目前，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，據(jù)統(tǒng)計(jì)已接近60 個(gè)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得GIS發(fā)生了新的變化。GIS正朝著一個(gè)可運(yùn)行的、分布式的、開(kāi)放的、網(wǎng)絡(luò)化的全球GIS發(fā)展。在未來(lái)幾十年內(nèi)，GIS將向著數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)多維化、系統(tǒng)集成化、系統(tǒng)智能化、平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化和應(yīng)用社會(huì)化（數(shù)字地球）的方向發(fā)展。其中三維GIS、時(shí)態(tài)GIS和網(wǎng)絡(luò)GIS已經(jīng)成為GIS發(fā)展的趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)。
三維GIS
隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，二維GIS已經(jīng)無(wú)法滿足用戶的需求，用戶需要更為直觀、真實(shí)的三維GIS來(lái)作為交互式查詢和分析的媒介。三維GIS是GIS的一個(gè)重要發(fā)展方向，也是GIS研究的熱點(diǎn)之一，其研究范圍涉及數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)等多門(mén)科學(xué)領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)三維GIS的三維結(jié)構(gòu)、三維建模以及單一領(lǐng)域的應(yīng)用提出了許多方法和技術(shù)手段?，F(xiàn)有的三維GIS中，系統(tǒng)功能在三維場(chǎng)景可視化、實(shí)時(shí)漫游等方面取得了較好的成果，但查詢分析功能比較弱。然而恰恰是這一功能在三維GIS的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用中具有十分重要的地位，它使三維GIS具有輔助決策支持能力。然而三維查詢分析的實(shí)現(xiàn)卻非常困難，三維GIS在數(shù)據(jù)的采集、管理、分析、顯示和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面要比二維GIS復(fù)雜得多，并不是簡(jiǎn)單地增加Z坐標(biāo)的問(wèn)題。盡管有些GIS軟件采用建立數(shù)字高程模型的方法來(lái)處理和表達(dá)地形的起伏，但涉及地下和地上的三維的自然和人工景觀就無(wú)能為力，只能將其投影到地表，再進(jìn)行處理，這種方式實(shí)際上仍是以二維的形式來(lái)處理數(shù)據(jù)。試圖用二維系統(tǒng)來(lái)描述三維空間的方法，必然存在不能精確地反映、分析和顯示三維信息的問(wèn)題。
三維GIS是許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)IS的基本要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以前只能應(yīng)用于大型的主機(jī)和圖形工作站上的三維顯示，也能在普通的PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)，以前的GIS大多提供了一些較為簡(jiǎn)單的三維顯示和操作功能，但這與真三維表示和分析還有很大差距?，F(xiàn)在，三維GIS可以支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了三維空間操作和分析問(wèn)題。特別是三維GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，將使三維GIS更加真實(shí)地表現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界，也更符合用戶的需求。
目前，三維G1S的研究重點(diǎn)集中在三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如數(shù)字表面模型、斷面、柱狀實(shí)體等）的設(shè)計(jì)、優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)，以及可視化技術(shù)的運(yùn)用、三維系統(tǒng)的功能和模塊設(shè)計(jì)等方面。
時(shí)態(tài)GIS
傳統(tǒng)的GIS處理的是無(wú)時(shí)間概念的數(shù)據(jù)，只能是現(xiàn)實(shí)世界在某個(gè)時(shí)刻的“快照”。它把時(shí)間當(dāng)作一個(gè)輔助因素，當(dāng)被描述的對(duì)象隨時(shí)間變化比較緩慢且變化的歷史過(guò)程無(wú)關(guān)緊要時(shí)，可以用數(shù)據(jù)更新的方式來(lái)處理時(shí)間變化的影響。然而，GIS
所描述的現(xiàn)實(shí)世界是隨時(shí)間連續(xù)變化的，隨著GIS應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，在如下應(yīng)用中，時(shí)間維必須作為與空間等量的因素加入到GIS中來(lái)。
一是對(duì)象隨時(shí)間變化很快，噪聲污染、水質(zhì)檢測(cè)、日照變化等，一秒鐘得到一個(gè)甚至幾個(gè)數(shù)據(jù)。二是歷史回溯和衍變，地籍變更、環(huán)境變化、災(zāi)難預(yù)警等需要根據(jù)已有數(shù)據(jù)回溯過(guò)去某一時(shí)刻的情況或預(yù)測(cè)將來(lái)某一時(shí)刻的情況。三是地球科學(xué)家想對(duì)某一時(shí)刻的所有地質(zhì)條件或某一時(shí)間段內(nèi)的平均地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，他們是否能容易地獲得在“A
時(shí)刻的值或從時(shí)間B 到時(shí)間C 這段時(shí)間內(nèi)的值”。
將時(shí)間的影響考慮到GIS應(yīng)用中，就產(chǎn)生了時(shí)態(tài)GIS或四維GIS。當(dāng)前主要的時(shí)態(tài)GIS
模型包括空間－時(shí)間立方體模型、序列快照模型、基圖修正模型、空間－時(shí)間組合體模型 。時(shí)態(tài)GIS
的研究重點(diǎn)主要在時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)模型（如何設(shè)計(jì)并建立一個(gè)有效的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)）、時(shí)空分析和推理（如何根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中大量的時(shí)間序列數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行包括時(shí)間推理和空間推理在內(nèi)的數(shù)據(jù)分析）、時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（目前主要研究的是時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言，而真正數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)層次的研究很少）、時(shí)空數(shù)據(jù)的可視化研究（探討不同時(shí)間數(shù)據(jù)的顯示、制圖和符號(hào)化）
4個(gè)方面。其中有關(guān)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)模型的研究比較深入，而對(duì)時(shí)態(tài)的可視化問(wèn)題研究較少，過(guò)去一般借助軌跡線等方法描述地理數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)特征，現(xiàn)在的研究是向借助動(dòng)畫(huà)技術(shù)表述地理數(shù)據(jù)時(shí)間維的方向發(fā)展。
網(wǎng)絡(luò)GIS
如果說(shuō)20世紀(jì)90年代是計(jì)算機(jī)的天下，那么21世紀(jì)初甚至更長(zhǎng)的時(shí)間無(wú)疑將是網(wǎng)絡(luò)的世界，也可以說(shuō)網(wǎng)絡(luò)改變了我們的世界。網(wǎng)絡(luò)已不僅僅是一種單純的技術(shù)手段，它已演變成為一種經(jīng)濟(jì)方式——網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)。
伴隨著Internet和Intranet的飛速發(fā)展，GIS的平臺(tái)已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)向了網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)GIS的好處是不言而喻的，由于地理信息和大量空間數(shù)據(jù)都是以文字、數(shù)字、圖形和影像方式表示的，將它們數(shù)字化，輸入計(jì)算機(jī)，便可方便、快速和及時(shí)地將地理信息傳送到需要的地方去，以發(fā)揮地理信息在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)中的作用。GIS工作者則需研制一個(gè)萬(wàn)維網(wǎng)上的GIS和GIS瀏覽器，使億萬(wàn)網(wǎng)民可以隨時(shí)根據(jù)需要來(lái)查詢GIS。
和傳統(tǒng)的基于Client/Server的GIS相比，網(wǎng)絡(luò)GIS有如下優(yōu)點(diǎn)：一是具有更廣泛的訪問(wèn)范圍?？蛻艨梢酝瑫r(shí)訪問(wèn)多個(gè)位于不同地方的服務(wù)器上的最新數(shù)據(jù)，Internet/Intranet的這一特有的優(yōu)勢(shì)大大方便了GIS的數(shù)據(jù)管理，使分布式的多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)管理和合成更易于實(shí)現(xiàn)。二是平臺(tái)具有獨(dú)立性。無(wú)論服務(wù)器/客戶機(jī)是何種機(jī)器，無(wú)論網(wǎng)絡(luò)GIS服務(wù)器端使用何種GIS軟件，由于使用了通用的Web瀏覽器，用戶就可以透明地訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)GIS數(shù)據(jù)，在本機(jī)或某個(gè)服務(wù)器上進(jìn)行分布式部件的動(dòng)態(tài)組合和空間數(shù)據(jù)的協(xié)同處理與分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享。三是系統(tǒng)成本降低。傳統(tǒng)GIS在每個(gè)客戶端都要配備昂貴的專業(yè)GIS軟件，而用戶經(jīng)常使用的只是一些最基本的功能，這實(shí)際上造成了極大的浪費(fèi)。網(wǎng)絡(luò)GIS在客戶端通常只需使用Web瀏覽器（有時(shí)還要加一些插件），其軟件成本與全套專業(yè)GIS相比明顯要節(jié)省得多。另外，由于客戶端的簡(jiǎn)單性而節(jié)省的維護(hù)費(fèi)用也不容忽視。四是操作更簡(jiǎn)單。要廣泛推廣GIS，使GIS為廣大的普通用戶所接受，而不僅僅局限于少數(shù)受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)用戶，就要降低對(duì)系統(tǒng)操作的要求。通用的Web瀏覽器無(wú)疑是降低操作復(fù)雜度的最好選擇。
總之，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS正在經(jīng)歷一場(chǎng)變革。三維GIS使GIS技術(shù)更加現(xiàn)實(shí)化，更能真實(shí)地再現(xiàn)客觀世界；時(shí)態(tài)GIS使GIS技術(shù)更加實(shí)用化，更能輔助決策支持；網(wǎng)絡(luò)GIS使GIS技術(shù)更加廣泛化，更能快捷迅速地提供更多的服務(wù)。為了滿足用戶對(duì)GIS功能日益增長(zhǎng)的需求，三維GIS、時(shí)態(tài)GIS和網(wǎng)絡(luò)GIS在未來(lái)數(shù)年內(nèi)，都將是GIS技術(shù)的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。
{{item.content}}