從系統(tǒng)角度看，在未來(lái)的幾十年內(nèi)。地理信息將向著數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化（interoperable GIS）、數(shù)據(jù)多維化（3D&4D GIS）系統(tǒng)集成化（componentGIS）、系統(tǒng)智能化（CybeGIS）、平臺(tái)網(wǎng)紀(jì)念品化（WebGIs）和應(yīng)用社會(huì)化（數(shù)字地球）的方向發(fā)展。

Interoperable GIS

目前的地理信息系統(tǒng)大多是基于具體的、相互獨(dú)立和封閉的平臺(tái)開(kāi)發(fā)的，它們采用不同的窨數(shù)據(jù)格式，對(duì)地理數(shù)據(jù)的組織也有很大的差異。這使得在不同軟件上開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)這間的數(shù)據(jù)交換存在困難，采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)也只能部分地解決問(wèn)題。另外，不同的應(yīng)用部門(mén)對(duì)地理現(xiàn)象有不同的理解。對(duì)地理信息有不同的數(shù)據(jù)定義，這就阻礙了應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，帶來(lái)了領(lǐng)域間共同協(xié)作時(shí)信息共享和交流的障礙 ，限制了地理信息系統(tǒng)處理技術(shù)的發(fā)展。
地理數(shù)據(jù)的繼承與共享、地理操作的分布與共享、GIS的社會(huì)化和大眾化等客觀需求，使得盡可能降低采集、處理地理數(shù)據(jù)的成本以及實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的共享和互操作成為共識(shí)。互操作地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)就是訓(xùn)了鋤頭傳統(tǒng)GIS開(kāi)發(fā)方式帶來(lái)的數(shù)據(jù)語(yǔ)義表達(dá)上不可調(diào)和的矛盾，這是一個(gè)新的GIS系統(tǒng)集成平臺(tái)，它實(shí)現(xiàn)了在異構(gòu)不幸下多個(gè)地理信息系統(tǒng)之間的互相通信和協(xié)作，以完成某一特定任務(wù)。
1996年，美國(guó)成立了開(kāi)放地理信息系統(tǒng)聯(lián)合會(huì)（OGC,Open Gis Consortium)旨在利用其擔(dān)出的開(kāi)放地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范(OGIS)給出一個(gè)分布式訪問(wèn)地理數(shù)據(jù)和獲得地理數(shù)據(jù)處理能力的軟件框架，各軟件開(kāi)發(fā)商可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)和使用規(guī)范所描述的公共接口模板進(jìn)行互操作。0GIS規(guī)范是互操作GIS研究中的重大進(jìn)展，它在傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)軟件和未來(lái)的高帶寬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的異構(gòu)地學(xué)處理環(huán)境之間架起一座橋梁。目前，0GIS規(guī)范初具規(guī)模，很多GIS則牛開(kāi)發(fā)商也先后聲明支持該規(guī)范。國(guó)內(nèi)的一些具有戰(zhàn)略眼光的GIS軟件商也在密切關(guān)注著OGIS規(guī)范，并己著手開(kāi)發(fā)遵循該規(guī)范的基礎(chǔ)性GIS軟件。

3D＆4DGIS

GIS處理的空間數(shù)據(jù)，從本質(zhì)上說(shuō)是三維連續(xù)分布的。但是，目前GIS的主要應(yīng)用還停留在處理地球表面的數(shù)據(jù)上，大多數(shù) GIS平臺(tái)都支持點(diǎn)、線、面三類(lèi)空間物體，不能很好地支持曲面(體)，這主要是因?yàn)槿SGIS 在數(shù)據(jù)的采集、管理、分析、表示和系統(tǒng)設(shè) 計(jì)等方面要比二維GIS復(fù)雜得多。盡管有些GIs軟件還采用建立數(shù)字高程模型的方法來(lái)處理和表達(dá)地形的起伏，但涉及到地下和地上的亮三維的自然和人工景觀就顯得無(wú)能為力，只能把它們先投影到地表，再進(jìn)行處理，這種方式實(shí)際上還是以二維的形式來(lái)處理數(shù)據(jù)的。這種試圖用二維系統(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G1S目前的研究重點(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)，以及體視化技術(shù)的運(yùn)用、三維系統(tǒng)的功能和模塊設(shè)計(jì)等方面。
另一方面，地理后息系統(tǒng)所描述的地理對(duì)象往往具有時(shí)間屬性，即時(shí)態(tài)。隨著時(shí)間的推移，地理對(duì)象的特征會(huì)發(fā)生變化，而這種變化司能是很大的，但目前大多數(shù)地理信息系統(tǒng)都不能很好地支持地理對(duì)象和組合事件時(shí)間維的處理。許多GIS應(yīng)用領(lǐng)域的要求都是基于肘間特征的，如區(qū)域人口的變化、平均年齡的變化、洪水最高水位的變化等。 對(duì)這樣的應(yīng)用背景，僅采取作為屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)屬性不能很好地解決問(wèn)題，因此， 如何設(shè)計(jì)井運(yùn)用四維GIS來(lái)描述、處理地理對(duì)象的時(shí)態(tài)特征也是GIS的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。

COmponent GIS(ComGIS)

構(gòu)件式軟件技術(shù)成為了當(dāng)今軟件技術(shù)的潮流之一，它的出現(xiàn)改變了以往封閉、復(fù)雜、難以維護(hù)的軟件開(kāi)發(fā)模式。 ComGIS便是順應(yīng)這一潮流的新一代地理信息系統(tǒng)，是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和構(gòu)件式軟件技術(shù)在 GIs軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。
ComGIS的基本思想是把GIS的功能模塊劃分為多個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能。 各個(gè)GIS控件之間，以及GIS控件與其它非 GIs控件之間，可以方使地通過(guò)可視化的軟件開(kāi)發(fā)工具集成起來(lái)，形成最終的GIS應(yīng)用。 控件如同一推各式各樣的積木，割門(mén)分別實(shí) 現(xiàn)不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根據(jù)需要把實(shí)現(xiàn)各種功能的“積木”搭建起來(lái)， 就構(gòu)成地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)。
組件軟件的可編程和可重用的特點(diǎn)在為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商提供有效的系統(tǒng)維護(hù)方法的同時(shí)，也為 GIS最終用戶(hù)提供了方便的二次開(kāi)發(fā)手段。因此， ComGIS；陪在很大程度上推動(dòng)GIS軟件的系統(tǒng)集成化和應(yīng)用大眾化，同時(shí)也很好地適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，是一種 WebGIS的解決方案。
目前，國(guó)內(nèi)外一些著名的GIS軟件廠商都推出了基于COM技術(shù)的GIS軟件。 ComGIS的出現(xiàn)給國(guó)內(nèi)GIS基礎(chǔ)軟件的開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)良好的機(jī)遇，它打破了GIS勘出軟件由幾個(gè)廠商壟斷的格局，開(kāi)辟了以提供專(zhuān)業(yè)組件 來(lái)打入GIS市場(chǎng)的新途徑。

WebGIS

飛速發(fā)展的Internet／Intranet已經(jīng)成為GIS新的系統(tǒng)平臺(tái)，利用Internst技術(shù)在 web上發(fā)布空間數(shù)據(jù)供用戶(hù)瀏覽和使用是GIS發(fā)展的必然趨勢(shì)。從www的任一節(jié)點(diǎn)， Internet用戶(hù)可以瀏覽 WebG!S站點(diǎn)中的空 間數(shù)據(jù)、制作專(zhuān)題圖，進(jìn)行各種空間檢索和 空間分析，這就是基于www的地理信息系統(tǒng) (WebGIS)。 WebG!S顯然要求支持Internet ／Intranet標(biāo)準(zhǔn)，具有分布式應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)，它可以看作是由多主機(jī)、多數(shù)據(jù)庫(kù)與多臺(tái)終 端通過(guò)Internet／Intranet組成的網(wǎng)絡(luò)．其 網(wǎng)絡(luò)Client端為GIS功能層和數(shù)據(jù)管理層，用以獲得信息和各種應(yīng)用i網(wǎng)絡(luò)Server端為 數(shù)據(jù)維護(hù)層，提供數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)服務(wù)。
WebGIS系統(tǒng)可以分為四個(gè)部分：webGIS 瀏覽器，用以顯示空間數(shù)據(jù)信息并支持C11ent端的在線處理，如查詢(xún)和分析等； WebGIS信息代理，用以均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)空間信息網(wǎng)絡(luò)化；WebGIS服務(wù)器，用隊(duì)病足 瀏覽器的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，完成后臺(tái)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的 管理；W功GJS編輯器，提供導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)的功能，形成完整的GIS對(duì)象、GIS模型和GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編輯和表現(xiàn)環(huán)境。
目前， WebGIS的實(shí)現(xiàn)方法有 Java編程法、 ActiveX法、公共網(wǎng)夫接口法(CGl)、服務(wù)器應(yīng)用程序接口法(ServerAPl)和插件法 (PlUgins)等。 國(guó)外ESRI、 Maplnfo、 Intergraph、 AutoDesk等公司已經(jīng)提供了他們各自的WebGIS解決方案，國(guó)內(nèi)的武漢測(cè)繪科技大學(xué)實(shí)現(xiàn)了 Internet GeoStar；北京大學(xué)李瘍教授、許卓群教授和中科院這感應(yīng)用研究所楊崇俊研究員各自領(lǐng)導(dǎo)的課題組都在從事 WebGIS開(kāi)發(fā)，許多其他的GIS公司也在WebGIS方面做了很多工作。
WebGIS是GIS走向杜會(huì)化和大眾化的有 效途徑，也是GIS發(fā)展的必由之路。

CYberGIS

賽博空間(CyberSpace)目前在媒體中較多出現(xiàn)，它以計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通后、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的綜合應(yīng)用為基礎(chǔ)， 構(gòu)造出一種人們進(jìn)行社會(huì)交往和交流的新型空間，是一個(gè)人工世界?？茖W(xué)家預(yù)言未來(lái)的人們將在賽博空間里的信息海洋中生活，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從一個(gè)信息源到另一個(gè)信息源進(jìn)行信息交流和信息創(chuàng)造。世界各地的人民在全新的賽博空間中漫游．實(shí)現(xiàn)相互之間的通信、貿(mào)易和科教活動(dòng)。
計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了從軟件的模塊化到軟件的對(duì)象化轉(zhuǎn)變的過(guò)程，目前，正在進(jìn)一步向軟件的智能化發(fā)展。軟件智能體 (Agent)是軟件設(shè)計(jì)進(jìn)一步抽象的結(jié)果，是為適應(yīng)廣泛的分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境而發(fā)展起來(lái)的軟件技術(shù)方向。麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室主任貝蒂.梅斯(PatieMaes)認(rèn)為：軟件智能體是“駐留在復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它們自治地感知環(huán)境并作用于環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)定的目標(biāo)集或任務(wù)。”
作為軟件智能體的一種，空間智能體處于分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境中，感知并作用于這一環(huán)境，以各種不同的形式出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的智能獲取、處理、存儲(chǔ)、搜索、表現(xiàn)以及決策支持。這種空間智能體擁有兩種非常重要的能力：一是利用空間知識(shí)進(jìn)行推理， 二是可進(jìn)化。
在賽博空間中以這種空間智能體做為構(gòu)成模塊的GIS系統(tǒng)就是CyberGIS，它自動(dòng)地接受用戶(hù)以高級(jí)語(yǔ)言描述的指令，利用它能 夠感知并作用于所處的賽博空間的“本領(lǐng)”． 通過(guò)與其他空間智能體的交互，為用戶(hù)找到賽博空間中所需要的信息。

數(shù)字地球

數(shù)字地球一詞近來(lái)風(fēng)靡全球，從哲學(xué)上說(shuō)，數(shù)字地球是對(duì)真實(shí)地球及菘相關(guān)現(xiàn)象統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)與認(rèn)識(shí)，從技術(shù)上說(shuō)，數(shù)字地球是一人在全球范圍內(nèi)建立的一個(gè)以空間位置為主線，將信息組織起來(lái)的復(fù)雜系統(tǒng)，也就是全球范圍的，以地理位置及其相互關(guān)系為基礎(chǔ)而組成的信息框架，并在該框架內(nèi)嵌入我們所能獲得的信息的總稱(chēng)。
數(shù)字地球在當(dāng)前以工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)為主體的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重大作用己初見(jiàn)端倪，它在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、地礦、交通、通訊、教育、 環(huán)境、人口、城市建設(shè)等幾十個(gè)領(lǐng)域都能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和杜會(huì)效益，比如農(nóng)作物監(jiān)測(cè)和估產(chǎn)、土地覆蓋物的識(shí)別和評(píng)價(jià)、地籍的管理和規(guī)劃、災(zāi)宮的模議和預(yù)報(bào)以及監(jiān)測(cè)和評(píng)佑等。
作為新的凝聚全人類(lèi)夢(mèng)想的目標(biāo)，數(shù)字地球提供了一種前所未有的認(rèn)識(shí)地球的方 式，它將對(duì)人類(lèi)與自然的協(xié)調(diào)和平衡帶來(lái)不可估量的推進(jìn)作用。
GIS未來(lái)的發(fā)展主要表現(xiàn)為傳統(tǒng)G!S在 內(nèi)容(3D＆4DGIS、 CyberGIS)和結(jié)構(gòu) (Interoperable GIS、 CompGIS、 WebGIS) 兩方面的完善，這兩個(gè)方面都將統(tǒng)一于數(shù)字地球框架下。 從另一個(gè)角度來(lái)看， GIS的發(fā)展是首先面臨著GIS應(yīng)用領(lǐng)域的具體需求，然后在相關(guān)支撐技術(shù)的發(fā)展和完善下得以實(shí)現(xiàn)，而數(shù)字地球作為“集大成者”，無(wú)疑是GIS最終的發(fā)展目標(biāo)。
GIS從學(xué)術(shù)研究走向產(chǎn)業(yè)化(總結(jié)）
GIS從學(xué)術(shù)研究走向產(chǎn)業(yè)化地理信息系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)為GIS，它是20世60年代開(kāi)始迅速發(fā)展起來(lái)的地理學(xué)研究技術(shù)，是多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物。 雖然不同領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)GIS的定義并不一致，但廣義而言，凡是對(duì)空間資料進(jìn)行各種處理、應(yīng)用、分析的系統(tǒng)均可稱(chēng)之為地理信息系統(tǒng)，它具備地理信息的獲取、存儲(chǔ)、 檢索、處理、分析和顯示等功能。
用戶(hù)的需要、技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用方法論的提高等因素，深深地影響著GIS的發(fā)展， 而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的飛速發(fā)展更是大大加速了 GIS普及應(yīng)用的進(jìn)程，最終將幫助人類(lèi)實(shí)現(xiàn)建立“數(shù)字化地球”的夢(mèng)想。