第一章地理信息系統(tǒng)歷史與概貌

地理信息系統(tǒng)歷史與概貌地圖是表達(dá)地理信息基本語(yǔ)言，紙介質(zhì)地圖在分析、表達(dá)地理信息的局限性（1）精度不高，定位、量算不準(zhǔn)。（2）分類、重組不方便，不靈活。（3）信息負(fù)荷量有限（幅面限制、內(nèi)容重疊）。（4）更新周期長(zhǎng)，工作量。（5）地圖和地圖、地圖和地圖以外的信息建立聯(lián)系不方便。1960年代蒙發(fā)期1957，就有瑞士氣象學(xué)家、英國(guó)生物學(xué)家用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生簡(jiǎn)易地圖，有學(xué)術(shù)文獻(xiàn)記載，但對(duì)后人影響不大。1960年代誕生了三個(gè)里程碑1963，加拿大政府做土地資源調(diào)查，嘗試用計(jì)算機(jī)量算土地面積，1960年代末初步完成。這是第一次大規(guī)模的實(shí)踐，建立了計(jì)算機(jī)在地理信息應(yīng)用領(lǐng)域的信心，而且正式啟用了CanadaGeographicInformationSystem（CGIS）這個(gè)名稱。1964，哈佛大學(xué)成立了計(jì)算機(jī)圖形與空間分析實(shí)驗(yàn)室（HarvardLaboratoryforComputerGraphicsandSpatialAnalysis）。該實(shí)驗(yàn)室持續(xù)、有效地開展了空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空間分析計(jì)算方法的探索性研究，對(duì)GIS技術(shù)的發(fā)展影響深遠(yuǎn)。該實(shí)驗(yàn)室在1980年代初結(jié)束。1967，DIME-GBF（DualIndependentMapEncoding–GeographicBasedFiles），基于街道地址的地理編碼，為人口普查服務(wù)，在1988年發(fā)展成TIGER（TopologicallyIntegratedGeographicEncodingandReferencing）。社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查信息有了合適的定位方法，而且免費(fèi)向社會(huì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，極大推動(dòng)了GIS在人文、社會(huì)領(lǐng)域的推廣、普及。70年代技術(shù)儲(chǔ)備期80年代理論走向?qū)嵱闷?0年代末70年代初二項(xiàng)重要促進(jìn)1969，DesignWithNature（設(shè)計(jì)結(jié)合自然）出版，IanMcHarg提出了用空間疊合方法評(píng)價(jià)土地、資源、景觀，對(duì)城市規(guī)劃及其相關(guān)領(lǐng)域的GIS應(yīng)用方法有很大促進(jìn)。1972，Landsat1投入運(yùn)行，衛(wèi)星遙感影像用于資源、環(huán)境調(diào)查，逐步和GIS相結(jié)合。GIS在1970年代側(cè)重技術(shù)研究。研究空間數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、檢索、轉(zhuǎn)換、分析、表達(dá)的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)用系統(tǒng)的進(jìn)展不顯著。1980年代開始實(shí)用。計(jì)算機(jī)（工作站）成本下降，GIS軟件通用化、商品化，各種實(shí)用系統(tǒng)逐步涌現(xiàn)。1981，以ARC/INFO為代表的多種GIS軟件進(jìn)入商業(yè)化階段，GIS在發(fā)達(dá)國(guó)家逐步進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。1985，GPS（GlobalPositionSystem）開始運(yùn)作，先用于軍事，然后逐步向民用開放。90年代推廣應(yīng)用期21世紀(jì)廣泛應(yīng)用1990年代推廣、普及。軟件進(jìn)一步改進(jìn)，二次開發(fā)簡(jiǎn)化，易學(xué)易用，便于集成，GIS應(yīng)用已滲透到和地理空間信息處理的各個(gè)領(lǐng)域，地籍、農(nóng)業(yè)、水資源、林業(yè)、地質(zhì)、環(huán)保、公用事業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸、物流、城市規(guī)劃、治安、防災(zāi)、社會(huì)研究、衛(wèi)生保健、商務(wù)、軍事、…。1994，NSDI（USNationalSpatialDataInfrastructure），OpenGISConsortium。1996，出現(xiàn)了InternetGIS網(wǎng)站，MapQuest商業(yè)化運(yùn)作。21世紀(jì)GIS廣泛應(yīng)用，大眾化的趨勢(shì)更明顯，專業(yè)應(yīng)用走向深化、融合。在歐美國(guó)家，脫離GIS，難以開展規(guī)劃、城市建設(shè)管理。地理信息系統(tǒng)和城市規(guī)劃的關(guān)系GIS是解決空間信息的處理，城市規(guī)劃是空間資源的分配、管理。因此兩者有天然的聯(lián)系。世界上第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的CGIS（CanadaGeographicInformationSystem，CGIS，1960年代中期）的服務(wù)對(duì)象是土地資源管理，所做的工作是土地資源調(diào)查、量算。對(duì)GIS技術(shù)進(jìn)行初始性、開創(chuàng)性研究的哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)圖形與空間分析實(shí)驗(yàn)室（1960年代末到1980年代初）所依托的專業(yè)是景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)?！扒语灐笔降目臻g疊合的應(yīng)用對(duì)象也是景觀設(shè)計(jì)（DesignWithNature,McHarg,1969，《設(shè)計(jì)結(jié)合自然》，麥克哈格）。當(dāng)前世界上最大的GIS軟件公司（EnvironmentSystemsResearchInstitute,Inc.,ESRI，1969年創(chuàng)立）最初創(chuàng)立是規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢公司。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)力社會(huì)需要資源緊張、環(huán)境問(wèn)題激化，資源和環(huán)境意識(shí)增強(qiáng)交通條件改善，運(yùn)輸量增加，人、物空間流動(dòng)性提高，時(shí)間和運(yùn)輸成本依然重要社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的空間特征變化加快城市化，建設(shè)規(guī)模大（發(fā)展中國(guó)家）土地開發(fā)，工程建設(shè)限制條件越來(lái)越多，難度越來(lái)越大基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)費(fèi)用上升軍事、治安、防災(zāi)用途關(guān)系密切為公眾日常生活服務(wù)技術(shù)可能計(jì)算機(jī)主機(jī)：運(yùn)算速度提高、容量增大、成本下降，體積縮小，管理維護(hù)簡(jiǎn)便。計(jì)算機(jī)外設(shè)：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、掃描儀、外部存儲(chǔ)器、多媒體輸入、輸出設(shè)備，性能提高、成本下降、攜帶方便。網(wǎng)絡(luò)通訊：局域網(wǎng)輕而易舉，互聯(lián)網(wǎng)方興未艾。計(jì)算機(jī)軟件：圖形處理、圖像處理、數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面、開發(fā)工具、應(yīng)用集成、多民族語(yǔ)言、…。數(shù)據(jù)獲取：航測(cè)、遙感、衛(wèi)星定位系統(tǒng)，野外現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化采集。政府與企業(yè)的推動(dòng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的公益化美國(guó)：NationalSpatialDataInfrastructure

歐洲：EuropeanGeographicInformationInfrastructure人才培訓(xùn)與科學(xué)研究軟件開發(fā)與技術(shù)服務(wù)依靠企業(yè)什么是地理信息系統(tǒng)

(GeographicInformationSystem，GIS)技術(shù)角度的GIS：以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的綜合性應(yīng)用技術(shù)數(shù)據(jù)采集與輸入、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與管理、數(shù)據(jù)查詢與分析、成果表達(dá)與輸出。GIS所處理的數(shù)據(jù)：（1）空間、幾何數(shù)據(jù)：矢量圖形、柵格圖像、鑲嵌網(wǎng)（2）屬性、非幾何數(shù)據(jù)：表狀屬性、正文、其他（聲音、圖片、動(dòng)畫、…）GIS與計(jì)算機(jī)地圖制圖：前者側(cè)重查詢、分析，后者側(cè)重制圖，在信息表達(dá)方面已經(jīng)相互融合GIS與CAD的區(qū)別：GIS不適合工程設(shè)計(jì)，CAD的空間分析功能弱，顯示、繪圖的方式也不同應(yīng)用角度的GIS：以GIS技術(shù)為核心的實(shí)用信息系統(tǒng)，往往和非GIS相互結(jié)合如：資源管理、土地管理、城市規(guī)劃、交通運(yùn)輸、環(huán)境監(jiān)測(cè)、…實(shí)用系統(tǒng)的常見類型：日常業(yè)務(wù)管理，數(shù)據(jù)供應(yīng)，公眾查詢，分析與決策支持，…應(yīng)用、科學(xué)、工程角度的GIS：地理信息系統(tǒng)，地理信息科學(xué)，地理信息工程。地理信息系統(tǒng)：以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，建立應(yīng)用系統(tǒng)。地理信息科學(xué)：用數(shù)字化的信息來(lái)研究地理。地理信息工程：為各行各業(yè)提供數(shù)字化的地理信息。柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)“圖層”GIS數(shù)據(jù)構(gòu)成空間和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)系4．2空間和屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成空間事物抽象典型對(duì)象典型屬性圖形圖像表達(dá)形式點(diǎn)學(xué)校、環(huán)保監(jiān)測(cè)站規(guī)模、有關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)點(diǎn)狀符號(hào)線道路、電纜、水系交通量、電壓、水質(zhì)線型面（多邊形）地塊、行政區(qū)土地使用、人口填充符號(hào)、邊界線連續(xù)表面地形、氣溫高程、溫度彩色圖像、立體網(wǎng)狀圖輔助地圖注記地名、高程制圖參數(shù)文字、輔助線、點(diǎn)符號(hào)GIS已經(jīng)涉及城市規(guī)劃的各個(gè)階段資源調(diào)查(resourceinventory)現(xiàn)狀分析(analysisofexistingsituations)模擬和預(yù)測(cè)(modelingandprojection)提出規(guī)劃方案(developmentofplanningoptions)方案選擇(selectionofplanningoptions)建設(shè)許可(developmentpermission)規(guī)劃評(píng)價(jià)、監(jiān)督、反饋(evaluation,monitoringfeedback)5GIS推廣應(yīng)用的障礙數(shù)據(jù)收集、輸入、更新工作量大，花費(fèi)人工多、質(zhì)