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摘 要： 介绍了GIS的基础背景和发展阶段与GIS业务化应用系统的建设两个部分，着重叙述了GIS建设的探索过程和发展思路，指出GIS建设从初步发展时期的研究实验、局部应用向着实用化、集成化和产业化方向发展，成为国民经济和社会发展普遍使用的工具，在各行各业发挥着重要作用，同时用实例说明GIS业务化应用系统，在我国大体经历的四个发展阶段。
关键词： GIS；实验研究；实际应用；发展；产业化
地理信息系统（GIS）既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科，国际GIS的发展萌发于20世纪60年代，中国GIS的建设起步较晚，从20世纪80年代初开始，至今已走过了23个春秋，从无到有，从试验研究到实际应用，从技术开发到理论建设，取得了长足的进步。以下，就中国地理信息系统建设的基础背景和发展阶段、业务化GIS应用系统、城市GIS、国家空间数据基础设施、GIS产业发展和基础软件的研制以及地理信息科学的发展六个方面，分别介绍其建设概况及所取得的进展。
如前所述，中国GIS建设起步于20世纪80年代初。这个时期正是国际GIS技术大发展的时期，其显著特点是GIS的应用领域迅速扩大、商业化的GIS系统进入市场、许多国家制定了本国的GIS发展规划以及国际合作日益加强等。
我国最早主张将地理信息系统作为一个新学科和技术领域的是中国科学院院士陈述彭教授，他于1978年在杭州遥感学术讨论会上提出了这一主张，陈述彭院士不但最早提出这一大胆的设想，而且身体力行，于1980年在中国科学院遥感应用研究所成立了我国第一个地理信息系统研究室，并“开始呼吁，几经周折，于1983年组织调研，提出国家规范化与标准化的研究报告，剖析国际经验，针对我国国情，倡导共建共享的原则”。1985年，中国科学院筹建资源与环境信息系统国家重点开放实验室，纳入国家攻关计划，争取国际研究合作，积极开展应用系统示范的研究。针对“三北”防护林生态效益评价，黄土高原重沙区水土流失分析，长江中游、黄河上游洪水灾情预警，黄河新三角洲湿地开发，京津唐城市生态环境评估等，分别建立了地形数学模型和多种地理要素的数据库，并设计了一批分析软件系统。
20世纪80年代以来，我国GIS的建设在新中国系列制图、机助制图和遥感制图的基础上，在老一辈科学家的提携和带领下，经过全国GIS单位和科学工作人员的共同努力，大体经过准备、起步、发展和产业化发展阶段。
它的标志是我国正式提出地理信息系统领域，开始进行舆论准备、组建队伍以及进行探索性试验工作。例如，1978年中国科学院等全国10多个部委的有关科学工作者联合开展的腾冲航空遥感试验，第一次建立了地理信息分析学科组，以统计、地图和航天遥感为信息源，编制了1∶10万系列专题地图（25种），探讨统计自动制图、数字地面模型（DTM）建立和数字遥感图像处理分析等联合地理信息分析工作。1979年，山西省和有关高等学校（例如北京大学、南京大学等）在太原盆地，以陆地卫星影像为基础，编制了农业自然条件系列专题地图，当时按照陈述彭教授的学术思路，从统一的遥感资料，按照地理单位分解来编制系列地图，这是信息的分解，而建立地理信息的处理是信息的叠加，这一分一合，对于空间信息的处理是相辅相成的，这也就是地理信息的地学基础，具有GIS启蒙性研究的示范功能和意义。
该阶段以1980年1月19日在中国科学院遥感应用研究所成立我国第一个GIS研究室为标志。五年中，中国GIS在理论探索、硬件配置、软件研制、规范制定、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培训等方面开展了工作，取得了进步和经验，为在全国范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础。
根据何建邦和蒋景瞳的调查和分析，这时期具体进行了五方面比较系统的研究：
（1）数据采集的预研究。例如1981年结合腾冲联合航空遥感试验，探讨空间信息存储单元，包括多边形和网格设计单元的分析和数字化处理等。
（2）区域信息系统模型试验。例如1981—1983年结合二滩水利工程前期研究，开展了建立二滩和渡口区域的地理信息系统模型试验。
（3）空间数据库研究。例如1983年国家计委提出要开展国土资源数据库的研究和建立，并选择西南地区（云、贵、川）作为试点，于1985年建成了西南国土资源数据库，研制了一套国土资源数据库微机软件系统，为建立区域性国土资源数据库积累了经验。
（4）GIS软件研制。武汉测绘学院、中国科学院地理研究所、遥感应用研究所、南京大学、国家测绘局测绘科学研究所等单位，开始研制GIS基本功能软件，包括数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理和变换、空间分析和统计、产品制作与显示软件等。
（5）GIS规范与标准研究。例如1983年国家科委新技术局约请有关单位从事这一领域工作的专家和技术人员组成了“资源与环境信息系统国家规范研究组”，着手开展“资源与环境信息系统国家规范”的研究工作，并于1984年出版了“资源与环境信息系统国家规范”研究报告。这是我国第一个有关GIS的国家级规范与标准研究成果，对于促进我国GIS的健康发展和专业性规范与标准的进一步建设都起到了重要的作用。
我国GIS处于蓬勃发展阶段的主要标志是从1986—1990年，国家正式将GIS领域列入了“七五”国家科技攻关计划，以及从1991—1995年国家再次正式将GIS领域列入“八五”国家科技攻关计划。GIS开始作为一个全国性的攻关、研究和应用领域，进行了有组织、有计划、有目标的科技攻关、实验研究和工程建设，取得了重要的技术进展和应用效益。
这时期我国在GIS领域开展的主要工作和取得的成果有：开展了多层次GIS规范与标准的研究，制定了有关地理信息的国家标准和行业标准；研制和开发了GIS基础软件和专题应用软件，推出了一批具有一定规模的基础GIS软件系统和微机GIS软件等；设计和建立了多尺度、多类型的地理空间数据库和GIS技术系统，成功地解决了建立大数据量空间数据库和多类型GIS技术系统的关键技术；城市地理信息系统（UGIS）获得快速的发展，全国20多个城市先后立项调研和开发UGIS；“八五”期间执行GIS和遥感联合科技攻关计划，建立了重大自然灾害监测与评估系统及重点产粮区主要农作物的估评系统等；全国建立了GIS研究基地，扩大了GIS技术队伍，推动了GIS学科的发展。具体内容将在以后的章节中做详细介绍。
1996年以来，我国GIS在技术研究、产品开发、成果应用和人才培养等方面都取得了快速的进展，已经从初步发展时期的研究实验、局部应用向着实用化、集成化和产业化方向发展，成为国民经济和社会发展普遍使用的工具，在各行各业发挥着重要的作用。这时期，我国GIS的发展呈现以下主要特点：
（1）GIS与多种技术相结合，构成综合的信息技术。近年来，随着我国GIS技术的发展、社会需求的增大和解决日益复杂应用问题的需要，GIS不但与遥感（RS）和全球定位系统（GPS）相结合，构成“3S”集成系统，而且与CAD、多媒体、通信、因特网、办公自动化、工作流、数据仓库、神经网络和虚拟地理环境等多种技术相结合，构成综合的信息技术，用以解决多用户、多维空间、多因素、动态和非线性变化的复杂地学问题。
（2）国家信息化发展战略有力推动了业务化GIS应用系统的发展。随着数字地球和国家信息化战略目标的提出，我国在“八五”期间许多部门和地区纷纷提出发展政府电子政务系统、基于GIS的专题应用系统、部门业务规划管理信息系统及社会化服务网络系统等的发展规划和项目实施计划，形成“数字省区”“数字城市”“数字国土”“数字流域”等的发展热潮，政府部门成为GIS的重要用户，有力推动了业务化GIS应用系统的开发。
（3）具有自主产权的国家GIS软件产品的相继推出。由于“九五”期间，国家科技部实施了国产GIS软件开发和应用示范工程，并由科技部高新技术与产业化推进司和国家遥感中心组织，成立了GIS技术测评中心，投入了数千万元经费，培育了15个同类型的GIS软件产品，推出了VirtureZo、JX4、MapGIS、GeoStar、SuperMap、GROW－BASE、MapCAD、GeoBeens、GeoWay等具有自主产权的国产GIS软件，使我国不但已经拥有一批有影响的GIS软件产品，而且形成了一批有一定实力的GIS软件企业，并正在加强企业之间的合作与联合，研究新一代地理信息系统软件技术，加快研发大型GIS平台软件的进程，加速推进GIS的产业化。
（4）GIS人才培养呈现空前活跃的局面。随着GIS在我国经济建设、社会发展和人民生活中的应用日益普及和深入，近几年来社会对GIS专业人才需求的空间显著增大，GIS人才培养也逐步呈现多元化、层次化和规模化的发展格局。据初步统计，目前我国设置GIS专业的一级学科包括地理学、测绘学和计算机科学，约有60多所高等学校设立了地理信息系统本科专业，有近40多所高等学校设有测绘工程本科专业，大批相关的硕士点和博士点正在建立，不少地方和单位举办了形式多样的GIS培训、讲座等，展示中国GIS教育和人才培养正与GIS产业化保持协调发展的良好态势。
GIS业务化应用系统，又称为应用型GIS，它在我国大体经历了四个发展阶段。在20世纪80年代中期，人们主要是针对实际工作中某一具体项目，利用GIS来采集和管理空间数据以及分析和显示结果，称为“项目型GIS”阶段。在这一阶段，用户更多关心的是GIS的基本原理，特别是GIS的数据采集、数据库建立和图形表达等功能，不关心系统数据的维护，而且一旦项目完成，系统也不再保留。例如，在研究机构或大学环境中，开展诸如土地利用适宜性评价、环境质量分析等项目研究，一般都是在这一水平上使用GIS和建设GIS的。
当GIS进入日常办事机构和政府部门时，要求将分散的空间数据集成到信息中心，用户由分散操作到信息中心操作，称为“集中型GIS”。这一阶段的GIS通常由系统开发人员按照常用的GIS项目任务（表1）进行开发，而且对建立的数据库实现了高效管理和不断维护，保证部门的用户能够随时利用最新的数据进行事务处理和辅助决策。例如，我国建立的国务院政策综合国情地理信息系统、海南省国土资源信息系统、天津市资源与环境系统、北京市公路局的公路管理信息系统等。
表1 常用的GIS项目任务［宫鹏］
自20世纪90年代中期起，特别是随着数字地球和国家信息化战略目标的提出，GIS的应用迅速地向同一机构的多个部门延伸和扩展，GIS成为整个机构的多部门业务管理和决策系统，称之为“多部门GIS”或“企业型GIS”。企业型GIS的主要特点是，机构内的多个部门共享一个GIS系统，系统通过网络通信和分布式计算实现数据资源的共享，克服地域的阻隔，保证信息的及时沟通和各类业务工作的统一协调，从整体上提高政府职能和业务管理水平，这是GIS应用发展的主要趋势。例如，城市规划、国土管理、市政建设、测绘、交通、电力、环境等部门都在应用和开发这种基于网络的GIS业务系统。深圳市规划国土局从 1992 年开始建立深圳市规划国土信息系统（简称SUPLIS），该系统以规划为龙头，以土地为中心，包含该局的计划、市政、报建、房地产、测绘等多项业务管理和办公自动化的综合性、空间型信息系统。
该系统的主要三个子系统为规划管理子系统、土地管理子系统和地籍测绘子系统，分别服务于规划管理、地政管理和地籍测绘管理等部门，形成在深圳市规划国土局范围内以计算机和GIS技术支持的、以全局业务所包含的空间数据和与之相关的非空间数据为基础的面向业务管理的高效运作体系。系统的主要特点：（1）系统功能的设计以实用为原则。所用到的技术、软件和硬件是较为成熟的，功能设计是在做充分用户调查和规范某些非规范性业务工作流程的基础上进行的。（2）GIS与办公自动化系统功能互为补充，形成统一的办公体系。例如大型关系数据库管理系统Oracle对于非空间数据的管理功能、安全机制、分布式处理的能力等方面远远强于现有的GIS基础软件，因此对于偏重绝大部分非空间数据管理的系统，如办公自动化系统、房地产权管理系统、公文督办系统等均采用了Oracle数据库管理系统，而对于处理空间数据的部分，则采用基础GIS软件ARC/INFO。再如在土地管理系统中，划地部分由ARC/INFO处理图形数据，而在用地批约管理中则使用Oracle软件，完成GIS系统与办公自动化系统的功能互补。（3）系统设计中考虑了分布式的数据管理技术和网络技术，实现全局协同办公，例如在办公自动化系统设计中，充分考虑了数据的分布式管理，利用Oracle的DBLink来实现，对于空间数据而言，由于其数据量大、结构复杂，实现完全分布式处理还有困难，因此在设计中考虑针对不同类型的空间数据采用不同的方法。网络方面，市局与分局和局部国土所利用了DDN数据专线，对于未联网的国土所则考虑通过WebGIS用电话线实现图形查询。（4）实施有效的海量空间数据的管理模式。系统的数据库包括地形数据库、用地数据库、地籍数据库、规划数据库、路网数据库以及与办公业务有关的数据库，其中大比例尺地形图数据量非常庞大，因此在选择GIS基础软件时必须进行市场调查，最后确定ARC/INFO的MAPLIBRARY作为系统空间数据的管理软件。（5）Internet与GIS技术的结合。利用AutoDesk公司的MapGuide作为基本平台，成功开发了具有图形查询能力的房地产信息发布系统，该系统以房地产企业为应用对象，面向全社会服务的房地产信息管理系统和信息网，该网于1997年12月开通，并与1998年10月与因特网连接，普通市民利用该网可以了解与购房有关的知识，并对具体楼盘进行信息查询等。
“十五”期间，我国许多部门和地区相继提出了“数字行业”“数字省区”等发展规划，例如江苏省国土资源信息系统也属于这种多部门的GIS。该系统以地政管理、矿政管理、统计分析、综合事务管理、信息发布、信息查询及决策支持等管理和服务子系统为核心，以土地基础信息、地矿基础信息、基础地理信息及其他相关领域的基础信息为数据源，以统一的信息化为标准，相关政策法规与管理制度、独立的信息化机构为保障，构成省、市、县三级系统，各级系统通过国土资源信息网络达成彼此间以及与国家级系统的连接，实现信息的远程交换和共享，具有多层次、多平台、多功能和网络化的明显特征，代表了我国发展基于GIS专题应用系统的新阶段。
与此同时，近年来兴起的众多WebGIS和基于PDA的服务系统，代表了GIS应用于社会，即“社会型GIS”的发展阶段，这个阶段正在成为热点，将为我国广大公众造福。
Abstract： The exploring and developing of GIS are mainly introduced in the both parts of basic background and developing stage of GIS.GIS construction is developed from experimentation and local application of preliminary developing stage to practicability，integration and industrialization.GIS is becoming the tools of national economy and society development and plays a important function in all trades.The four stages of GIS industrialization application system in our country are declared through practical examples.
Key words： GIS；experimentation study；practical application；developing；industrialization