间数据的使用方面已有了一套比较规范和成熟作法。
在我国GIS技术也正被越来越多的政府部门和大型企业所采用。
虽然起步较晚,但是有后发优势可以少走弯路,以比较高的起点开展GIS的理论研究和开发应用工作。
四、GIS的应用领域
据统计，人类所接触到的信息中有80％与地理位置和空间分布有关，所以GIS具有其非常广泛的应用背景．过去，GIS往往被认为是一项专门技术，仅仅应用于政府决策、灾害评估、资源调查、城市规划、土地管理等领域．随着GIS技术的发展和市场的需求，其应用范围愈加广泛，将深入到人们日常生活、学习和工作的各个角落．我们可以这样想像，在不远的将来，人们每时每刻都离不开GIS，人们的日常行为（比如购物、娱乐休闲、旅游路线的选择等）都可以轻而易举地使用GIS来满足要求。
GIS主要应用于以下领域：
1、资源管理（ResourceManagement）
主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源（如土地、森林、草场）分布、分级、统计、制图等问题。
主要回答“定位”和“模式”两类问题。
2、资源配置（ResourceConfiguration）
在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。
GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。
3、城市规划和管理（UrbanPlanningandManagement）
空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。
例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面（城市资源配置问题）等。
4、土地信息系统和地籍管理（LandInformationSystemandCadastralApplicaiton）
土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。
5、生态环境管理与模拟环境管理（EnvironmentalManagementandModeling）
区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。
6、应急响应（EmergencyResponse）
解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。
7、地学研究与应用（ApplicationinGeoScience）
地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。
ArcInfo系统就是一个很好的地学分析应用软件系统。
8、商业与市场（BusinessandMarketing）
商业设施的建立充分考虑其市场潜力。
例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。
有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构（年龄构成、性别构成、文化水平）、消费水平等结合起来考虑。
地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。
房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。
9、基础设施管理（FacilitiesManagement）
城市的地上地下基础设施（电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等）广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。
它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
10、选址分析（SiteSelectingAnalysis）
根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的空间分析功能。
11、网络分析（NetworkSystemAnalysis）
建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件（爆管、断路）等应急处理。
警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。
12、可视化应用（VisualizationApplication）
以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。
13、分布式地理信息应用（DistributedGeographicInformationApplication）
随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航等。
五、与GIS有关的软件及其发展
国外的：
ArcGIS
ArcGIS是Esri公司集40余年地理信息系统（GIS）咨询和研发经验，奉献给用户的一套完整的GIS平台产品，具有强大的地图制作、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享的能力。
ArcGIS不但支持桌面环境，还支持移动平台、Web平台、企业级环境、以及云计算架构。
ArcGIS同时为开发人员提供了丰富多样、基于IT标准的开发接口与工具，让您轻松构建个性化的GIS应用。
MapInfo
MapInfo是美国MapInfo公司的桌面地理信息系统软件，是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案。
它依据地图及其应用的概念、采用办公自动化的操作、集成多种数据库数据、融合计算机地图方法、使用地理数据库技术、加入了地理信息系统分析功能，形成了极具实用价值的、可以为各行各业所用的大众化小型软件系统。
MapInfo含义是“Mapping+Information（地图+信息）”即：
地图对象+属性数据。
国内的：
MapGIS
MapGIS是中地数码集团的产品名称，是中国具有完全自主知识版权的地理信息系统，是全球唯一的搭建式GIS数据中心集成开发平台，实现遥感处理与GIS完全融合，支持空中、地上、地表、地下全空间真三维一体化的GIS开发平台。
Supermap
北京超图软件股份有限公司是亚洲领先的地理信息系统平台软件企业，从事地理信息系统软件的研究、开发、推广和服务。
依托中国科学院强大的科研实力，超图软件立足技术创新，研制了新一代地理信息系统软件——SuperMapGIS，形成了全系列GIS软件产品。
TopMap
TopMap是由北京慧图信息科技有限公司研发具备自主知识产权的GIS软件。
它是一款轻量级的二维GIS平台，提供桌面GIS软件、C/S结构GIS开发框架、WebGIS开发框架和移动GIS开发框架，是政府、企业GIS应用开发的最佳选择。
六：
GIS发展存在的问题
1、空间数据量的问题
从长远和广义角度考虑，一个理想的大区域的GIS应用系统要尽可能覆盖多方面的用途，这导致GIS空间数据矢量初始化的时候是不能舍弃任何数据的。
这样庞大的数据量，无论对于数据的初始化组织还有数据存储管理都是一个瓶颈。
2、空间数据质量的问题
空间数据质量问题在GIS软件没有专门的模块。
空间数据的不确定性的表示还没有得到圆满的解决。
空间数据的不确定性的处理问题方法没有一种是通用，且都有局限性。
3、空降数据的初始化问题
空间数据的初始化，简单的说既是空间分析或处理算法对起始数据的要求和具体准备，这是大过程式和连续过程中最困难的。
七、GIS的就业方向
方向1：
开发工程师
据《GIS开发者》第六期的《中国GIS人才生存状况调查报告》一文，“在众多GIS单位中，其主营业务大多是工程开发或软件研发和销售。
从事数据处理的单位比例也达18%”，“单位对人才需求最多的是资深开发人员，其次是程序员和项目经理。
典型的一则招聘启事：
职位：
GIS开发工程师
要求：
熟练掌握C#/C++使用；熟练掌握ArcGISEngine9.0以上版本的使用；有C#/C++结合Engine项目经验
要求比较高的招聘：
1、计算机或GIS专业本科及以上学历；
2、熟练掌握C/C++语言、Java、JSP、C#等语言，熟悉VC++、JBuilder编程环境；
3、熟悉设计模式、UML，能用Rose等建模工具构建系统模型；
4、熟练掌握Supermap、Arcgis等主流GIS平台及二次开发技术，有GIS软件平台底层开发背景，熟悉GIS常用算法，对WebGis系统的技术架构、性能、安全等有较深刻的理解；
5、熟悉SQLServer、Oracle数据库开发。
6、有良好的团队精神，有良好的交流与沟通能力，具有跨平台软件开发或嵌入式软件开发经验者优先；
方向2：
三维工程师
用GIS软件建立的地面模型和用3DMAX等软件建立的地物模型是静止的，要对他们进行动态控制需要编程。
举个小例子，桥梁每时每刻都因受到风和汽车的力而发生形变，要想了解形变的情况，可以在桥梁上装上若干GPS即时的获取位置信息，同时用软件建立桥梁模型，通过编程使得GPS数据和桥梁模型关联起来并加以夸张，这样每当GPS数据发生了改变，模型上的桥梁也就发生相应的可观察的形变。
要想从事这种工作，在计算机方面要自学3DMAX或MAYA，在编程上要深入学习用C++进行OpenGL技术开发，在GIS上要注重学习DEM和虚拟现实的内容。
这些课堂上基本都是很少涉及的，必须自学。
典型招聘
职位描述：
在高级开发工程师/系统工程师指导下进行地学三维相关模块的设计与开发工作；
职位要求：
1.计算机、地理信息系统、应用数学或者相关专业本科以上学历；
2.掌握VC开发技巧，熟悉c/c++编程，对OpenGL或者D3D技术有一定了解,；
3.英文水平良好，阅读英文技术资料没有障碍；
4.较强的逻辑分析能力,学习能力,创新能力和团队协作能力；
5.有三维仿真、游戏引擎开发经验者优先
方向3：
数据工程师
数据是GIS的血液，一个项目很大一部分资金都是注入到数据的采集、生产和维护中的，因此这也是一个比较大的方向
职位要求：
1.相关专业本科毕业，应届也可
2.有良好的专业知识，熟悉ARCGIS软件操作
3.有地图数字化方面工作经验，有数据库相关操作经验
4.对GIS工作抱有热情，有良好的团队合作精神
岗位描述：
GIS数据的生产和维护
方向4：
销售/市场/企划
方向5：
软件测试/技术支持
方向6：
项目管理/文档编写
方向7：
提供解决方案或辅助决策服务
方向8：
转到应用行业
方向9：
升学
方向10：
彻底转行
实在对GIS没兴趣，不如彻底转行。
要舍得放弃。
但请不要辱骂GIS。
八、结语
地理信息系统（GIS）是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统。
在严格的意义上,这是一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的计算机系统。
能够应用于科学调查、资源管理、财产管理、发展规划、绘图和路线规划。
据统计，人类所接触到的信息中有80％与地理位置和空间分布有关，所以GIS具有其非常广泛的应用背景。
计算机网络技术的飞速发展也在推动着GIS技术的快速更新和发展，使得在因特网上实现GIS日益成为热点，基于WWW的地理信息系统（Web．GIS）已成为近年来GIS研究领域的一个热门话题．webGIS或互联网地理信息系统（IntemetGIS）是当前GIS的一个重要发展方向。
随着GIS网络化技术的发展，人们通过互联网可以很方便地查询和获取不同地域、不同时段的地理数据、GIS技术及获取帮助，也可以进行数据的实时发布和修改，真正实现数据共享。
信息经济已经成为当今世界经济发展的重要特征之一，信息技术和信息产业的国际竞争日益激烈，我国GIS产业正面临着严峻挑战。
正确认识GIS技术的发展动向，开发产品，推广应用，发展产业，增加国际竞争能力，才能立足于世界信息技术发展的潮流之中。
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