地理信息系统
（

GIS）的前沿技术综述

地理信息将向着数据标准化（

interoperableGIS）、数据多维化（3D&4DGIS）系统集成化

（

componentGIS）、系统智能化（CybeGIS）、平台网络化（WebGIS）和应用社会化（数字地球）的方向发

展。
    从系统角度看，在未来的几十年内。地理信息将向着数据标准化（interoperableGIS）、数据多维化
（

3D&4DGIS）系统集成化（componentGIS）、系统智能化（CybeGIS）、平台网络化（WebGIS）和应用社会

 

化（数字地球）的方向发展。
　　

1、InteroperableGIS

　　目前的地理信息系统大多是基于具体的、相互独立和封闭的平台开发的，它们采用不同的数据格式，对地理
数据的组织也有很大的差异。这使得在不同软件上开发的系统之间的数据交换存在困难，采用数据转换标准也只
能部分地解决问题。另外，不同的应用部门对地理现象有不同的理解。对地理信息有不同的数据定义，这就阻碍
了应用系统之间的数据共享，带来了领域间共同协作时信息共享和交流的障碍，限制了地理信息系统处理技术的
发展。
　　地理数据的继承与共享、地理操作的分布与共享、

GIS 的社会化和大众化等客观需求，使得尽可能降低采集、

处理地理数据的成本以及实现地理数据的共享和互操作成为共识。互操作地理信息系统的出现就是为了解决传统
GIS 开发方式带来的数据语义表达上不可调和的矛盾，这是一个新的 GIS 系统集成平台，它实现了在异构地学下
多个地理信息系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。
　　

1996 年，美国成立了开放地理信息系统联合会（OGC,OpenGisConsortium)旨在利用其提出的开放地理数

据互操作规范

(OGIS)给出一个分布式访问地理数据和获得地理数据处理能力的软件框架，各软件开发商可以通过

实现和使用规范所描述的公共接口模板进行互操作。

0GIS 规范是互操作 GIS 研究中的重大进展，它在传统地理信

息系统软件和未来的高带宽网络环境下的异构地学处理环境之间架起一座桥梁。目前，

0GIS 规范初具规模，很多

GIS 软件开发商也先后声明支持该规范。国内的一些具有战略眼光的 GIS 软件商也在密切关注着 OGIS 规范，并
已着手开发遵循该规范的基础性

GIS 软件。

　　

2、3D＆4DGIS

　　

GIS 处理的空间数据，从本质上说是三维连续分布的。但是，目前 GIS 的主要应用还停留在处理地球表面的

数据上，大多数

GIS 平台都支持点、线、面三类空间物体，不能很好地支持曲面(体)，这主要是因为三维 GIS 在

数据的采集、管理、分析、显示和系统设计等方面要比二维

GIS 复杂得多。尽管有些 GIS 软件还采用建立数字高

程模型的方法来处理和表达地形的起伏，但涉及到地下和地上的三维的自然和人工景观就显得无能为力，只能把
它们先投影到地表，再进行处理，这种方式实际上还是以二维的形式来处理数据的。这种试图用二维系统来描述
三维空间的方法，必然存在不能精确地反映、分析和显示三维信息的问题。
　　三维

G1S 目前的研究重点集中在三维数据结构(如数字表面模型、断面、柱状实体等)的设计、优化与实现，

以及可视化技术的运用、三维系统的功能和模块设计等方面。
　　另一方面，地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间属性，即时态。随着时间的推移，地理对象的特征
会发生变化，而这种变化可能是很大的，但目前大多数地理信息系统都不能很好地支持地理对象和组合事件时间
维的处理。许多

GIS 应用领域的要求都是基于时间特征的，如区域人口的变化、平均年龄的变化、洪水最高水位

的变化等。对这样的应用背景，仅采取作为属性数据库中的一个属性不能很好地解决问题，因此，如何设计并运
用四维

GIS 来描述、处理地理对象的时态特征也是 GIS 的一个重要研究领域。

　　

3、Component GIS(ComGIS)

　　构件式软件技术成为了当今软件技术的潮流之一，它的出现改变了以往封闭、复杂、难以维护的软件开发模
式。

ComGIS 便是顺应这一潮流的新一代地理信息系统，是面向对象技术和构件式软件技术在 GIS 软件开发中的

应用。
　　

ComGIS 的基本思想是把 GIS 的功能模块划分为多个控件，每个控件完成不同的功能。各个 GIS 控件之间，

以及

GIS 控件与其它非 GIS 控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的 GIS 应用。

控件如同一堆各式各样的积木，可以分别实现不同的功能

(包括 GIS 和非 GIS 功能)，根据需要把实现各种功能的

“

”

积木 搭建起来，就构成地理信息系统基础平台和应用系统。

　　组件软件的可编程和可重用的特点在为系统开发商提供有效的系统维护方法的同时，也为

GIS 最终用户提供

了方便的二次开发手段。因此，

ComGIS 会在很大程度上推动 GIS 软件的系统集成化和应用大众化，同时也很好

地适应了网络技术的发展，是一种

WebGIS 的解决方案。

　　目前，国内外一些著名的

GIS 软件厂商都推出了基于 COM 技术的 GIS 软件。ComGIS 的出现给国内 GIS 基础

软件的开发提供了一个良好的机遇，它打破了

GIS 勘出软件由几个厂商垄断的格局，开辟了以提供专业组件来打

入

GIS 市场的新途径。

　　

4、WebGIS

　　飞速发展的

Internet／Intranet 已经成为 GIS 新的系统平台，利用 Internst 技术在 web 上发布空间数

据供用户浏览和使用是

GIS 发展的必然趋势。从 www 的任一节点，Internet 用户可以浏览 WebGIS 站点中的空

间数据、制作专题图，进行各种空间检索和空间分析，这就是基于

www 的地理信息系统(WebGIS)  

。

WebGIS 显

然要求支持

Internet／Intranet 标准，具有分布式应用体系结构，它可以看作是由多主机、多数据库与多台

终端通过

Internet／Intranet 组成的网络。其网络 Client 端为 GIS 功能层和数据管理层，用以获得信息和