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地理信息系统研究的进展

时间:2013-4-10 10:12:35 点击:

  核心提示:摘 要:本文叙述了地理信息从技术、理论到社会化各个方面的发展状况 关键词:地理信息 系统 科学 Abstract:This paper describes the GIS technology, the theory of various aspects of social develo...

从二十世纪六十年代地理信息系统的萌芽,到现在差不多过了半个世纪,地理信息系统已经发展的相当成熟,作为传统学科与现代技术相结合的产物,正逐渐发展成为一门处理空间数据的现代化综合学科。其研究的重点已从原始的算法和数据结构转到更加复杂的数据库管理和围绕GIS技术使用的问题上,开始关心地理信息科学的建立及地理信息的社会化服务。它的含义已从最初的System(系统)扩展为Science(科学)service,它的名称也衍生出多种变体。地理信息科学的出现使人们对地理信息的关注从技术层面逐渐转移到理论层面;地理信息服务的出现使人们对地理信息的关注从理论和技术层面转到社会化和应用层面。

1、技术发展:从模拟->数字->网络

二十世纪六十年代地理信息系统出现萌芽(陈述彭等,1999),加拿大的Roger F.Tomlinson 和美国的Duane F.Marbel在不同的地方从不同的角度提出了地理信息系统,1962Tomlinson提出利用数字计算机处理和分析大量的土地利用数据,建议建立加拿大地理信息系统(CGIS),以实现地图的叠加、量算等操作,1972CGIS投入使用,与此同时,美国、英国也开始了相关的研究。陈述彭(1999)等把地理信息系统的发展分为四个阶段,二十世纪60年代是地理信息系统的开拓期,注重于空间数据的地学处理,开发了一些地理信息系统软件包(陈述彭等,2002);70年代为地理信息系统的巩固时期,注重于地理信息的管理;80年代为地理信息系统技术大发展,注重于空间决策支持分析,地理信息系统应用日益广泛,并得到了各个国家政府的支持,成立了相应的研究机构;90年代是地理信息系统的用户时代,一方面地理信息系统成为许多部门的必备工具;另一方面,社会对地理信息系统的认可度更高,使其应用更广泛和深入,成为现代社会的基本的服务系统;二十一世纪初,随着遥感、全球定位系统、地理信息系统和国际互联网等现代信息技术的发展及其相互间的渗透,逐渐形成了以地理信息系统为核心的集成化技术系统。

伴随着地理信息系统发展,地理信息的获取与传输的技术,如卫星遥感(RS)、全球定位技术(GPS)、网络技术(Web)也获得了极大发展,虚拟现实技术等的出现,使地理信息的表达更加符合人的认知特点,促进了地理信息技术的发展和应用的推广。遥感技术、全球定位技术、地理信息系统等现代地理信息技术的发展迫切需要理论来支撑。

2、从技术到理论、从系统到科学

1992年,Goodchild(1992)提出了地理信息科学(Geographical information science)的概念,认为地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、储存、提取以及管理和分析过程中所提出的一系列基本问题。地理信息科学的提出是地理信息系统以及相关空间信息技术如RSGPS等发展及集成应用的必然结果,它是在人们不再满足于仅仅利用计算机技术来对地理信息进行可视化表达及其空间查询,而是也强调地理信息系统的空间分析和模拟能力时产生的。地理信息科学在注重地理信息技术发展的同时,还注意到了与地理数据、地理信息有关的其他的一些理论问题,如地理信息本体、地理数据的不确定性、地理信息的认知、以及社会对于地理信息的认可等,它更强调支持地理信息技术发展的理出理论问题(UCGIS1996)。我国李德仁院士(1996)也认可这一概念。

地理信息的基本理论包括如下一些主要问题:如何概念化地理世界;地理世界的构成以及社会如何影响人们对地理空间的理解;如何获取(测量)地理概念、如何在野外或利用遥感信息来识别它们以及识别的精度和质量如何;在数字环境下,同一系统中具备的是不完全的信息和多种数据模型、以及同一现象可能具有不同的表示(多重表示)时,如何表达地理概念;在数据共享、文件传输和数据存取过程中,如何以尽可能少的信息损失来存储、存取、变换地理概念;如何应用恰当的分析方法和自然与人文处理模型来解释地理现象;地理信息技术,特别是在人文科学中如何帮助揭示和约束空间理解与解释;如何可视化地理概念;如何利用地理概念来推理地理现象、基于空间位置进行决策以及谋求有关地理布局(格局)和现象的解释等(Goodchild et al, 1999)。地理信息科学的研究内容,可以概括为理论、技术和应用等三个层次。

3、从技术、理论到社会化

地理信息服务是在地理信息系统的发展进入网络时代后发展产生的,地理信息服务的形式从地理信息分发、地理信息共享到分布式地理信息服务,其发展可归纳为三个阶段。

第一阶段为地理信息服务的初级阶段(1996年以前)。本阶段的地理信息服务表现为地理信息发布,仅仅是单纯的地图服务器。第二阶段为地理信息服务的发展阶段(1996年-2001年):本阶段,网络技术迅猛发展,客户机/服务器体系的进一步完善,地理信息服务表现成为地理信息共享。各大GIS厂商将GISWeb浏览器紧密结合在一起推出了大量的地理间信息共享平台软件。第三阶段为地理信息服务的迅猛发展阶段(2001年-)。本阶段,随着Web服务概念及其软件架构思想的兴起,地理信息服务实现真正意义上的分布式地理信息服务展现。许多国际软件商都将Web服务技术融入自身的软件产品,而且站在战略的高度来看待Web服务技术,以下是一些与地理信息Web服务相关的典型软件平台。ESRI 提出g.Net 战略,把GIS系统的构建方式和应用从Intranet方式推动到了Internet方式,大力发展GIS Web服务。目前推出的ArcWeb Service,主要是提供美国街道和地址的位置服务功能。微软基于.NET技术开发出MapPoint.Net,可以提供以下的LBS服务:基于地址、兴趣点、经纬度的位置服务,位置相关背景(如地图和地址)服务,路径选择服务,邻近搜索服务,距离计算服务等。微软公司的Terra server是目前Internet上最大的地图服务器和卫星影像数据仓库。在微软的.Net平台推出后,Terra server也推出了基于.Net平台的TerraServer .NET Web Service,简称为TerraServiceMapDotNet结合Visual Studio.NetArcGIS技术开发了一组商业应用的Web服务。地图Web服务(Map Web Service)是一个基于.NetWeb服务,作为访问ArcIMS的一个桥梁。地图Web服务允许对访问多个GIS服务器的多Web应用程序实施集中化的配置。SDE Web连接器是一个提供更新和维护空间数据的Web服务,它通过SDE可以在空间数据里添加、更新和删除点、线和简单多边形,方便了WebGIS系统的开发和应用系统的整合。

目前,地理信息应用正走向网络化、社会化,需要实现两个阶段的跨越——地理信息共享和地理信息服务。地理信息共享是实现地理信息服务的必要条件,而地理信息服务是地理信息共享发展的必然趋势。可见,随着计算机通讯网络(包括有线与无线)的大容量和高速化发展,GIS已成为网络上的分布式异构系统,GIS应用将走向地学信息服务。目前已经兴起的LBSLocation based Services)和MLS(Mobile Location Services),即基于位置的服务和移动定位服务,突出的显示了这种趋势。它引起的革命性变化是GIS将走出研究院所和政府机关,成为全社会人人具备的信息服务工具。可以预测在不久的将来,地学信息服务将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务(geo-information for anyone and anything at anywhere and anytime)。中国软件行业协会《2001年度中国软件产业发展研究报告》中对于当前GIS的发展也明确指出“GIS正在从专业技术领域走向社会化地理信息服务。GIS将与网络、通信和计算机相关的平台结合,为需要地理位置信息者提供服务,并且渗透到其它技术之中。地理信息技术应用的新特点主要有两个方面,一是专业应用,二是信息服务

作者:史俊明 来源:(郑州测绘学校,河南郑州 450005)
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