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国外GIS(地理信息系统)的发展历史

(2013-02-23 03:25:02)
标签:

地理信息系统

gis

分类: GIS
综观GIS发展,可将国外地理信息系统发展分为以下几个阶段。
    1.开拓阶段(20世纪60年代)
    20世纪60年代初,计算机技术开始应用于地图制作,相对于传统的地图制作方式,计算机辅助制图(机助制图)具有许多优越性,如快速、廉价、灵活多样、易于更新、操作简便,同时它具有制图质量高、便于存储、量测、分类、合并和叠置等优点,因此,计算机很快就成了地图信息存储和计算处理的装置。1963年,加拿大测量学家Roger F. Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语,并开始设计开发世界上第一个地理信息系统—加
拿大地理信息系统(CGIS),用于处理加拿大土地调查获得的大量数据。该系统由加拿大政府组织,于1963年开始研制,并于1971年正式投人使用,它被认为是世界上最早建立的、较为完善的实用地理信息系统。由于当时计算机硬件系统功能较弱,这限制了GIS软件技术的发展,主要表现在计算机存储能力小、磁带存取速度慢、地理分析功能比较简单等方面。到60年代末期,针对GIs一些具体功能的软件技术有了较大进展,主要表现在:
    (1)栅格—矢量转换技术、自动拓扑编码以及多边形中拓扑误差检测等方法得以发展,开辟了分别处理图形和属性数据的途径。
    (2)具有属性数据的单张或部分图幅可以与其他图幅或部分在图边自动拼接,从而构成一幅更大的图件,使小型计算机能够分块处理较大空间范围(或图幅)的数据文件。
    (3)采用命令语言建立空间数据管理系统,对属性再分类、分解线段、合并多边形、改变比例尺、测量面积、产生图和新的多边形、按属性搜索、输出表格和报告以及多边形的叠加处理等。
    这一时期,地理信息系统发展的另一显著标志是许多与GIS有关的组织和机构纷纷建立并开展工作。例如:1966年美国城市和区域系统协会(URISA)成立,1968年城市信息系统跨机构委员会(UAAC)成立,同年国际地理联合会(ICU)的地理数据收集和处理小组委员会(CGDSP)成立,1969年美国州信息系统全国协会(NASIS)成立。这些组织和机构相继组织了一系列的地理信息系统国际讨论会,这对于传播地理信息系统知识和发展地理信息系统技术起到了很重要的作用。
    2.巩固阶段(20世纪70年代)
    进人20世纪70年代以后,随着计算机硬件和软件技术的飞速发展,数据处理速度加快,内存容童增大,新的输人、输出设备不断出现,尤其是大容量存取设备—硬盘的使用,为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的手段。显示器和图形卡的发展增强了人机交互和高质量图形显示功能,促使GIs应用迅速发展起来,尤其在自然资源和环境数据处理中的应用,促使地理信息系统进一步发展。美国、德国、瑞典和日本等国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的地理信息系统。例如从1970年至1976年,美国地质调查局(USGS)就先后建成了50多个信息系统,分别用于获取和处理地理、地质和水资源等领域的空间信息。
    其他国家如瑞典、日本和法国等也先后开发了自己的地理信息系统。瑞典在中央、地区和城市三个层次上建立了一些信息系统,比较典型的有区域统计数据库、道路数据库、土地测量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等。日本国土地理院从1974年开始建立数字国土信息系统,用于存储、处理和检索测量数据、航空相片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息,为国家和地区土地规划提供服务。法国也建立了一
些地理数据库系统和深部地球物理信息系统。
    此外,基于遥感数据的地理信息系统逐渐受到重视,并做了一些有益的尝试,如将遥感纳人地理信息系统的可能性、接口问题以及遥感支持的信息系统的结构和构成等问题。美国喷气推动实验室在1976年研制成功了基于影像数据处理的地理信息系统,它可以处理Landsat影像多光谱数据。美国国家宇航局(NASA)的地球资源实验室在1979年至1980年开发了一个名为ELAS的地理信息系统,该系统可以接受Landsat M SS影像数据、数字化地图数据、机载热红外多波段扫描仪以及海洋卫星合成孔径雷达的数据,用以生成国土资源专题图。
   随着地理信息系统技术的发展,地理信息系统受到了政府部门、商业公司和大学的普遍重视,许多团体、机构和公司开展了CIS的研制工作,它推动了GIS软件的发展。据国际地理联合会(IGU)地理数据遥测和处理小组委员会1976年的调查,处理空间数据的软件已有600多个,完整的GIS有80多个。这一时期地图数字化输人技术有了一定的进展,开始采用人机图形交互技术,数据编辑修改工作变得容易,提高了工作效率,同时也出现了扫描输人技术。但这一时期GIS的图形功能不强,数据分析与管理的能力也较弱,在技术方面没有新的突破。
    3.发展阶段(20世纪80年代)
    20世纪80年代是GIS发展的重要阶段。由于计算机技术、通信技术的快速发展、计算机价格的大幅度下降、功能较强的微型计算机系统的普及和图形输人、输出、存储设备以及远程通信传输设备的快速发展,使得计算机在许多部门得到广泛应用,大大推动了GIS软件的发展,产生了大量基于计算机的GIS软件系统,使GIS技术逐渐走向成熟。
    GIS软件技术在以下几个方面有了很大的突破:
    (1)在栅格扫描输人的数据处理方面,尽管扫描数据的处理要花费很长的机时,但是仍可大大提高数据输人的效率。
    (2)在数据存储和运算方面,随着硬件技术的发展,GIs软件处理的数据量和复杂程度大大提高,许多软件技术固化到专用的处理器中。
    (3)而且遥感影像的自动校正、实体识别、影像增强和专家系统分析软件也明显增加。
    (4)在数据输出方面,与硬件技术相配合,GIS软件可支持多种形式的地图输出。
    (5)在地理信息管理方面,开始采用完全面向数据管理的数据库管理系统(DBMS)管理数据,专门针对GIS空间关系表达和分析的空间数据库管理系统也有了很大的发展。
    (6)在GIS理论指导下研制的GIS工具具有高效率和更强的独立性和通用性,更少依赖于应用领域和计算机硬件环境,为GIS的建立和应用开辟了新的途径。
    随着技术的发展,GIS应用的领域也迅速扩大,从资源管理、环境规划到应急反应,从商业服务区域划分到政治选举分区等,涉及到了许多的学科领域,如古人类学、景观生态规划、森林管理、土木工程以及计算机科学等,从比较简单的、单一功能的、分散的系统发展到多功能的、共享的综合性信息系统,并向智能化发展,用于支持空间分析、预报和决策;同时地理信息系统开始用于解决全球性的问题。这时期,许多国家制定了本国的地理信息系统发展规划,建立了一些政府性、学术性机构,如美国于1987年成立了国家地理信息与分析中心(NCGIA),同年英国成立了地理信息协会(GIA )。同时,商业性的咨询公司、软件制造商大量涌现,并提供系列专业化服务。地理信息系统不仅引起工业化国家的普遍兴趣,也受到了发展中国家的重视,国际间的合作也日益加强,开始探讨建立国际性地理信息系统的可能性。
    4.普及阶段(20世纪90年代至今)
    进人20世纪90年代,由于计算机的软硬件均得到飞速的发展,计算机已进人千家万户,同时互联网用户也飞速增长。随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及,地理信息系统己深人到各行各业乃至各家各户,成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手,尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了原有的机构设置、运行方式与工作计划等。另外,社会对地理信息系统认识普遍提高,需求大幅度增加,从而导致地理信息系统应用的扩大与深化。国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题,地理信息系统已被许多国家政府列人“信息高速公路”计划,成为“数字地球”战略的有机组成部分,地理信息系统必将发展成为现代社会最基本的服务系统之一。


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