1.5. 地理信息系统发展简史

1.5.1. 六十年代开拓发展阶段 #

六十年代初，计算机技术开始用于地图量算、分析和制作， 由于机助制图具有快速、廉价、灵活多样、易于更新、操作简便、质量可靠、便于存储、量测、分类、合并和覆盖分析等优点而迅速发展起来。 六十年代中期，由于对于自然资源和环境的规划管理和应用加速增长的需要， 对大量空间环境数据存储、分析和显示技术方法改进的要求， 以及计算机技术及其在自然资源和环境数据处理中应用的迅速发展， 促使对地图进行综合分析和输出的系统日益增多。

六十年代中后期，许多与GIS有关的组织和机构纷纷建立并开展工作， 如美国城市和区域系统协会（URISA）在1966年成立， 美国州信息系统全国协会（NASIS）在1969年成立， 城市信息系统跨机构委员会（UAAC）在1968年成立， 国际地理联合会（IGU）的地理数据遥感和处理小组委员会在1968年成立等。 这些组织和机构相继组织了一系列地理信息系统的国际讨论会。

最初的系统主要是关于城市和土地利用的， 如加拿大地理信息系统（CGIS）就是为处理加拿大土地调查获得的大量数据建立的。 该系统由加拿大政府组织于1963年开始研制实施，到1971年投入正式运行， 被认为是国际上最早建立的、较为完善的大型使用的地理信息系统。

由于计算机硬件系统功能较弱，限制了软件技术的发展。 这一时期地理信息系统软件的研制主要是针对具体的GIS应用进行的，到六十年代末期， 针对GIS一些具体功能的软件技术有了较大进展。

第一，栅格——矢量转换技术、自动拓扑编码以及多边形中拓扑误差检测等方法得以发展， 开辟了分别处理图形和属性数据的途径；

第二，具属性数据的单张或部分图幅可以与其他图幅或部分在图边自动拼接，从而构成一幅更大的图件， 使小型计算机能够分块处理较大空间范围（或图幅）的数据文件；

第三，采用命令语言建立空间数据管理系统， 对属性再分类、分解线段、合并多边形、改变比例尺、测量面积、产生图和新的多边形、按属性搜索、输出表格和报告以及多边形的叠加处理等。

这一时期的软件主要针对当时的主机和外设开发的，算法尚嫌粗糙，图形功能有限。

1.5.2. 七十年代巩固阶段 #

进入七十年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存取设备——硬盘的使用， 为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的手段。 用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使GIS朝着使用方向迅速发展。 一些发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。 如美国森林调查局发展了全国林业统一使用的资源信息显示系统； 美国地质调查所发展了多个地理信息系统用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息较典型的有GIRAS； 日本国土地理院从1974年开始建立数字国土信息系统， 存储、处理和检索测量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息，为国家和地区土地规划服务； 瑞典在中央、区域和市三级上建立了许多信息系统， 比较典型的如区域统计数据库、道路数据库、土地测量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等； 法国建立了地理数据库GITAN系统和深部地球物理信息系统等。

此外，探讨以遥感数据为基础的地理信息系统逐渐受到重视， 如将遥感纳入地理信息系统的可能性、接口问题以及遥感支持的信息系统的结构和构成等问题；美国喷气推动实验室（JPL）在1976年研制成功兼具影像数据处理和地理信息系统功能的影像信息系统IBIS（ImageBased InformationSystem）， 可以处理Landsat影像多光谱数据；NASA的地球资源实验室在1979年至1980年发展了一个名为ELAS的地理信息系统， 该系统可以接受LandsatMSS影像数据、数字化地图数据、机载热红外多波段扫描仪以及海洋卫星合成孔径雷达的数据等， 产生地面覆盖专题图。

由于这一时期GIS的需求增加，许多团体、机构和公司开展了GIS的研制工作，推动GIS软件的发展。 据IGU地理数据遥测和处理小组委员会1976年的调查，处理空间数据的软件已有600多个， 完整的GIS有80多个。 这一时期地图数字化输入技术有了一定的进展，采用人机交互方式，易于编辑修改，提高了工作效率， 扫描输入技术系统出现。 图形功能扩展不大，数据管理能力也较小。 这一时期软件最重要的进展是人机图形交互技术的发展。

1.5.3. 八十年代突破阶段 #

由于计算机的发展，推出了图形工作站和个人计算机等性能价格比大为提高的新一代计算机， 计算机和空间信息系统在许多部门广泛应用。 随着计算机软、硬件技术的发展和普及，地理信息系统也逐渐走向成熟。 这一时期是地理信息系统发展的重要时期。 计算机价格的大幅度下降，功能较强的微型计算机系统的普及和图形输入、输出和存储设备的快速发展， 大大推动了地理信息系统软件的发展，并研制了大量的微机GIS软件系统。 由于微机系统的软件环境限制较严，使得在微机GIS中发展的许多算法和软件技术具有很高的效率， GIS软件技术在以下几个方面有了很大的突破。 在栅格扫描输入的数据处理方面，尽管扫描数据的处理要花费很长的机时（与扫描时间相比为10：1）， 但是仍可大大提高数据输入的效率； 在数据存储和运算方面，随着硬件技术的发展，GIS软件处理的数据量和复杂程度大大提高， 许多软件技术固化到专用的处理器中； 而且遥感影像的自动校正、实体识别、影像增强和专家系统分析软件也明显增加； 在数据输出方面，与硬件技术相配合，GIS软件可支持多种形式的地图输出； 在地理信息管理方面，除了DBMS技术已发展到支持大型地图数据库的水平外， 专门研制的适合GIS空间关系表达和分析的空间数据库管理系统也有了很大的发展。

总之，这一时期的地理信息系统的发展有如下特点：

第一，在七十年代技术开发的基础上，地理信息系统技术全面推向应用；

第二，开展工作的国家和地区更为广泛，国际合作日益加强，开始探讨建立国际性的地理信息系统， 地理信息系统由发达国家推向发展中国家，如中国；

第三，地理信息系统技术进入多种学科领域， 从比较简单的、单一功能的、分散的系统发展到多功能的、共享的综合性信息系统，并向智能化发展， 新型的地理信息系统将运用专家系统知识，进行分析、预报和决策；

第四，微机地理信息系统蓬勃发展，并得到广泛应用。 在地理信息系统理论指导下研制的地理信息系统工具具有高效率和更强的独立性和通用性， 更少依赖于应用领域和计算机硬件环境，为地理信息系统的建立和应用开辟了新的途径。

我国地理信息系统方面的工作自八十年代初开始。 以1980年中国科学院遥感应用研究所成立的全国第一个地理信息系统研究室为标志，在几年的起步发展阶段中， 我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制定、局部系统建立、初步应用实验和技术队伍培养等方面都取得了进步， 积累了经验，为全国范围内开展地理信息系统的研制和应用奠定了基础。

1.5.4. 九十年代社会化阶段 #

进入九十年代，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及， 地理信息系统将深入到各行各业乃至各家各户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。 地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统， 尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。 而且，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加，从而导致地理信息系统应用的扩大与深化。 国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题。

自九十年代起，中国地理信息系统步入快速发展阶段。 力图使地理信息系统从初步发展时期的实验、局部应用走向实用化和生产化， 为国民经济重大问题提供分析和决策依据。 同时地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。

从60年代以来地理信息系统发展中重要的历史事件：

• 1960 美国空军 CIA首次成功地发射CORONA

• 1963 Roger Tomlinson开始了加拿大地理信息系统的开发

• 1963 Dr. Edgar Horwood 建立了城市与区域信息系统联合会(URISA)

• 1964 Howard Fisher 建立了计算机图形和空间分析的哈佛实验室

• 1966 SYMAP系统在西北技术学院研制并在哈佛实验室完成

• 1967 DIME（双重独立制图编码）为美国人口普查局所研制

• 1969 Jack 和Laura Dangermond 建立了环境系统研究所(ESRI)

• 1969 Jim Meadlock建立了Integraph公司

• 1969 在英国诞生了激光扫描仪

• 1969 Ian McHarg 很有影响的书“自然设计(Design With Nature)”出版

• 1971 加拿大地理信息（CGIS）建立

• 1972 IBM的GFIS发布

• 1972 GISP（General Information System for Planning）开发

• 1972 Landsat卫星首次发射成功

• 1973 USGS 研制了地理信息提取和分析系统

• 1973 马里兰自动地理信息(MAGI, Maryland Automatic Geographic Information)开发

• 1974 在伦敦的皇家艺术学院建立了试验制图单元(ECU, Experimental Cartography Unit)

• 1974 首次自动制图会议在Reston, 弗吉尼亚召开

• 1976 明尼苏达研制了明尼苏达土地管理信息系统

• 1977 USGS研制了数字化线图(DLG)空间数据模式

• 1978 ERDAS成立

• 1978 地图叠加复合与统计系统开发

• 1979 哈佛图形实验室研制了ODYSSEY GIS

• 1981 ESRI ARC/ INFO GIS发布

• 1982 NASA发射了Landsat TM4

• 1983 ETAK数字制图公司成立

• 1984 Marble, Calkins & Peuquet出版了“地理信息系统的基本读物”（Basic Readings in Geographic Information Systems）

• 1984 第一届国际空间数据处理会议召开

• 1984 Landsat商业化

• 1984 NASA 发射Landsat TM5

• 1985 GPS成为可运行系统

• 1985 美国军队建筑工程实验室开始研制GRASS（Geographic Resources Analysis Support Systems，地理资源分析支持系统）

• 1986 MapInfo建立

• 1986 Peter Burrough出版了“土地资源评估的地理信息系统原理”(Principles of Geographic Information Systems for Land Resources Assessment)

• 1986 SPOT卫星首次发射

• 1987 “地理信息系统的国际杂志” 出版

• 1987 Tydac SPANS GIS发布

• 1987 科拉克大学开始Idrisi项目

• 1988 美国人口调查局第一次公开发布TIGER

• 1988 纽约州立大学开始研制GIS-L Internet list-server

• 1988 GIS World首次发行

• 1988 首次GIS/ LIS会议举行

• 1988 英国的区域研究实验室成立

• 1988 Small World公司成立

• 1989 在英国成立了地理信息系统联合会(AGI)

• 1989 Stan Arnoff出版了“地理信息系统：一个管理透视” （Geographic Information Systems: a Management Perspective）

• 1989 Intergraph 发布MGE

• 1991 Maguire, Goodchild 和Rhind出版了“地理信息系统：原理和应用”

• 1992 MAPS ALIVE发行

• 1993 Digital Matrix Systems发布了InFoCAD for Windows NT第一个版本，它是第一个基于Win NT的GIS软件

• 1994 OGC形成（David Schell, Ken Gardells, Kurt Buehler,et al）

• 1995 MapInfo专业版发布

• 1999 NASA发射了Landsat TM7