地理信息系統起源于北美：加拿大國家土地調查局為了處理大量的土地調查資料，于60年代開始建立地理信息系統（CGIS），于70年代初投入產品生產；同一時期的美國哈佛大學的計算機圖形與空間分析實驗室，建立通用的制圖軟件包，竭力發展空間分析模型和軟件。

70年代是GIS發展的鞏固階段：美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對地理信息系統的研究均投入了大量的人力、物力、財力，研究不同專題、不同規模、不同類型的各具特色的地理信息系統。1972年出版了地理信息系統方面的第一本專著《地理數據處理》。許多大學培養GIS人才，創建了地理信息系統實驗室。 如：

• 美國地質調查局發展了50多個地理信息系統，用于獲取和處理地質、地理、地形和水資源信息，較典型的有GIRAS，主要用于輸入處理、分析和輸出全國范圍土地利用和土地覆蓋制圖的空間數據；

• 日本國土地理院從1974年開始建立數字國土信息系統，存儲、處理和檢索測量數據、航 空像片信息、行政區劃、土地利用、地形地質等信息，為國家和地區土地規劃服務；

• 瑞典在中央、區域和城市三級建立了許多信息系統，如土地測量信息系統、斯德哥爾摩地理信息系統、城市規劃 信息系統等。

這一時期，世界上發展了許多功能較強的地理信息系統，出現了大量的數據庫，但這些系統的分析功能和60年代相比，并沒有得到很大的擴充，而且數據庫的容量一般都比較小，因此說 70年代為鞏固階段。

80年代為地理信息系統的大發展階段：計算機的迅速發展和普及，地理信息系統也逐步走向成熟，并在全世界范圍內全面地推向應用階段。

• 加拿大、日本、英國、荷蘭、瑞典等國將地理信息系統用于國土規劃、支持資源與環境管理決策，同時發展中的第三世界國家，開始引進、應用和發展自己的地理信息系統。

• 在此期間，地理信息系統已進入多學科領域，由比較簡單的、單一功能的、分散的系統發展成為多功能的、用戶共享的綜合性信息系統。并向智能化發展，應用專家系統知識，進行分析、預報 和決策。如已開始用地理信息系統來研究全球厄爾尼諾現象和全球沙漠化問題。此外，還發展 了操作地理信息系統，如美國地質調查局應用地理信息系統，對美國三里島核泄漏事件在24小 時內就做出反應，并迅速地對核擴散進行影響評價。

• 此外，在此期間出現了一些性能較好的軟件，如美國環境系統研究所(ESRl)開發的ARC／ INFO地理信息系統；法國西門子公司開發的System9；美國開發的ERDAS，GENAMAP等。

準備階段：1978年到1980年，進行輿論準備，正式提出倡議，開始組建隊伍、組織個別實驗研究。

起步階段：1981年到 1985年，理論探索和區域性實驗研究。并在此基礎上制定國家地理信息系統規范。

• 從1984年開始，國家測繪局測繪科學研究所著手組建中國國土基礎信息系統；

• 1985年國家資源與環境信息系統實驗室成立。

初步發展階段：986年到現在。地理信息系統的研究被列入我國“七 五”攻關課題，并且作為一個全國性的研究領域，已逐步和國民經濟建設相結合，并取得了重要進展和實際應用效益。在這個階段：

• 形成了一個比較系統的研究計劃：一方面，以研究資源與環境 信息系統的國家規范和標準、省、市、縣級的規范和區域性的規范為主體，解決信息共享和系統兼容的問題；另一方面開展全國性的自然資源與環境、國土和水土保持信息系統的建立和應用模式研究，開展結合水土保持、洪水預警和救災對策、防護林生態和城市環境等方面區域信息系統研究；第三方面是研制和發展軟件系統和專家系統，從技術上支撐上述研究領域的開拓與發展；

• 建成了一批數據庫，如林業部研制的全國森林資源數據庫；開發了一系列空間信息處理和制圖軟件，如南京大學的微機制圖系統及地圖繪制軟件包、中國科學院地理研究所的地理網絡法軟件系統；建立了一些具有分析和應用深度的地理模型和基礎性的專家系統，如北京大學的地理專家系統、中國科學院綜考會的資源開發模型工具庫系統、武漢測繪學院的基于GIS的專題地圖設計專家系統、華東師范大學的地理應用程序軟件包等；完成了一批綜合性、區域性和專題性的信息系統，如中國科學院的中國國土基礎信息系統、黃土高原水土流失信息系統、黃河下游洪水險情預警信息系統、黃河三角洲區域信息系統、洞庭湖堤境區域信息系統、三北、京津唐地區生態信息系統，高校遙感聯合中心的三川河流域區域治理與開發信息系統；

• GIS教學科研和國際合作都得到了很大的發展，逐步建立了不同層次、不同規模的研究中心和實驗室，如武測的“測繪遙感信息工程”國家重點實驗室的建立等。

1. 空間數據結構與數據管理：傳統的柵格和矢量結構各有特點，目前傾向于兩種結構并存。因此需要設計高效的柵格一矢量相互轉換算法來支持柵格和矢量統一的系統。

空間數據庫系統的研制，包括邏輯結構的設計和適合于地理實體表示的物理存儲結構的研究正在從理論走向實用；一種面向對象的數據模型由于更適合定義復雜的地理實體和對復雜事物的直接操作而被接受，實用的語言界面正在開發。

新的空間數據結構，如“真三維”、“時空四維”等結構也正在探索中。

數據自動輸入技術：圖形和屬性數據的輸入歷來是GIs建立的一個“瓶頸”，自動輸入的發展將最終解決這個問題。

GIS自動輸入包括對屬性表格的掃描和識別、圖形掃描和追蹤、拓撲關系自動生成、圖例符號的自動標識等。

GIS的微機化：微機化是地理信息系統普及的關鍵。由于微機在速度、容量和功能等方面的限制，微機GIS軟件技術的發展難度較大，至今尚未有商品化的成果。

GIS與遙感（RS）的進一步結合：GIS與遙感結合主要采用兩種方式，一種是通過軟件接口完成數據結構的相互轉換，將圖像處理的結果輸入GIS，或將GIS專題信息傳入遙感圖像處理系統進行信息復合及輔助信息分類；另一種是將GIS與遙感處理系統組成一個統一的軟件系統，以完成信息復合、交互查詢、自動分類、更新等GIS功能。這是GIS與遙感圖像結合的高級形式。

GIS的智能化：以專家經驗知識為基礎的GIS，具有更強的分析和表達復雜地學問題的能力，引起了普遍重視。但目前的一些專家系統（Expert System)并不十分完善，主要是由于GIs所面臨問題的復雜性，以及地理專家知識還沒有計算機化，智能化的GIS代表著一個令人鼓舞的重要發展方向。

GIS應用模型開發：目前應用模型的開發 已受到較大的重視，比較引人注目的是：①引進空間化的數理統計和系統分析方法；②通過實例研究，建立專業模型，如水土流失、森林火災預報、土地評價、地貌分析、旅游資源評價、環境污染評價等，作為模型工具提供用戶使用。

模型的建立絕不是純數學或技術性的問題，它必須以廣泛深入的專業知識為基礎。應用模型是今后研究的重點和發展的主要方向之一。

具有統一標準的分布式系統：由于GIS的迅速發展，建立具有統一規范標準的多級、分布式系統，已成為地理信息系統發展的必然趨勢，如ARC／INFO、 MAPINFO等都發展了網絡通訊功能。

宏觀應用和微觀應用進一步加強，并形成新的產業：GIS從早期主要為地理、環境、資源、測量等宏觀決策服務，現在開始進入城市和大企業等微觀管理領域。GIS正在形成一門產業，1991年世界范圍內與GIS軟、硬件有關的總收入為70億美元。

加強GIS教育：一些高等學校開設GIS課程，系統講授GIS的內容，對在職技術人員、領導干部可以辦短訓班或舉辦講座等。