對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)與GIS 發(fā)展趨勢(shì)的研究與探討

王為民

隨著信息技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展、數(shù)字地球的提出與實(shí)施，以及GIS 的應(yīng)用深度的不斷深入和廣度的擴(kuò)大，GIS 正處于急劇變化與發(fā)展之中，并對(duì)GIS 提出了許多新的要求。一方面，計(jì)算機(jī)的進(jìn)步、信息網(wǎng)的發(fā)展和利用等技術(shù)上的突破，使得以數(shù)字形式表示信息更加容易，另一方面，地理信息仍滯后于其它更適合于以數(shù)字形式表示的信息，例如數(shù)字和文本。因此，地理信息的使用，又存在一定的困難和障礙，如果這些障礙能夠妥善解決，GIS 的應(yīng)用將會(huì)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。本文就目前地理信息系統(tǒng)的熱點(diǎn)問題進(jìn)行介紹、分析和總結(jié)。

一、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)GIS 發(fā)展趨勢(shì)的影響

GIS 技術(shù)依托的主要工具和平臺(tái)是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)設(shè)備。進(jìn)入90 年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)其微處理器的處理速度愈來愈快性能價(jià)格比更高；其存儲(chǔ)器能實(shí)現(xiàn)將大型文件映射至內(nèi)存的能力,并且能存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)。此外,隨著多媒體技術(shù)、空間技術(shù)、虛擬實(shí)景、數(shù)字測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)三維圖形芯片、大容量光盤技術(shù)及寬頻光纖通訊技術(shù)的突破性進(jìn)展，特別是消除數(shù)據(jù)通訊瓶頸的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建立，以及能夠提供接近實(shí)時(shí)對(duì)地觀測圖象的高分辨、高光譜、短周期遙感衛(wèi)星的大量發(fā)射，這些為GIS 技術(shù)的廣泛、深入應(yīng)用展示了更加光明的前景。同時(shí),也使當(dāng)前的GIS 已不能滿足信息時(shí)代、數(shù)字時(shí)代的要求，目前GIS 主要總體上呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、開放性、虛擬現(xiàn)實(shí)、集成化、空間多維性等發(fā)展趨勢(shì)。

二、網(wǎng)絡(luò)化——網(wǎng)絡(luò)GIS

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展推動(dòng)著當(dāng)代GIS 技術(shù)的快速更新和發(fā)展，使得在因特網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)GIS 應(yīng)用日益引起人們的關(guān)注，建立萬維網(wǎng)GIS(WWWW GIS 或Web GIS)是近年來GIS 研究領(lǐng)域的一個(gè)熱門話題。Web GIS 或互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（Internet GIS）是當(dāng)前GIS 的一個(gè)重要發(fā)展方向。

目前，WWWGIS 的建設(shè)面臨四個(gè)方面的挑戰(zhàn)：網(wǎng)上數(shù)據(jù)發(fā)布、網(wǎng)上數(shù)據(jù)互操作、網(wǎng)上數(shù)據(jù)采掘和網(wǎng)上數(shù)據(jù)管理及安全性。與傳統(tǒng)的GIS 相比，Web GIS 具有以下特點(diǎn)：(1)適應(yīng)性強(qiáng)Web GIS 是基于互聯(lián)網(wǎng)的，因而是全球的，能夠在不同的平臺(tái)運(yùn)行。(2)應(yīng)用面廣網(wǎng)絡(luò)功能將使Web GIS 應(yīng)用到整個(gè)社會(huì)，真正實(shí)現(xiàn)GIS 的無所不能，無處不在。(3)現(xiàn)實(shí)性強(qiáng) 地理信息的實(shí)時(shí)更新在網(wǎng)上進(jìn)行，人們能得到最新信息和最新動(dòng)態(tài)。(4)維護(hù)社會(huì)化 數(shù)據(jù)的采集、輸入、空間信息的分析與發(fā)布將是在社會(huì)協(xié)調(diào)下運(yùn)作，對(duì)其維護(hù)將是社會(huì)化，減少重復(fù)的勞動(dòng)。

網(wǎng)絡(luò)GIS 可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上發(fā)布、瀏覽、下載，實(shí)現(xiàn)基于Web 的GIS查詢和分析。盡管目前已有多家國內(nèi)外公司推出Web GIS,總地來說，Web GIS 尚處在試驗(yàn)研究階段，其最終目標(biāo)是應(yīng)能實(shí)現(xiàn)GIS 與WWW 技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，GIS 通過WWW 成為大眾使用的技術(shù)和工具。

三、開放性——開放式GIS

開放式地理信息系統(tǒng)（Open GIS）是指在計(jì)算機(jī)和通信環(huán)境下，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和接口（Interface）所建立起來的地理信息系統(tǒng)。它不僅使數(shù)據(jù)能在應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)，還能在系統(tǒng)間流動(dòng)。Open GIS 是為了使不同的地理信息系統(tǒng)軟件之間具有良好的互操作性，以及在異構(gòu)分布數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)信息共享的途徑。為此，Open GIS 要具有下列特點(diǎn)：(1)互操作性：不同地理信息系統(tǒng)軟件之間連接、信息交換沒有障礙。(2)可擴(kuò)展性：硬件方面，可在不同軟件、不同檔次的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，其性能和硬件平臺(tái)的性能成正比；軟件方面增加新的地學(xué)空間數(shù)據(jù)和地學(xué)數(shù)據(jù)處理功能。(3)技術(shù)公開性：開放的思想主要是對(duì)用戶公開，公開源代碼及規(guī)范說明是重要的途徑之一。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)——虛擬GIS

虛擬GIS 就是GIS 與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）的結(jié)合。VR 技術(shù)是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展，并與其他技術(shù)集成的產(chǎn)物，是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)。這種模擬具有三個(gè)最基本的特征，即Immersion(沉浸)-Interaction(交互)-Imagina-tion(構(gòu)想)。 由于技術(shù)的限制，目前還未能開發(fā)出適用于遙感和GIS 用戶需要的真3 維可視化的數(shù)據(jù)分析軟件包。GIS 與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，將虛擬環(huán)境帶入GIS 將使GIS 更加完美。GIS 用戶在計(jì)算機(jī)上就能處理真3 維的客觀世界的虛擬環(huán)境中將能更有效地管理，分析空間實(shí)體數(shù)據(jù)。目前虛擬GIS（VGIS）的研究主要集中在虛擬城市。

五、集成化——3S 技術(shù)的結(jié)合

3S 技術(shù)指的是全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）。3S 技術(shù)的結(jié)合與集成充分體現(xiàn)了學(xué)科發(fā)展從細(xì)分走向綜合的規(guī)律。GIS 發(fā)展的重要趨勢(shì)是與全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感（RS）的集成，從而構(gòu)成實(shí)時(shí)的，動(dòng)態(tài)的GIS。