GIS热点技术及研究方向

 

GIS是一项和众多IT技术相关，而又有着浓厚测绘、制图、地理等各类地学学科背景的技术。它是科学家手中的显微镜，也是百姓出行的指南针；它是将军运筹帷幄的沙盘，也是出租车司机的导航仪；它上能助神六飞天，下能监测印度洋海啸；它大能纵观全球，小能观察办公室布局。2005年中，GIS行业的资深公司仍在不断寻找新的技术突破点；怀抱利器的小公司欲挺身而入一展宏图；IT行业的巨人跻身GIS领域大象起舞。在不断拓展的行业应用背景下，在IT巨头插手的身影中，在这寒冷的岁末年初，GIS技术的发展方向变得越加微妙和难以把握……
平台的对峙
开发者都希望自己的软件能够运行在尽可能多的计算机上。然而事与愿违，摆在GIS开发者面前的仍然是对峙的平台。J2EE随着Java5.0的发布，已经正式更名为JavaEE, 而微软也正式发布了.NET2.0以及集成开发环境利器Visual Studio 2005。到底是.NET还是Java? 面对旗鼓相当的Java和.NET阵营，其实GIS平台开发商的答案早已揭晓，那就是都要！由于.NET和Java比较起来并无明显的优劣之分，只是随应用的需要和习惯的差别而略有不同，因此提供Java和.NET的双份开发接口来满足不同的需求也就不难理解了。可实际中，若要同时支持Java和.NET 谈何容易！要知道GIS的出现是上个世纪60年代的事，在当代众多IT缩写词出现之前，GIS就已经在城市规划、土地管理、军事等行业得到了应用。几十年的积累，很多代码已经成为了固化的资产。GIS平台开发商经历过二次开发语言的繁荣和凋敝，组件时代的兴起和衰落，而今又要面对平台对峙的挑战。也许我们应该考虑一些更好的、更彻底的解决办法，能够让我们在这个多变的时代找到相对稳定的支点。事实上，这个问题已经有了比较好的答案，办法其实也很简单，那就是重回C/C++的荣耀之都，实现GIS内核和外壳分离，以适应不断变化的外部世界。其实这个办法也不是GIS一家的专利，使用C/C++编写程序然后实现一次编写，到处编译，是很多软件采取的跨平台策略。相比之下，无论是在Java和COM之间架桥还是在Linux和Windows之间修路，总显得有些不够优雅。不出意外，平台的对峙在未来的几年还会持续下去，在这对峙的平台下开发，也许最能彰显我们开发者智慧。

全球的数据
数据是GIS的重要基石，无论何种行业应用，离开了数据都是无源之水，无本之木。空间数据不同于其他信息系统中的业务数据，能够在系统运行过程中自然产生，它需要专门的人员采集、编辑、更新，空间数据生产本身就是一个不断壮大的行业。遥感技术的飞速发展，使我们能够获得的GIS数据不断膨胀，单是这些数据的存储管理就是一个很大的问题。GIS需要管理管理的数据是全球范围的，面对如此庞大的数据，使用数据库是自然的选择。我们很难将地理信息技术和数据库分割开来，从来都没有人对使用数据库有过怀疑，问题的焦点是如何使用。应用是多样的，工程、摄影测量和其他技术或行业都有其利用空间数据的特定方式，如果我们试图把多样的需求统一到一种空间数据库的解决方案中，这种努力很可能是无益的。也许我们需要的是一种开放、灵活和可扩展的结构，能够动态适应变化。

海量影像数据的建库和发布技术在2005年形成了一轮高潮。GIS、遥感等领域的多家厂商都推出了各具特色的产品。现在我们可以在各种设备、各种环境下轻松浏览高分辨率的遥感影像。影像库的规模也非常庞大，几十G的数据有时候都不好意思和人家说，建TB级影像库的大有人在。然而各种影像发布技术在Google Earth所表现出的震撼人心的效果面前都显得黯然失色，一家从事搜索的企业做出来的产品一下子让在GIS行业浸淫多年的正规军们觉得很没面子。其实， GIS企业和Google这样的网络公司有着不同的盈利模式，GIS企业可能都具备显示三维地球的技术实力，但是它们不可能仅仅是为了好看好玩来开发产品，必须要根据市场的需要，为那些真正买单的人开发产品。如果开发一个全球三维浏览的产品只是用来广告的话，那这笔广告费未免也过于昂贵了。所幸的是有 Google这样的新贵，非常大手笔地做足了遥感和GIS的科普工作，也提升了大家对地理信息系统的三维表现技术的热情。

大众地理信息服务
GIS业界人士一直都期望融入IT主流，让GIS走进千家万户，让GIS成为人们日常生活的一部分，就像我们每天都会收发E-mail，每天都要使用字处理软件那样。大家有这个想法不是偶然的。毕竟我们无论旅游、约会、购物，只要和出行相关，都免不了求助于地图。手机通话中使用频率最高的语句除了“喂，你好”之外，恐怕就是“你在哪里”了。大众地理信息服务就是希望为人们的日常生活提供位置信息，解决大家最常问的“在哪里”，“怎么去”的问题，这方面典型的业务就是以Google，百度，新浪本地搜索为代表的公众地图服务。在GIS开发者的眼里，也许公众地图服务技术并不复杂，有经验的开发者也许都考虑过这个颇有诱惑力的市场。事实上，公众地图服务除了要做的简单易用功能强大之外，还有数据的获取和更新途径，以及最重要的问题：如何从公众地图服务中赚钱？赢利模式是GIS企业在公众地图服务的门槛外看了又看，却始终裹足不前的根本原因。无法清楚地看到利润的增长点，而前期的高投入和大量的公关协调工作使得这项有巨大潜力的业务理所当然地被Google这样有雄厚财力和丰富IT赢利经验的大公司所占领。
应当注意的是，大众地理信息服务的范围远非提供一个本地搜索业务，我们日常中的各种软件都可能和GIS沾点关系。比如可以在即时通信工具如MSN Messenger, QQ中增加地图聊天功能，方便网友会面；再比如在手机等移动设备上提供和位置信息相关的商业广告。这些由于都是和位置信息相关的增值业务，所以它们就有一个共同的名字——基于位置的服务(LBS)。LBS看上去市场很大，机会很多，但实际运行起来却很不容易。除了需要运营商的大力支持外，赢利模式仍然是最重要的因素

移动的地图
移动开发由于其庞大的终端数量形成了一个潜在的巨大市场，并已形成了一条比较清晰的产业链。最上端是集成电路、通信器件等手机电子器件生产商，下游是应用软件开发商，而连接应用软件开发和硬件制造商的是操作系统供应商。
和网络游戏类似，手机上的地图服务业务也主要掌握在运营商手中。如果中移动或联通有意提供这种业务，那我们对着电话大喊“喂，你在哪里”的这种“定位基本靠吼”的日子就可以一去不复返了。目前，中国移动增值业务有SMS，彩信/彩E， WAP，Java/BREW和IVR五块。移动运营商提供的服务主要集中在短信、WAP和KJAVA这三块。移动应用市场尽管在全球范围内已达到了几十亿美金，但商机周围也密布着风险，因此手机上的地图服务能否成为现实还是个未知数。
GIS移动开发领域还包括很多其他的重要方向。比较典型和成熟的业务是野外数据采集，车载导航等和定位系统的集成应用。事实上，谈到移动GIS开发，我们就不能不说到无线定位技术。大家所熟知的GPS是一种定位手段，其实还有很多其他的定位方法。比如利用无线局域网定位，移动通信基站定位，有线电视台网也能提供位置信息。这些定位方法可以弥补GPS在室内环境中无法应用的不足，从而为移动地理信息服务业务提供了更广阔的空间。

开源的追求
和充满金钱气息的商业GIS开发领域相比，开源GIS的世界则显得朴素沉静，是技术爱好者的乐园。打开Source Forge网站，在下载排行榜Top10上，我们会赫然发现一个GIS门类的软件——World Wind。这个由NASA策划，用C#编写，调用微软SQL Server影像库Terrain Server来进行全球地形三维显示的软件和Google Earth非常相似。由于三维地球仿真具有强大的视觉冲击力，令人百看不厌，爱不释手，所以使得World Wind这个相当专业的软件能够跻身充斥着电驴、电骡等BT下载客户端软件的Source Forge Top10排行榜。
不同于商业GIS软件，开源GIS软件不用背负数据兼容、易用性等问题的包袱，开发者能够集中精力于功能的开发，因此开源GIS软件普遍功能很强，技术也非常先进，其背后是来自技术狂热者和学院研究生的大力支持。开源GIS软件目前已经形成了一个比较齐全的产品线。打开www.freegis.org网站，我们会发现众多各具特色的GIS软件。老牌的综合GIS软件GRASS，数据转换库OGR,GDAL，地图投影算法库Proj4,Geotrans, 也有比较简单易用的桌面软件Quantum GIS，Java平台上有Map Tools，Map Server则是优秀的开源Web GIS软件。各种空间分析，模型计算尤其是开源GIS领域的强项。动态语言如Python在开源世界中颇受宠爱，开源GIS软件也不例外，很多GIS工具都提供了Python接口，以便于系统集成。Python优雅的语法和超强的粘合能力实在是一种挡不住的诱惑。
开源GIS世界虽然繁荣，但其影响还是很小，其身份在外人眼里看来是高深莫测的专业工具，现有的Linux发行版中也没有哪个集成了开源GIS工具。开源GIS技术虽然先进，但是缺乏良好的能够满足商用的发行版本，因此涉足开源GIS领域的多是技术爱好者和科学家，而少有商业人士问津。如果能够提供一个比较系统的、达到商用要求的开源GIS解决方案，并能获得稳定的发行版，如同Linux -Apache-MySQL-PHP那样，开源GIS前途将是不可限量。

开放、集成、标准和互操作
我们可以把GIS看作是一个和众多高新技术相关的综合性，交叉性的技术群。它涉及面广，牵扯的东西多，技术发展的趋势也是见仁见智。那么，这纷纭复杂现象背后的密义是什么呢？其实不难发现，GIS的要旨是开放。包括体系结构的开放，数据模型的开放，以及我们开发者思想观念的开放。只有开放，才能最大限度地提供扩展能力和灵活性，只有开放才能和应用领域充分融合，也只有开放才能让我们有更多的创新机会。和开放相应的，是GIS在应用中表现出来的重要特点——集成。GIS自从走出实验室，成为一项服务于信息化建设的技术工具，就没离开过各种集成。GIS可以集成到业务数据中，可以集成到数据表现中，可以集成到办公软件中…… 集成能力是GIS的活力所在，如果失去了和各种业务系统的集成能力，GIS就只能孤芳自赏，失去生命力了。那么，如何保证GIS的开放和集成能力呢？关键是标准。标准以及它的派生物互操作，是GIS行业中一个非常重要的问题。对于任何地理信息技术或市场，一致和有效的标准的使用，能够创造机会，激发创新，增加价值，缩短投资周期，并降低风险。不仅如此，标准还是控制市场的制高点，是GIS厂商的必争之地，因此我们就不难理解大家为何如此热衷于制定标准了。
GIS发展的另一个重要趋势是从软件向服务的转变。尤其是2001年以来网格计算概念的爆发，在学术界和信息技术领域掀起了一股网格的热潮。针对网格在GIS中的应用，有很多深入的研究和讨论。我们姑且不管伴随网格计算的那一长串难懂的 IT缩写词，先看看网格之父Ian Foster对网格概念的三点说明：协同非集中管理的资源，使用标准的协议，提供高质量的服务。GIS作为一个与生俱来的分布式系统，在标准和互操作方面一直没有停止过努力。在网格热浪来临的时候，GIS业界人士也许更多地是会心一笑，因为我们心里很明了Foster所说的三个要点，其实一直都是GIS开发者追求的目标。

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1.2.1 三维和虚拟现实GIS

　　我们就先来看看得票率高居榜首的3维和虚拟现实GIS。虽说是高居榜首，却也没有占得绝对优势。截至到2006年6月12日，获得了8873张选票中的1285张，占14.48%，一个不多不少的比例。3维和虚拟现实技术是计算机技术的热点，在GIS中有着重要的应用，得到大家的高度关注并不足为怪。尤其是近年来，随着Google Earth的推出，全球三维浏览软件产品及其外围产品得到了飞速发展，微软为对抗Google也开始大力发展Virtual Earth,甚至为此并购了Vexel，以充实自己在GIS和遥感方面的实力。除此之外，ESRI也推出了类似的产品ArcGlobe，开源产品有NASA WorldWind这样一支奇葩。国内也有不少厂商和爱好者制作了自己的全球三维产品。不过值得说明的是，GIS中的3维和虚拟现实要和业务系统结合才有价值和生命力，才能够不仅作为吸引眼球的手段，而且成为模型运行的载体。但无论如何，3维和虚拟现实GIS得票率第一，的确说明了这项技术的魅力和吸引力。

1.2.2 移动位置信息服务

　　移动位置信息服务，应当是由一组互相技术支撑起来的和地理位置相关的服务。这些技术包括定位技术、能够提供后台服务，GIS应用服务器，移动终端显示，当然也少不了运营商的参与。GIS在其中发挥的最直接的作用是提供一张地图。LBS拥有非常广阔的市场前景，也是多种高新技术的载体，得到952张选票，位居第二也是情理之中。

1.2.3 嵌入式GIS/无线GIS

　　嵌入式设备上的GIS开发也是备受瞩目，得票786，位居第三。我想这和移动设备的广泛使用不无关系。而且，嵌入式设备上的开发这两年一直很火，在手机上显示和查询地图，这样的诱惑简直无法阻挡。如果再和LBS相结合，那简直是完美的技术了，难怪有这么多人关注。无线GIS也得到了608票，说起来也蛮意外的，因为目前市面上还真没有什么无线GIS产品。可能大家真正关注的是红外、蓝牙这些无线技术和GIS结合的潜力吧。

1.2.4 空间数据库/海量影像数据的管理和发布

　　空间数据库及其重要应用海量影像数据的管理和发布分别获得了746票和475票，名列第四和第九。其实空间数据库向上连接各种应用，本身集成了业务模型，对下则支撑海量数据存储，是名副其实的技术中坚。空间数据库技术久居后台，涉及到很多业务模型问题，得票位居第四也是符合实情的。近几年来空间信息获取技术的进步使得各个组织机构都拥有了大量的数据，尤其是影像数据。这要求方便高效的手段来对这些数据进行管理和发布，因此海量影像数据的管理和发布技术作为空间数据库的一个特例成为了非常热门的技术。这项技术获得了475张选票，足见它受关注的程度。

1.2.5 网格计算 / WebService

　　网格计算是2000年以来在计算领域发展起来的一个新概念，是高性能计算走出实验室，进入民用和商用领域的重要迹象。近几年关于网格计算的论文、著述层出不穷，这个概念也得到了广大厂商的响应，很多软件厂商纷纷推出自己的网格产品。GIS和网格之间应该是一种什么关系呢？从投票的结果看，网格计算得票738，紧随空间数据库技术之后，是排名第五受到关注的技术。其实，网格计算已经和WebService走得非常近，我们甚至可以把网格理解为基于Internet的分布式高性能计算，尤其是WSRF(WebService Resource Framework)的推出，这几乎把WebService等同于网格了。因此，如果算上WebService的634票，那网格计算 & WebService就得票1372，成为位居第一，成为最受关注的技术了。网格计算在GIS中为什么如此备受关注呢？是不是仅仅因为这是一项时髦的技术呢？笔者以为，这应该是GIS对数据和应用集成需求的结果。GIS多年来积淀了大量的数据和丰富的应用，而空间数据的一体化本质，是要求这些系统和数据要不断走向集成。对于异构系统集成，WebService无疑是一味良药，我想这应该是它得票很高但又没有名列三甲的原因吧。

1.2.6 .NET/Java在GIS中的开发

　　.NET和Java分别得到611和469票，排名第七和第十。在GIS开发领域，这两项对峙的技术基本上还是战成了平手，这和我们的预想也比较接近。而.NET占据一定的优势，我想和.NET 2.0与Visual Studio 2005的推出也不无关系。JavaEE由于率先占领了企业应用市场，并形成了庞大的技术社区，在众多技术狂热者的支持下，在未来的时间内恐怕依然潜力巨大。而.NET有巨人微软的支持和VS 2005这样令人爱不释手的集成工具，将来也必然一路走高。看来这对峙的局面在将来很长的一段时间内还要继续下去。

1.2.7 基于即时通讯的GIS

　　即时通讯这个词乍一说还真有点让人不太明白，但如果说起QQ和MSN Messenger，那恐怕就无人不知，无人不晓了。那QQ和GIS又有什么关系呢？而且还得到468票的支持，几乎和JavaEE一样的引人注目呢？说起来还是GIS和即时通讯工具的集成所带来的诱惑。试想，当你和网友聊天时，如果已经到了相约见面的地步，那这约会地点怎么定呢？电话里说不清，QQ里道不明的，万一被人误会放了鸽子，那可就相当遗憾了。而有了GIS的QQ，就可以在QQ里把地图传过去，把自己和对方的地点标上，这真不知要省多少口水和打字的辛苦，而且还特别酷。这样的QQ什么时候会出现呢？在Internet GIS应用广泛的今天，只要有“大家”出手，估计用不了太长时间就会变成现实。

1.2.8 GIS企业级应用服务器

　　GIS的企业级应用本来应该是地理信息技术最具商业价值的地方，可是却只得到了361票，排名倒数第五，这也挺让人觉得诧异的。不过仔细考虑一下，倒也不值得奇怪。企业级应用主要是商业厂家开发的，而且有时感觉看不见摸不着，没有缤纷的界面，只是几个进程默默地在跑。这项技术一直以来宣传和介绍的比较少，所以自然得票也少了。不过这也足见企业级应用方面还是有很大潜力可挖的。

1.2.9 Linux上的GIS

　　Linux上的GIS显然是个冷门，但是我们还是很欣喜地看到有275张选票投向它。其实Linux上的GIS历史还是蛮久的，现在也有很多成熟的产品。有些产品一方面遵循开源的法则，一方面展开商业化的运作，已经取得了很好的效果。但由于Linux本身使用的艰辛，Linux上的GIS要想让用户接受，还需要很多配套软件的支持。开源运动的不断壮大，商业模式的成熟，为Linux上的GIS发展铺平了道路。我想Linux上的GIS将来一定能够独树一帜的。

1.2.10 Python GIS

　　也许我们讨论Python GIS的时候，先对动态语言做个介绍比较好。Python作为动态语言的代表，在系统集成、应用粘合方面早已得到广泛使用。GIS软件中，Python也有其重要的用武之地，ArcGIS9.1中的ToolBox就是调用Python脚本完成的。可惜，对它关注的人只有134个。GIS开发者们，要多多关注这项很有前途的语言哟！

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进入二十一世纪以后，地理信息系统技术、产业、学科均又得到了迅速的发展，同时地理信息系统也面临许多制约其发展或为适应信息时代发展的新的问题，所以当前地理信息系统主要的基础理论和技术研究热点有了新的变化，可以认为这些研究热点问题的解决代表了地理信息系统研究的新进展，这些问题主要归纳如下：

3.1 稳定、快速的GIS数据采集和数据更新体系

这个问题已经不是新问题，但是长期以来海量地理数据的采集和更新一直是制约GIS发展的主要瓶颈。GIS数据的来源可以包括：野外数字化采集系统、地图扫描矢量化采集系统、局域和广域差分GPS数据采集系统、遥感数据采集和更新系统、数字摄影测量数据采集系统等。对于每一种数据采集系统的研究都将设计许多具体内容，数据源采集和更新体系是GIS理论和技术研究的首要问题。

3.2 GIS空间数据的质量与不确定性分析

GIS数据质量与不确定性的研究是目前GIS比较重要的基础理论之一，因为数据和软件是GIS走向产业化的前提，同时GIS空间数据的质量直接影响GIS的分析和应用，影响了GIS的生存和发展。当前GIS空间数据的精度分析与质量控制研究中，从手工数字化数据采集质量到扫描数字化数据质量、从矢量数据误差模型研究到影象数据分类和分析质量研究、从空间位置数据质量研究到空间属性数据质量研究、从数据误差传播分析到数据误差模型的可视化、从模拟数据不确定性分析到批量数字产品生产?闹柿靠刂坪统檠?煅榈鹊谋浠?梢钥闯?GIS数据质量不确定性研究的对象越来越广，内容越来越多。

3.3 3D地理信息系统（3DGIS）的研究

在许多应用中，垂直方向上的几何信息是很重要的，它与平面上的信息具有同等重要的意义。但是在传统的二维（2D）GIS中，通常是将垂直方向的信息抽象成一个属性值，如DTM中的高程，然后进行空间操作和分析。如果在垂直方向上的采样多于一个，如：资源勘探中在一个钻孔中的多个采样，2DGIS则难以处理。在这种场合下具有真三维(3D)处理和分析功能的GIS?低呈潜匦璧摹６??降?3DGIS就是在二维GIS的基础上对具有三维地理参考坐标的地理信息输入、存储、编辑、查询、空间分析和模拟操作的计算机系统。目前3DGIS的数据结构研究比较多。基于体素的（Voxel-based）三维系统比较成熟，广泛用于石油勘探中；基于矢量数据的系统模型处于研究中，例如四面体或边界表示的矢量方法、八叉树与TIN的混合结构、八叉树与TEN的混合结构、面向对象的矢量与栅格一体化结构等。目前3DGIS的数据模型研究有两个方向：第一是利用三维几何和CAD领域的可视化，构成3DGIS中交互式的模型和可视化功能；第二是开发3DGIS数据管理和空间分析功能，它从数据库方面进行考虑，这两个方面的结合，以及迅速发展?男槟庀质导际踅???碌?3DGIS数据模型。

3.4 GIS时空系统(spatio_temporal system)研究

传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性，忽略了其时间特性。在许多应用领域中，如环境监测、地震救援、天气预报等，空间对象是随时间变化的，而这种动态变化的规律在求解过程中起着十分重要的作用。过去GIS忽略时态主要是受器件的限制，也有技术方面的原因。近年来，对GIS中时态特性的研究变得十分活跃，即所谓“时空系统”。

根据处理时间和有效时间的划分，可以把时空系统分为4类：静态时空系统(static ST system)、历史时态系统(historical ST system)、回溯时态系统(rollback ST system)和双时态系统(bitemporal ST system)。时空系统主要研究时空模型，时空数据的表示、存储、操作、查询和时空分析。目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充，如在关系模型的元组中加入时间，在对象模型中引入时间属性。

3.5 GIS空间数据查询语言的研究

GIS数据描述的是空间信息，而空间信息一般包括位置、属性和时间三个方面。在GIS应用中，使用最广泛的是空间数据的查询，有时查询某一个图形，有时是查询空间图形之间的相互关系。目前许多GIS软件提供的是常用的关系数据库结构化查询语言（SQL），而关系数据库结构化查询语言有其固有的缺陷，例如：不支持空间概念特别是空间关系、空间对象的查询结果不能用空间图形的方式有效的显示给用户以及不支持元数据查询、知识查询、定性查询和基于图形对象的查询等。

当前对空间查询语言的研究包括：（1）空间结构化查询语言（Spatial SQL）。空间结构化查询语言是在关系型SQL上发展起来的，他不仅能完成空间数据的查询，而且能表达查询结果。其形式为：（空间数据库查询语言）SQL+（目标表示语言）GPL=Spatial SQL（2）可视化查询语言。将查询语言的操作对象和过程及其空间关系等，用直观的图形或表格显示给用户，构成可视化查询语言。（3）自然查询语言。在自然查询语言中引入自然语言的概念，使查询语言的描述更接近自然语言，另外用模糊数学方法将模糊概念量化为确定的范围，实现具有能理解模糊概念的查询。

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热点GIS的19个研究方向

1   空间数据库的准确性研究
      地理信息数据中误差处理和不确定性错误处理的方法和技术 ,包括 :
      不确定性误差模型 ;
      误差跟踪并对误差进行编码的方法 ;
      计算和表达在 GIS应用中的误差 ;
      数据精度的评估 ;
      数据质量、元数据、数据标准等问题研究。

2   空间关系语言研究
      以地理空间概念的规范化形式为基础 ,利用自然语言和数学方法 , 形成空间关系表达的理论 ;
      关于定位表达的计算模型 ;
      空间概念的获取和表达 ;
      拓扑关系的定义 ;
      空间信息的可视化 ;
      GIS的用户接口。

3   空间数据的多种表达方式研究
      为高效数据提取而组织的不同版本的数据及相应的拓扑关系 ,以及空间数据的多种表达方式 ;
      满足数据一致性和精度要求的地图制图规则 ;
      数据模型、链接、多机构、多尺度等对数据的需求。

4   地理信息的使用和价值研究
      对 GIS获取、实现和使用起关键作用的因素和过程的理解 ;
      GIS传播模型建立方法 ;
      确定 GIS的经济价值。

5   海量空间数据库的结构体系研究
      海量数据库中数据模型、结构、算法、用户接口等问题的实现方法 ;
      空间代数学 ;
      基于逻辑的计算机查询语言 ;
      元数据的具体内容和组织 ;
      数据压缩和加密方法。
  
6   空间决策支持系统
      GIS及其相关学科在决策形成中的作用 ;
      区域灾害问题解决的空间决策支持方法 ;
      空间决策支持系统的模型和数据 ;
      空间决策支持系统技术和实现 ;
      用户需求和组织等问题研究。

7   空间信息的可视化研究
      数据质量的管理和可视化表达构成研究 ;
      误差模型和数据质量指标 ;
      数据库中数据的质量管理 ;
      使内在表达和地图显示更容易的可视化工具 ;
      对数据质量信息的用户需求评估。

8   地图制图的规范化研究
      研究相应的方法和准则 ,以提高空间数据的一致性 , 以及空间数据在表达方式和空间分析方面的效率和准确性 ;
      地图制图语言规范化研究 ;
      规范化设计评估体系 ;
      将知识推理嵌入数据模型。

9   地理信息数据共享的研究
      由地理信息和技术共享到空间数据共享 ;
      空间数据共享的理论研究 ;
      空间数据共享的场所 ;
      空间数据共享的处理方法。

10   GIS中时空关系的研究
      地理空间中空间、时间以及和变化相关联的对象研究 ;
      不同时间概念的划分 ,如 :离散的、连续的、单调的等 ;
      具体应用中 ,笛卡儿坐标和欧几里得坐标的选择 ;
      将人类对时间和空间的认知过程具体化、形式化 ;
      空间现象的模拟计算模式。

11   遥感和 GIS的集成研究
     解决遥感和 GIS集成方面的关键问题 ,主要包括 :
      数据结构和存取问题 ;
      数据处理流程 ;
      误差分析 ;
      机构问题。

12   GIS的用户接口研究
      人机交互的用户接口设计和实现 ;
      在 GIS环境中 ,人和计算机相互作用的研究 ;
      不同背景、语言、文化对人机交互的影响
      GIS软件用户接口设计的准则和方法。

13   GIS和空间分析研究
      空间统计学地理数据的空间统计分析 ;
      地理边界和地图比例尺在空间数据体系中的作用 ;
      空间数据的采样和内插 ;
      GIS数据结构和空间统计计算之间的关系。

14   GIS在全球变化中的作用研究
      全面、定量地理解 GIS应用对全球变化所起的作用 ;
      从小尺度的研究出发 ,建立理论基础和计算结构 ;
      全球数据质量的评估。

15   法律、信息政策和空间数据库关系研究
     GIS数据适用范围 ;
     科学地理解空间数据库环境中的法律和政策 ;
     如何完善 GIS方面法律的内容和质量 ;
     空间数据库在公众政策和法律建设方面的作用
     GIS在公众政策和法律方面的有用性尝试。

16   通过协作形成空间决策系统的研究
    提供开发和评估工具 ,以解决复杂空间问题 ;
    建立知识获取方法 ;
    建立评估方案 ;
    确定协作方的相互联系方式 ;
    在相互作用的环境中解决冲突的方法。

17   在社会背景中 ,如何在 GIS中表达人、空间与环境的研究
    人口的管理和控制 ;
    确定冲突影响的人口范围 ;
    政治经济关心的自然资源的开采和使用。

18   地理信息系统的互操作研究
    开放的、分布式存储的 GIS结构 ;
    地理数据语义特性获取方法 ;
    数据抽象和处理模型研究 ;
    地理空间数据的粒度 (Granularity)。

19   地理世界的规范化模式研究
    地理世界的规范化表达 ;
    用空间数据结构表达现实世界时 ,基本的描述元素 ;
    GIS用户对地理世界的直觉看法。