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中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)GIS:打造一個(gè)數(shù)字世界

 N_once 2007-06-08
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InfoTimes
 GIS:打造一個(gè)數(shù)字世界

陳友梅

　　在我們使用的各類(lèi)信息中，至少有75%的信息與位置屬性和空間定位有關(guān)。于是，GIS也就在我們的生活中扮演著越來(lái)越重要的角色，目前已成為在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之上的主要應(yīng)用集成平臺(tái)，并逐漸占據(jù)主流軟件的地位。但與其它IT產(chǎn)業(yè)不同的是，GIS更強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)，沒(méi)有數(shù)據(jù)，GIS就無(wú)從談起。其實(shí)，GIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程本身就是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，如何采集、獲取和處理GIS數(shù)據(jù)？GIS廠商如何用GIS技術(shù)來(lái)打造一個(gè)數(shù)字化的世界？這是GIS廠商們當(dāng)前所面臨的問(wèn)題。


　　國(guó)際篇


　　g.net倡導(dǎo)數(shù)據(jù)共享

　　g．net是一個(gè)著眼于GIS社會(huì)化、全球化的全新GIS體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是一個(gè)帶有一定理想主義色彩的全球化GIS之夢(mèng)，它為我們勾勒出一幅信息化社會(huì)中GIS發(fā)展和應(yīng)用的美麗畫(huà)卷。不久的將來(lái)，g．net將幫助我們搭建一個(gè)集自然、社會(huì)、生態(tài)、環(huán)境及人文等多種信息于一體的松散耦合而又有機(jī)集成的基于地理空間的信息框架，為人類(lèi)的生存與發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)更加和諧的空間。

　　g.net由全球最大的GIS（Geography Information System, 地理信息系統(tǒng)）廠商——美國(guó)ESRI公司在全球用戶大會(huì)上正式提出的，并由ESRI的中國(guó)總代理——富融科技有限公司將這一理念帶到了中國(guó)。何謂g.net？據(jù)富融科技總經(jīng)理何寧先生介紹，“g”，是指“Geography”，即“地理”，g.net最突出的特征就是它將分布于世界任何一個(gè)角落以ESRI的ArcIMS(互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)器)構(gòu)建的網(wǎng)上地理空間數(shù)據(jù)以及服務(wù)，通過(guò)Internet協(xié)議和XML標(biāo)準(zhǔn)以一種松散耦合的方式，動(dòng)態(tài)地整合在一起，讓人們可以自由自在地在這個(gè)“大網(wǎng)”上享受各種綜合的GIS信息和服務(wù)。g.net的最終目標(biāo)是使地理信息和服務(wù)全球化。

　　g.net目標(biāo)：共享GIS數(shù)據(jù)

　　工作在Internet上，遵從Internet協(xié)議，以XML標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)和共享地理空間數(shù)據(jù)，是g.net最為本質(zhì)的技術(shù)特征。但g.net上所有的地理空間數(shù)據(jù)都必須（以免費(fèi)或收費(fèi)的方式進(jìn)行）充分地共享。訪問(wèn)g.net的用戶，出于任何一種與地理空間有關(guān)的需要，利用g.net上豐富的共享信息資源和應(yīng)用服務(wù)來(lái)解決自己的問(wèn)題。g.net不是一個(gè)單向的信息發(fā)布源，它除了發(fā)布地理空間信息以外，還提供讓用戶直接與系統(tǒng)交互的能力，滿足用戶與系統(tǒng)數(shù)據(jù)及服務(wù)互操作的需求。

　　g.net的終極目標(biāo)是逐步建立起一個(gè)覆蓋全球的、可以充分共享和交互的GIS虛擬世界。當(dāng)然，這樣的一個(gè)體系結(jié)構(gòu)模式，是可以靈活伸縮的，小到一個(gè)機(jī)構(gòu)或組織，其內(nèi)部可以建立起按g.net模式工作的“縮微”的g.net。其上還可以充分滿足機(jī)構(gòu)和組織內(nèi)部的各個(gè)部門(mén)和單位之間的基于地理空間的信息共享和服務(wù)。推而廣之，在一個(gè)城市、一個(gè)地區(qū)、一個(gè)省、一個(gè)國(guó)家的范疇內(nèi)，都可以相對(duì)獨(dú)立地建立起各自的g.net框架。從其結(jié)構(gòu)模式、使用方式和實(shí)現(xiàn)技術(shù)來(lái)看，它們無(wú)論規(guī)模大小，都具有一種“全息”的結(jié)構(gòu)特征。由小及大，按照g.net的構(gòu)成模式，可以基于XML標(biāo)準(zhǔn)，在Internet環(huán)境下靈活而松散地耦合到一起。

　　g.net基礎(chǔ)：ArcGIS系列產(chǎn)品

　　主流IT技術(shù)的發(fā)展，為我們理想中的g.net模式的實(shí)現(xiàn)提供了可能。g.net所要涉及的技術(shù)層面十分寬廣，像硬件、軟件及軟件工程、網(wǎng)絡(luò)及通信，特別是Internet及其相關(guān)技術(shù)，都是g.net實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。同時(shí)，這些技術(shù)本身也在日新月異地進(jìn)步，有的甚至面臨著重大的技術(shù)突破，這將對(duì)g.net和其相關(guān)的GIS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用起到巨大的推動(dòng)作用。


　　ArcGIS支持g.net結(jié)構(gòu)

　　g.net必須遵循開(kāi)放路線并全面采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它的實(shí)現(xiàn)需要有相應(yīng)的產(chǎn)品支撐體系。ESRI是業(yè)界最早堅(jiān)持走開(kāi)放路線的GIS軟件廠商之一，該公司的ArcGIS 8.1 ArcGIS系列產(chǎn)品（如圖所示）已經(jīng)初步具備了支撐g.net的條件：首先，開(kāi)放了桌面平臺(tái)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（SHAPEFILE）；其次，提供了其空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎ArcSDE的API接口；同時(shí)，在其產(chǎn)品中全面采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并廣泛遵守各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，如COM、UML、XML、SQL、TCP/IP等；此外，ESRI還與很多權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)化組織（如OGC、ISO、FGDC等）廣泛合作，積極配合和參與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

　　在上圖中，ArcIMS是g.net的結(jié)點(diǎn)和訪問(wèn)門(mén)戶。通過(guò)ArcIMS，用戶可把數(shù)據(jù)中心和客戶端應(yīng)用進(jìn)行有效的鏈接和管理，實(shí)現(xiàn)協(xié)同操作。ArcIMS提供用戶在服務(wù)器端可選的影像方式或矢量數(shù)據(jù)流方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布?？蛻舳擞脩敉ㄟ^(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通用瀏覽器即可對(duì)ArcIMS服務(wù)站點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)和交互操作，為g.net的實(shí)現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　然而，g.net的全面實(shí)現(xiàn)還需要進(jìn)一步強(qiáng)化空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)管理和檢索能力，加強(qiáng)基于Internet環(huán)境下GIS應(yīng)用服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)能力。為此，ESRI繼ArcGIS 8.1推出之后又加快了作為ArcIMS服務(wù)擴(kuò)展的Metadata Server和ArcMap Server的開(kāi)發(fā)步伐，前者將提供g.net環(huán)境中元數(shù)據(jù)的管理、發(fā)布和檢索驅(qū)動(dòng)服務(wù)，后者則將ArcMap強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)顯示、編輯、分析和制圖功能提供給ArcIMS。這將極大地提升ArcIMS的應(yīng)用服務(wù)能力和整個(gè)g.net環(huán)境中的互操作性。

　　GIS新應(yīng)用：嵌入式GIS

　　我們很難給嵌入式GIS下一個(gè)確切的定義，因?yàn)樗荊IS與新興嵌入式硬件相結(jié)合的一個(gè)產(chǎn)物，但卻不是傳統(tǒng)意義上的GIS，它是原有的GIS領(lǐng)域的分支與延伸、補(bǔ)充與發(fā)展。嵌入式GIS從一出現(xiàn)就與應(yīng)用密切相關(guān)，從車(chē)載（個(gè)人）自導(dǎo)航到野外測(cè)繪都是嵌入式GIS面臨的市場(chǎng)需求。因此，確切地說(shuō)，嵌入式GIS是一個(gè)新興的應(yīng)用領(lǐng)域，它需要以下三個(gè)方面的支持：

　　硬件平臺(tái)、多操作系統(tǒng)支持 由于嵌入式的操作系統(tǒng)（如：Palm OS、Windows CE、EPOC等）以及硬件平臺(tái)多種多樣，嵌入式GIS應(yīng)能在多硬件平臺(tái)、多操作系統(tǒng)上運(yùn)行、開(kāi)發(fā)。

　　GPS應(yīng)用支持 GPS的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，市場(chǎng)需求也很明顯，與GPS相結(jié)合是嵌入式GIS研究的一個(gè)重要方向。

　　移動(dòng)互聯(lián)支持 移動(dòng)通信一直與嵌入式密切相關(guān)，對(duì)移動(dòng)互聯(lián)的支持也是嵌入式GIS研究的另一個(gè)重要的方向。

　　針對(duì)不同的嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式GIS的發(fā)展各不相同。目前主流的嵌入式GIS應(yīng)用主要包括以下三個(gè)方面。

　　第一，Palm OS主要面向低端市場(chǎng)，目前市場(chǎng)占有率第一，其特點(diǎn)是突出功能的實(shí)用。通常采用Palm OS的嵌入式設(shè)備的硬件配置都較低。由于Palm OS自身的局限性，其在圖形處理上較弱，這就使得其上GIS產(chǎn)品在可視化上有很大的局限性。如：Magellan公司的Map Companion軟件，它把城市地圖分成了更小的區(qū)域，最小的地圖數(shù)據(jù)單位占用的空間通常只有幾K 到十幾K，總體上滿足了大多數(shù)用戶的需求。

　　第二，Windows CE主要面向中高端市場(chǎng)，沿襲了微軟Windows產(chǎn)品的風(fēng)格，功能十分強(qiáng)大，尤其在多媒體處理方面更是絕對(duì)領(lǐng)先于其他嵌入式操作系統(tǒng)，在其上的GIS軟件產(chǎn)品能輕松地實(shí)現(xiàn)各種地理信息服務(wù)。這一方面的軟件代表有：靈圖軟件公司的“天行者”和北京超圖的eSuperMap。

　　第三，EPOC是面向無(wú)線通信中的高端市場(chǎng)，主要應(yīng)用是智能電話，從功能上講也就是移動(dòng)電話與PDA的結(jié)合，EPOC的通信功能十分強(qiáng)大。這一方面代表的軟件為“天行者”，它在EPOC操作系統(tǒng)上除實(shí)現(xiàn)了地圖瀏覽、查詢等功能外，還實(shí)現(xiàn)了最佳路徑分析、用戶標(biāo)注、發(fā)送標(biāo)注、并能與基站定位服務(wù)器相連實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電話定位等功能。

　　不難看出，隨著移動(dòng)信息終端的發(fā)展，嵌入式GIS將與定位信息服務(wù)（Location Based Services）融合在一起，將成為今后GIS主要的發(fā)展方向。（陳鵬）

　　我們很難給嵌入式GIS下一個(gè)確切的定義，因?yàn)樗荊IS與新興嵌入式硬件相結(jié)合的一個(gè)產(chǎn)物，但卻不是傳統(tǒng)意義上的GIS，它是原有的GIS領(lǐng)域的分支與延伸、補(bǔ)充與發(fā)展。嵌入式GIS從一出現(xiàn)就與應(yīng)用密切相關(guān)，從車(chē)載（個(gè)人）自導(dǎo)航到野外測(cè)繪都是嵌入式GIS面臨的市場(chǎng)需求。因此，確切地說(shuō)，嵌入式GIS是一個(gè)新興的應(yīng)用領(lǐng)域，它需要以下三個(gè)方面的支持：

　　硬件平臺(tái)、多操作系統(tǒng)支持 由于嵌入式的操作系統(tǒng)（如：Palm OS、Windows CE、EPOC等）以及硬件平臺(tái)多種多樣，嵌入式GIS應(yīng)能在多硬件平臺(tái)、多操作系統(tǒng)上運(yùn)行、開(kāi)發(fā)。

　　GPS應(yīng)用支持 GPS的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，市場(chǎng)需求也很明顯，與GPS相結(jié)合是嵌入式GIS研究的一個(gè)重要方向。

　　移動(dòng)互聯(lián)支持 移動(dòng)通信一直與嵌入式密切相關(guān)，對(duì)移動(dòng)互聯(lián)的支持也是嵌入式GIS研究的另一個(gè)重要的方向。

　　針對(duì)不同的嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式GIS的發(fā)展各不相同。目前主流的嵌入式GIS應(yīng)用主要包括以下三個(gè)方面。

　　第一，Palm OS主要面向低端市場(chǎng)，目前市場(chǎng)占有率第一，其特點(diǎn)是突出功能的實(shí)用。通常采用Palm OS的嵌入式設(shè)備的硬件配置都較低。由于Palm OS自身的局限性，其在圖形處理上較弱，這就使得其上GIS產(chǎn)品在可視化上有很大的局限性。如：Magellan公司的Map Companion軟件，它把城市地圖分成了更小的區(qū)域，最小的地圖數(shù)據(jù)單位占用的空間通常只有幾K 到十幾K，總體上滿足了大多數(shù)用戶的需求。

　　第二，Windows CE主要面向中高端市場(chǎng)，沿襲了微軟Windows產(chǎn)品的風(fēng)格，功能十分強(qiáng)大，尤其在多媒體處理方面更是絕對(duì)領(lǐng)先于其他嵌入式操作系統(tǒng)，在其上的GIS軟件產(chǎn)品能輕松地實(shí)現(xiàn)各種地理信息服務(wù)。這一方面的軟件代表有：靈圖軟件公司的“天行者”和北京超圖的eSuperMap。

　　第三，EPOC是面向無(wú)線通信中的高端市場(chǎng)，主要應(yīng)用是智能電話，從功能上講也就是移動(dòng)電話與PDA的結(jié)合，EPOC的通信功能十分強(qiáng)大。這一方面代表的軟件為“天行者”，它在EPOC操作系統(tǒng)上除實(shí)現(xiàn)了地圖瀏覽、查詢等功能外，還實(shí)現(xiàn)了最佳路徑分析、用戶標(biāo)注、發(fā)送標(biāo)注、并能與基站定位服務(wù)器相連實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電話定位等功能。

　　不難看出，隨著移動(dòng)信息終端的發(fā)展，嵌入式GIS將與定位信息服務(wù)（Location Based Services）融合在一起，將成為今后GIS主要的發(fā)展方向。（陳鵬）


　　國(guó)內(nèi)篇


　　第四代GIS以數(shù)據(jù)為中心

　　在我國(guó)，國(guó)產(chǎn)GIS軟件已占領(lǐng)三成以上的GIS市場(chǎng)，這足以說(shuō)明我國(guó)的GIS產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步形成。GIS軟件從無(wú)到有，以至今天的普及應(yīng)用，它已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)階段，單從技術(shù)角度來(lái)看，目前仍然存在著不少問(wèn)題。第四代GIS軟件理論和技術(shù)必須有一個(gè)大的變革，即應(yīng)該具備支持?jǐn)?shù)字地球（區(qū)域、城市）的能力，并實(shí)現(xiàn)由以系統(tǒng)為中心向以數(shù)據(jù)為中心的重大轉(zhuǎn)變。

　　對(duì)于ESRI倡導(dǎo)的g.net結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)GIS用戶是如何看待的呢？他們將持哪種態(tài)度？記者采訪了國(guó)家遙感中心專(zhuān)家委員會(huì)副主任方裕教授。方教授認(rèn)為，g.net只是ESRI為全球GIS用戶所描繪的未來(lái)GIS社會(huì)的美好藍(lán)圖，這是GIS發(fā)展的趨勢(shì)所在。從GIS產(chǎn)業(yè)的角度來(lái)看，盡管我國(guó)的GIS廠商大多屬于中、小企業(yè)，缺乏像ESRI、EDS、Autodesk等這樣有實(shí)力的公司。為此，國(guó)家將投入大量資金來(lái)扶植這些企業(yè)，使他們快速發(fā)展起來(lái)。但從技術(shù)角度對(duì)比來(lái)看，我國(guó)GIS技術(shù)的研究與國(guó)際水平相當(dāng)，基本處于第三代水平，市場(chǎng)上已經(jīng)涌現(xiàn)出了很多高水平的GIS軟件，如：MapGIS、GeoStar、SuperMap和MapEngine等，目前正在朝著第四代GIS方向發(fā)展。

　　第四代GIS軟件應(yīng)該具備支持?jǐn)?shù)字地球（區(qū)域、城市）的能力，成為OS、DBMS之上的主要應(yīng)用集成平臺(tái)。它要實(shí)現(xiàn)四種轉(zhuǎn)變：由二維處理向多維處理的轉(zhuǎn)變；由面向地圖處理向面向客觀空間實(shí)體及其時(shí)空關(guān)系處理的轉(zhuǎn)變；由以系統(tǒng)為中心向以數(shù)據(jù)為中心，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享與服務(wù)的轉(zhuǎn)變；由管理型向分析決策型的轉(zhuǎn)變。

　　技術(shù)特點(diǎn)

　　面向空間實(shí)體的數(shù)據(jù)組織與融合 第四代GIS改變以圖層為基礎(chǔ)的組織方式，實(shí)現(xiàn)直接面向空間實(shí)體的數(shù)據(jù)組織；實(shí)現(xiàn)不同尺度空間數(shù)據(jù)的互動(dòng)和矢量、影像數(shù)據(jù)的互動(dòng)；實(shí)現(xiàn)多維屬性與嵌套表組織；實(shí)現(xiàn)多源空間數(shù)據(jù)的裝載與融合，支持?jǐn)?shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)機(jī)制；強(qiáng)大的索引機(jī)制。

　　統(tǒng)一的海量存儲(chǔ)、查詢和分析處理 第四代GIS支持TB級(jí)以上的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；有效的空間、屬性一體化管理、查詢機(jī)制；面向問(wèn)題的分析、處理手段和工具；以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)挖掘；聯(lián)機(jī)事務(wù)處理(OLTP)與聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP)；擴(kuò)充的、支持空間的“關(guān)系”概念與“關(guān)系運(yùn)算”。

　　有效的分布式空間數(shù)據(jù)管理和計(jì)算 第四代GIS具有多用戶同步空間數(shù)據(jù)操作與處理機(jī)制；數(shù)據(jù)、服務(wù)代理和多級(jí)B/S體系結(jié)構(gòu)；異種GIS系統(tǒng)互連與互操作；空間數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)安全；空間數(shù)據(jù)高效壓縮與解壓縮。

　　一定的三維和時(shí)序處理能力 空間數(shù)據(jù)的增量存儲(chǔ)與快速還原能力；時(shí)空數(shù)據(jù)處理與分析機(jī)制；混合式三維空間數(shù)據(jù)模型；快速?gòu)V域三維計(jì)算和顯示； 數(shù)據(jù)空間化。

　　強(qiáng)大的應(yīng)用集成能力 有效的遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)集成；強(qiáng)大的應(yīng)用模型支持能力；GIS與MIS、特別是ERP的有機(jī)集成；GIS與OA的有機(jī)集成；GIS與CAD的有機(jī)集成；GIS與DCS的有機(jī)集成；有一定實(shí)時(shí)能力、微型化、嵌入式GIS與各類(lèi)設(shè)備的集成。

　　靈活的操縱和虛擬現(xiàn)實(shí)能力 多通道用戶界面；數(shù)據(jù)空間化與可視化支持；一定的虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)；模型定義語(yǔ)言及其支持機(jī)制。

　　體系結(jié)構(gòu)

　　第四代GIS軟件的核心部分是空間、屬性數(shù)據(jù)的組織、管理、操縱、分析、表達(dá)以及與其它應(yīng)用軟件的集成接口（包括應(yīng)用模型定義接口）。為了適應(yīng)分布式處理和互操作的要求，還需要有大量的空間數(shù)據(jù)處理中間件，制定一系列的數(shù)據(jù)、服務(wù)傳輸協(xié)議。而空間數(shù)據(jù)的采集、加工與分析結(jié)果的制圖輸出等功能可以作為外圍部件，與核心部分配套。

　　其中，空間數(shù)據(jù)模型與組織是第四代GIS軟件的關(guān)鍵，體現(xiàn)了新一代GIS的設(shè)計(jì)策略和實(shí)現(xiàn)方法學(xué)；空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)與服務(wù)規(guī)范、空間數(shù)據(jù)計(jì)算與傳輸中間件是系統(tǒng)的兩大支柱，保證了GIS軟件的開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化。它們集中體現(xiàn)了第四代GIS技術(shù)上的創(chuàng)新與跨越。

　　實(shí)現(xiàn)策略

　　方裕強(qiáng)調(diào)，第四代GIS軟件的研究與開(kāi)發(fā)是我國(guó)在這一領(lǐng)域攀登世界高峰的重要舉措，具有重要的科學(xué)意義和巨大的應(yīng)用前景。這項(xiàng)工作必須取得國(guó)家的支持和鼓勵(lì)，在國(guó)家科技計(jì)劃的統(tǒng)一安排和指導(dǎo)下，動(dòng)員全國(guó)的力量，堅(jiān)持科技創(chuàng)新和跨越式發(fā)展，加強(qiáng)學(xué)科交叉，走產(chǎn)業(yè)化的道路，有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行。

　　方裕最后指出，完整的第四代GIS軟件的實(shí)現(xiàn)既涉及理論、方法的研究與創(chuàng)新，需要構(gòu)建一個(gè)新的理論體系，又需要有許多關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破，還需要工程化的軟件實(shí)現(xiàn)，從而形成新的技術(shù)體系和新的產(chǎn)品，具有很高的難度，決不是可以一蹴而就的事情。因此，要抓住空間數(shù)據(jù)模型與組織這個(gè)關(guān)鍵，實(shí)施重點(diǎn)突破的方針，逐步完善各項(xiàng)機(jī)制，用漸進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)第四代GIS軟件的最終目標(biāo)。

　　前三代GIS：只適用于地圖處理

　　GIS是一類(lèi)獲取、處理、分析、表示并在不同系統(tǒng)、不同地點(diǎn)和不同用戶之間傳輸數(shù)字化空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。自從1960年加拿大測(cè)量學(xué)家Roger F Tomlinson提出“要把地圖變成數(shù)字形式的地圖，便于計(jì)算機(jī)處理與分析”的觀點(diǎn)以來(lái)，GIS技術(shù)通過(guò)近40年的發(fā)展，盡管已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了三次跳躍（詳見(jiàn)表），就目前GIS軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，仍然存在著不少問(wèn)題，如：以圖層為處理的基礎(chǔ)，處理能力、尤其大范圍、跨圖幅區(qū)域靈活處理能力較弱；二維的空間數(shù)據(jù)組織與管理，限制了應(yīng)用范圍；靜態(tài)、單時(shí)相空間數(shù)據(jù)組織與管理，限制了分析決策事務(wù)的實(shí)現(xiàn)；基本上以系統(tǒng)為中心，不同系統(tǒng)之間壁壘比較分明，數(shù)據(jù)共享與服務(wù)共享困難等等。究其原因，主要因?yàn)槟壳癎IS軟件仍然是Tomlinson型，基本上只適用于地圖處理，由于許多關(guān)鍵技術(shù)尚未突破，目前IT領(lǐng)域中許多行之有效的處理機(jī)制與實(shí)現(xiàn)技術(shù)還沒(méi)有在GIS軟件中得到充分體現(xiàn)。

　　盡管地圖一直是我們認(rèn)識(shí)空間世界的一種主要且有效的工具，但確實(shí)存在著許多固有的缺陷。GIS為我們提供了全新的管理、使用空間信息的手段。隨著人類(lèi)獲取數(shù)字化空間數(shù)據(jù)的手段和能力的不斷提高，地圖作為空間數(shù)據(jù)進(jìn)入GIS系統(tǒng)的主渠道作用將會(huì)越來(lái)越弱，最終將回歸到作為GIS處理、分析結(jié)果的表現(xiàn)形式之一。因此，我們需要的不僅僅是將地圖存入計(jì)算機(jī)，而是要將地球（哪怕是一部分）存入計(jì)算機(jī)，以空間位置為框架集成各類(lèi)信息。新一代GIS軟件理論和技術(shù)必須有一個(gè)大的變革，才能適應(yīng)需要。

前三代gis技術(shù)對(duì)比

　

第一代

第二代

第三代

時(shí)間

20世紀(jì)60年代中期到80年代的中后期

20世紀(jì)80年代末到90年代中期

20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始至今

主要特征

是gis軟件從無(wú)到有、從原型到產(chǎn)品的階段。由于條件的限制，這一階段的gis軟件存在許多不足。

由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用，gis軟件成熟和應(yīng)用快速發(fā)展的時(shí)期，但仍然沒(méi)有發(fā)生根本的變化。

gis應(yīng)用已逐漸滲透到人類(lèi)生活的各個(gè)方面，開(kāi)始具備作為應(yīng)用集成平臺(tái)的能力。

處理方式

以圖層作為處理的基礎(chǔ)，各類(lèi)查詢與計(jì)算只能在同一圖層中進(jìn)行。

以圖層作為處理基礎(chǔ)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，但仍限制在同一圖層之內(nèi)。

以圖層為處理的基礎(chǔ)，商用dbms相繼實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理，但仍不夠完善。

系統(tǒng)集成

以系統(tǒng)為中心，不同的gis系統(tǒng)基本上沒(méi)有聯(lián)系。與其它的軟件工具不存在集成關(guān)系。

以系統(tǒng)為中心，屬性數(shù)據(jù)利用商用dbms來(lái)管理，與其它系統(tǒng)的集成能力略有增強(qiáng)，但仍然比較弱。

以系統(tǒng)為中心，屬性數(shù)據(jù)利用商用dbms來(lái)管理，與其它系統(tǒng)的集成能力略有增強(qiáng)，但仍然比較弱。

操作模式

單機(jī)、單用戶，無(wú)法實(shí)現(xiàn)分時(shí)操作模式。

多機(jī)、多用戶，gis軟件也轉(zhuǎn)向c/s結(jié)構(gòu)，但仍是“胖client”類(lèi)型。

多機(jī)、多用戶。

二次開(kāi)發(fā)

全封閉結(jié)構(gòu)，支持二次開(kāi)發(fā)能力非常弱。

支持二次開(kāi)發(fā)的能力有所增強(qiáng)，但靈活性仍受限。胖client”類(lèi)型。

支持二次開(kāi)發(fā)的能力較強(qiáng)。

實(shí)現(xiàn)技術(shù)

在主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)上，以文件系統(tǒng)來(lái)管理空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)。

以商用dbms管理屬性數(shù)據(jù)，但空間數(shù)據(jù)仍用文件系統(tǒng)管理。

開(kāi)始向以數(shù)據(jù)為中心的方向過(guò)渡，實(shí)現(xiàn)一體化存儲(chǔ)和初步的一體化查詢。

應(yīng)用領(lǐng)域

基本上集中在資源與環(huán)境領(lǐng)域的管理類(lèi)應(yīng)用。?

開(kāi)始有較大范圍的擴(kuò)展，但基本上是管理類(lèi)應(yīng)用。

應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，應(yīng)用深度不斷提高，開(kāi)始具有初步的分析決策能力。



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