GIS正逐渐脱离地理学范畴？

　　现如今的地理空间信息系统领域可以用三个关键词来描述：企业级、集成、大众化。我故意使用“地理空间”一词而不是更为常见的“地理”一词是为了强调这样一个事实：地理信息系统（GIS）已经逐渐脱离地理学的范畴。

　　在Goodchild的一篇文章中，他认为地理信息系统就技术和应用角度而言有可能超越传统地理学的范围。当然，这并不是贬低地理科学在地理空间系统中的重要性。自然地理确实提供了地理信息系统的理论基础，更重要的是，地理空间技术还为地理学提供了超越其自身局限和重新审视自己的机会。顺便说一句，有很多人认为geospatial（地理空间）这个术语非常奇怪，在美国geographical（地理的）或geographic（地理学的）还是会被经常使用。所以很难选择Geography（地理学）同Geospatial（地理空间）哪个名词在GIS中更具代表性，所以我更倾向于Geomatics（地理空间信息）这个词。

　　企业级

　　地理空间信息系统的兴起与一般信息系统密切相关。在大多数企业中，计算机的出现带来了数据处理技术和电子数据处理（EDP）部门的建立。在被看作与信息管理系统部门一样是企业的主要组成部分以前，电子数据处理部门一直是边缘角色。桌面计算的出现使大量信息管理系统功能转向个人计算机，但是数据同步性、安全性和避免冗余的要求又迫使其向客户机/服务器系统转移。当信息技术同企业越来越紧密地结合起来时，我们看到了许多应用的出现，如办公自动化、企业资源规划、供应链管理、后台办公运作和客户关系管理等。太多的应用使得一个企业内部存在多个客户机/服务器系统，而在企业范围内分布式数据处理模式的兴起，使许多地理上分散的数据被集成在一个网络内。而因特网和万维网的出现恰恰提供了这样一个网络，可以作为企业的虚拟私有网络或作为公共登录的开放式网络。

　　地理信息系统最初主要用在不同的数字制图中心或GIS部门。最初的地理信息系统是基于主机的，其存储是通过基于图形终端的命令行来实现。在20世纪80年代中期，一个著名的GIS供应商还曾表示对小型计算机系统比工作站产品更有信心。桌面GIS的出现使得地理信息系统开始快速发展，却也暴露了数据难以同步的问题。企业级GIS就是其解决方案。

　　促进企业级GIS发展的另一个因素便是新用户对空间信息的使用。空间信息对于安全服务部门、工程师和自然资源管理者来说都起到了越来越重要的作用，而且市场营销、客户关系管理、企业资源规划、管理、卫生、教育和公共安全等领域也已经开始重视空间信息。因此，创建一个核心空间数据库成为了很多用户的共同需求。这也将是地理信息系统发展的前景。这种核心数据库正在成为传统信息技术必不可缺少的组成部分，如企业资源规划、客户关系管理和电子政务等方面的应用。企业级GIS是一个分布式系统，其中的主要的地理数据由一个组织或部门管理，每一个分支机构都要向主体数据中加入自己特有的数据集。标准化和互操作性的重要性也是这类企业解决方案出现的原因。当GIS成为企业解决方案必不可少的组成部分时，其用户也将是来自于不同的领域，因此易用性是这种方案成功的关键。

　　GIS设计者发现Web已经成为了理想的媒介网络，同时开放式网络技术的互操作性强，而且易用性较好。于是网络GIS充分利用万维网的发展，创造了新的开放式的解决方案。Web 1.0为地图出版提供了一个简单的解决方案；Web 2.0使一定的互操作成为可能，因为它不仅提供数据，而且还能通过网络提供服务。 GML、WMS、WFS、CSW等ISO和OGC标准为空间数据互操作提供了框架结构。为了保持单个系统在一定程度上的独立性，除去SOAP或REST协议以外，这项技术的发展趋势将沿着面向框架的粗放式服务发展,以提供系统间的通信。这样的系统将会避免由于外界变化对单个系统产生的影响。其中最重要的处于不断发展中的应用技术就是Mashup（聚合应用）。Mashup可以自行提供应用软件开发，其它内容的提供者可以通过使用SOAP协议和REST协议或者其它网络服务的API提供数据。在Mashup应用系统中，大部分的互操作发生在计算机的异构之间。而现在，人们期待Web 3.0可以通过研究语义Web来解决这些问题。

　　集成

　　网络GIS代表了集成技术的一个方面，许多其他技术也正在成为地理空间世界中的重要因素。在设备层面，手机或掌上电脑可以提供全球定位系统的导航功能；在数据层面，Mashups应用程序可以集成地图和高分辨率影像。像GPS和GLONASS这样的导航系统不仅对于测量非常重要，而且已经成为交通、个人导航、资产跟踪和热点定位等基于位置服务的重要内容。配有GPS的相机可以随位置和时间的变化标记影像，并能够在地图上用时空关系表示他们。许多新的服务正在出现，它们能够帮助新用户创建Mashup。

　　地理空间数据和服务将可以在不同的平台间实现无缝操作，从台式机到移动电话，用户都实现无缝操作。移动设备也能够快速地从工作站获得数据。例如，电力公司使用WiFi在住宅区测量用电量，其结果不仅可以直接查询，还可以用装有数据采集与监视控制系统的移动车载设备来下载。这就避免了人工去挨家挨户地读取仪表。

　　大众化

　　空间要素已经成为普通人日常生活中的一个重要因素。汽车或者个人导航、感兴趣点定位等都是其中一些相关的应用。企业级GIS和集成已经带来了多种服务，而使用这些空间信息的能力也逐渐被更多的人所掌握。空间技术、数据和应用的大众化促进了新的地理信息用户的产生。这些新的地理用户可以通过使用诸如谷歌地球和微软虚拟地球这样的服务，用简单的工具实现可视化，并将有关其周围环境的地理信息添加到一个数据库中。

　　还有一个重要的概念是“crowd-sourcing（群众外包）”，它鼓励个人利用公共平台上传地理数据。这些上传数据经核查后将纳入数据库中。一个经典的实例就是谷歌公司的地图制作，现在许多国家的谷歌地图都是用这种方法完成的。这种方式可以吸引更多的人参与到地图数据库建设中。

　　地理信息科学

　　所有这些发展都需要突破传统地理学的局限。例如，人口研究将数据看作是静态的数字，但是在一天之中人口密度可能是会明显变化的。如果忽略了这些变化，就会引起不恰当的资源规划。

　　研究这些问题需要新的计算方法和算法。比如地图代数中有一种新的栅格处理算法，统计学还能够在数字地图和结果显示方面获得应用。一个全新的领域--地理空间信息科学，已经在发展中逐渐解决这些问题了。如果从这些方面看地理学，将会出现很多新的研究领域。其中包括：

• 地理范畴的概念
• 地理现象的表达
• 定性的空间推理
• 计算几何
• 在地理数据库中索引、检索、查询
• 空间统计
• 地理现象的认知模式
• 地理信息和技术对人类的影响
• 数据采集和数据质量
• 时空模型、时空分析
• 地理信息的社会影响

　　工具集

　　目前，GIS软件已经开始向服务器方向迈进，地理空间专业人员已经拥有大量工具来配置这些系统。例如，ESRI公司ArcGIS Server完全符合兼容标准并可以与其它系统进行交互操作。集成了SAP后，SQL数据库也可以像Oracle, PostGres和DB2一样被ArcGIS兼容了。

　　无论是ESRI、Bentley还是Autodesk，地理信息系统的所有服务器产品都需要遵循OGC标准。Autodesk公司有一款名为Autodesk Map的产品，它有一个开源的版本，这个开源的版本有助于开发者使用其各个模块。开源被认为是一个越来越流行的趋势，同时许多Mashups应用软件正在走进人们的视线。许多开源的GIS软件既可以在Linux系统中运行，也可以在 Windows系统中使用，这对那些不懂Linux系统的人是很有吸引力的。

　　许多软件同时包含了GIS和图像处理的功能，这种集成可以在诸如ERDAS, ERMapper等遥感图像处理软件中看到。这样的集成体现了高分辨率影像在地理信息系统中重要作用。这些影像能提供最新的地理空间信息，比如在灾害活动期间，它将是救援队可以得到的唯一真实的信息。谷歌地图和微软虚拟地球在很大程度上依赖于影像。谷歌地图提供的高分辨率的影像功能使非专业的用户也能辨别和添加信息。

　　航空数字摄影已经逐渐取代了传统摄影技术。虽然卫星立体影像也可以获取，但是研究表明航空影像更具有优势。摄影测量的流程越来越紧密地与数据自身的采集结合在一起，这也加快了数据从采集到应用的进程。

　　那么，接下来呢？

　　我不会轻易预测什么，但我认为地理信息系统将会被嵌入到世界的方方面面。高科技专业应用和大众化的社会应用都会有快速的发展，因为GIS能为各个行业提供建设性的方案，就像微软公司的3D图片浏览器做到的那样。

　　我们将会发现很多新的--许多我们甚至做梦也无法想到的应用软件。引入时间和空间的概念后，所有的物体都存在于地理空间框架中的某个位置上。正如Franz Leberl所说的那样，人们需要将计算思维添加到我们的日常生活中。（译/seventhcode）

　　（本文作者为GIS Development名誉主编）

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