GIS的未來之我見

戴立乾，陳 娜，楊軍強

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

GIS的未來之我見

戴立乾1，陳 娜2，楊軍強2

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

對當前地理信息系統的發展動態進行了分析，提出了未來GIS的發展呈現出的新特點、云計算GIS的發展趨勢以及GIS和人們的生活密切相關。

GIS；發展趨勢；推演；云計算

1 GIS的概念

地理信息系統 (Geographic Information Systems,以下簡稱GIS)起萌于20世紀60年代的加拿大和美國。GIS的定義也很多，其中被廣泛接受的表述為：GIS是一個能用于進行有效地搜集、儲存、更新、處理、分析和顯示所有形式之地理信息的計算機硬件、軟件、地理數據和有關人員（用戶）的有機集合[1]。

2 當前GIS的發展動態

GIS技術依托的主要工具和平臺是計算機及其相關設備。近年來，隨著計算機技術、信息技術和網絡技術的快速發展多媒體技術、空間技術，虛擬實景、數字測繪技術、數據庫技術、圖像處理技術、光纖通信技術的突破性進展，為GIS技術的發展提供了先進的工具，也為GIS技術廣泛、深入的應用奠定了基礎[2]。

2.1 嵌入式GIS

把GIS與嵌入式技術融合在一起，形成一個嵌入式的地理空間集成平臺，是當前GIS研究領域的一個重要趨勢。與傳統GIS技術相比較，嵌入式GIS具有跨平臺、開發好、易集成、易滲透和融合好等特點，而且價格低，為地理信息技術融入其他信息技術提供了良好的技術基礎。嵌入式GIS開發在測繪、智能交通、海事、國防、公安等領域都有無限廣闊的應用前景，可廣泛應用于軍事、野外測繪、醫療、汽車導航等領域；個人汽車導航和PDA(或手機)定位服務 (LBS)的出現與發展更是將嵌入式地理信息技術深入到每個人的日常生活。

2.2 GIS與CAD融合

從使用目的來看，CAD主要偏向于制圖和表達，而GIS更強調解決空間問題。CAD的圖形編輯功能較強，具有較強的排版和制圖能力，GIS的核心功能是空間分析。GIS比CAD的圖形數據具有更強的語義，表現在：1）屬性更為豐富；2）空間對象之間的拓撲關系更強；3）數據更海量。從目前主流的 CAD和 GIS廠商應用產品來看，CAD和GIS融合的趨勢越來越明顯，這符合應用整合的發展需求。

2.3 WebGIS

目前幾乎所有的終端用戶的應用程序都建立運行于網頁瀏覽器上。回顧過去，由算法和數字技術組成的核心地理空間技術近十年中發展已經相當成熟。未來，GIS變化最大的地方將會是用戶界面和數據存儲模式。從該行業開始提供產品到通過網頁瀏覽器來訪問地理信息技術經歷了十年之久。剛開始進展緩慢，舉步維艱，然而在過去的幾年里發展加快，并提高了若干個數量級。雖然目前網絡還缺乏某些大型地理空間任務所必須的核心圖形處理能力，如矢量圖形編輯和圖像處理，但是隨著云計算和云存儲的推廣，將會極大的加速WebGIS的發展。

2.4 三維可視化GIS

近年來，GIS產業正開始步入3D模型的時代。在實際的應用中，二維GIS已不能滿足我們工作的需要，如在礦山測量等應用中，需要用真三維GIS來進行分析礦藏的分布狀態。3D GIS不僅能表達空間對象間的平面關系和垂向關系，而且也能對其進行三維空間分析和操作,向用戶立體展現地理信息空間現象，給人以更真實的感受[3]。從行業應用上來說，3DGIS在規劃、電信、旅游、應急、軍事和石油行業都有了不同程度的應用。隨著PC性能和網絡帶寬的不斷提高，3DGIS會有更大的發展空間。

2.5 推演GIS

近年來，政府制定了很多應對突發事件的應急預案。要真正提高政府部門應對突發事件的反應和處置能力，進行演練是十分必要的。實戰模擬演練涉及部門多、組織難度大、經費需求高，不可能成為常態的演練方式[4]。20世紀末以來，隨著信息技術的進步，利用計算機系統建立推演GIS系統，直觀顯示突發事件地點的地形、地貌、環境、重點設施等空間信息，采用“桌面演練”的形式對預案和假定的應急行動進行推演，并根據參數的設置和回饋機制，為領導層提供直觀的決策平臺，通過推演者的不斷推演，形成更為合理的決策已經成為GIS的主要發展方向。

3 未來GIS的發展趨勢

近年來，計算機技術、3G通信網絡、智能移動通信終端、數據庫技術、Web2.0技術、虛擬技術、網格計算、云計算等技術的快速發展，使GIS的發展出現了新的特點。

3.1 龐大的“民眾來源”數據集

GPS、互聯網和移動基礎設施的完善使得實時獲得準確的地理信息成為可能。移動電話、電子標簽、網絡化的傳感器，甚至一些攝像設備都可以將位置信息發布到人們生活或者工作部門的數據庫中去。未來，將會有更多GIS數據來自更多的設備和記錄技術，數據量的巨大是前所未有的。我們正在走進一個一切皆可被記錄的時代。現在，很多手機都可以采集視頻和圖像，把這些記錄用GPS標記一下，我們就可以得到數據量驚人的新型空間數據：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據。我們將看到更多的位置正確的基礎設施，因為數據采集有著龐大的“民眾來源”（Crowd Sourcing）。

GIS數據集空前龐大，有矢量和柵格數據（衛星影像），還有開始出現的3D數據，來自于大眾消費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據，必將會有用戶希望綜合利用它們來實現很好的應用。對空間數據的重視、需求和使用會明顯地增長，空間數據終將會被每一個人使用。如何有效地組織管理和利用這些數據，是對GIS產業的一項重大挑戰，同時也是GIS空前發展的機遇。

3.2 云計算GIS

云計算(Cloud Computing)在GIS軟件市場上具有相當大的潛力。基于云計算架構的GIS系統，可以利用云計算架構來獲取海量的資源，并提供給最終用戶。云計算提供了一種管理網絡資源的簡單而高效的機制，其分配計算任務、工作負載重新平衡、動態分配資源等，可以幫助GIS軟件開發商提供不可想象的巨大資源給用戶，而不用在服務器和帶寬等基礎設施上浪費自己的資源，更專注于具體的軟件開發和應用。對于分布式GIS應用程序，尤其是非常注重應用和服務連貫性的地方，這種云計算GIS將變得越來越流行。

3.3 GIS無處不在

GIS正在迅速地滲透到“無處不在的位置”，位置要素被整合到因特網和網絡結構中。基于地理空間信息的GIS將會無處不在。對實時信息的需求曾經促進了幾個世紀來繪圖學和幾十年來GIS的繁榮，現在它又將促進地理空間技術的應用。未來，將會有一個真正的“地理空間網絡”，在因特網和網絡設施中，位置會像IP地址，DHCP有效載荷或URL等一樣普遍。對于未來的因特網和萬維網，位置將會成為比特數據流中的必要數據包。位置有效載荷編碼(Location Payload Encodings)已經成為一些因特網標準的標準，例如DHCP和SIP，而且這個趨勢將會繼續。在IP棧這個更高的一個等級，基于網絡的傳感器網絡，GPS移動設備和無線射頻識別裝置正在建立基于位置的內容。所以不僅是一些很常見的網絡應用，例如地球瀏覽器(Google Earth Browser)可以提供簡單的地理空間內容和服務，而且位置有效負載將會滲透到因特網的基礎實施之中。每個小時，都有億萬個定位包可供大量的應用服務區域使用，例如：應急和位置服務，移動計算，反恐，社會網絡和商務智能。

3.4 GIS概念的模糊化

GIS目前已經在深入到諸多行業，例如，刑事犯罪研究人員、房地產分析員和交通調度員已經在使用相當先進的空間技術去完成他們的工作，并且像“地理編碼”這樣的詞匯在主流技術界正變得越來越被人所熟識。多數情況下，或許使用者自己都還不知道他們正在使用“空間信息”。隨著越來越多的工作部門發現應用空間技術所能帶來的效率和戰略性的優勢，空間技術和其他技術的整合也將逐漸發展。

從信息的角度看，“What，Where與When”（WWW）是信息組織和索引的三個基本要素。基于關鍵字的數據庫管理和搜索技術，在最初都被設計用來解決“What”的問題，而如今，檢索技術將被重構，以適應對于“Where”和“When”信息的獲取。信息和通信系統，從軟件到平臺再到設備（如數據庫、操作系統、網絡、電話、電視、智能觸屏等），將在關于位置的信息處理時顯得更加直觀和智能。任何信息，無論是空間（例如地圖、圖片、CAD模型等），或非空間的（例如業務邏輯、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組織。對信息的管理將迎來一種新的模式-以地理空間的模式來管理信息。從技術上來說，它要求創新和對新技術的消化吸收，如地理標記（或地理參考）以及基于位置的搜索（或挖掘）。地理標記將會幫助信息及文檔實現地理空間化。雖然全球定位系統和射頻定位技術已成功地用于數據采集，但今天的大部分信息和內容仍然不具有地理屬性。要想使數據具有“空間索引”，普遍的和自動化的地理標記（例如，基于位置的文件解析和照片匹配等）是必需的。基于位置的搜索能解決用戶關于“Where”的問題。

隨著位置信息被嵌入到社會生活的各個方面時，GIS作為一門學科將會淡出歷史舞臺。GIS的概念將變得模糊化，空間技術將變成與其他的平臺幾乎天衣無縫的集成融合。GIS或許將如計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是那些已然消失的技術。”

4 結 語

人類活動中80%以上的信息與地理空間位置有關，空間位置是人類生活的一個基本要素。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。可以預計：在未來，無處不在的、實時的和準確的地理空間信息將會成為人們社會生活的空間信息基礎設施，GIS將會無處不在。

[1] 李鐵，喬軼.GIS的概念、應用及發展趨勢[J].科技風，2009(02): 62

[2] 吳辛，殷耀國.GIS的發展動態與技術應用[J].科技資訊，2009 (04):3-4

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

[4] 王東明，張華，徐永志.地震應急處置扮演訓練系統研究[J].自然災害學報，2008，17(4):137-138

[5] 英曉巍.當前計算機技術與GIS發展趨勢[J].黑龍江科技信息，2009(02):83

[6] 郭宏慧.地理信息系統的應用現狀和發展趨勢分析[J].河北農業科學，2009，13(1):140-142

[7] 熊雯琳.云計算服務是發展趨勢[N].電腦報，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系統的開發研究。