從系統(tǒng)角度看，在未來的幾十年內(nèi)。地理信息將向著數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化（interoperableGIS）、數(shù)據(jù)多維化（3D&4DGIS）系統(tǒng)集成化（componentGIS）、系統(tǒng)智能化（CybeGIS）、平臺網(wǎng)絡(luò)化（WebGIS）和應(yīng)用社會化（數(shù)字地球）的方向發(fā)展。
1、InteroperableGIS
目前的地理信息系統(tǒng)大多是基于具體的、相互獨立和封閉的平臺開發(fā)的，它們采用不同的數(shù)據(jù)格式，對地理數(shù)據(jù)的組織也有很大的差異。這使得在不同軟件上開發(fā)的系統(tǒng)之間的數(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題。另外，不同的應(yīng)用部門對地理現(xiàn)象有不同的理解。對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，帶來了領(lǐng)域間共同協(xié)作時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)的成本以及實現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的共享和互操作成為共識。互操作地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)就是為了解決傳統(tǒng)GIS開發(fā)方式帶來的數(shù)據(jù)語義表達上不可調(diào)和的矛盾，這是一個新的GIS系統(tǒng)集成平臺，它實現(xiàn)了在異構(gòu)地學(xué)下多個地理信息系統(tǒng)之間的互相通信和協(xié)作，以完成某一特定任務(wù)。
1996年，美國成立了開放地理信息系統(tǒng)聯(lián)合會（OGC,OpenGisConsortium)旨在利用其提出的開放地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范(OGIS)給出一個分布式訪問地理數(shù)據(jù)和獲得地理數(shù)據(jù)處理能力的軟件框架，各軟件開發(fā)商可以通過實現(xiàn)和使用規(guī)范所描述的公共接口模板進行互操作。0GIS規(guī)范是互操作GIS研究中的重大進展，它在傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)軟件和未來的高帶寬網(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軟件開發(fā)商也先后聲明支持該規(guī)范。國內(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，并已著手開發(fā)遵循該規(guī)范的基礎(chǔ)性GIS軟件。
2、3D＆4DGIS
GIS處理的空間數(shù)據(jù)，從本質(zhì)上說是三維連續(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平臺都支持點、線、面三類空間物體，不能很好地支持曲面(體)，這主要是因為三維GIS在數(shù)據(jù)的采集、管理、分析、顯示和系統(tǒng)設(shè)計等方面要比二維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處理和表達地形的起伏，但涉及到地下和地上的三維的自然和人工景觀就顯得無能為力，只能把它們先投影到地表，再進行處理，這種方式實際上還是以二維的形式來處理數(shù)據(jù)的。這種試圖用二維系統(tǒng)來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題。
三維G1S目前的研究重點集中在三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如數(shù)字表面模型、斷面、柱狀實體等)的設(shè)計、優(yōu)化與實現(xiàn)，以及可視化技術(shù)的運用、三維系統(tǒng)的功能和模塊設(shè)計等方面。
另一方面，地理信息系統(tǒng)所描述的地理對象往往具有時間屬性，即時態(tài)。隨著時間的推移，地理對象的特征會發(fā)生變化，而這種變化可能是很大的，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象和組合事件時間維的處理。許多GIS應(yīng)用領(lǐng)域的要求都是基于時間特征的，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。對這樣的應(yīng)用背景，僅采取作為屬性數(shù)據(jù)庫中的一個屬性不能很好地解決問題，因此，如何設(shè)計并運用四維GIS來描述、處理地理對象的時態(tài)特征也是GIS的一個重要研究領(lǐng)域。
3、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、難以維護的軟件開發(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控件，每個控件完成不同的功能。各個GIS控件之間，以及GIS控件與其它非GIS控件之間，可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS應(yīng)用。控件如同一堆各式各樣的積木，可以分別實現(xiàn)不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根據(jù)需要把實現(xiàn)各種功能的“積木”搭建起來，就構(gòu)成地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)。
組件軟件的可編程和可重用的特點在為系統(tǒng)開發(fā)商提供有效的系統(tǒng)維護方法的同時，也為GIS最終用戶提供了方便的二次開發(fā)手段。因此，ComGIS會在很大程度上推動GIS軟件的系統(tǒng)集成化和應(yīng)用大眾化，同時也很好地適應(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)給國內(nèi)GIS基礎(chǔ)軟件的開發(fā)提供了一個良好的機遇，它打破了GIS勘出軟件由幾個廠商壟斷的格局，開辟了以提供專業(yè)組件來打入GIS市場的新途徑。
4、WebGIS
飛速發(fā)展的Internet／Intranet已經(jīng)成為GIS新的系統(tǒng)平臺，利用Internst技術(shù)在web上發(fā)布空間數(shù)據(jù)供用戶瀏覽和使用是GIS發(fā)展的必然趨勢。從www的任一節(jié)點，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，進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)。 WebGIS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、多數(shù)據(jù)庫與多臺終端通過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)用網(wǎng)絡(luò)Server端為數(shù)據(jù)維護層，提供數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)服務(wù)。
WebGIS系統(tǒng)可以分為四個部分：webGIS瀏覽器，用以顯示空間數(shù)據(jù)信息并支持Client端的在線處理，如查詢和分析等；WebGIS信息代理，用以均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，實現(xiàn)空間信息網(wǎng)絡(luò)化；WebGIS服務(wù)器，用以滿足瀏覽器的數(shù)據(jù)請求，完成后臺空間數(shù)據(jù)庫的管理；WebGIS編輯器，提供導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的功能，形成完整的GIS對象、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的實現(xiàn)方法有Java編程法、Active法、公共網(wǎng)絡(luò)接口法(CGl)、服務(wù)器應(yīng)用程序接口法(ServerAPl)和插件法(PlUgins)等。國外ESRI、 Maplnfo、 Intergraph、AutoDesk等公司已經(jīng)提供了他們各自的WebGIS解決方案，國內(nèi)的武漢測繪科技大學(xué)實現(xiàn)了InternetGeoStar；北京大學(xué)李瘍教授、許卓群教授和中科院遙感應(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走向杜會化和大眾化的有效途徑，也是GIS發(fā)展的必由之路。
5、CyberGIS
賽博空間(CyberSpace)目前在媒體中較多出現(xiàn)，它以計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的綜合應(yīng)用為基礎(chǔ)，構(gòu)造出一種人們進行社會交往和交流的新型空間，是一個人工世界。科學(xué)家預(yù)言未來的人們將在賽博空間里的信息海洋中生活，從一個節(jié)點到另一個節(jié)點，從一個信息源到另一個信息源進行信息交流和信息創(chuàng)造。世界各地的人們在全新的賽博空間中漫游，實現(xiàn)相互之間的通信、貿(mào)易和科教活動。
計算機軟件技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了從軟件的模塊化到軟件的對象化轉(zhuǎn)變的過程，目前，正在進一步向軟件的智能化發(fā)展。軟件智能體(Agent)是軟件設(shè)計進一步抽象的結(jié)果，是為適應(yīng)廣泛的分布式網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境而發(fā)展起來的軟件技術(shù)方向。麻省理工學(xué)院媒體實驗室主任貝蒂·梅斯(PatieMaes)認(rèn)為：軟件智能體是“駐留在復(fù)雜動態(tài)環(huán)境中的計算機系統(tǒng)，它們自覺地感知環(huán)境并作用于環(huán)境，從而實現(xiàn)設(shè)定的目標(biāo)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)，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的智能獲取、處理、存儲、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：一是利用空間知識進行推理，二是可進化。
在賽博空間中以這種空間智能體作為構(gòu)成模塊的GIS系統(tǒng)就是CyberGIS，它自動地接受用戶以高級語言描述的指令，利用它能夠感知并作用于所處的賽博空間的“本領(lǐng)”。通過與其他空間智能體的交互，為用戶找到賽博空間中所需要的信息。
6、數(shù)字地球
數(shù)字地球一詞近來風(fēng)靡全球，從哲學(xué)上說，數(shù)字地球是對真實地球及其相關(guān)現(xiàn)象統(tǒng)一性的數(shù)字化的重現(xiàn)與認(rèn)識。從技術(shù)上說，數(shù)字地球是一人在全球范圍內(nèi)建立的一個以空間位置為主線，將信息組織起來的復(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。
數(shù)字地球在當(dāng)前以工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟為主體的經(jīng)濟建設(shè)中的重大作用已初見端倪，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)等幾十個領(lǐng)域都能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和杜會效益，比如農(nóng)作物監(jiān)測和估產(chǎn)、土地覆蓋物的識別和評價、地籍的管理和規(guī)劃、災(zāi)害的模擬和預(yù)報以及監(jiān)測和評佑等。
作為新的凝聚全人類夢想的目標(biāo)，數(shù)字地球提供了一種前所未有的認(rèn)識地球的方式，它將對人類與自然的協(xié)調(diào)和平衡帶來不可估量的推進作用。
GIS未來的發(fā)展主要表現(xiàn)為傳統(tǒng)GIS在內(nèi)容(3D＆4DGIS、CyberGIS)和結(jié)構(gòu) (Interoperable GIS、 CompGIS、 WGbGIS)兩方面的完善，這兩個方面都將統(tǒng)一于數(shù)字地球框架下。從另一個角度來看，GIS的發(fā)展首先面臨著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)展和完善下得以實現(xiàn)，而數(shù)字地球作為“集大成者”，無疑是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)的英文縮寫為GIS，它是20世60年代開始迅速發(fā)展起來的地理學(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GIS的定義并不一致，但廣義而言，凡是對空間資料進行各種處理、應(yīng)用、分析的系統(tǒng)均可稱之為地理信息系統(tǒng)，它具備地理信息的獲取、存儲、檢索、處理、分析和顯示等功能。
用戶的需要、技術(shù)的進步和應(yīng)用方法理論的提高等因素，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)用的進程，最終將幫助人類實現(xiàn)建立“數(shù)字化地球”的夢想。