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1、中国地理信息系统发展回顾 秦其明 北京大学遥感与地理信息系 统研究所 袁胜元 河南许昌师范专科学校地理系 北京1 0 0 8 7 1 许昌4 6 1 0 0 0 摘要:中国的地理信息系统研究与应用始于7 。 年代末8 。 年代初 本又从地理数据库的建设、G I s 的理论和方法研究进展、 G I s 应用、 国产地理信息系统软件的开发和产业化、 人员 培训及学术交流等几 个方面对G I s 在中国的发展作一历史回顾. 我国的G I s 与国外相比， 虽然起步较晚， 但发展十 分迅速， 目 前 G I s 已 在我国许多领域与部门中得到广泛的应用， 显示了 地理信.息 系统在我国的广阔发展前景
2、关 键 字 : 地 。息 系 统夔 夔 亘 ， 仁 0 . G I s 发展的背景 地理信息系 统( G e o g r a p h i c a l I n f o r m a t i o n S y s t e m ， 简称G I s ) 是在计算机硬件和软件支持 下， 运用地理信息系统和系统理论， 科学管理和综合分析各种地理数据， 提供管理、 模拟、 决策、 规划、预测和预报等任务所需要的各种地理信息的技术系统。广义理解的地理信息系统由四 部分组成: 管理与使用地理信息系统的人; 描述地球表面事物属性与空间分布的数据( 包括地 理属性数据和地理空间数据) :管理与分析地理数据的软件， 如A
3、 R C / I N F O 软件和C I T Y S T A R 软件 等;输入输出、存储管理、处理和分析地理数据的硬件， 如工作站、各类微型计算机、数字化 仪、扫描仪与绘图仪等。一般认为地理信息系统是具有地理数据采集、管理、查询、计算、 分析与可视表现等多 种功能的计算 机动技术系统 地理信息系统的发展始于6 0 年代。它的诞生， 受到加拿大测量学家诺基尔. 汤姆林逊 ( R o g e r F . T o m l i n s o n ) 博士在1 9 6 。 年提出的数字 地图 思想的 推动。 世界上第一个 地理信息系 统( C G I S ) 由 加拿大 地土地管理局于1 9 7 1
4、年实现。 12 1 1 9 6 0 年， W.I . . 加瑞森( G a r r i s o n ) 在一个 国际会议上提出地理信息系统这一术语， 为与会者接受， 并得以广泛采用。由于当时计算机的 存储量小、磁带存取速度慢， 使得G I S 带有更多的机助制图的色彩， 其地学分析功能极其简单。 另外， 在6 0 年代成立了许多与G I s 有关的组织机构， 例如， 美国的城市和区域信息系统协会 ( G R I S A ) 、 州信息系统全国学会( N A S I S ) 、 国际地理联合会( I G C ) 下设的地理数据收集和处理委 员会( C G D S P ) 等。 进入7 0 年代，
5、 由于计算机软硬件技术飞速发展， 国际环保运动的兴起迫使不少 西方国家政府投资， 采用G I s 制作各种规划， 这从学术、技术准备与资金等方面 推动了 G I s 的发 展。 与此同时， 一些商业公司开始开发G I s 产品。 从2 0 世纪8 0 年代起， 地理信息系统在各国进行 推广和普及， 不少研究机构和管理部门开始应用G I s 中国的地理信息系统研究与应用始于7 0 年代末8 0 年代初。 本文从地理数据库的建设. G I S 的理论和方法研究进展、 G I s 应用、 国产地理信息系统软件的开发和产业化、 人员培训及学术 交流等几个方面对G I s 在我国的发展作一回顾。 1 .
6、地理基础数据库与专题数据库的建设 地理数据是G I S 中的“ 血液” ， 不少学者对基础地理数据库的建设给予r 高度的贡视。 沈大 昌 、左大康等人( 1 9 8 。 年) 撰文, I， 提倡“ 要从单 要素到多要素、从 局部到全国 地建立地理环境 信息数 据库” 。 在1 9 8 3 年3 月， 户科院 地学部主持召开了 地理信息系统工作交流座谈会， 起q了 “ 中国科学院地理信息系统设计 草案) ， ， 提出了发展地理信息系统的指导思想、口 标和任务、 系统构成、数据库设计、数据标准化和分步建设的思想。 1 . 1 基础数据库的建设 我国的地理信息系统是在制图和遥感的基础上发展而来的。
7、其基础数据库的建设准备上 作在G 工 S 进入我国之前就已开始。 例如， 从2 0 世纪5 0 年代至8 0 年代， 总参测绘局和国家测绘局系 统开展了 一系列航空 摄影测量和地形测图， 进行了两次几乎覆盖全国的 航空摄影月 ， 并完成了 全国1 : 2 . 5 万和1 : 1 0 万比例尺基本地形图的测制。1 : 2 0 万、1 : 5 0 万和1 : 1 0 0 万比 例尺地形图也进 行了第二代更新， 这为地理基础数据库的建立提供了重要的数据来源0 7 0 年代初期在测量、 遥 感和制图领域开始推广使用计算机， 在1 9 7 7 年诞生了 第一张由 计算机输出的全要素地图, 1 9 7 8
8、 年， 国 家计委在黄山 召开了 第一届数据库学术会议3 1 。 从这一年开始， 我国开 展了 若干单 项和 样区的数据采集预研究， 如在腾冲地区进行了景观单元与制图单元的关系、 数字地形模型、 陆 地卫星磁带的信息增强与分类、 统计数据的机助制图等四个单 项的研究。 1 9 8 1 年在渡口 一 二滩 地区的样区试验中提出了建立区域数据库模型， 并围绕这一目 标进行了信息采集、 处理、 输出 与 应用的 研究 。1 9 8 2 年， 中科院 地理研究所建成全国县 界数据库。1 9 8 4 年， 中国国家基 础地 理信息系统( N F G 工 S ) 开始立项， 该系统包括核心要素数据库( D
9、 L G ) 、 数字高程模型数据库( D E N ) , 数字栅格地图数据库( D R G ) ,数字影像数据库( D O M ) 、地名数据库、大地数据库、土地覆盖数 据库等七个数据分库， 其中地理数据库的建设被放到重要地位。 基础数据库的建设是个庞大的 系统工程， 至1 9 9 4 年己完成1 : 1 0 0 万基础地理数据库， 1 : 2 5 万数据库从1 9 9 4 年立项研究， 到1 9 9 6 年已 开始大规模生产， 1 9 9 8 年1 1 月完成并通过验收。目 前， 1 : 5 万数据库的建设正在进行中， 一 些省份也正在开展1 : 1 万地形图更新和建库工作。 国家基础地理
10、数据已 经在许多领域发挥了重 要作用。这些基础工作的开展， 为我国地理信息系统的起步打下了 坚实的基础。 1 . 2 .地理专 题数据库建设 根据不同部门的需要， 我国一些科研单位先后建成了多个地理专题数据库， 它们包括: 全 国土壤分类数据库( 1 9 9 1 年， 中科院南京土壤研究所) 。4 0 0 0 年时间跨度的地震灾害数据库 ( 1 9 9 5 ) ， 中国5 0 0 年早涝灾害数据库( 1 9 9 5 ) , 5 0 年多种灾害数据库、 全国地形要素数据库和地名 数据库、重力数据库。此外， 根据实际需要， 完成了全国遥感土地覆盖数据库建库与更新 ( 1 9 8 5 , 1 9 9
11、 0 , 1 9 9 6 ) ， 局部地区还先后建设了重大灾害背景数据库。 1 . 3 . G I S 数据库理论的探索 针对地理基础数据库与专题数据库建设中面临的问题， 国内不少学者从不同角度开展了 地理数 据库 研究与开发工作， 例如:资源数据库的建立和应用( A岳等， 1 9 7 9 ) 1, ;专题地图多 边形软件系统( 刘岳等， 1 9 8 2 ) .,“ : 地理信息网 格法软 件系统及其应用( 刘岳等， 1 9 8 4 ) “ ;地图 信息的 拓扑 检索( 毋河海， 1 9 8 6 ) 0 ) : 地图 拓扑数据的自 动组织( 李霖, 1 9 8 7 ) “ , 微机汉字大地 测
12、量数 据库系 统的 设计( 陈晓 勇， 1 9 8 7 ) W; 地学 信息 基 础数 据 库系 统 一 G I S - d B 3 的 基 本 结构( 胡 鹏 等， 1 9 8 9 ) ; 一 个历史 关系 数据库 管理 系统一 H X D B ( 许云 涛 等， 1 9 9 1 ) “ “ : 地理 数 据库的关 系 模型及其实现( 徐庆荣等 1 9 8 6 ) “ , :地图数据库中的结构化河网及其自 动建立( 杜清运 1 9 8 8 ) 0 ; 地学数据库的数学基础( 胡鹏 黄伟 1 9 8 9 ) 一， ;面向目 标数据模型在地理属性数据 库中的应用( 李德仁 1 9 9 1 ) L
13、日 ， :d B A S E 1 1 1 数据库系统的设计 与建立 赵锐 1 9 9 2 ) 伙 城市 地籍 数据库数据模型的建立( 赵地红 1 9 9 3 ) “ “ :地图数据库管理系统M B 的数据模型( 黄立平 1 9 9 4 ) “ “ ; 1 : 2 5 万地图 数据库的设 计与实现( 范小林 1 9 9 4 ) 二 ;建立地名数据库的 有关 技术 问 题( 部卫红 1 9 9 的iaa i ; 地理信息数据库实现( 阳俊彪 蔡 宣平 1 9 9 5 ) “ “ 等等， 这些研究E 作从 技术上推动了数据库的建设。 2 .引S 理论和方法的研究进展 当人们认识到G I s 的作用与
14、功能后， 其理论与方法研究才逐渐深入并系统化。在2 0 世纪8 0 年代初期， 国内部分学者已经注意到G I s 作为一个先进的T具在地理学中的作用与功能， 他们 先后对地理信息系统理论研究的范围、 研究任务和研究内容进行了探讨。 在， 9 8 3 年， 陈述彭院 士 著文指出L司 ， 地理信息系统是一 种研究空间信息的技术系 统。 黄杏元等人( 1 9 8 9 ) 撰文指出 Iz s 地理信息系统“ 具有自己独立的研究任务， 这就是以 数字形式综合和分析信息 ” 。9 0 年代， 地理 信息系统的技术发展， 也促使人们进一步思考与探讨地理信息系统发展有关的理论与方法问 题， 如陈洪经等人对信
15、息地理学的 探索与实践W， 也有人认为受到地理信息系 统、 遥感技术 与全球定位系统技术发展的推动， 正在逐步形成“ 地理信息科学” ， 它的主要 研究内容包括:地 理信息编码理论与采集方法， 计算机管理地理数据的理论与方法， 地理信息模型与分析方法， 地理信息可 视化表现的 理论， 地理 信息转换、 交换与共享 机理与 方法等川 。 根据G I s 应用的需要， 不少研究者对G I s 设计的理论与方法、 地理数据采集与数据精度、 数 据结构与不同数据转化算法、 数据库的设计与 建立、 分析模型和数字地图制图等进行了 研究。 2 . 1 .地理空间数据的采集 开展这方面工作的人包括: 利用数
16、字化仪对地图进行数字化( 柳林， 1 9 8 6 ， 任伏虎， 1 9 8 7 d : 按有限元法建立数字地面模型( 黄薇 1 9 8 7 ) ,“ ;单片微机数据采集处理系统( 吴国铺 1 9 9 0 ) “ “ ; 数字地面模型数据采集系 统的设计与使用 谢 建岳 1 9 8 8 ) w ,; 微机地形数据采集子 系统的设计与实现 邵巨良 1 9 9 1 尸， ;一种先进的交互式数据采集系统( 王长进 1 9 9 2 ) “ “ , P C - E - 5 0 0 野外 数据采 集程序设计( 吴锦明 1 9 9 3 ) “ ; 地籍 信息 采 集及成因系 统中 外业 纺码设 计及数据处理( 乔仰文， 张新生等 1 9 9 4 ) “ ;基于数字化仪的单肮片 解析转绘的研究( 李浩 1 9 9 6 ) “ “ ; 2 , 2 .数据精度的研究 开 展这方面工作的人 包括: 数字地面 模型精度分析与 取样间距的 讨论( 龚健雅 1 9 8 9 ) “ , : 用 G I s 信息改善遥感分
