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GIS发展40多年来， 系统结构的变革经历了以下4个不同的发展阶段：
1.以主机为中心的GIS系统技术体系结构 （20世纪70年代初至80年代初）: 此时的GIS系统由一台或多台计算机和少数终端以及单一的数据库组成， 用户通过终端共享主机的CPU能力、 数据和外设等资源，由主机进行各种数据处理。
2.以桌面PC机为核心的GIS系统技术体系结构（1981年至今）: PC机出现后，由于其功能日益增强， 出现了许多完全以PC机为硬件平台的GIS系统软件， 整个GIS系统就是由一台PC机及相关的输入输出外围设备 和装载于PC机硬盘上的GIS系统软件组成， 由PC机完成原来主机和终端的一切功能。 这是目前GIS系统的一种主要体系结构。
3.局域网GIS:由多台主机、多个数据库与多个终端组成的网络系统， 以服务器（Server)为中心，在网络管理软件的支持下， 不同用户可以共享系统资源及处理能力， 但系统内部基本上处于独立运行状态， 互相之间基本上没有协同系统资源及处理能力。
4.基于Intemet/Intranet的Web GIS系统体系结构（1995年至今）： 由多主机、多数据库与多台终端通过Internet/Intranet连接而组成， 是一种通过Internet连接大量分布在不同地点、 不同部门的独立的GIS系统。WebGIS具有客户/服务器（C/S）结构。 客户机具有获得信息和各种应用的功能，服务器提供信息和系统服务。