GIS技術(shù)(Geographic Information Systems,地理信息系統(tǒng))是多種學科交叉的產(chǎn)物，它以地理空間為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，實時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，是一種為地理研究和地理決策服務(wù)的計算機技術(shù)系統(tǒng)。其基本功能是將表格型數(shù)據(jù)（無論它來自數(shù)據(jù)庫，電子表格文件或直接在程序中輸入）轉(zhuǎn)換為地理圖形顯示，然后對顯示結(jié)果瀏覽，操作和分析。其顯示范圍可以從洲際地圖到非常詳細的街區(qū)地圖，現(xiàn)實對象包括人口，銷售情況，運輸線路以及其他內(nèi)容。
GIS是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、處理、分析、顯示和描述的技術(shù)。
基本簡介
地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)是近些年迅速發(fā)展起來的一門空間信息分析技術(shù)，在資源與環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域中，它發(fā)揮著技術(shù)先導(dǎo)的作用。GIS技術(shù)不僅可以有效地管理具有空間屬性的各種資源環(huán)境信息，對資源環(huán)境管理和實踐模式進行快速和重復(fù)的分析測試，便于制定決策、進行科學和政策的標準評價，而且可以有效地對多時期的資源環(huán)境狀況及生產(chǎn)活動變化進行動態(tài)監(jiān)測和分析比較，也可將數(shù)據(jù)收集、空間分析和決策過程綜合為一個共同的信息流，明顯地提高工作效率和經(jīng)濟效益，為解決資源環(huán)境問題及保障可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。
環(huán)境應(yīng)用
農(nóng)業(yè)
在我國，從20世紀80年代中期開始，GIS技術(shù)就被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，從國土資源決策管理、農(nóng)業(yè)資源信息、區(qū)域農(nóng)業(yè)規(guī)劃、糧食流通管理與糧食生產(chǎn)輔助決策到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力研究、農(nóng)作物估產(chǎn)研究、區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究、農(nóng)用土地適宜性評價、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、基于GPS和GIS的精細農(nóng)業(yè)信息處理系統(tǒng)研究等，都取得了很大的成績，一些研究成果直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，取得了很大的經(jīng)濟效益。隨著GIS理論的產(chǎn)生發(fā)展以及方法和技術(shù)的成熟，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也逐步深入。從技術(shù)角度看，GIS在我國農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用進展主要體現(xiàn)在四個方面：
(1) 作為農(nóng)業(yè)資源調(diào)查的工具，建立了農(nóng)業(yè)資源地理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的瀏覽、檢索等，利用GIS繪制農(nóng)業(yè)資源分布圖和產(chǎn)生正規(guī)的報表；
(2) 作為農(nóng)業(yè)資源分析的工具，GIS技術(shù)已不限于制圖和空間數(shù)據(jù)庫的簡單查詢，而是以圖形及數(shù)據(jù)的重新處理等分析工作為特征，用于各種目標的分析和重新導(dǎo)出新的信息，產(chǎn)生專題地圖和進行地圖數(shù)據(jù)的疊加分析等；
(3) 作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的工具：主要是建立了各種模型和擬訂各種決策方案，直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；
(4) 作為農(nóng)業(yè)管理的輔助決策工具，利用了GIS的模型功能和空間動態(tài)分析以及預(yù)測能力，并與專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)及其它的現(xiàn)代技術(shù)（如RS和GPS）有機結(jié)合，便于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的管理和輔助決策。
林業(yè)
林業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的管理決策人員面對著各種數(shù)據(jù)，如林地使用狀況、植被分布特征、立地條件、社會經(jīng)濟等許多因子的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)既有空間數(shù)據(jù)又有屬性數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行綜合分析并及時找出解決問題的合理方案，借用傳統(tǒng)方法不是一件容易的事，而利用GIS方法卻輕松自如。
社會經(jīng)濟在迅速發(fā)展，森林資源的開發(fā)、利用和保護需要隨時跟上經(jīng)濟發(fā)展的步伐，掌握資源動態(tài)變化，及時做出決策就顯得異常的重要。常規(guī)的森林資源監(jiān)測，從資源清查到數(shù)據(jù)整理成冊，最后制定經(jīng)營方案，需要的時間長，造成經(jīng)營方案和現(xiàn)實情況不相符。這種滯后現(xiàn)象勢必出現(xiàn)管理方案的不合理，甚致無法接受。利用GIS就可以完全解決這一問題，及時掌握森林資源及有關(guān)因子的空間時序的變化特征，從而對癥下藥。
林業(yè)GIS就是將林業(yè)生產(chǎn)管理的方式和特點融入GIS之中，形成一套為林業(yè)生產(chǎn)管理服務(wù)的信息管理系統(tǒng)。以減少林業(yè)信息處理的勞動強度，節(jié)省經(jīng)費開支，提高管理效率。
GIS在林業(yè)上的應(yīng)用過程大致分為3個階段，即：
(1) 作為森林調(diào)查的工具：主要特點是建立地理信息庫，利用GIS繪制森林分布圖及產(chǎn)生正規(guī)報表。GIS的應(yīng)用主要限于制圖和簡單查詢。
(2) 作為資源分析的工具：已不再限于制圖和簡單查詢，而是以圖形及數(shù)據(jù)的重新處理等分析工作為特征，用于各種目標的分析和推導(dǎo)出新的信息。
(3) 作為森林經(jīng)營管理的工具：主要在于建立各種模型和擬定經(jīng)營方案等，直接用于決策過程。
三個階段反映了林業(yè)工作者對GIS認識的逐步深入。GIS在林業(yè)上的應(yīng)用主要有：
（1）環(huán)境與森林災(zāi)害監(jiān)測與管理方面中的應(yīng)用，包括：林火、病蟲害、荒漠化等管理，如在 防火管理中，其主要內(nèi)容有：林火信息管理、林火撲救指揮和時實監(jiān)測、林火的預(yù)測預(yù)報、林火設(shè)施的布局分析等；
（2）在森林調(diào)查方面的應(yīng)用，包括：森林資源清查和數(shù)據(jù)管理，這是GIS最初應(yīng)用于林業(yè)的主要方面、制定森林經(jīng)營決策方案、林業(yè)制圖；
（3）森林資源分析和評價方面，包括：林業(yè)土地利用變化監(jiān)測與管理、用于分析林分、樹種、林種、蓄積等因子的空間分布、森林資源動態(tài)管理、林權(quán)；
（4）森林結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，包括：林種結(jié)構(gòu)調(diào)整、齡組結(jié)構(gòu)調(diào)整；
（5）森林經(jīng)營方面，包括：采伐、撫育間伐、造林規(guī)劃、速生豐產(chǎn)林、基地培育、封山育林等
（6）野生動物植物監(jiān)測與管理。
1993～1997年，由聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）援助的“中國森林資源調(diào)查技術(shù)現(xiàn)代化”項目順利執(zhí)行。以全國林業(yè)監(jiān)測站點數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)為主要信息源，進行全國林地生態(tài)類型數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作，在空間上和時間序列上完整、系統(tǒng)地反映林地區(qū)域不同的生態(tài)系統(tǒng)特點、林種、群落特征及其林（樹）齡等。
土地資源
GIS技術(shù)最初在土地資源開發(fā)與管理上的應(yīng)用主要是土地利用現(xiàn)狀調(diào)查和城鎮(zhèn)地籍調(diào)查圖件和屬性數(shù)據(jù)的存儲、查詢等管理工作等，基本上沒有數(shù)據(jù)的空間分析及其它決策功能。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，在土地科學中的應(yīng)用主要包括了土地評價工作（土地的適宜性或多宜性評價、土地的生產(chǎn)潛力評價、土地持續(xù)利用評價、城市地價評估、耕地地價評價等）；土地利用規(guī)劃（包括土地利用總體規(guī)劃、土地利用多目標規(guī)劃）；土地利用與土地覆被現(xiàn)狀分類與制圖；以及土地利用與土地覆被動態(tài)監(jiān)測。
為了查清我國的土地資源，特別是耕地資源，國務(wù)院于1984年正式部署開展全國土地資源調(diào)查。此次調(diào)查歷時15年，采用以航空為主、航天為輔的遙感技術(shù)，結(jié)合大比例尺地形圖，實行全野外調(diào)查。在土地利用圖件編制、數(shù)據(jù)量算匯總與空間分析等方面，GIS技術(shù)發(fā)揮了重要作用。通過土地資源詳查，初步摸清了我國土地資源的家底，為全國土地利用規(guī)劃、土地開發(fā)與管理提供了科學基礎(chǔ)。
從1996年開始，國家科委、土地管理機關(guān)和農(nóng)業(yè)部實施“全國基本農(nóng)田保護與監(jiān)測”工作。GIS成為全國土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫建設(shè)的核心支撐技術(shù)，主要用于管理與分析向量數(shù)據(jù)（土地利用年度變化信息）、柵格數(shù)據(jù)（遙感影像、DEM等）和屬性數(shù)據(jù)。
在國土資源部統(tǒng)一規(guī)劃和組織下，在新一輪國土資源大調(diào)查綱要和實施方案的部署和安排下，以1:1萬比例尺為主的縣（市）級土地利用數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作于1999年9月在數(shù)字國土工程中立項，1999年10月正式啟動。其中GIS技術(shù)在數(shù)據(jù)庫管理與數(shù)據(jù)挖掘方面具有不可替代的優(yōu)勢。
生態(tài)環(huán)境
地理信息系統(tǒng)在生態(tài)環(huán)境研究中應(yīng)用廣泛，主要有：
(1) 生態(tài)環(huán)境背景調(diào)查；
(2) 用遙感信息與地面站點監(jiān)測信息相結(jié)合，對環(huán)境（水、大氣及固體廢棄物等）進行動態(tài)、連續(xù)監(jiān)測；
（3）利用"3S"技術(shù)支持自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、預(yù)報與評估；
（4）面源污染的監(jiān)測、分析與評價；
（5）生態(tài)環(huán)境影響評價；生態(tài)區(qū)劃與規(guī)劃；環(huán)境規(guī)劃與管理。
國家環(huán)境保護總局先后組織有關(guān)單位先后進行了我國西部和中東部地區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，第一次全國摸清了我國的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀。為了提高我國環(huán)境信息技術(shù)的整體實力，國家環(huán)保局在27個省開展了“中國省級環(huán)境信息系統(tǒng)”項目，它以環(huán)境數(shù)學模型為基礎(chǔ)，對管理信息系統(tǒng)提供大量數(shù)據(jù)分析和處理，給出決策原則上的輔助信息。該系統(tǒng)將先進的地理信息系統(tǒng)空間分析技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫綜合起來，使環(huán)境問題決策的過程更加直觀、快速、適時和有效。
2002年在科技部主持下，環(huán)保、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等部門開展了“全國環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫建設(shè)與服務(wù)”工作，通過該項目規(guī)范了我國的環(huán)境背景元數(shù)據(jù)的標準與代碼，建設(shè)了環(huán)境背景元數(shù)據(jù)庫，并將繼續(xù)建設(shè)與完善環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫；從而進一步促進我國環(huán)境保護工作的科學分析與決策。
環(huán)境資源
資源環(huán)境管理的內(nèi)容包括資源環(huán)境狀況、動態(tài)變化、開發(fā)利用及保護的合理性評估、監(jiān)督、治理、跟蹤等方面。由于資源環(huán)境的空間和時間的非均勻性，利用以空間信息管理及分析為主要功能的地理信息系統(tǒng)（GIS）對資源環(huán)境進行管理才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的有效管理。
國外GIS在資源環(huán)境管理中的應(yīng)用有著成功的經(jīng)驗，加拿大于20世紀70年代已經(jīng)開始用GIS進行土地與其他基礎(chǔ)設(shè)施的管理，美國、歐洲等一些發(fā)達國家也于20世紀80年代相繼開展了GIS在土地、林業(yè)、生物資源等方面管理業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。我國GIS在一些資源環(huán)境管理領(lǐng)域已得到了應(yīng)用，如林業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)建立了森林資源地理信息系統(tǒng)、荒漠化監(jiān)測地理信息系統(tǒng)、濕地保護地理信息系統(tǒng)等；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)建立我國土壤地理信息系統(tǒng)、草地生態(tài)監(jiān)測地理信息系統(tǒng)等；水利領(lǐng)域的流域水資源管理信息系統(tǒng)、各種灌區(qū)地理信息系統(tǒng)、全國水資源地理信息系統(tǒng)等；海洋領(lǐng)域的海洋漁業(yè)資源地理信息系統(tǒng)、海洋礦產(chǎn)地理信息系統(tǒng)等；土地領(lǐng)域建立了土地資源地理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源地理信息系統(tǒng)等；這些地理信息系統(tǒng)在資源環(huán)境管理方面發(fā)揮了一定的作用。
災(zāi)害預(yù)警
從國內(nèi)外發(fā)展狀況看，地理信息系統(tǒng)技術(shù)在重大自然災(zāi)害和災(zāi)情評估中有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。從災(zāi)害的類型看，它既可用于火災(zāi)、洪災(zāi)、泥石流、2008年中國雪災(zāi)和地震等突發(fā)性自然災(zāi)害，又可應(yīng)用于干旱災(zāi)害、土地沙漠化、森林蟲災(zāi)和環(huán)境危害等非突發(fā)性事故。就其作用而言，從災(zāi)害預(yù)警預(yù)報、災(zāi)害監(jiān)測調(diào)查到災(zāi)情評估分析各個方面，綜合起來有如下幾點：
①進行災(zāi)情預(yù)警預(yù)報;
②對災(zāi)情進行動態(tài)監(jiān)測;
③分析探討災(zāi)情發(fā)生的成因與規(guī)律;
④進行災(zāi)害調(diào)查;
⑤災(zāi)害監(jiān)測;
⑥災(zāi)害評估等。
由聯(lián)合國環(huán)境署、聯(lián)合國人居中心與國家環(huán)保總局共同支持的“長江流域洪水易損性評價”首次全面地從多因子、全方位對洪水災(zāi)害進行了綜合研究與評估，改變了傳統(tǒng)防洪觀念，對未來洪水災(zāi)害控制提供了新的思路，報告明確指出了哪些區(qū)域可合理開發(fā)，哪些區(qū)域需進行嚴格保護，針對性強，對洞庭湖區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、避洪農(nóng)業(yè)發(fā)展、水資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護、土地利用與規(guī)劃布局有現(xiàn)實意義，對地方政府及相關(guān)部門編制環(huán)境、社會和經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，以及政策制定與措施實施等提供了科學依據(jù)。
主要問題
GIS技術(shù)在環(huán)境資源領(lǐng)域取得進展的同時，不可否認GIS的應(yīng)用還存在諸多問題，主要表現(xiàn)在：
數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證（數(shù)據(jù)來源廣泛，但數(shù)據(jù)質(zhì)量不高）。資源與環(huán)境問題涉及土壤學、環(huán)境學與地理學等各個學科領(lǐng)域，其影響因素復(fù)雜，需要數(shù)據(jù)量大且要求質(zhì)量高。然而由于儀器設(shè)備以及人力物力的限制，許多數(shù)據(jù)難以獲取。而且現(xiàn)有數(shù)據(jù)也往往由于數(shù)據(jù)來源不一、數(shù)據(jù)格式各異、年代不同等原因造成土地資源與生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證，特別是數(shù)據(jù)格式不一，使各地區(qū)的數(shù)據(jù)難以共享，嚴重影響了GIS的應(yīng)用。同時，地理信息系統(tǒng)最基本特點是每個數(shù)據(jù)項都有空間坐標，而傳統(tǒng)的人工采集與野外調(diào)查數(shù)據(jù)空間定位能力差，并且往往以點代面，不可避免的帶來了各種誤差。因此數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)精度一直是GIS技術(shù)真正解決資源與環(huán)境問題的一個“瓶頸”。
應(yīng)用水平低，資源環(huán)境管理型地理信息系統(tǒng)，還停留在簡單的資源瀏覽查詢、制圖及簡單的分析水平，而真正意義上以資源環(huán)境合理配置、決策支持方面的專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)仍十分缺少；
GIS的功能沒有充分發(fā)揮出來，管理者的認識水平、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、模型方法欠缺等方面的限制，使GIS的空間分析功能在資源環(huán)境管理沒有發(fā)揮效益；
標準規(guī)范不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)共享程度低，由于資源環(huán)境管理的專業(yè)性比較強，在相應(yīng)GIS建立的過程中技術(shù)標準、數(shù)據(jù)交換標準、元數(shù)據(jù)標準等方面存在著很大的差別，使不同的信息系統(tǒng)之間難以共享；
集成化程度低，許多資源環(huán)境管理GIS功能相對單一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開發(fā)性差，沒有實現(xiàn)與全球定位系統(tǒng)、遙感信息的集成應(yīng)用，難以滿足現(xiàn)代資源環(huán)境管理相集成化、綜合化方向發(fā)展的需要。
發(fā)展趨勢
應(yīng)用
GIS在資源環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用方興未艾，從技術(shù)、地理信息、經(jīng)濟社會的需求等方面分析，在該領(lǐng)域有以下趨勢及建議：
應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)端口應(yīng)有專門化，專業(yè)化方向發(fā)展，在同類型同方向的GIS數(shù)據(jù)交流共享方向提供適當?shù)姆奖悖越鉀QGIS數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證的問題。
結(jié)合國家信息化推進工作，以電子政務(wù)相關(guān)工程為基礎(chǔ)，推動GIS在資源環(huán)境管理中的推廣應(yīng)用。信息化建設(shè)已成為我國各級政府及企業(yè)的重要任務(wù)，GIS在以資源、能源、生產(chǎn)、資金等空間綜合配置、優(yōu)化組合為目的的信息化建設(shè)中，可以發(fā)揮應(yīng)有的作用；結(jié)合相應(yīng)的應(yīng)用工程，推動GIS的發(fā)展；
應(yīng)用往專業(yè)化方向發(fā)展，功能由通用管理功能轉(zhuǎn)向資源評估、監(jiān)督、跟蹤分析等專業(yè)功能方向發(fā)展。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，經(jīng)濟社會與資源環(huán)境之間的各方面的矛盾及問題逐漸暴露出來，這些問題在時間和空間上具有諸多的關(guān)聯(lián)性，分析這些問題、提出合理的解決方案建議，需要功能更專業(yè)化的GIS軟件系統(tǒng)支持；
支持多源、多尺度、多類型集成應(yīng)用的軟件平臺工具的開發(fā)應(yīng)用。信息獲取技術(shù)的快速發(fā)展和多源化趨勢，要求資源環(huán)境方面的GIS應(yīng)能夠接收、處理及分析多種來源、多尺度的地理信息；
促進3S技術(shù)集成應(yīng)用，推動專業(yè)技術(shù)及軟件的發(fā)展，全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)與GIS的集成應(yīng)用已成為GIS軟件發(fā)展的趨勢之一，而這種應(yīng)用的發(fā)展是在應(yīng)用推動的基礎(chǔ)上建立的，針對特定的應(yīng)用領(lǐng)域的集成化的GIS將成為資源環(huán)境領(lǐng)域GIS的發(fā)展方向，也是系統(tǒng)與業(yè)務(wù)結(jié)合的需要；
開展專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)，結(jié)合資源環(huán)境各領(lǐng)域的需求，開發(fā)多種專業(yè)化的GIS，如針對性生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)功能區(qū)、地下水、生物資源等領(lǐng)域的專業(yè)性GIS軟件與管理系統(tǒng)。
現(xiàn)狀
國內(nèi)GIS現(xiàn)狀和對策
地理信息系統(tǒng)技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，它的發(fā)展是與地理學、地圖學、攝影測量學、遙感技術(shù)、數(shù)學和統(tǒng)計科學、信息技術(shù)等有關(guān)學科的發(fā)展分不開的。GIS的發(fā)展可分為四個階段：第一個階段是初始發(fā)展階段，20世紀60年代世界上第一個GIS系統(tǒng)由加拿大測量學家R.F.Tomlison提出并建立，主要用于自然資源的管理和規(guī)劃；第二個階段是發(fā)展鞏固階段，20世紀70年代由于計算機硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是大容量存儲設(shè)備的使用，促進了GIS朝實用的方向發(fā)展，不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)在世界各地紛紛付諸研制，如美國、英國、德國、瑞典和日本等國對GIS的研究都投入了大量的人力、物力和財力；第三個階段是推廣應(yīng)用階段，20世紀80年代，GIS逐步走向成熟，并在全世界范圍內(nèi)全面推廣，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，并與衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合，開始應(yīng)用于全球性的問題，這個階段涌現(xiàn)出一大批GIS軟件，如ARC/INFO，GENAMAP，SPANS，MAPINFO，ERDAS，Microstation等；第四個階段是蓬勃發(fā)展階段，20世紀90年代，隨著地理信息產(chǎn)品的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及，GIS成為確定性的產(chǎn)業(yè)，并逐漸滲透到各行各業(yè)，成為人們生活、學習和工作不可缺少的工具和助手。
地理信息系統(tǒng)的研制與應(yīng)用在我國起步較晚，雖然歷史較短，但發(fā)展勢頭迅猛。我國GIS的發(fā)展可分為三個階段。第一階段從1970年到1980年，為準備階段，主要經(jīng)歷了提出倡議、組建隊伍、培訓人才、組織個別實驗研究等階段。機械制圖和遙感應(yīng)用，為GIS的研制和應(yīng)用做了技術(shù)和理論上的準備。第二階段從1981年到1985年，為起步階段，完成了技術(shù)引進、數(shù)據(jù)規(guī)范和標準的研究、空間數(shù)據(jù)庫的建立、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應(yīng)用軟件的開發(fā)等環(huán)節(jié)，對GIS進行了理論探索和區(qū)域性的實驗研究。第三個階段從1986年到2013年，為初步發(fā)展階段，我國GIS的研究和應(yīng)用進入有組織、有計劃、有目標的階段，逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的組織機構(gòu)、研究中心和實驗室。GIS研究逐步與國民經(jīng)濟建設(shè)和社會生活需求相結(jié)合，并取得了重要進展和實際應(yīng)用效益。主要表現(xiàn)在四個方面：
（1）制定了國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范，解決信息共享和系統(tǒng)兼容問題，為全國地理信息系統(tǒng)的建立做準備。
（2）應(yīng)用型GIS發(fā)展迅速。
（3）在引進的基礎(chǔ)上擴充和研制了一批軟件。
（4）開始出版有關(guān)地理信息系統(tǒng)理論、技術(shù)和應(yīng)用等方面的書籍，設(shè)立了地理信息系統(tǒng)專業(yè)，培養(yǎng)了大批人才，并積極開展國際合作，參與全球性地理信息系統(tǒng)的討論和實驗。在科技部等國家有關(guān)部門的大力組織和支持下，國產(chǎn)GIS基礎(chǔ)軟件開發(fā)工作取得了重要進展，出現(xiàn)了一批GIS高技術(shù)企業(yè)，開發(fā)出了較為成熟的國產(chǎn)GIS軟件，如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等，并形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。這些國產(chǎn)GIS軟件以較高的性價比，打破了國外GIS軟件對我國市場的壟斷，有力促進了我國地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。這些年，GIS技術(shù)在我國得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用面從傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、土地利用、測繪學、環(huán)境保護、電力、電信、減災(zāi)防災(zāi)等領(lǐng)域滲透到礦產(chǎn)資源調(diào)查、海洋資源調(diào)查與管理等各方面，取得了豐碩的成果和巨大的經(jīng)濟效益。當前，國家有關(guān)部門正逐步將GIS嵌入到電子政務(wù)系統(tǒng)中。
隨著計算機和信息技術(shù)的快速發(fā)展，GIS技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。GIS系統(tǒng)正朝著專業(yè)或大型化、社會化方向不斷發(fā)展著。“大型化”體現(xiàn)在系統(tǒng)和數(shù)據(jù)規(guī)模兩個方面；“社會化”則要求GIS要面向整個社會，滿足社會各界對有關(guān)地理信息的需求，簡言之就是“開放數(shù)據(jù)”、“簡化操作”，“面向服務(wù)”，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)從數(shù)據(jù)乃至系統(tǒng)之間的完全共享和互動。下面我們從地理信息系統(tǒng)技術(shù)角度來討論和分析當前GIS的相關(guān)技術(shù)及其發(fā)展趨勢。
1.1 空間信息的獲取、處理與交換
地理空間數(shù)據(jù)是GIS的血液，構(gòu)建和維護空間數(shù)據(jù)庫是一項復(fù)雜、工作量巨大的工程，它包括：數(shù)據(jù)的獲取、校驗和規(guī)范化、結(jié)構(gòu)化處理、數(shù)據(jù)維護等過程。GIS處理的數(shù)據(jù)對象是空間對象，有很強的時空特性，獲取數(shù)據(jù)的手段及數(shù)據(jù)的形式也復(fù)雜多樣。獲取數(shù)據(jù)的基本方式有：野外全站儀平板測量、GPS測量、室內(nèi)地圖掃描數(shù)字化、數(shù)字攝影測量、從遙感影像進行目標測量和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。這些獲取技術(shù)已基本成熟。同時，空間數(shù)據(jù)也具有很強的時效性，不同的空間數(shù)據(jù)必須進行周期不等的數(shù)據(jù)更新維護，空間數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的準確、及時、完整是實現(xiàn)GIS應(yīng)用系統(tǒng)價值的前提基礎(chǔ)。空間數(shù)據(jù)維護往往涉及跨部門、跨行業(yè)的多種數(shù)據(jù)格式和多種數(shù)據(jù)類型的大量數(shù)據(jù)，提供有效的空間數(shù)據(jù)編輯更新手段是當前亟待解決的一個重要課題。
基于上述信息獲取技術(shù)，在過去的二十年間，國家有關(guān)部委和行業(yè)部門已經(jīng)積累了大量原始數(shù)字化數(shù)據(jù)和相應(yīng)資料，建立了1100多個大、中型數(shù)據(jù)庫以及大量的各類數(shù)字化地理基礎(chǔ)圖、專題圖、城市地籍圖等。中華人民共和國國家測繪局已經(jīng)完成了全國l：100萬、 1：25萬基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫以及全國七大江河數(shù)字地形模型的建設(shè)，并啟動了全國l：5萬，部分省份1：1萬基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有力促進了GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用，進而產(chǎn)生了大量的GIS數(shù)據(jù)。但由于地理信息系統(tǒng)軟件大多采用不同的空間數(shù)據(jù)模型，以及它們在地理實體上的認識差異，使得所積累的數(shù)據(jù)難以轉(zhuǎn)換和共享（即使能夠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，也會產(chǎn)生信息的丟失），從而形成一個個新的數(shù)據(jù)孤島。制訂數(shù)據(jù)交換的格式標準已成為大家的共識。一些國家和組織已經(jīng)在進行這方面的工作，并定義了一些數(shù)據(jù)交換標準，如SDTS，OpenGIS聯(lián)盟制訂的地理標記語言，另外一些公認的數(shù)據(jù)格式如DXF，Shapefile和MIF文件格式等正逐漸成為數(shù)據(jù)交換的事實標準。我國也在“九五”期間制定了地球空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準。但是由于人們對空間信息認識和研究成果的制約，還沒有一個統(tǒng)一的地理數(shù)據(jù)模型，因此建立實用的數(shù)據(jù)交換格式和信息標準將是一個長期、復(fù)雜過程。
1.2 空間數(shù)據(jù)的管理
空間數(shù)據(jù)的管理涉及到二個方面的內(nèi)容：空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)庫。
空間數(shù)據(jù)模型刻畫了現(xiàn)實世界中空間實體及其相互間的聯(lián)系，它為空間數(shù)據(jù)的組織和空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計提供了基本的方法。因此，空間數(shù)據(jù)模型的研究對設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫和發(fā)展新一代GIS系統(tǒng)起著舉足輕重的作用。在GIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個，即基于對象(要素)(Feature)的模型、場(Field)模型以及網(wǎng)絡(luò)(Network)模型。GIS基礎(chǔ)軟件平臺的研制和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)一直沿用這三種空間數(shù)據(jù)模型，但這些模型在空間實體間的相互關(guān)系及其時空變化的描述與表達、數(shù)據(jù)組織、空間分析等方面均有較大的局限性，難以滿足新一代GIS基礎(chǔ)軟件平臺和應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展的要求。主要表現(xiàn)為：
（1）僅能表達空間點、線、面目標間極為有限的簡單拓撲關(guān)系，且這些拓撲關(guān)系的生成與維護耗時費力；
（2）難以有效地表達現(xiàn)實三維空間實體及其相互關(guān)系；
（3）適于記錄和表達某一時刻空間實體性狀及相互間關(guān)系靜態(tài)分布，難以有效地描述和表達空間實體及其相互間關(guān)系的時空變化；
（4）沒有考慮異地、異構(gòu)、異質(zhì)空間數(shù)據(jù)的互操作和分布式“對象”處理等問題。
針對上述不足，時空數(shù)據(jù)模型、三維數(shù)據(jù)模型、分布式空間數(shù)據(jù)管理、GIS設(shè)計的CASE工具等研究已成為當前國際上GIS空間數(shù)據(jù)模型研究的學術(shù)前沿。
技術(shù)
GIS與其他幾種信息系統(tǒng)密切相關(guān)，但由于其處理和分析地理數(shù)據(jù)的能力使其與它們相區(qū)別。盡管沒有什么硬性的和快速的規(guī)則來給這些信息系統(tǒng)分類，但下面的討論可以幫助區(qū)分GIS和桌面制圖、計算機輔助設(shè)計CAD、遙感、DBMS、以及GPS技術(shù)。
桌面制圖
桌面制圖系統(tǒng)用地圖來組織數(shù)據(jù)和用戶交互。這種系統(tǒng)的主要目的是產(chǎn)生地圖：地圖就是數(shù)據(jù)庫。大多數(shù)桌面制圖系統(tǒng)只有及其有限的數(shù)據(jù)管理、空間分析以及個性化能力。桌面制圖系統(tǒng)在桌面計算機上進行操作，例如PC機，麥金塔以及小型unix工作站。
CAD
計算機輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)促進了產(chǎn)生建筑物和基本建設(shè)的設(shè)計和規(guī)劃。這種設(shè)計需要裝配固有特征的組件來產(chǎn)生整個結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)需要一些規(guī)則來指明如何裝配這些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系統(tǒng)已經(jīng)擴展可以支持地圖設(shè)計，但管理和分析大型的地理數(shù)據(jù)庫的工具很有限。
遙感和GPS
遙感是一門使用傳感器對地球進行測量的科學和技術(shù)，例如，飛機上的照相機，全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器，或其他設(shè)備。這些傳感器以圖象的格式收集數(shù)據(jù)，并為利用、分析和可視化這些圖象提供專門的功能。由于它缺乏強大的地理數(shù)據(jù)管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。
DBMS
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)專門研究如何存儲和管理所有類型的數(shù)據(jù)，其中包括地理數(shù)據(jù)。DBMS使存儲和查找數(shù)據(jù)最優(yōu)化，許多GIS為此而依靠它。相對于GIS而言，它們沒有分析和可視化的工具。
參考資料 >