地理信息系统起源于北美：加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料，于60年代开始建立地理信息系统（CGIS），于70年代初投入产品生产；同一时期的美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室，建立通用的制图软件包，竭力发展空间分析模型和软件。

70年代是GIS发展的巩固阶段：美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力，研究不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。1972年出版了地理信息系统方面的第一本专著《地理数据处理》。许多大学培养GIS人才，创建了地理信息系统实验室。 如：

• 美国地质调查局发展了50多个地理信息系统，用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息，较典型的有GIRAS，主要用于输入处理、分析和输出全国范围土地利用和土地覆盖制图的空间数据；

• 日本国土地理院从1974年开始建立数字国土信息系统，存储、处理和检索测量数据、航 空像片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息，为国家和地区土地规划服务；

• 瑞典在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统，如土地测量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划 信息系统等。

这一时期，世界上发展了许多功能较强的地理信息系统，出现了大量的数据库，但这些系统的分析功能和60年代相比，并没有得到很大的扩充，而且数据库的容量一般都比较小，因此说 70年代为巩固阶段。

80年代为地理信息系统的大发展阶段：计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。

• 加拿大、日本、英国、荷兰、瑞典等国将地理信息系统用于国土规划、支持资源与环境管理决策，同时发展中的第三世界国家，开始引进、应用和发展自己的地理信息系统。

• 在此期间，地理信息系统已进入多学科领域，由比较简单的、单一功能的、分散的系统发展成为多功能的、用户共享的综合性信息系统。并向智能化发展，应用专家系统知识，进行分析、预报 和决策。如已开始用地理信息系统来研究全球厄尔尼诺现象和全球沙漠化问题。此外，还发展 了操作地理信息系统，如美国地质调查局应用地理信息系统，对美国三里岛核泄漏事件在24小 时内就做出反应，并迅速地对核扩散进行影响评价。

• 此外，在此期间出现了一些性能较好的软件，如美国环境系统研究所(ESRl)开发的ARC／ INFO地理信息系统；法国西门子公司开发的System9；美国开发的ERDAS，GENAMAP等。

准备阶段：1978年到1980年，进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。

起步阶段：1981年到 1985年，理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。

• 从1984年开始，国家测绘局测绘科学研究所着手组建中国国土基础信息系统；

• 1985年国家资源与环境信息系统实验室成立。

初步发展阶段：986年到现在。地理信息系统的研究被列入我国“七 五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。在这个阶段：

• 形成了一个比较系统的研究计划：一方面，以研究资源与环境 信息系统的国家规范和标准、省、市、县级的规范和区域性的规范为主体，解决信息共享和系统兼容的问题；另一方面开展全国性的自然资源与环境、国土和水土保持信息系统的建立和应用模式研究，开展结合水土保持、洪水预警和救灾对策、防护林生态和城市环境等方面区域信息系统研究；第三方面是研制和发展软件系统和专家系统，从技术上支撑上述研究领域的开拓与发展；

• 建成了一批数据库，如林业部研制的全国森林资源数据库；开发了一系列空间信息处理和制图软件，如南京大学的微机制图系统及地图绘制软件包、中国科学院地理研究所的地理网络法软件系统；建立了一些具有分析和应用深度的地理模型和基础性的专家系统，如北京大学的地理专家系统、中国科学院综考会的资源开发模型工具库系统、武汉测绘学院的基于GIS的专题地图设计专家系统、华东师范大学的地理应用程序软件包等；完成了一批综合性、区域性和专题性的信息系统，如中国科学院的中国国土基础信息系统、黄土高原水土流失信息系统、黄河下游洪水险情预警信息系统、黄河三角洲区域信息系统、洞庭湖堤境区域信息系统、三北、京津唐地区生态信息系统，高校遥感联合中心的三川河流域区域治理与开发信息系统；

• GIS教学科研和国际合作都得到了很大的发展，逐步建立了不同层次、不同规模的研究中心和实验室，如武测的“测绘遥感信息工程”国家重点实验室的建立等。

1. 空间数据结构与数据管理：传统的栅格和矢量结构各有特点，目前倾向于两种结构并存。因此需要设计高效的栅格一矢量相互转换算法来支持栅格和矢量统一的系统。

空间数据库系统的研制，包括逻辑结构的设计和适合于地理实体表示的物理存储结构的研究正在从理论走向实用；一种面向对象的数据模型由于更适合定义复杂的地理实体和对复杂事物的直接操作而被接受，实用的语言界面正在开发。

新的空间数据结构，如“真三维”、“时空四维”等结构也正在探索中。

数据自动输入技术：图形和属性数据的输入历来是GIs建立的一个“瓶颈”，自动输入的发展将最终解决这个问题。

GIS自动输入包括对属性表格的扫描和识别、图形扫描和追踪、拓扑关系自动生成、图例符号的自动标识等。

GIS的微机化：微机化是地理信息系统普及的关键。由于微机在速度、容量和功能等方面的限制，微机GIS软件技术的发展难度较大，至今尚未有商品化的成果。

GIS与遥感（RS）的进一步结合：GIS与遥感结合主要采用两种方式，一种是通过软件接口完成数据结构的相互转换，将图像处理的结果输入GIS，或将GIS专题信息传入遥感图像处理系统进行信息复合及辅助信息分类；另一种是将GIS与遥感处理系统组成一个统一的软件系统，以完成信息复合、交互查询、自动分类、更新等GIS功能。这是GIS与遥感图像结合的高级形式。

GIS的智能化：以专家经验知识为基础的GIS，具有更强的分析和表达复杂地学问题的能力，引起了普遍重视。但目前的一些专家系统（Expert System)并不十分完善，主要是由于GIs所面临问题的复杂性，以及地理专家知识还没有计算机化，智能化的GIS代表着一个令人鼓舞的重要发展方向。

GIS应用模型开发：目前应用模型的开发 已受到较大的重视，比较引人注目的是：①引进空间化的数理统计和系统分析方法；②通过实例研究，建立专业模型，如水土流失、森林火灾预报、土地评价、地貌分析、旅游资源评价、环境污染评价等，作为模型工具提供用户使用。

模型的建立绝不是纯数学或技术性的问题，它必须以广泛深入的专业知识为基础。应用模型是今后研究的重点和发展的主要方向之一。

具有统一标准的分布式系统：由于GIS的迅速发展，建立具有统一规范标准的多级、分布式系统，已成为地理信息系统发展的必然趋势，如ARC／INFO、 MAPINFO等都发展了网络通讯功能。

宏观应用和微观应用进一步加强，并形成新的产业：GIS从早期主要为地理、环境、资源、测量等宏观决策服务，现在开始进入城市和大企业等微观管理领域。GIS正在形成一门产业，1991年世界范围内与GIS软、硬件有关的总收入为70亿美元。

加强GIS教育：一些高等学校开设GIS课程，系统讲授GIS的内容，对在职技术人员、领导干部可以办短训班或举办讲座等。