戴立乾，陳 娜，楊軍強(qiáng)

(1.河南省國(guó)土資源科學(xué)研究院，河南 鄭州 450053；2.河南省國(guó)土資源廳信息中心，河南鄭州 450016)

GIS的未來(lái)之我見(jiàn)

戴立乾1，陳 娜2，楊軍強(qiáng)2

(1.河南省國(guó)土資源科學(xué)研究院，河南 鄭州 450053；2.河南省國(guó)土資源廳信息中心，河南鄭州 450016)

對(duì)當(dāng)前地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析，提出了未來(lái)GIS的發(fā)展呈現(xiàn)出的新特點(diǎn)、云計(jì)算GIS的發(fā)展趨勢(shì)以及GIS和人們的生活密切相關(guān)。

GIS；發(fā)展趨勢(shì)；推演；云計(jì)算

1 GIS的概念

地理信息系統(tǒng) (Geographic Information Systems,以下簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)起萌于20世紀(jì)60年代的加拿大和美國(guó)。GIS的定義也很多，其中被廣泛接受的表述為：GIS是一個(gè)能用于進(jìn)行有效地搜集、儲(chǔ)存、更新、處理、分析和顯示所有形式之地理信息的計(jì)算機(jī)硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)和有關(guān)人員（用戶(hù)）的有機(jī)集合[1]。

2 當(dāng)前GIS的發(fā)展動(dòng)態(tài)

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。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展多媒體技術(shù)、空間技術(shù)，虛擬實(shí)景、數(shù)字測(cè)繪技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、光纖通信技術(shù)的突破性進(jìn)展，為GIS技術(shù)的發(fā)展提供了先進(jìn)的工具，也為GIS技術(shù)廣泛、深入的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[2]。

2.1 嵌入式GIS

把GIS與嵌入式技術(shù)融合在一起，形成一個(gè)嵌入式的地理空間集成平臺(tái)，是當(dāng)前GIS研究領(lǐng)域的一個(gè)重要趨勢(shì)。與傳統(tǒng)GIS技術(shù)相比較，嵌入式GIS具有跨平臺(tái)、開(kāi)發(fā)好、易集成、易滲透和融合好等特點(diǎn)，而且價(jià)格低，為地理信息技術(shù)融入其他信息技術(shù)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。嵌入式GIS開(kāi)發(fā)在測(cè)繪、智能交通、海事、國(guó)防、公安等領(lǐng)域都有無(wú)限廣闊的應(yīng)用前景，可廣泛應(yīng)用于軍事、野外測(cè)繪、醫(yī)療、汽車(chē)導(dǎo)航等領(lǐng)域；個(gè)人汽車(chē)導(dǎo)航和PDA(或手機(jī))定位服務(wù) (LBS)的出現(xiàn)與發(fā)展更是將嵌入式地理信息技術(shù)深入到每個(gè)人的日常生活。

2.2 GIS與CAD融合

從使用目的來(lái)看，CAD主要偏向于制圖和表達(dá)，而GIS更強(qiáng)調(diào)解決空間問(wèn)題。CAD的圖形編輯功能較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的排版和制圖能力，GIS的核心功能是空間分析。GIS比CAD的圖形數(shù)據(jù)具有更強(qiáng)的語(yǔ)義，表現(xiàn)在：1）屬性更為豐富；2）空間對(duì)象之間的拓?fù)潢P(guān)系更強(qiáng)；3）數(shù)據(jù)更海量。從目前主流的 CAD和 GIS廠(chǎng)商應(yīng)用產(chǎn)品來(lái)看，CAD和GIS融合的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，這符合應(yīng)用整合的發(fā)展需求。

2.3 WebGIS

目前幾乎所有的終端用戶(hù)的應(yīng)用程序都建立運(yùn)行于網(wǎng)頁(yè)瀏覽器上?；仡欉^(guò)去，由算法和數(shù)字技術(shù)組成的核心地理空間技術(shù)近十年中發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟。未來(lái)，GIS變化最大的地方將會(huì)是用戶(hù)界面和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式。從該行業(yè)開(kāi)始提供產(chǎn)品到通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器來(lái)訪(fǎng)問(wèn)地理信息技術(shù)經(jīng)歷了十年之久。剛開(kāi)始進(jìn)展緩慢，舉步維艱，然而在過(guò)去的幾年里發(fā)展加快，并提高了若干個(gè)數(shù)量級(jí)。雖然目前網(wǎng)絡(luò)還缺乏某些大型地理空間任務(wù)所必須的核心圖形處理能力，如矢量圖形編輯和圖像處理，但是隨著云計(jì)算和云存儲(chǔ)的推廣，將會(huì)極大的加速WebGIS的發(fā)展。

2.4 三維可視化GIS

近年來(lái)，GIS產(chǎn)業(yè)正開(kāi)始步入3D模型的時(shí)代。在實(shí)際的應(yīng)用中，二維GIS已不能滿(mǎn)足我們工作的需要，如在礦山測(cè)量等應(yīng)用中，需要用真三維GIS來(lái)進(jìn)行分析礦藏的分布狀態(tài)。3D GIS不僅能表達(dá)空間對(duì)象間的平面關(guān)系和垂向關(guān)系，而且也能對(duì)其進(jìn)行三維空間分析和操作,向用戶(hù)立體展現(xiàn)地理信息空間現(xiàn)象，給人以更真實(shí)的感受[3]。從行業(yè)應(yīng)用上來(lái)說(shuō)，3DGIS在規(guī)劃、電信、旅游、應(yīng)急、軍事和石油行業(yè)都有了不同程度的應(yīng)用。隨著PC性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高，3DGIS會(huì)有更大的發(fā)展空間。

2.5 推演GIS

近年來(lái)，政府制定了很多應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案。要真正提高政府部門(mén)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的反應(yīng)和處置能力，進(jìn)行演練是十分必要的。實(shí)戰(zhàn)模擬演練涉及部門(mén)多、組織難度大、經(jīng)費(fèi)需求高，不可能成為常態(tài)的演練方式[4]。20世紀(jì)末以來(lái)，隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立推演GIS系統(tǒng)，直觀顯示突發(fā)事件地點(diǎn)的地形、地貌、環(huán)境、重點(diǎn)設(shè)施等空間信息，采用“桌面演練”的形式對(duì)預(yù)案和假定的應(yīng)急行動(dòng)進(jìn)行推演，并根據(jù)參數(shù)的設(shè)置和回饋機(jī)制，為領(lǐng)導(dǎo)層提供直觀的決策平臺(tái)，通過(guò)推演者的不斷推演，形成更為合理的決策已經(jīng)成為GIS的主要發(fā)展方向。

3 未來(lái)GIS的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、3G通信網(wǎng)絡(luò)、智能移動(dòng)通信終端、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、Web2.0技術(shù)、虛擬技術(shù)、網(wǎng)格計(jì)算、云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展，使GIS的發(fā)展出現(xiàn)了新的特點(diǎn)。

3.1 龐大的“民眾來(lái)源”數(shù)據(jù)集

GPS、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的完善使得實(shí)時(shí)獲得準(zhǔn)確的地理信息成為可能。移動(dòng)電話(huà)、電子標(biāo)簽、網(wǎng)絡(luò)化的傳感器，甚至一些攝像設(shè)備都可以將位置信息發(fā)布到人們生活或者工作部門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)中去。未來(lái)，將會(huì)有更多GIS數(shù)據(jù)來(lái)自更多的設(shè)備和記錄技術(shù)，數(shù)據(jù)量的巨大是前所未有的。我們正在走進(jìn)一個(gè)一切皆可被記錄的時(shí)代?，F(xiàn)在，很多手機(jī)都可以采集視頻和圖像，把這些記錄用GPS標(biāo)記一下，我們就可以得到數(shù)據(jù)量驚人的新型空間數(shù)據(jù)：具有空間參考的圖片和視頻。這樣，任何人都可以制造空間數(shù)據(jù)。我們將看到更多的位置正確的基礎(chǔ)設(shè)施，因?yàn)閿?shù)據(jù)采集有著龐大的“民眾來(lái)源”（Crowd Sourcing）。

GIS數(shù)據(jù)集空前龐大，有矢量和柵格數(shù)據(jù)（衛(wèi)星影像），還有開(kāi)始出現(xiàn)的3D數(shù)據(jù)，來(lái)自于大眾消費(fèi)人群的具有空間參考的圖片和視頻等。顯然，采集了這么多有趣的數(shù)據(jù)，必將會(huì)有用戶(hù)希望綜合利用它們來(lái)實(shí)現(xiàn)很好的應(yīng)用。對(duì)空間數(shù)據(jù)的重視、需求和使用會(huì)明顯地增長(zhǎng)，空間數(shù)據(jù)終將會(huì)被每一個(gè)人使用。如何有效地組織管理和利用這些數(shù)據(jù)，是對(duì)GIS產(chǎn)業(yè)的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，同時(shí)也是GIS空前發(fā)展的機(jī)遇。

3.2 云計(jì)算GIS

云計(jì)算(Cloud Computing)在GIS軟件市場(chǎng)上具有相當(dāng)大的潛力。基于云計(jì)算架構(gòu)的GIS系統(tǒng)，可以利用云計(jì)算架構(gòu)來(lái)獲取海量的資源，并提供給最終用戶(hù)。云計(jì)算提供了一種管理網(wǎng)絡(luò)資源的簡(jiǎn)單而高效的機(jī)制，其分配計(jì)算任務(wù)、工作負(fù)載重新平衡、動(dòng)態(tài)分配資源等，可以幫助GIS軟件開(kāi)發(fā)商提供不可想象的巨大資源給用戶(hù)，而不用在服務(wù)器和帶寬等基礎(chǔ)設(shè)施上浪費(fèi)自己的資源，更專(zhuān)注于具體的軟件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。對(duì)于分布式GIS應(yīng)用程序，尤其是非常注重應(yīng)用和服務(wù)連貫性的地方，這種云計(jì)算GIS將變得越來(lái)越流行。

3.3 GIS無(wú)處不在

GIS正在迅速地滲透到“無(wú)處不在的位置”，位置要素被整合到因特網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。基于地理空間信息的GIS將會(huì)無(wú)處不在。對(duì)實(shí)時(shí)信息的需求曾經(jīng)促進(jìn)了幾個(gè)世紀(jì)來(lái)繪圖學(xué)和幾十年來(lái)GIS的繁榮，現(xiàn)在它又將促進(jìn)地理空間技術(shù)的應(yīng)用。未來(lái)，將會(huì)有一個(gè)真正的“地理空間網(wǎng)絡(luò)”，在因特網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施中，位置會(huì)像IP地址，DHCP有效載荷或URL等一樣普遍。對(duì)于未來(lái)的因特網(wǎng)和萬(wàn)維網(wǎng)，位置將會(huì)成為比特?cái)?shù)據(jù)流中的必要數(shù)據(jù)包。位置有效載荷編碼(Location Payload Encodings)已經(jīng)成為一些因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，例如DHCP和SIP，而且這個(gè)趨勢(shì)將會(huì)繼續(xù)。在IP棧這個(gè)更高的一個(gè)等級(jí)，基于網(wǎng)絡(luò)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，GPS移動(dòng)設(shè)備和無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別裝置正在建立基于位置的內(nèi)容。所以不僅是一些很常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，例如地球?yàn)g覽器(Google Earth Browser)可以提供簡(jiǎn)單的地理空間內(nèi)容和服務(wù)，而且位置有效負(fù)載將會(huì)滲透到因特網(wǎng)的基礎(chǔ)實(shí)施之中。每個(gè)小時(shí)，都有億萬(wàn)個(gè)定位包可供大量的應(yīng)用服務(wù)區(qū)域使用，例如：應(yīng)急和位置服務(wù)，移動(dòng)計(jì)算，反恐，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)和商務(wù)智能。

3.4 GIS概念的模糊化

GIS目前已經(jīng)在深入到諸多行業(yè)，例如，刑事犯罪研究人員、房地產(chǎn)分析員和交通調(diào)度員已經(jīng)在使用相當(dāng)先進(jìn)的空間技術(shù)去完成他們的工作，并且像“地理編碼”這樣的詞匯在主流技術(shù)界正變得越來(lái)越被人所熟識(shí)。多數(shù)情況下，或許使用者自己都還不知道他們正在使用“空間信息”。隨著越來(lái)越多的工作部門(mén)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用空間技術(shù)所能帶來(lái)的效率和戰(zhàn)略性的優(yōu)勢(shì)，空間技術(shù)和其他技術(shù)的整合也將逐漸發(fā)展。

從信息的角度看，“What，Where與When”（WWW）是信息組織和索引的三個(gè)基本要素?；陉P(guān)鍵字的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和搜索技術(shù)，在最初都被設(shè)計(jì)用來(lái)解決“What”的問(wèn)題，而如今，檢索技術(shù)將被重構(gòu)，以適應(yīng)對(duì)于“Where”和“When”信息的獲取。信息和通信系統(tǒng)，從軟件到平臺(tái)再到設(shè)備（如數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、電話(huà)、電視、智能觸屏等），將在關(guān)于位置的信息處理時(shí)顯得更加直觀和智能。任何信息，無(wú)論是空間（例如地圖、圖片、CAD模型等），或非空間的（例如業(yè)務(wù)邏輯、文件、新聞、博客、電子郵件、聲音、照片等），都可以以空間的方式來(lái)組織。對(duì)信息的管理將迎來(lái)一種新的模式-以地理空間的模式來(lái)管理信息。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，它要求創(chuàng)新和對(duì)新技術(shù)的消化吸收，如地理標(biāo)記（或地理參考）以及基于位置的搜索（或挖掘）。地理標(biāo)記將會(huì)幫助信息及文檔實(shí)現(xiàn)地理空間化。雖然全球定位系統(tǒng)和射頻定位技術(shù)已成功地用于數(shù)據(jù)采集，但今天的大部分信息和內(nèi)容仍然不具有地理屬性。要想使數(shù)據(jù)具有“空間索引”，普遍的和自動(dòng)化的地理標(biāo)記（例如，基于位置的文件解析和照片匹配等）是必需的?；谖恢玫乃阉髂芙鉀Q用戶(hù)關(guān)于“Where”的問(wèn)題。

隨著位置信息被嵌入到社會(huì)生活的各個(gè)方面時(shí)，GIS作為一門(mén)學(xué)科將會(huì)淡出歷史舞臺(tái)。GIS的概念將變得模糊化，空間技術(shù)將變成與其他的平臺(tái)幾乎天衣無(wú)縫的集成融合。GIS或許將如計(jì)算的普遍性理論之父馬克o韋澤所言：“最深刻的革命性的技術(shù)是那些已然消失的技術(shù)。”

4 結(jié) 語(yǔ)

人類(lèi)活動(dòng)中80%以上的信息與地理空間位置有關(guān)，空間位置是人類(lèi)生活的一個(gè)基本要素。人們需要知道自己身在何處，身邊都有些什么，而這些信息又都息息相關(guān)?？梢灶A(yù)計(jì)：在未來(lái)，無(wú)處不在的、實(shí)時(shí)的和準(zhǔn)確的地理空間信息將會(huì)成為人們社會(huì)生活的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，GIS將會(huì)無(wú)處不在。

[1] 李鐵，喬軼.GIS的概念、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].科技風(fēng)，2009(02): 62

[2] 吳辛，殷耀國(guó).GIS的發(fā)展動(dòng)態(tài)與技術(shù)應(yīng)用[J].科技資訊，2009 (04):3-4

[3] 陶瓊，朱大明.三維GIS的發(fā)展趨勢(shì)與建模分析[J].地礦測(cè)繪，2008，24(4):35-37

[4] 王東明，張華，徐永志.地震應(yīng)急處置扮演訓(xùn)練系統(tǒng)研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2008，17(4):137-138

[5] 英曉巍.當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)與GIS發(fā)展趨勢(shì)[J].黑龍江科技信息，2009(02):83

[6] 郭宏慧.地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)分析[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，13(1):140-142

[7] 熊雯琳.云計(jì)算服務(wù)是發(fā)展趨勢(shì)[N].電腦報(bào)，2009-4-20(22)

Future of GIS in M y View

by DaiLiqian

With analysis of the currentdevelopment of GIS,it setout the future development of GIS has shown new features,trend of development of Cloud Com puting GIS and GIS is closely related to people's lives.

GIS,Trend of development,Deduction,Cloud Com puting（Page:73）

P208

B

1672-4623(2011)01-0073-02

2009-11-13

戴立乾，碩士，工程師，從事遙感、GIS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究。