GIS 简史及其重要性

回顾 GIS 的早期发展对于理解地理空间市场的停滞至关重要。认识到早期采纳者、政府、数据需求和有限的计算机能力对今天的技术和供应商产生的深远影响是关键。有了这种理解，我们就能采取行动推动行业前进。

回顾地理空间行业的一种方式是观察用于自动化地理空间信息的数据类型。

栅格数据

1980年代初，栅格扫描技术彻底改变了地图数字化，实现了信息层的自动化，并将地图带入了计算机领域。学术界的景观建筑社区在其早期发展中发挥了关键作用。想象一下，仅使用灯台、绘图工具、纸质地图和手写属性数据来设计一个广阔的公园。设计师会在透明的牛皮纸上精心追踪信息层（如土壤类型、植被、排水等），小心地涂色以创建色阶图和线性/多边形地图（例如道路、河流、湖泊、路径）。每个“层”都有共同的刻度线，以便无缝覆盖。将地图放置在灯台上，并与刻度线对齐后，分析师将视觉上识别重叠区域，并将其转移到单独的牛皮纸上。计算某个区域内特定特征的百分比是一项手动任务。扫描每个数据层并将它们叠加标志着地理信息系统（GIS）的早期阶段。

这些早期系统基于栅格。Jack Dangermond 从这个领域崭露头角，并在环境系统研究所（ESRI）使用了源自哈佛研究的 PIOS。后来，ESRI 开发了 ARCINFO 和 GRID，用于

他们的环境影响声明工作。同时，政府（特别是美国军队用于基地管理）开发了 GRASS，直到今天仍然可以使用。1987年，这个由威廉·夏特纳（《星际旅行》中的柯克船长）叙述的视频提供了对当时 GIS 技术状况的全面概述。ESRI 的 ARC/INFO 平台的大部分起源于 GRASS，导致 ESRI 被合同要求将 GRASS 移植到工作站上。

尽管这是一个重大进步，但这一飞跃导致了大量数据集的生成。为什么要为仅包含一种数据类型（如水或土壤类型）的大面积地区使用众多栅格？因此，将具有单一值的区域（如土壤类型、所有权或湖泊）转换的需求成为 GIS 下一个重大突破。更多关于此主题的见解将在接下来的部分中提供。

20世纪70年代末和80年代发射的卫星最初仅供政府使用。然而，在1999年，IKONOS创造了历史，成为第一颗用于遥感的商业卫星。值得注意的是，这一里程碑发生在仅仅24年前。最初，卫星图像的资金主要来自政府，主要用于间谍和侦察等目的。随着这些数据的可用性增加，其在非军事应用中的

潜力变得显而易见。值得注意的是，GPS 在 1973 年启动，为时间线提供了背景。当 ESRI 转向矢量数据时，像 ERDAS（ESRI 的合作伙伴）、Intergraph 等公司专注于栅格数据的技术开发，特别是遥感和图像分析。这些公司处理了大量数据集，用于检查地表及其变化。此外，它们在将卫星“图片”转化为可行智能方面发挥了关键作用。需要指出的是，负责数据收集（卫星、飞机等）的公司与用于管理和利用这些数据的软件之间存在明显的区分。

矢量

在20世纪80年代，ESRI开始了将地图数据进行矢量化和建立连接的任务，包括线和区域，通过实施弧/节点拓扑结构。有关其方法的更详细理解，请参阅由ARC/INFO早期开发人员之一撰写的论文。在这段时间内遇到的一个重要挑战是创建多边形，特别是“岛屿多边形”的复杂问题。随着地图的自动化，坐标系的重要性不断增加。要叠加两张地图，它们需要使用相同的单位。虚拟岛锚定了丰富的数据，因此早期GIS系统需要能够在不同投影之间转换数据，并无缝处理测量数据。

1986年，当我加入ESRI时，我的角色包括为潜在客户制作应用程序原型，展示其功能，并进行详细的基准测试。当时，ESRI是一家正在转型为将其技术直接销售给寻求直接承担项目的组织的服务公司。软件主要托管在诸如PRIME、Digital Equipment的VAX和IBM等大型计算机上，都带有庞大的价格标签。当时GIS技术的早期采用者包括国防、自然资源部门、大城市和国家政府等政府机构。我们当时的主要竞争对手是Intergraph，他们通过为电路建模开发的计算机辅助设计（CAD）技术来接近GIS。这文章提供了对早期GIS竞争激烈且不断发展的格局的一瞥。在GIS发展的这个阶段，成本约束和硬件限制至关重要。随着关系数据库管理系统（RDBMS）如Oracle、Informix和Sybase变得更易访问，非空间数据变得越来越可用，改变了GIS的格局。INFO是ARC/INFO的表格部分，是由Henco建立的独立关系数据库。我在加入ESRI时为一项ESRI空军项目在INFO中建立了数据字典。我们和用户都直接使用INFO来操作数据，填充表格，并建立数据集之间的关系。

通过CAD的镜头来看待GIS，它侧重于矢量和线，使供应商能够推动网络建模的界限。Autodesk通过自动化地图创建和增强要素属性而在地图市场上崭露头角，而Synercom引入了坐标的数据库集成。竞争，特别是对于政府用户而言，是激烈的。主要目标是自动化和管理基本的地理空间图层，如该时代流行的图层图表所示。此外，自动化地图是一个重点。我花费了无数小时处理制图输出。一些显著的项目，如香港土地管理基准项目，涉及地理编码、许可管理和复制定制地图产品。纯地图自动化项目，如国家地理、米其林和希腊海军（旨在自动在各种比例上生成水深地图）推动了地图制作技术的进一步发展。数据库驱动的制图技术的出现极大地影响了GIS的早期发展。

新平台/新竞争

在所有这些事情的同时，纽约的一个小团队正努力为桌面打造一种地图解决方案。这个解决方案迅速走红，被称为MapInfo，对GIS和制图行业产生了深远的影响。作为回应，ESRI在随后的一年迅速推出了PC ARC/INFO和DAK，同时还在开发于1991年推出的ArcView 1，与MapInfo直接竞争。最终，在1997年，ESRI推出了备受期待的基于ArcObjects的ArcView GIS 3，为ArcGIS奠定了基础，该产品在1999年12月正式推出。

在1990年代，GIS的引入使公用事业部门发生了重大变革。在GIS出现之前，公用事业依赖于IBM提供的网络数据库或利用类似SCADA的有线技术。IBM的地理设施信息系统（GFIS）就是一种电力公司用来管理网络的公用事业系统。然而，随着ESRI和Intergraph开始向公用事业推广GIS解决方案，整个局面发生了变化。这种更灵活和自动化的方法包括所有资产，导致行业组织的名称从AM/FM（自动制图/设施制图）变为GITA（地理信息技术协会） – 这是我作为董事会成员亲眼见证的变化。在这段时间里，我还使用ARC/INFO的关系模型为上下游追踪、设备切换等开发了原型。随着技术创新进入这个关键行业，市场变得竞争激烈。

一个突破性的范式转变以面向对象编程和特征建模的形式出现。这种颠覆性力量很快被来自英格兰的初创公司Smallworld所接受，并在整个欧洲迅速获得了势头。它于1989年首次发布，引起了公用事业的关注，因为它在对象级别对特征进行建模和管理，这对资产管理至关重要。与此同时，ESRI的图书馆模型通过瓦片和覆盖/文件级别管理数据。借助桌面产品ArcView GIS 3的成功，该产品引入了地理数据库和面向要素的数据管理，ESRI在1999年末推出了ArcGIS，这是一个被广泛使用的产品，至今仍具有影响力。

2005年Google Maps的发布标志着地图技术演变的一个关键时刻。它彻底改变了我们与地图互动的方式，将它们带到我们的桌面，并将它们转变为一个多才多艺的平台。虽然MapQuest在1996年展示了地理空间数据和地图工具对消费者的潜力，但Google Maps将其推向了前所未有的高度。通过为地图引入mashups，Google将制图转变为一种动态而引人入胜的体验，使用户能够轻松可视化空间数据。即使在今天，无数GIS用户仍依赖Google Maps进行地理编码和导航。此外，2005年Google Earth的推出为我们的星球提供了一个全新的视角，将其呈现为一个充满活力且相互连接的有机体。这个强大的工具继续被用于以直观和引人入胜的方式可视化全球数据。

回到2009年，开源地理空间桌面解决方案QGIS的发布震撼了整个行业。供应商不得不迅速调整，制定新的许可模型和插件，以跟上这一革命性的发展。

时至今日，我们发现一个强大的地理空间开源社区，其中包括政府、供应商和用户。向GIS提供一个开放和自由的环境的转变从根本上改变了市场，标志着行业格局的巨大变化。

结论

今天的GIS市场带有其过去的烙印。当我们展望地理空间技术的未来时，了解其历史的细节对我们至关重要。在这个领域内，包括咨询公司、数据公司和政府项目在内的许多参与者，都为这个叙事贡献了他们独特的本质。

本文旨在探讨一些塑造了当前状态的地理空间市场的因素。虽然其中一些影响已经过时，但新的影响也已经出现，尤其是与十年前相比，支持技术的显著进步。在这些因素中，竞争在推动创新方面扮演了突出的角色。它激励了新产品、平台、思想、数据和思维方式的发展，最终为地理空间创造了一个新世界。在这个新世界中，位置、空间关系和地理空间思维深深植根于我们的工作中。