摘要：地理信息系統(tǒng)是一門多技術(shù)交叉的空間信息科學(xué)，它依賴于地理學(xué)、測繪學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科，又取決于計算機(jī)硬件與軟件技術(shù)、航天技術(shù)、遙感技術(shù)和人工智能與專家系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步與成就。此外地理信息系統(tǒng)又是一門以應(yīng)用為目的的信息產(chǎn)業(yè)，它的應(yīng)用可深入到各行各業(yè)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。
　　關(guān)鍵詞：GIS；發(fā)展過程；測繪
　　一、GIS的概念
　　地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem，GIS）是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點。地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲和處理的信息是經(jīng)過地理代碼，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統(tǒng)中，現(xiàn)實世界被表達(dá)成一系列的地理要素和地理現(xiàn)象，這些地理特征至少由空間位置幾何參考信息和非位置屬性信息兩個組成部分。
　　通過上述的分析和定義可提出GIS的如下基本概念：
　　1．GIS的物理外殼是計算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)，它又由若干個相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成，如數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品輸出子系統(tǒng)等，這些子系統(tǒng)的優(yōu)劣、結(jié)構(gòu)直接影響著GIS的硬件平臺、功能、效率、數(shù)據(jù)處理的方式和產(chǎn)品輸出的類型。
　　2．GIS的操作對象是，地理實體數(shù)據(jù)，即空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。地理實體數(shù)據(jù)的最根本特點是每一個數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，實現(xiàn)對其定位、定性和定量的描述、即空間特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為地理數(shù)據(jù)。這是GIS區(qū)別于其它類型信息系統(tǒng)的根本標(biāo)志，也是其技術(shù)難點之所在。
　　3．GIS的技術(shù)優(yōu)勢在于它的數(shù)據(jù)集成、地理空間分析評價能力、快速搜索定位及可視化表達(dá)方法，可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息，實現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預(yù)測。
　　4．GIS與測繪學(xué)和地理學(xué)有著密切的關(guān)系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技術(shù)為GIS中的空間實體提供各種不同比例尺和精度的定位數(shù)；電子速測儀、GPS全球定位技術(shù)、解析或數(shù)字?jǐn)z影測量工作站、遙感圖像處理系統(tǒng)等現(xiàn)代測繪技術(shù)的使用，可直接、快速和自動地獲取空間目標(biāo)的數(shù)字信息產(chǎn)品，為GIS提供豐富和更為實時的信息源，并促使GIS向更高層次發(fā)展。地理學(xué)是GIS的基礎(chǔ)理論依托。
　　有的學(xué)者斷言，“地理信息系統(tǒng)和信息地理學(xué)是地理科學(xué)第二次革命的主要工具和手段。如果說GIS的興起和發(fā)展是地理科學(xué)信息革命的一把鑰匙，那么，信息地理學(xué)的興起和發(fā)展將是打開地理科學(xué)信息革命的一扇大門，必將為地理科學(xué)的發(fā)展和提高開辟一個嶄新的天地”。GIS被譽(yù)為地學(xué)的第三代語言——用數(shù)字形式來描述空間實體。
　　二、GIS的發(fā)展過程
　　地理信息系統(tǒng)最早應(yīng)用在資源環(huán)境管理中。目前它已經(jīng)廣泛用于資源環(huán)境，如森林、礦產(chǎn)、水利及農(nóng)牧業(yè)等的管理；自然資源，如林業(yè)、地質(zhì)礦藏、水資源等的調(diào)查；自然災(zāi)害，如水旱在害、蟲害、震災(zāi)等的監(jiān)測、預(yù)報、評估；環(huán)境保護(hù)，如水土流失、荒漠化治理等方面。
　　1．國外地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷史
　　國際上地理信息系統(tǒng)的發(fā)展始于20世紀(jì)60年代，地理信息系統(tǒng)起源于北美。世界第一個運(yùn)行性地理信息系統(tǒng)是在1963年加拿大土地調(diào)查局為了處理大量的土地調(diào)查資料，由測量學(xué)家R.F.Tominson提出并建立的。同一時期美國哈佛大學(xué)的計算機(jī)圖形與空間分析實驗室，建立了SYMAP系統(tǒng)軟件，竭力發(fā)展空間分析模型和制圖軟件。但由于當(dāng)時計算機(jī)技術(shù)水平不高，存貯量小，磁帶存取速度較慢，使得GIS帶有更多的機(jī)助制圖色彩，地學(xué)分析功能極簡單。20世紀(jì)70年代以后，由于計算機(jī)軟硬件迅速發(fā)展，特別是大容量存貯功能磁盤的使用，為地理空間數(shù)據(jù)的錄入、存貯、檢索、輸出提供了強(qiáng)有力的手段，使GIS朝實用方向迅速發(fā)展。美國、加拿大、英國、西德、瑞典、日本等發(fā)達(dá)國家先后建立了許多不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)。
　　2．中國地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷史
　　我國地理信息系統(tǒng)的起步稍晚，但發(fā)展勢頭相當(dāng)迅猛，大致可分為以下三個階段。
　　第一是起步階段。20世紀(jì)70年代初期，我國開始推廣電子計算機(jī)在測量、制圖和遙感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著國際遙感技術(shù)的發(fā)展，我國在1974年開始引進(jìn)美國地球資源衛(wèi)星圖像，開展了遙感圖像處理和解譯工作。1976年召開了第一次遙感技術(shù)規(guī)劃會議，形成了遙感技術(shù)試驗和應(yīng)用蓬勃發(fā)展的新局面，先后開展了京津唐地區(qū)紅外遙感試驗。新疆哈密地區(qū)航空遙感試驗、天津渤海灣地區(qū)的環(huán)境遙感研究、天津地區(qū)的農(nóng)業(yè)土地資源遙感清查工作。長期以來，國家測繪局系統(tǒng)開展了一系列航空攝影測量和地形測圖，為建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫打下了堅實的基礎(chǔ)。解析和數(shù)字測圖、機(jī)助制圖、數(shù)字高程模型的研究和使用也同步進(jìn)行。1977年誕生了第一張由計算機(jī)輸出的全要素地圖。1978年，國家計委在黃山召開了全國第一屆數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)討論會。所有這些為GIS的研制和應(yīng)用作了技術(shù)上的準(zhǔn)備。
　　第二是試驗階段。進(jìn)入80年代之后，我國執(zhí)行“六五”、“七五”計劃，國民經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展，很快對“信息革命”作出熱烈響應(yīng)。在大力開展遙感應(yīng)用的同時，GIS也全面進(jìn)入試驗階段。在典型試驗中主要研究數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應(yīng)用軟件的開發(fā)等。以農(nóng)業(yè)為對象，研究有關(guān)質(zhì)量評價和動態(tài)分析預(yù)報的模式與軟件，并用于水庫淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環(huán)境質(zhì)量評價與人口趨勢分析等多項專題的試驗研究。在專題試驗和應(yīng)用方面，在全國大地測量和數(shù)字地面模型建立的基礎(chǔ)上，建成了全國1：100萬地留數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和全國土地信息系統(tǒng)、1：400萬全國資源和環(huán)境信息系統(tǒng)及1：250萬水土保持信息系統(tǒng)，并開展了黃土高原信息系統(tǒng)以及洪水災(zāi)情預(yù)報與分析系統(tǒng)等專題研究試驗。用于輔助城市規(guī)劃的各種小型信息系統(tǒng)在城市建設(shè)和規(guī)劃部門也獲得了認(rèn)可。
　　在學(xué)術(shù)交流和人才培養(yǎng)方面得到很大發(fā)展。在國內(nèi)召開了多次關(guān)于GIS的國際學(xué)術(shù)討論會。1985年，中國科學(xué)院建立了“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家級重點開放實驗室”，1988年和1990年武漢測繪科技大學(xué)先后建立了“信息工程專業(yè)”和“測繪遙感信息工程國家級重點開放實驗室”。我國許多大學(xué)中開設(shè)了RS方面的課程和不同層次的講習(xí)班，已培養(yǎng)出了一大批從事GIS研究與應(yīng)用的博士和碩土。
　　第三是GIS全面發(fā)展階段。80年代末到90年代以來，我國的GIS隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展走上了全面發(fā)展階段。國家測繪局正在全國范圍內(nèi)建立數(shù)字化測繪信息產(chǎn)業(yè)。1：100萬地圖數(shù)據(jù)庫已公開發(fā)售，1：25萬地圖數(shù)據(jù)庫也已完成建庫，并開始了全國1：10萬地圖數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)與建庫工作，各省測繪局正在抓緊建立省級1：1萬基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)。數(shù)字?jǐn)z影測量和遙感應(yīng)用從典型試驗逐步走向運(yùn)行系統(tǒng)，這樣就可保證向GIS源源不斷地提供地形和專題信息。進(jìn)入90年代以來，沿海、沿江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的發(fā)展，土地的有償使用和外資的引進(jìn)，急需GIS為之服務(wù)，有力地促進(jìn)了城市地理信息系統(tǒng)的發(fā)展。用于城市規(guī)劃、土地管理、交通、電力及各種基礎(chǔ)設(shè)施管理的城市地理信息系統(tǒng)在我國許多城市相繼建立。
　　三、GIS與測繪的關(guān)系
　　今天，經(jīng)濟(jì)增長對國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)展的先行官——測繪提出了更高、更迫切的要求。測繪作為一個基礎(chǔ)項目，與交通、環(huán)保、土地、城市規(guī)劃、市政建設(shè)等息息相關(guān)。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)是一個國家/城市最重要的測繪數(shù)據(jù)，長期以來由于基礎(chǔ)地理信息獲取和更新緩慢，基礎(chǔ)測繪嚴(yán)重滯后于國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，盡快改變這種局面，建成具備多源數(shù)據(jù)采集、加工處理、存儲管理、數(shù)據(jù)分發(fā)等完整功能的新型基礎(chǔ)測繪系統(tǒng)已成當(dāng)務(wù)之急。采用GIS技術(shù)可以逐步改變傳統(tǒng)的手工作業(yè)方式和紙介質(zhì)的數(shù)據(jù)保存方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新維護(hù)，提高工作效率和數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，建立整個地區(qū)或國家級的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫，更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
　　測繪是研究測定和推算地面的幾何位置、地球形狀及地球重力場，據(jù)此測量地球表面自然形態(tài)和人工設(shè)施的幾何分布，并結(jié)合某些社會信息和自然信息的地球分布，編制全球和局部地區(qū)各種比例尺的地圖和專題地圖的理論和技術(shù)的學(xué)科。一般可分為：大地測量學(xué)、攝影測量學(xué)、地圖學(xué)、工程測量學(xué)、海洋測量學(xué)等。隨著科技的發(fā)展，測繪領(lǐng)域已從地球擴(kuò)展到宇宙空間。
　　測繪與GIS有著密切的關(guān)系，測繪不但為GIS提供各種不同比例尺和精度的地理定位數(shù)據(jù)，而且其理論和算法可直接用于空間數(shù)據(jù)的變換和處理；而GIS引入測繪，則可以以一種全新的思想和手段來解決復(fù)雜的分析和管理問題。
　　一個測量項目的步驟包括：
　　（1）調(diào)研：在一個測量項目開始前，一些文件，如：測量圖，地籍圖等都需要進(jìn)行研究。
　　（2）勘測：樁、樹、標(biāo)竿等標(biāo)志物被放在野外的某些位置，做為今后測量工作的控制點。
　　（3）野外測量：為了得到所需要的數(shù)據(jù)，外業(yè)人員利用全站儀、精密水準(zhǔn)儀、GPS、鋼尺等工具進(jìn)行測量。
　　（4）計算：測量值必須校正以滿足幾何條件.要做到這一點，測量人員對誤差進(jìn)行分析，并平差到一個可接受的限差范圍。
　　（5）GIS制圖：測量方法、測量點信息和計算結(jié)果都需要在一個GIS系統(tǒng)中進(jìn)行存儲和管理。沒有加工過的測量數(shù)據(jù)，坐標(biāo)幾何測量，和野外的草圖都可以直接進(jìn)入GIS系統(tǒng)。
　　測繪工作以及測繪數(shù)據(jù)的重要性，已經(jīng)被越來越多的人所重視，這不僅僅包括測繪專業(yè)人員，還包括非測繪人員，如：政府官員、規(guī)劃師乃至公眾。無論是地籍管理還是建筑工程規(guī)劃，都需要使用測繪人員所提供的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。
　　四、結(jié)束語
　　GIS現(xiàn)在已被許多學(xué)科廣泛接受。GIS當(dāng)前的發(fā)展形勢很好，但由于其發(fā)展歷史較短，存在著許多不足之處，因此仍需要專業(yè)人員不斷的努力，推動新的產(chǎn)品、新的軟件來促進(jìn)地理信息系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]郭曉虹淺談地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)2001年第2期:42-43。
　　[2]陳軍.論加強(qiáng)對我國GIS發(fā)展的宏觀協(xié)調(diào)與管理[J].地理信息世界，1996，11-14.
　　[3]李德仁.關(guān)于地理信息系統(tǒng)理論的若干思考[J].武漢測繪科技大學(xué)學(xué)報，1997，22(2):93-95.
　　[4]李志林.地理信息集成與更新中的尺度問題[A].北京:中國科協(xié)青年科學(xué)家論壇第65次活動-“數(shù)字中國地理空間基礎(chǔ)平臺(框架)”論文集[C].2001，27-28.