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(cè)繪學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科，又取決于計(jì)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(duì)象是多種地理空間實(shí)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(cè)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(diǎn)。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(chǔ)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(shí)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(gè)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(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)，它又由若干個(gè)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(tái)、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(duì)象是，地理實(shí)體數(shù)據(jù)，即空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。地理實(shí)體數(shù)據(jù)的最根本特點(diǎn)是每一個(gè)數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)之所在。
　　3．GIS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于它的數(shù)據(jù)集成、地理空間分析評(píng)價(jià)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(shí)現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預(yù)測(cè)。
　　4．GIS與測(cè)繪學(xué)和地理學(xué)有著密切的關(guān)系。大地測(cè)量、工程測(cè)量、礦山測(cè)量、地籍測(cè)量、航空攝影測(cè)量和遙感技術(shù)為GIS中的空間實(shí)體提供各種不同比例尺和精度的定位數(shù)；電子速測(cè)儀、GPS全球定位技術(shù)、解析或數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站、遙感圖像處理系統(tǒng)等現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的使用，可直接、快速和自動(dòng)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(shí)時(shí)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(gè)嶄新的天地”。GIS被譽(yù)為地學(xué)的第三代語(yǔ)言——用數(shù)字形式來描述空間實(shí)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(cè)、預(yù)報(bào)、評(píng)估；環(huán)境保護(hù)，如水土流失、荒漠化治理等方面。
　　1．國(guó)外地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷史
　　國(guó)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(gè)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(cè)量學(xué)家R.F.Tominson提出并建立的。同一時(shí)期美國(guó)哈佛大學(xué)的計(jì)算機(jī)圖形與空間分析實(shí)驗(yàn)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(shí)計(jì)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(jiǎn)單。20世紀(jì)70年代以后，由于計(jì)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(shí)用方向迅速發(fā)展。美國(guó)、加拿大、英國(guó)、西德、瑞典、日本等發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷史
　　我國(guó)地理信息系統(tǒng)的起步稍晚，但發(fā)展勢(shì)頭相當(dāng)迅猛，大致可分為以下三個(gè)階段。
　　第一是起步階段。20世紀(jì)70年代初期，我國(guó)開始推廣電子計(jì)算機(jī)在測(cè)量、制圖和遙感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著國(guó)際遙感技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在1974年開始引進(jìn)美國(guó)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(huì)議，形成了遙感技術(shù)試驗(yàn)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(yàn)。新疆哈密地區(qū)航空遙感試驗(yàn)、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(zhǎng)期以來，國(guó)家測(cè)繪局系統(tǒng)開展了一系列航空攝影測(cè)量和地形測(cè)圖，為建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。解析和數(shù)字測(cè)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(jì)算機(jī)輸出的全要素地圖。1978年，國(guó)家計(jì)委在黃山召開了全國(guó)第一屆數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)討論會(huì)。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(yàn)階段。進(jìn)入80年代之后，我國(guó)執(zhí)行“六五”、“七五”計(jì)劃，國(guó)民經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展，很快對(duì)“信息革命”作出熱烈響應(yīng)。在大力開展遙感應(yīng)用的同時(shí)，GIS也全面進(jìn)入試驗(yàn)階段。在典型試驗(yàn)中主要研究數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)象，研究有關(guān)質(zhì)量評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)分析預(yù)報(bào)的模式與軟件，并用于水庫(kù)淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與人口趨勢(shì)分析等多項(xiàng)專題的試驗(yàn)研究。在專題試驗(yàn)和應(yīng)用方面，在全國(guó)大地測(cè)量和數(shù)字地面模型建立的基礎(chǔ)上，建成了全國(guó)1：100萬(wàn)地留數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和全國(guó)土地信息系統(tǒng)、1：400萬(wàn)全國(guó)資源和環(huán)境信息系統(tǒng)及1：250萬(wàn)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(bào)與分析系統(tǒng)等專題研究試驗(yàn)。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(guó)內(nèi)召開了多次關(guān)于GIS的國(guó)際學(xué)術(shù)討論會(huì)。1985年，中國(guó)科學(xué)院建立了“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室”，1988年和1990年武漢測(cè)繪科技大學(xué)先后建立了“信息工程專業(yè)”和“測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家級(jí)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室”。我國(guó)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(guó)的GIS隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展走上了全面發(fā)展階段。國(guó)家測(cè)繪局正在全國(guó)范圍內(nèi)建立數(shù)字化測(cè)繪信息產(chǎn)業(yè)。1：100萬(wàn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)已公開發(fā)售，1：25萬(wàn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)也已完成建庫(kù)，并開始了全國(guó)1：10萬(wàn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)生產(chǎn)與建庫(kù)工作，各省測(cè)繪局正在抓緊建立省級(jí)1：1萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量和遙感應(yīng)用從典型試驗(yàn)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(guó)許多城市相繼建立。
　　三、GIS與測(cè)繪的關(guān)系
　　今天，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)展的先行官——測(cè)繪提出了更高、更迫切的要求。測(cè)繪作為一個(gè)基礎(chǔ)項(xiàng)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(gè)國(guó)家/城市最重要的測(cè)繪數(shù)據(jù)，長(zhǎng)期以來由于基礎(chǔ)地理信息獲取和更新緩慢，基礎(chǔ)測(cè)繪嚴(yán)重滯后于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(chǔ)管理、數(shù)據(jù)分發(fā)等完整功能的新型基礎(chǔ)測(cè)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新維護(hù)，提高工作效率和數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性，建立整個(gè)地區(qū)或國(guó)家級(jí)的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
　　測(cè)繪是研究測(cè)定和推算地面的幾何位置、地球形狀及地球重力場(chǎng)，據(jù)此測(cè)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(huì)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(cè)量學(xué)、攝影測(cè)量學(xué)、地圖學(xué)、工程測(cè)量學(xué)、海洋測(cè)量學(xué)等。隨著科技的發(fā)展，測(cè)繪領(lǐng)域已從地球擴(kuò)展到宇宙空間。
　　測(cè)繪與GIS有著密切的關(guān)系，測(cè)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(cè)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(gè)測(cè)量項(xiàng)目的步驟包括：
　　（1）調(diào)研：在一個(gè)測(cè)量項(xiàng)目開始前，一些文件，如：測(cè)量圖，地籍圖等都需要進(jìn)行研究。
　　（2）勘測(cè)：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(cè)量工作的控制點(diǎn)。
　　（3）野外測(cè)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(cè)量。
　　（4）計(jì)算：測(cè)量值必須校正以滿足幾何條件.要做到這一點(diǎn)，測(cè)量人員對(duì)誤差進(jìn)行分析，并平差到一個(gè)可接受的限差范圍。
　　（5）GIS制圖：測(cè)量方法、測(cè)量點(diǎn)信息和計(jì)算結(jié)果都需要在一個(gè)GIS系統(tǒng)中進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。沒有加工過的測(cè)量數(shù)據(jù)，坐標(biāo)幾何測(cè)量，和野外的草圖都可以直接進(jìn)入GIS系統(tǒng)。
　　測(cè)繪工作以及測(cè)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(cè)繪專業(yè)人員，還包括非測(cè)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(cè)繪人員所提供的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。
　　四、結(jié)束語(yǔ)
　　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(shì)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(dòng)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(duì)我國(guó)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(cè)繪科技大學(xué)學(xué)報(bào)，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(guó)科協(xié)青年科學(xué)家論壇第65次活動(dòng)-“數(shù)字中國(guó)地理空間基礎(chǔ)平臺(tái)(框架)”論文集[C].2001，27-28.