地理信息系統(tǒng)起源于北美：加拿大國(guó)家土地調(diào)查局為了處理大量的土地調(diào)查資料，于60年代開始建立地理信息系統(tǒng)（CGIS），于70年代初投入產(chǎn)品生產(chǎn)；同一時(shí)期的美國(guó)哈佛大學(xué)的計(jì)算機(jī)圖形與空間分析實(shí)驗(yàn)室，建立通用的制圖軟件包，竭力發(fā)展空間分析模型和軟件。

70年代是GIS發(fā)展的鞏固階段：美國(guó)、加拿大、英國(guó)、西德、瑞典和日本等國(guó)對(duì)地理信息系統(tǒng)的研究均投入了大量的人力、物力、財(cái)力，研究不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)。1972年出版了地理信息系統(tǒng)方面的第一本專著《地理數(shù)據(jù)處理》。許多大學(xué)培養(yǎng)GIS人才，創(chuàng)建了地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。 如：

• 美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展了50多個(gè)地理信息系統(tǒng)，用于獲取和處理地質(zhì)、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(guó)范圍土地利用和土地覆蓋制圖的空間數(shù)據(jù)；

• 日本國(guó)土地理院從1974年開始建立數(shù)字國(guó)土信息系統(tǒng)，存儲(chǔ)、處理和檢索測(cè)量數(shù)據(jù)、航 空像片信息、行政區(qū)劃、土地利用、地形地質(zhì)等信息，為國(guó)家和地區(qū)土地規(guī)劃服務(wù)；

• 瑞典在中央、區(qū)域和城市三級(jí)建立了許多信息系統(tǒng)，如土地測(cè)量信息系統(tǒng)、斯德哥爾摩地理信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃 信息系統(tǒng)等。

這一時(shí)期，世界上發(fā)展了許多功能較強(qiáng)的地理信息系統(tǒng)，出現(xiàn)了大量的數(shù)據(jù)庫(kù)，但這些系統(tǒng)的分析功能和60年代相比，并沒(méi)有得到很大的擴(kuò)充，而且數(shù)據(jù)庫(kù)的容量一般都比較小，因此說(shuō) 70年代為鞏固階段。

80年代為地理信息系統(tǒng)的大發(fā)展階段：計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)也逐步走向成熟，并在全世界范圍內(nèi)全面地推向應(yīng)用階段。

• 加拿大、日本、英國(guó)、荷蘭、瑞典等國(guó)將地理信息系統(tǒng)用于國(guó)土規(guī)劃、支持資源與環(huán)境管理決策，同時(shí)發(fā)展中的第三世界國(guó)家，開始引進(jìn)、應(yīng)用和發(fā)展自己的地理信息系統(tǒng)。

• 在此期間，地理信息系統(tǒng)已進(jìn)入多學(xué)科領(lǐng)域，由比較簡(jiǎn)單的、單一功能的、分散的系統(tǒng)發(fā)展成為多功能的、用戶共享的綜合性信息系統(tǒng)。并向智能化發(fā)展，應(yīng)用專家系統(tǒng)知識(shí)，進(jìn)行分析、預(yù)報(bào) 和決策。如已開始用地理信息系統(tǒng)來(lái)研究全球厄爾尼諾現(xiàn)象和全球沙漠化問(wèn)題。此外，還發(fā)展 了操作地理信息系統(tǒng)，如美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，對(duì)美國(guó)三里島核泄漏事件在24小 時(shí)內(nèi)就做出反應(yīng)，并迅速地對(duì)核擴(kuò)散進(jìn)行影響評(píng)價(jià)。

• 此外，在此期間出現(xiàn)了一些性能較好的軟件，如美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所(ESRl)開發(fā)的ARC／ INFO地理信息系統(tǒng)；法國(guó)西門子公司開發(fā)的System9；美國(guó)開發(fā)的ERDAS，GENAMAP等。

準(zhǔn)備階段：1978年到1980年，進(jìn)行輿論準(zhǔn)備，正式提出倡議，開始組建隊(duì)伍、組織個(gè)別實(shí)驗(yàn)研究。

起步階段：1981年到 1985年，理論探索和區(qū)域性實(shí)驗(yàn)研究。并在此基礎(chǔ)上制定國(guó)家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。

• 從1984年開始，國(guó)家測(cè)繪局測(cè)繪科學(xué)研究所著手組建中國(guó)國(guó)土基礎(chǔ)信息系統(tǒng)；

• 1985年國(guó)家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室成立。

初步發(fā)展階段：986年到現(xiàn)在。地理信息系統(tǒng)的研究被列入我國(guó)“七 五”攻關(guān)課題，并且作為一個(gè)全國(guó)性的研究領(lǐng)域，已逐步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)相結(jié)合，并取得了重要進(jìn)展和實(shí)際應(yīng)用效益。在這個(gè)階段：

• 形成了一個(gè)比較系統(tǒng)的研究計(jì)劃：一方面，以研究資源與環(huán)境 信息系統(tǒng)的國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、省、市、縣級(jí)的規(guī)范和區(qū)域性的規(guī)范為主體，解決信息共享和系統(tǒng)兼容的問(wèn)題；另一方面開展全國(guó)性的自然資源與環(huán)境、國(guó)土和水土保持信息系統(tǒng)的建立和應(yīng)用模式研究，開展結(jié)合水土保持、洪水預(yù)警和救災(zāi)對(duì)策、防護(hù)林生態(tài)和城市環(huán)境等方面區(qū)域信息系統(tǒng)研究；第三方面是研制和發(fā)展軟件系統(tǒng)和專家系統(tǒng)，從技術(shù)上支撐上述研究領(lǐng)域的開拓與發(fā)展；

• 建成了一批數(shù)據(jù)庫(kù)，如林業(yè)部研制的全國(guó)森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)；開發(fā)了一系列空間信息處理和制圖軟件，如南京大學(xué)的微機(jī)制圖系統(tǒng)及地圖繪制軟件包、中國(guó)科學(xué)院地理研究所的地理網(wǎng)絡(luò)法軟件系統(tǒng)；建立了一些具有分析和應(yīng)用深度的地理模型和基礎(chǔ)性的專家系統(tǒng)，如北京大學(xué)的地理專家系統(tǒng)、中國(guó)科學(xué)院綜考會(huì)的資源開發(fā)模型工具庫(kù)系統(tǒng)、武漢測(cè)繪學(xué)院的基于GIS的專題地圖設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、華東師范大學(xué)的地理應(yīng)用程序軟件包等；完成了一批綜合性、區(qū)域性和專題性的信息系統(tǒng)，如中國(guó)科學(xué)院的中國(guó)國(guó)土基礎(chǔ)信息系統(tǒng)、黃土高原水土流失信息系統(tǒng)、黃河下游洪水險(xiǎn)情預(yù)警信息系統(tǒng)、黃河三角洲區(qū)域信息系統(tǒng)、洞庭湖堤境區(qū)域信息系統(tǒng)、三北、京津唐地區(qū)生態(tài)信息系統(tǒng)，高校遙感聯(lián)合中心的三川河流域區(qū)域治理與開發(fā)信息系統(tǒng)；

• GIS教學(xué)科研和國(guó)際合作都得到了很大的發(fā)展，逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的研究中心和實(shí)驗(yàn)室，如武測(cè)的“測(cè)繪遙感信息工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建立等。

1. 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)管理：傳統(tǒng)的柵格和矢量結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)，目前傾向于兩種結(jié)構(gòu)并存。因此需要設(shè)計(jì)高效的柵格一矢量相互轉(zhuǎn)換算法來(lái)支持柵格和矢量統(tǒng)一的系統(tǒng)。

空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研制，包括邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和適合于地理實(shí)體表示的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的研究正在從理論走向?qū)嵱茫灰环N面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型由于更適合定義復(fù)雜的地理實(shí)體和對(duì)復(fù)雜事物的直接操作而被接受，實(shí)用的語(yǔ)言界面正在開發(fā)。

新的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如“真三維”、“時(shí)空四維”等結(jié)構(gòu)也正在探索中。

數(shù)據(jù)自動(dòng)輸入技術(shù)：圖形和屬性數(shù)據(jù)的輸入歷來(lái)是GIs建立的一個(gè)“瓶頸”，自動(dòng)輸入的發(fā)展將最終解決這個(gè)問(wèn)題。

GIS自動(dòng)輸入包括對(duì)屬性表格的掃描和識(shí)別、圖形掃描和追蹤、拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)生成、圖例符號(hào)的自動(dòng)標(biāo)識(shí)等。

GIS的微機(jī)化：微機(jī)化是地理信息系統(tǒng)普及的關(guān)鍵。由于微機(jī)在速度、容量和功能等方面的限制，微機(jī)GIS軟件技術(shù)的發(fā)展難度較大，至今尚未有商品化的成果。

GIS與遙感（RS）的進(jìn)一步結(jié)合：GIS與遙感結(jié)合主要采用兩種方式，一種是通過(guò)軟件接口完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換，將圖像處理的結(jié)果輸入GIS，或?qū)IS專題信息傳入遙感圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行信息復(fù)合及輔助信息分類；另一種是將GIS與遙感處理系統(tǒng)組成一個(gè)統(tǒng)一的軟件系統(tǒng)，以完成信息復(fù)合、交互查詢、自動(dòng)分類、更新等GIS功能。這是GIS與遙感圖像結(jié)合的高級(jí)形式。

GIS的智能化：以專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)為基礎(chǔ)的GIS，具有更強(qiáng)的分析和表達(dá)復(fù)雜地學(xué)問(wèn)題的能力，引起了普遍重視。但目前的一些專家系統(tǒng)（Expert System)并不十分完善，主要是由于GIs所面臨問(wèn)題的復(fù)雜性，以及地理專家知識(shí)還沒(méi)有計(jì)算機(jī)化，智能化的GIS代表著一個(gè)令人鼓舞的重要發(fā)展方向。

GIS應(yīng)用模型開發(fā)：目前應(yīng)用模型的開發(fā) 已受到較大的重視，比較引人注目的是：①引進(jìn)空間化的數(shù)理統(tǒng)計(jì)和系統(tǒng)分析方法；②通過(guò)實(shí)例研究，建立專業(yè)模型，如水土流失、森林火災(zāi)預(yù)報(bào)、土地評(píng)價(jià)、地貌分析、旅游資源評(píng)價(jià)、環(huán)境污染評(píng)價(jià)等，作為模型工具提供用戶使用。

模型的建立絕不是純數(shù)學(xué)或技術(shù)性的問(wèn)題，它必須以廣泛深入的專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)。應(yīng)用模型是今后研究的重點(diǎn)和發(fā)展的主要方向之一。

具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分布式系統(tǒng)：由于GIS的迅速發(fā)展，建立具有統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的多級(jí)、分布式系統(tǒng)，已成為地理信息系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，如ARC／INFO、 MAPINFO等都發(fā)展了網(wǎng)絡(luò)通訊功能。

宏觀應(yīng)用和微觀應(yīng)用進(jìn)一步加強(qiáng)，并形成新的產(chǎn)業(yè)：GIS從早期主要為地理、環(huán)境、資源、測(cè)量等宏觀決策服務(wù)，現(xiàn)在開始進(jìn)入城市和大企業(yè)等微觀管理領(lǐng)域。GIS正在形成一門產(chǎn)業(yè)，1991年世界范圍內(nèi)與GIS軟、硬件有關(guān)的總收入為70億美元。

加強(qiáng)GIS教育：一些高等學(xué)校開設(shè)GIS課程，系統(tǒng)講授GIS的內(nèi)容，對(duì)在職技術(shù)人員、領(lǐng)導(dǎo)干部可以辦短訓(xùn)班或舉辦講座等。