时间：2023-08-15 17:25:02
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇医学影像技术的含义，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
从伦琴1895年发现X线，给其夫人拍摄第一张手的X线片的诞生，到二十世纪五六十年代超声成像与核素γ闪烁成像(γ-scintigraphy)的问世，以及CT、MRI等影像诊断技术和介入治疗学的成长，越来越说明医学影像设备学处于一个迅猛发展的历史阶段。回顾医学影像学简史，我们不难发现：其发展就是一部影像设备开发应用的历史。为了更好地掌握设备的使用方法，得到更适于诊断的图像，我深感学习医学影像设备学这门课程的重要。
在几年的教学中，针对我校影像技术专业的就业范围和专业特点，我们总结出一个从事影像设备工作的人员应具备的条件有：
1.扎实的基础理论知识和专业知识；
2.较强的计算机硬件、软件、网络技术能力；
3.熟练运用万用表、示波器等测试工具；
4.掌握一定的维修方法和应急措施［1］。
针对以上特点，我们总结出医学影像设备学的教学要注重以下几个方面：
1.注重理论与实践相结合，激发学生独立思考能力
《医学影像设备学》主要内容是介绍医学影像设备的基本组成和原理。如果学生没有看过这些设备，直接就给学生灌输各个知识点，学生只能机械地记忆，甚至满头雾水，结果是不理解，而且容易忘掉。针对这一要求，我们应用直观性教学，讲课时注重理论与实践相结合，不但避免了在课堂上空讲理论脱离实际的弊端，而且使学生有效地获得大量的感性认识，并通过观察，把感性认识上升到理性认识，从而培养了学生的观察思维能力。例如：在讲X线球管的结构及X线的产生原理时，把理论课搬到X线机房，请学生一边看书，一边对照X线球管进行研究，自学讨论，最后只需教师稍加总结，学生就能准确地说出X线球管的组成部分及各部分应具有的功能，一堂课的目标就会通过学生自己的学习而达成。理论与实践相结合的教学方法使本来枯燥乏味的理论课变得有生动易懂，大大地激发了学生地学习热情，使他们对医学影像设备学这门课程产生了浓厚的兴趣。
2.注重各种设备的相关性，由浅入深进行讲解
《医学影像设备学》这门课程从最简单的固定阳极X线球管到MRI、核医学设备等，涵盖了所有的影像设备，在实际教学中，注重各个设备之间的相关性，内容上循序渐进，由浅入深（基本理论――设备构造――故障维修――知识扩展）；步骤上由表及里（外部构件――内部构件――典型内部构件的功能与电路分析）等，收到较好的教学效果［2］。例如：在学习完所有利用X线进行成像的设备后，包括透视用X线机、摄影用X线机、CR、DR、CT等，归纳总结出它们在原理和设备结构上的异同，使学生对所学的知识形成一个完整的理论框架，思路清晰，易懂易记。
3.制作多种教学媒体
我校把医学影像设备学这门课程安排在一年级的第二学期，学生在学习之前只接触过很少的影像设备相关知识，如果单一地使用传统教学方法，理论的讲解和实践的观摩都只能使学生们在理论上对实验室现有的设备有所了解，对于书中的先进设备由于受条件所限，远远达不到我们教学目的的要求。因此在教学活动我们制作多种教学媒体，譬如幻灯片、教学电影、录像、多媒体等进行各种设备的介绍，尽量使抽象的教学内容生动化，激发学生学习的积极性，使学生很容易接受这些新知识。例如对心脏超声这一章节教学时，我们将超声心动图、多普勒、M型表现等利用多媒体教学，应用动态画面使学生了解了何为多普勒技术，彩色的真正含义是代表血流的方向，何谓返流、层流，湍流等，同时了解了彩超与黑白超声的相同点与区别，教学效果很好［3］。再比如：在讲解磁共振原理时，把进动和自旋采用动画的形式把氢原子在外加射频场下复杂抽象的运动形象地再现出来，省去了很多时间，同时收效甚好。另外，医学影像设备更新换代比较快，利用多媒体教学可以不断更新和丰富《医学影像设备学》课程的教学资料，是提高教学质量的重要一环。
4.改变考核方式
为了综合评价学生的学习效果，笔者将考核形式由单一的笔试改为以笔试为主，操作与实验报告相结合的考核方式。以往的以闭卷笔试为主的考试方式，一方面不能反映学生的真实能力范围，另一方面只能促使学生死记硬背，导致高分低能的现象，这会极大地影响其以后的实际工作能力。因此，笔者在考核中加入了实践操作，不但能准确地判定学生的知识自我扩展能力，同时也增强了学生的实际动手能力。
5.与当地的其它医院进行合作，充分利用本地区的影像设备资源
随着《医学影像设备学》的发展，影像设备一方面更新过快，另一方面十分昂贵，导致实验设备无法跟上医学影像设备的发展，学生能够接触到一些数字化医学影像设备相关软件的机会显得微乎其微。一些新的医学影像设备学生根本没有机会使用、安装、维修［4］。为了加深学生对所授内容的了解，提高教学质量，除了在课堂及实验室教学外，我们尽可能地安排学生到附属医院及柳州市的其它各大医院去见习，让他们亲眼见识各种检查设备，观看临床医务人员的工作过程，亲身体会各种设备的工作原理和构成，为学生学好医学影像设备学这门课程及确立今后的发展方向都奠定了基础。
总之，随着科学技术的飞速发展，我们要不断改革教学内容，改进教学方法，促进学习质量的提高，教会学生正确的学习方法，尤其是适应他们自身特点的自学方法及自己获取知识的能力，引导学生学会用已知的知识获取未知的知识，用所学的知识创造性地发现问题、解决实际问题，培养学生创新能力，为我国培养更多高质量的医学影像设备专业技术人才。
参考文献：
［1］康少锋，宫亚琳，昝平生.影像设备工程人员应具备的知识与技能［J］.医疗设备信息，2006，21(10)：50-51.
［2］余晓锷，卢广文，张宁.大型医学影像设备.系列课程教学改革与实践［J］.中国医学装备，2005，2(8)：20.
[关键词]病历档案；信息化管理；开发利用
一、病历档案的含义
病历档案简称病案、病历、病志，是指医务人员对患者进行问诊、查体、辅助检查、诊断、治疗、护理等医疗过
程中形成的文字、符号、图表、影像、切片等资料的总和，是经医务人员、医疗信息管理人员收集、整理、加工后形成的具有科学性、逻辑性、真实性的医疗卫生科技档案。它不仅是病人就医期间身体状况和心理情况的真实反映，而且还是医疗机构临床、教学、科研的宝贵财富以及综合评价医疗质量、技术水平、管理水平的依据。病历档案分为门诊病历档案和住院病历档案。门诊病历相对比较简单，一般由病人自行保管。而通常所讲的病历档案，是指住院病历档案。本文所指的就是通常意义的病历档案。
二、病历档案的特征
（一）独特性。病历档案是以一个患者的治疗过程所形成的全部文字、数据及图像材料为一个立卷单位。病历档案的直接责任者为医务工作者。它是由若干个参与诊断、治疗、护理的医务人员产生的，包括病历的记录、填制、分析、诊断、拍片化验、特殊检查、医嘱、治疗和护理等。除此之外的任何单位或个人都无法成为病历档案的责任者。病历档案的独特性是区别于其他科技档案的一个基本特性。
（二）完整性。病历档案中包含有：病历首页、住院志、体温单、医嘱单、化验单检验报告）、医学影像检查资料、特殊检查治疗）同意书、手术同意书、麻醉记录、手术及手术护理记录、病理资料、护理记录、出院记录或死亡记录）、病程记录含抢救记录）、疑难病例讨论记录、会诊意见、上级医师查房记录、死亡病例讨论记录等多种内容。它全面地、完整地、真实地记录了病人在当次发病入院到出院的整个诊疗过程中所形成的全部文字、数据、图像和动态，是疾病诊治全过程的真实反映。
（三）速增性。病历档案产生和形成的速度快、数量大。
三、病历档案的开发利用
病历档案是医院所有档案中利用率最高、利用者最广、利用价值最高的档案，因而开发利用病历档案充分发挥其作用十分重要。病历档案的开发利用主要体现在以下方面：
（一）为医疗机构服务
1、开发利用病历档案，为提高医院管理水平提供必要条件。病历档案是医院医疗业务统计的重要原始资料之一，是医疗业务活动数量和质量统计的可靠依据#。因此它是医院管理中的重要信息资源，是医院和上级领导掌握医院情况，指导工作的必要条件。
2、病历档案是医院提高医疗质量和技术水平的重要资料。病历档案科学地、完整地和准确地反映了医疗、护理工作中的质量，不仅是医疗质量最集中的体现，而且还是确立疾病诊断和拟定治疗方案的必不可少的依据，尤其对再次入院病人的诊治，更要参考以往的病历档案。它既可成为诊断疑难病症、抢救危重病症的重要参考资料，又是临床实践最直接的记录，通过分析、总结，对提高医疗质量和技术水平，评价医疗业务能力、发展医疗卫生事业起到极其重要的作用。
在医院等级评审中，对专科技术水平的认定、新技术的开展、新项目的引进、三级查房、疑难病例讨论、死亡病例讨论、手术病例讨论等各项医疗规章制度的落实以及对新入院病人三日确诊率、诊断符合率、治愈率、好转率、抢救成功率等各项医疗质量指标的衡量，都是以病历档案记载为依据的。
3、病历档案是开展医学研究的宝贵资料。由于病历档案具有完整性等特性，通过对病历档案的总结、对比等综合分析，可以使医务人员进一步认识疾病的发生、发展、演变规律，从而提高诊断水平；同时，在治疗过程中还往往可以发现某些特殊的规律，从而提示医务人员及时修正治疗方案，使治疗更趋正确、合理，缩短病程，提高治愈率，为医学研究提供可靠依据，推动医学的发展。
4、病历档案为临床教学提供了生动的示范教材。在临床教学期间，需要利用大量的病历档案作教材，通过各种形式的病例讨论（如疑难病例、术前病例、死亡病例讨论等），使学生们理论联系实际，提高感性认识，巩固理论知识。特别是对典型病例或罕见病例的讨论，更让实习生终生难忘，受益匪浅。一份科学的、完整的病历档案往往起着教科书所无法替代的作用。
（二）为社会服务
1、病历档案为解决医疗纠纷及为各级司法机构提供真实有效的凭证。随着我国法律制度的不断完善，人们的法律意识和自我保护意识日益增强，利用病历档案解决医疗纠纷越来越多。病历档案的特性，使它成为保护病人、医生和医院利益的原始材料。病历档案还是进行医学鉴定的依据。同时，它也是处理各类肇事、事故的重要文件，司法机构往往是根据病历档案的原始记录来处理或判明责任。
2、病历档案为保险公司理赔提供重要依据。随着人们思想观念的改变和医疗制度改革的深化，大病保险和其他商业性的疾病保险进入许多家庭。病历档案的特性，能为保险公司提供所需的真实信息，使它成为保险公司理赔的可靠依据。据不完全统计，深圳市自费病人中约有半数参加了大病保险或其他商业性的医疗保险。这类病人出院后，必须向保险公司提供住院号，由保险公司到医院核对病历档案，确定理赔范围。为保险公司提供被保险人的病历档案，已成为病历档案开发利用中的重要一项。
3、病历档案为满足病人享有知情权的需要。病历档案在以前是封闭利用的，对病人不开放。近年来人们越来越注重自身的知情权，而病历档案的特性又能够满足病人对自己病情的了解。新《医疗事故处理条例》第十条明确规定“：患者有权复印其门诊病历、住院志、体温单、医嘱单、化验单（检验报告）、医学影像检查资料、特殊检查同意书、手术同意书、手术及麻醉记录单、病理资料、护理记录以及国务院卫生行政部门规定的其他病历资料”。
病历档案的利用范围不断扩大，利用率不断提高，这也要求各级各类医院必须改变传统的病历档案的管理方法，实行病历档案现代化。比如，目前病历档案的形成是由医务人员直接书写来完成的。需要书写、填制的各种单据有二十多种，医务人员处理完病人后，还要疲于完成病历的书写，既烦琐，又耗时。要改变目前这种状况，势必要实行病历档案现代化，建立电子病历档案。近几年我国部分医院已实施了电子病历档案。它便捷、快速、准确、完整，还可资源共享，不但可以提高工作效率、提高病历档案的质量，而且还可以提高信息资源利用率。笔者认为，随着医学科学技术的迅猛发展，医院的各种信息量的大量增加，更需要建立电子病历档案。在实行病历档案现代化管理中，对以往形成的传统的病历档案，可利用缩微和计算机技术，进行数字化处理并用光盘存储，然后销毁原件，这样可大大减少库存，从而减轻医院的负担。
参考文献：
广义的封面包括封一、封二、封三和封四，具有保护、装饰、达意和广告的作用［1］223224，这里讨论的医学期刊封面系指狭义的封面，即指封一。目前，医学期刊封面设计已有改观，不乏优秀的作品，但仍存在创新不足、审美观念老化、缺乏品牌意识等问题。优秀的医学期刊封面设计，要迎合医学专业读者的审美心理，符合其审美趣味和欣赏习惯。在进行封面设计时，应掌握以下几项要求。
1.1形式与内容相统一期刊传播的文化信息决定其封面创意的轨迹，封面是内容的表象和含量的外延［2］。医学研究领域包括基础医学、临床医学等，临床医学又包括内科学、外科学等，各个学科又细分为不同的专业，每一学科和专业都有各自研究的对象和特点;因此，确立期刊封面的设计思想、主题和风格，应从期刊的专业特点和读者定位出发，设计出与之相一致的表现形式，或庄重严肃，或含蓄蕴藉，或淡雅脱俗，或明快简洁，或新颖奇特。封面的形式及风格，要能在一定程度上反映出主办方和编辑出版者的办刊理念和学术追求，以及刊载内容的学科专业范围、属性、特点和特定的作者、读者群的定位［3］。新版《放射学实践》封面简洁和谐，朴实亲切，每期都会刊载各种不同的影像图片，配以重点论文的主题，引导读者关注数字化、微创化、远程诊断等影像医学发展趋势的最新报道，激发读者对医学影像学诊断与治疗新技术、新知识的探求，在展现医学影像学奥秘的同时，展示了科学的美丽，内容与形式和谐统一［4］。
1.2规范化与个性化相结合医学期刊的学术属性决定其封面必须有一定的严肃性和规范性，必须有一定的格式，符合一定的标准。首先要按GB/T3179—2009《期刊编排格式》，在封面指定的位置上依次注明刊名、刊名汉语拼音、英文刊名，出版年、卷号、期号，主办者，中国标准连续出版物号及条码等。这些规范化的格式，有利于光盘网络数据库的检索，也反映了期刊的连续性艺术;但是，如果所有的期刊都是同一张严肃的面孔，缺乏个性，就会显得十分乏味。封面设计艺术的优劣，直接关系到读者第一印象的好坏，是对读者视觉的审美传递，也是艺术与文化通过封面作为载体的创意和个性化表现，不应将其理解为各类视觉元素的简单构架，要“赋予其新颖的创意和个性化表现，以极为强化的形象展示给读者，以期达到刊物的形式和内容的互动关系及全新的视觉效果”［5］;因此，应在规范许可的范围内对封面进行艺术的加工，以突出医学期刊的个性，只有期刊的规范化与个性化完美结合，才能设计出成功的封面。《美国医学会杂志》(JAMA)，每期封面均刊有名画，并在文中配以相应的文字说明，从艺术的角度吸引读者，使本来枯燥的专业期刊变得十分活泼、高雅，让人过目不忘［6］。
1.3稳定性与变化性相结合期刊作为连续出版物，有其延续性和稳定性，医学期刊的封面设计在一定时期内要保持相对的稳定，既能稳定基本的读者队伍，又有利于期刊品牌与风格的形成。中华医学会系列杂志中的“国际”系列，如《国际流行病学传染病学杂志》等，曾是《国外医学》系列，原就采用统一、相对稳定的封面设计，更名后这类期刊封面设计方案仍保持一致，庄重大方，突出系列杂志的整体效应和品牌效应，封面上3个相连的花环意义深远，给读者留下深刻的印象。医学期刊虽有相对稳定的读者群，但数十年不变的面孔，易让读者产生审美疲劳，而且，读者自身素质的不断提高，也会对专业期刊提出新的要求，而不再停留在“温饱水平”，希望在阅读期刊内容的同时，能够获得更多的审美感受;因此，医学期刊的封面设计应是一个基于基本风格，进行不断调整、创新、发展、变化的动态过程，还应关注市场和读者的反映，给予读者以第一时间的打动。刊名好比人的面孔，色块、图案好比人的衣服，可以在刊名字体、字号不变的前提下，适当更换色彩、图片，以增强期刊封面的新鲜感和艺术魅力。
1.4整体与局部和谐统一期刊的封面设计是借一定大小的纸张幅面所提供的空间而进行的，在封面的方寸之间，设计者应用均衡、统一、节奏、对比、重复、重点和动势等基本原则对文字、图形、色彩等封面视觉元素进行组织架构，使得各视觉元素整齐、连贯、映衬、呼应、严密、平衡、一致［7］。设计时要安排好封面的整体与局部、局部与局部的关系，使封面各个视觉元素构筑成最终有组织、有系统的视觉空间，做到整体协调统一，局部呈现韵律和变化。《眼视光学杂志》在封面的右上角镶嵌着一只经过放大处理的蓝黑色眼睛，顾盼有致，眼睛的右上角嵌有一橘黄色块，封面的主基调为黄绿色，设计者用具有中国韵味的黑色书法体刊名将原本分离的色差较大的色块有机地连在一起。这样既可把握封面设计的整体性，又使局部画面充满生机活力，让读者充分感受到整体与局部和谐统一后给人带来的那份艺术视觉冲击力。
2医学期刊封面设计的视觉语言
视觉语言是以视觉可以认知的表现形式阐述信息的过程，它借助于视觉图像来传达信息的设计，以文字、色彩、图形等为视觉认知语言的基础元素进行艺术表现［8］。
2.1文字语言平面设计的字体大致分为2类:一是以西方文字为代表的字母文字，如希腊语系文字;二是以东方文字为代表的独体文字，如汉字［9］。文字既具有语言意义，又是抽象的图形符号，它是点、线、面设计的综合体，如一个字可以看成一个点，一行字可以看成一条线，一段文字可以看成一个面。文字设计主要从字体的使用、字号的选用以及在封面中的位置等方面来进行。封面所用的字体主要有印刷体、手写体和美术字。印刷体可应用于所有文字;手写体可用于刊名;美术字变化多，可用于刊名和要目等。医学期刊除刊名外其余文字宜使用稍小的字号，给人以理智、冷静的感觉。文字在医学期刊封面中的位置主要有三段式、对角式和一角式［1］229等。刊名的设计是刊物的点睛之笔，是读者鉴别期刊的重要标志;因此，这里主要讨论刊名的设计。封面的上半版比下半版更具强势，刊名通常应以横排形式固定在封面的上1/3位置，这样可以获得醒目效果。也有期刊，如《中华医学杂志》采用竖排形式。刊名字体型号的选择，应与刊物性质和内容的搭配密切相关。医学期刊的中文刊名字体可以采用印刷体和书法体，书法体可以美化封面，增强艺术感染力。刊名的字号大小可以不一致，其中需要强调部分所用字号可以稍大一些。如《现代中西医结合杂志》，其刊名为黑色、规整的印刷体与红色的书法体(“中西”)结合而成，“中西”2字比其他字要大一号，排列错落有致，既有现代感，又有民族特色。刊名要与封面其他文字具有强烈的对比，产生层次感和节奏感，避免封面元素均衡。可以对刊名在造型、笔画和构架上进行装饰，如把刊名做成立体浮雕状，并在名字下加上投影，从而产生空间感，增强视觉冲击力;也可将字体反白，字的四周用重色烘托，表现出一定的层次感;还可以借鉴英文字体编排的艺术手法，体现设计中的自由风格［10］。此外，刊名在较长周期内要保持一贯的风格，以保证其稳定性。文字本身就是一种艺术表现形式，无论是汉字还是英文，都具有俊秀、浑厚、奔放、飘逸等各种风格，能让读者去品味体会。字母文字比汉字更具形式感，更便于设计。例如中华医学会“中华”和“中国”系列杂志封面左侧35mm宽的深色块内均印有3个CMA(ChineseMedicalAs-sociation的首字母)的字样，顶左底右，CMA这3个字母被适当地变形，并用连接的艺术手法在各个字母加边线，将其连在一起，形成一个美观的统一体，既形象地代表了中华医学会这个品牌，又具有现代韵律感。但是，目前国内医学期刊利用英文字母的特性对封面进行设计尚较少，若能把国外字母字型艺术变化的手法应用到国内医学期刊上，将会给期刊封面带来全新的感觉。
2.2图形语言图形是人类通过视觉形象传达信息的一种特殊语言形式，它是人类视觉语言的基础，比文字更形象、更具体、更直接，在一瞬间便能吸引读者的注意。图形的形式有黑白画、彩色插画、摄影照片等，表现方法有抽象的手法、图案的手法和写实的手法等［1］231。
2.2．1写实的手法医学期刊封面图形多采用此法:1)在封面构图中融入医学元素，期刊专业特点一目了然。可选取与期刊主题或本期专题相关的医学类图片，如《解剖学杂志》每期都选用内文中重点文章的一幅图片作为封面图形。2)融入民族元素，体现民族特色。如《JournalofTraditionalChineseMedicine》(中医杂志，英文版)选择青花陶瓷作为标志性的构图元素，恰好又符合当下流行青花瓷的时尚。3)刊登专业会议的新闻图片或本领域内的名人照片等，如《人民军医》每期封面都以一位人民军医的风采吸引读者的眼球，内文并配有封面人物简介。4)刊登广告图片，既能美化封面，又能带来一定的经济效益，如《医疗卫生装备》在刊名下方刊登大幅广告，广告图不但没有抢占风头，反而将刚劲有力的红色书法体刊名托到读者眼前。
2.2．2图案的手法医学期刊的封面也可设计一种能表征期刊属性或者专业特点的图案和符号，参与封面的构图。如《中华泌尿外科杂志》以2个肾、2条输尿管和1只膀胱连接起来勾勒成泌尿系统的一个剖面图作为封面图案，直观而形象地表征了期刊的专业特点。还可以根据刊物特点设计新颖而有代表性的刊徽，点缀封面，增强稳定性。如《白求恩军医学院学报》封面在墨绿的底色上配以黑色刊名，显得有些灰暗，但刊名下方一枚金色的白求恩头像徽章，一下子打破了这种沉闷。
2.2．3抽象的手法医学期刊也可以采用这种手法设计出能反映专业特点的艺术构图。如《沈阳医学院学报》封面的主体是一条“S”(刊名第1个字母)形路，路面则以富有医学含义的DNA双螺旋样图形铺就而成(颜色由紫到蓝渐变)，由封面的左下角向上向前蜿蜒开去。整个构图抽象而富有含义，“路”由近及远寓意了学院的发展和未来，亦可理解为学院中“教师”和“学生”2大主体的共同发展，或理解为医患关系的和谐。DNA双螺旋则表明基因工程已成为医学生物技术的核心技术，造福人类健康的作用是无限的，医学生任重道远，而双螺旋的向上延伸宛如升腾在科学上空的瑰丽彩带，令人神往［11］。
2.3色彩语言色彩是视觉效果中极敏感的因素，最引人注目［12］。期刊的封面色彩应该与期刊的内容和品牌气质协调一致，医学期刊的内容严肃、庄重、权威，底彩一般不宜过浓，以淡冷或暖色为基色。任何一种彩色都具有色相、明度和纯度3大属性，期刊封面设计的色彩处理也主要从这3大因素来进行，同时要考虑色彩的冷暖、面积、数量、调和、呼应等因素，才能使色彩协调。
(1)色相即每种色彩的相貌、名称，如红、橘红等。医学期刊封面在配色时应以一种主要颜色集中或分散地占有相当的面积，再从中点缀小面积的其他颜色。这样主调鲜明，并能产生色彩变化，使整个设计既显得统一庄重，又不乏对比变化，给人以良好的视觉感受与审美乐趣。如《岭南现代临床外科》的封面以蔚蓝色作为底色，封面顶部开白窗，黑色书法体刊名横排于其上，封面中下部左侧是色彩丰富的竖排风景画，右侧为本期主要论文的题名，以白色字竖排，形成一条条白色的竖线，与右侧的风景图片形成呼应的关系，左下角开白窗刊印条码，与刊名呼应，右下角黄色的刊徽和橘黄色的年份及期号与图片呼应，整个构图点、线、面协调统一，富有节奏感，给人以典雅优美、清新自然、对比鲜明的视觉冲击。
近年来，美国IBM公司联合了来自康奈尔大学、威斯康星大学、加利福尼亚大学、哥伦比亚大学和政府研究机构的上百位研究人员，开展了一项意义非凡的认知计算机项目。这一项被称为“电子大脑”的计划将创建一种与传统智能计算机完全不同的电脑系统，该系统有望模拟并效仿人脑的感觉、观念、行为、互动以及认知等能力。那么，不久的将来电脑真的可以“替代”人脑吗？雄心勃勃的科学家表示，在《危险边缘》智力竞答节目中超级电脑“沃森”已经打败所有选手，便足以证明创造一种能够与人类大脑相比拟的智能机器并非是一件不可完成的事，而实现这个划时代伟大梦想的主角就是拟人化的“电子大脑”。
“电子大脑”的奥秘何在
科学家研究发现，人类拥有思维、记忆和感觉等功能都是通过大脑中的神经元、轴突和突触等实现的，脑细胞不仅相互之间的连接十分靠近，而且分工也不像电脑组件那么明确，人类大脑将记忆和存储等功能整合成为一体。因此，任何特定脑组织中的活动都是由相邻组织的活动刺激而产生的，它的运行是由事件来驱动的。也就是说，大脑是由一个思维活动刺激而产生另一个思维活动的，其方式就像是一个大规模并行分布式处理器，不同的是它拥有一个可重构、可容错的学习机制，并且擅长于模式识别和关系梳理。而对于当今的电脑而言，不仅它的存储和处理是相互分离的，而且处理器、通信链路和存储器等组件的运行必须依靠预先编制的程序，并由一个时钟控制依次进行。这个时钟就像是一个乐队的指挥，它将每一个指令和每一份数据驱动到下一个位置，去执行预定义的算法以及分析工作。因此，传统电脑的组织结构决定了它无法拥有像人类大脑那样强大的思维、认知和学习功能。
然而，对于科学家提出的“电子大脑”而言，其结构及概念与目前的商用电脑完全不同，不仅它的存储器与处理器组件被紧密地结合在一起，而且它没有时钟，其运行操作是不同步的，纯粹是依据事件来驱动的。也就是说，“电子大脑”没有预定的次序或时间表，它们运行所依赖的是学习功能而不是编程，这就像人类的大脑一样。为此，人们将这一全新的领域称为认知计算，它将涉及突触电子学、材料科学、神经形态电路系统、超级计算模拟以及虚拟环境等新兴学科，通过纳米级低能耗类突触器件等技术的研究开发，实现模拟人脑的微型电路功能，使“电子大脑”达到人类的智能水平。
芯片尺寸成为关键技术
2011年8月，美国IBM公司科学家成功研制出了一种“认知计算芯片”，并利用它们组成了一个“小型人脑”的认知硬件模型，为探索人类大脑运算功能迈出了坚实的第一步。该“小型人脑”由256个神经元、26.2万个可编程突触和6.5万个学习突触所组成。由于它们无需预先准备程序就可以运行，从而能够实现分散处理及并行处理等人脑功能。试验结果表明，这个“小型人脑”不但可以实现空间导航、机器视觉、模式识别以及联想记忆等拟人化功能，它还有一个“心灵之眼”，能辨别出事物背后的状况，并依据获得的证据自行生成假设或判断。
然而，科学家也表示，电脑人工智能化的设想实际上已经经历了一段很长的时间，它之所以至今尚未能够完全实现，其关键是来自人类大脑超小体积和超低能耗的挑战。也就是说，人们必须开发出纳米级的类大脑突触、神经元等电子器件，并利用它们构成真正的拟人化电脑，以便通过多种渠道和感应器来搜集信息，在真实环境中行使认知行为能力，最终解决复杂问题。科学家指出，构筑“电子大脑”的电子芯片的电路宽度要缩小到7纳米以下，才能使拥有数百亿个神经元和数百万亿个突触的“电子大脑”体积与人脑相当。然而，这并非是一件容易的事，因为纳米是一个十分微小的计量单位，一根人类头发的直径就相当于80000纳米，而目前即使采用最先进的工艺技术，电子芯片的电路宽度也只能达到22纳米。科学家预测，尚需要若干年的时间，电子芯片的电路宽度才有望从14纳米、10纳米最终达到7纳米。
“电子大脑”的能源消耗也是一个重要的制约因素。例如，打败人类的超级电脑“沃森”的功率高达85千瓦，而人脑的功率仅有0.02千瓦。因此，具有认知功能的“电子大脑”如何提高其运行效率并节能是一项十分艰巨的任务。目前，科学家正在试图采用不储存临时性结果（即取消“缓存”）等手段来降低能耗，期望将“电子大脑”的功率降至1千瓦左右。
“电子大脑”的5种感官
科学家向人们描绘了一幅“电子大脑”的诱人蓝图，他们坚信今后的电脑可以像人类一样拥有触觉、视觉、听觉、味觉和嗅觉等5种感觉，并据此进行思考和判断，帮助人们处理各式各样的问题。
“电子大脑”可以通过平板电脑触摸屏等非语言的方式进行沟通，让人们体验到触摸对象的感觉。例如，当你在屏幕虚拟键盘上打字时，就能感觉到按键的存在；当你登录购物网站挑选一件毛衣时，你可以在屏幕触摸到毛衣的质地、纹理和柔软度等，就像在实体店里购衣一样。
“电子大脑”的视觉能力将会有一个质的飞跃，它可以完全抛弃条形码、二维码等常用的识别标签，直接识别各种图片，并读懂它们的内容和含义。例如，“电子大脑”可以帮助医生分析X射线片等医学影像。
“电子大脑”将拥有非凡的听觉，它不仅能听懂人类说话的内容，而且对于声压、振动以及波动也具有十分敏锐的洞察力。例如，当它听到列车鸣笛声或感觉到钢轨振动时，便能判断出列车正在驶来，并最终做出远离轨道的选择；它可以辨别出山体、隧道等所产生的异常动静，并精确地做出山体滑坡、隧道坍塌等预警判断。
“电子大脑”的味觉更是妙不可言，它所配备的虚拟味蕾功能甚至可以计算出食物的各种味道。例如，在“电子大脑”面前放置同为白色的一盒盐和一盒糖，它无需进行复杂的化学分析，而是通过“尝”味道，便能准确地区分出盐和糖。这对厨师改善食谱或者发明新菜系无疑是个得力帮手。
近两年来，数字城市已经成为国内信息化的热点问题，而且还有持续升温趋势。而以GIS为核心的空间信息技术是数字城市的核心应用技术，它与无线通信、宽带网络和无线网络日趋融合在一起，为城市生活和商务提供了一种立体的，多层面的信息服务体系。为了让广大读者对GIS技术有一个较为系统、详细的了解。本刊特邀请了上海齐维信息科技有限公司的有关专家，为我们全面解读GIS技术。
GIS技术介绍
地理信息系统（Geographical Information System，GIS）是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中，现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象，这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分。
地理信息系统的定义是由两个部分组成的。一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库（Geospatial Database）为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
地理信息系统具有以下三个方面的特征：
第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；
第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；
第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。
地理信息系统的外观，表现为计算机软硬件系统；其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型。当具有一定地学知识的用户使用地理信息系统时，他所面对的数据不再是毫无意义的，而是把客观世界抽象为模型化的空间数据，用户可以按应用的目的观测这个现实世界模型的各个方面的内容，取得自然过程的分析和预测的信息，用于管理和决策，这就是地理信息系统的意义。
一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统，从视觉、计量和逻辑上对地理系统在功能方面进行模拟，信息的流动以及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的变换来仿真。地理学家可以在地理信息系统支持下提取地理系统各不同侧面、不同层次的空间和时间特征，也可以快速地模拟自然过程的演变或思维过程的结果，取得地理预测或“实验”的结果，选择优化方案，用于管理与决策。
地理信息系统的类型
地理信息系统按其内容可以分为三大类：
(1)专题地理信息系统（Thematic GIS），是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。例如，森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。
(2) 区域信息系统（Regional GIS），主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、地区或省级的、市级和县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统；也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。区域信息系统如加拿大国家信息系统、中国黄河流域信息系统等。许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统，如北京市水土流失信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省冬小麦估产信息系统等。
(3) 地理信息系统工具或地理信息系统外壳（GIS Tools），是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。它们或者是专门设计研制的，或者在完成了实用地理信息系统后抽取掉具体区域或专题的地理系空间数据后得到的，具有对计算机硬件适应性强、数据管理和操作效率高、功能强且具有普遍性的实用性信息系统，也可以用作GIS教学软件。
在通用的地理信息系统工具支持下建立区域或专题地理信息系统，不仅可以节省软件开发的人力、物力、财力，缩短系统建立周期，提高系统技术水平，而且使地理信息系统技术易于推广，并使广大地学工作者可以将更多的精力投入高层次的应用模型开发上。
GIS技术的发展历史
国外
地理信息系统萌芽于20世纪60年代。1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用数字计算机处理和分析大量的土地利用地图数据，并建议加拿大土地调查局建立加拿大地理信息系统（CGIS），以实现专题地图的叠加、面积量算、自然资源的管理和规划等；与此同时，美国的Duane F. Marble在美国西北大学研究利用数字计算机研制数据处理软件系统，以支持大规模城市交通研究，并提出建立地理信息系统的思想。在这一时期，针对GIS一些具体功能的软件技术有了较大进展，主要表面在：(1)栅格-矢量转换技术、自动拓扑编码以及多边形中拓扑误差检测等得到发展；(2)具有属性数据的单张或部分图幅可以与其它图幅或部分在图边自动拼接；(3)采用命令语言建立空间数据管理系统，可以实现属性再分类、分解线段、合并多边形、改变比例尺、量测面积、按属性搜索、输出表格和报告以及多边形叠加处理等。这一时期的软件主要是针对当时的主机和外设开发的，算法较粗糙，图形功能较为有限。
20世纪70年代是地理信息系统走向实用的发展期。这一时期由于计算机硬件和软件技术的发展，特别是硬盘的使用，为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使GIS朝着实用方向发展。美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对GIS的研究均投入了大量人力、物力和财力。到1972年CGIS全面投入运行与使用，成为世界上第一个运行型的地理信息系统。在此期间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；1974年日本国土地理院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；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。但由于当时的GIS系统多数运行在小型机上，涉及的计算机软硬件、外部设备及GIS软件本身的价格都相当昂贵，限制了GIS的应用范围。
这一时期地图数字化输入技术有了一定的进展，采用人机对话交互方式，提高了工作效率，同时扫描输入技术系统也开始出现。图形功能扩展不大，数据管理能力也较差。
20世纪80年代是GIS的推广应用阶段，由于计算机技术的飞速发展，在性能大幅度提高的同时，价格迅速下降，特别是图形工作站和个人计算机的性价比大为提高，使GIS的应用领域与范围不断扩大。GIS技术在以下几个方面有了很大的突破：(1)栅格扫描输入处理方面，大大提高了数据输入的效率；(2)数据存储与运算方面，GIS处理的数据量与复杂程度大为提高，遥感影像的自动校正、实体识别、影像增强和专家系统分析软件也明显增加；(3)数据输出方面，GIS软件支持多种形式的图形输出；(4)在地理信息管理方面，适合GIS空间关系表达和分析的空间数据库管理系统也有了很大的发展。
在这一时期，GIS与卫星遥感技术相结合，开始用于全球性问题的研究，如全球变化和全球监测、全球沙漠化、全球可居住区评价、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散及核废料等；从土地利用、城市规划等宏观管理应用，深入到各个领域解决工程问题，如环境与资源评价、工程选址、设施管理、紧急事件响应等。同时在这一时期，出现了一大批代表性的GIS软件，如ARC／INFO、GENAMAP、SPANS、MapInfo、ERDAS、MicroStation等。
20世纪90年代至今为GIS的社会化阶段，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS成为了一个产业，投入使用的GIS系统，每2～3年就翻一番，GIS市场的增长也很快。目前，GIS的应用在走向区域化和全球化的同时，己渗透到各行各业，涉及千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。与此同时，GIS也从单机、二维、封闭向开放、网络(包括Web GIS)、多维的方向发展。
由于网络技术以及面向对象软件方法论和支撑技术的成熟，为GIS注入了新的活力，同时大量的应用要求促使GIS软件技术的快速发展，开始具备作为应用集成平台的能力。这一时期的GIS具有以下特点：(1)仍然以图层为处理的基础，新的处理模式正在酝酿与探索之中；(2)引入了Internet技术，开始向以数据为中心的方向过渡，实现了较低层次的(浏览型或简单查询型)的B/S结构；(3)开放程度大幅度增加，组件化技术已成为GIS的一个主要方向，实现了跨平台运行。(4)逐渐重视元数据问题，空间数据共享、服务共享和GIS系统互连技术不断发展；(5)实现了空间数据与属性数据的一体化存储和初步一体化查询，提高了空间数据的操纵能力；(6)应用领域迅速扩大，应用深度不断提高，开始具有初步的分析决策能力。
国内
我国地理信息系统方面的工作始于20世纪80年代初。地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计划的开始，地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时展开了地理信息系统研究与开发工作。1994年中国GIS协会在北京成立，标志中国GIS行业已形成一定规模。九五期间，国家将地理信息系统的研究应用作为重中之重的项目予以支持，
1996年，为支持国产GIS软件的发展，原国家科委开始组织软件评测，并组织应用示范工程。这一系列的举措极大的促进了国产GIS软件的发展与GIS的应用。1998年，国产软件打破国外软件的垄断，在国内市场的占有率达25%。地理信息系统在资源调查、评价、管理和监测，在城市的管理、规划和市政工程、行政管理与空间决策、灾害的评估与预测、地籍管理及土地利用，在交通、农业、公安等诸多领域得到了广泛的应用。
目前应用领域及应用前景
1.资源管理：要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源（如土地、森林、草场）分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。
2.资源配置：城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。
3.城市规划和管理：空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。
4.土地信息系统和地籍管理：土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许 多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。
5.生态、环境管理与模拟：区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。
6.应急响应：解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。
7.地学研究与应用：地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。ArcInfo系统就是一个很好的地学分析应用软件系统。
8.商业与市场：商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空 间分析和数据库功能可以解决这些问题。
9.基础设施管理：城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
选址分析：根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的空间分析功能。
网络分析：建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。
可视化应用：以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。
分布式地理信息应用：随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航。
GIS的应用前景
目前GIS的研究和应用都处在一个高速发展的阶段。在国外GIS技术已被各级政府部门和企业界广泛认知和采用。尤其是在北美、欧洲、日本和澳大利亚等国家和地区，GIS市场已经基本形成。GIS数据公司和软件公司比较多，他们在GIS系统建立和空间数据的使用方面已有了一套比较规范和成熟作法。在我国GIS技术也正被越来越多的政府部门和大型企业所采用。虽然起步较晚，但是有后发优势，可以少走弯路，以比较高的起点开展GIS的理论研究和开发应用工作。
未来若干年空间数据采集和GIS技术将会有新的更大的发展，从而给城市空间数据生产和GIS应用增添新的生命力。以信息高速公路和计算机宽带高速网为代表的国家信息基础设施（NII）的建设、高分辨率卫星影像技术的实用化、数字摄影测量和空间定位技术的发展以及超大容量、高速数据存储设备的发展将给城市空间数据生产和GIS应用带来巨大积极效用。新的数据获取与更新技术的发展、新数据形式的应用、数据共享政策及其实施、国家多尺度空间数据基础设施的建设以及数字地球和数字城市的建设都将大大改善我国城市空间数据的状况。
GIS技术的一些最新发展（如WebGIS、OpenGIS、ComGIS、3D GIS、TGIS等）将在城市得到实际应用，从而提高GIS系统应用的水平。城市GIS将进一步由技术推动转向应用牵引。面向应用将是GIS的生命，GIS与其它技术的集成将成为主流，应用系统的质量将稳步提高，用户的意识和行动将更有利于GIS的发展，应用将向深层次和大众化两极发展。
21世纪我国的城市将会有更大的发展，城市的发展将给城市GIS技术带来新的机遇。城市GIS虽然面临挑战，但未来无限光明。由于GIS本身的特点，过去建立起来的城市GIS系统的实际效益在未来几年将会逐步显示出来，人们的认识会进一步提高，城市GIS的生命力将愈加旺盛，并将会发挥应有的、符合其特点的作用，GIS也将真正走向产业化和市场化。
GIS技术的发展趋势
组件(Components)GIS
Components GIS是一种新的 GIS开发思想，它是将GIS功能分散制作成ActiveX Control和Automation，这些标准的ActiveX Control和Automation可以被任何支持它们的开发环境调用，以便在原有的或新开发的信息系统中加入GIS功能。目前国际上比较流行的Components GIS软件有ESRI的 Map Objects, MapInfo公司的MapX等。
现在市场上流行的GIS软件有很多，工作站版的有ARC/INFO, Intergraph, MicroStation等；桌面GIS系统有MapInfo, Arcview, AutoDesk及国内的MapGIS, GeoStar等。这些系统的共同特点是它们将图形处理，空间查询与分析，属性管理及其它GIS功能都包含在一个比较庞大的系统中。对于一些用户来讲这可能是比较适宜的，但对许多用户来讲可能会存在如下问题：
（1）对于大多数用户来说，他们可能只需要部分而不是全部GIS功能，用户必须为购买整个GIS软件系统而支付较高的费用。如基于GPS和GIS的城市交通管理系统或者用于环境分析的GIS系统，可能就不需要很强的图形处理功能。而用于城市规划的GIS系统或基于宗地的地籍管理系统则要求较强的图形处理功能。如果使用Components GIS进行系统开发用户就不需要购买整个GIS软件系统，而只要在GIS Components的基础上进行开发组装即可。
（2）由于大部分GIS软件都需要进行二次开发后才能满足用户的特殊需要，而目前的GIS软件所用的开发工具有许多并非标准语言。这对用户提出了较高的要求，也对原有系统的改造带来许多不便。而Components GIS一般都支持标准的开发语言，如Visual Basic, Visual C++, Java等，这对于专用系统的开发比较快捷和便利。
（3）利用Components技术更容易建立Internet GIS或Intranet GIS信息系统。
Internet或 Intranet GIS
信息高速公路的建立极大地方便了世界各地用户间信息交换与信息查询。由于GIS能提供丰富的空间查询、空间分析及属性管理功能，因此GIS正在成为Internet(国际互联网)或Intranet(企业局域网)的一个主要内容。建立Internet GIS的主要目的在于以下几个方面：
（1）远距离空间数据共享与信息查询和交换；
（2）为公众提供GIS服务；
（3）建立大规模甚至超大规模的空间网络信息系统；
（4）为其它学科的研究提供基础信息资料。
目前用于Internet GIS系统开发的工具主要有ESRI的Map Objects IMS(Internet Map Sever)和Arc View IMS, MapInfo公司的Map Xtreme以及网络版的Autodesk等。Internet GIS主要由空间数据库、Internet应用程序及用户界面几个部分组成。
Data Warehousing数据仓库
Data Warehousing的字面意思是建立数据仓库。由于空间数据量非常大，这些数据大都分散在政府和私人机构及公司的各个部门，数据的管理与使用变得非常的复杂。但同时由于这些空间数据具有极大的科学和经济价值，因此大多数发达国家都比较重视空间数据库的建库工作，在这些国家一般都有许多研究机构和政府部门参与到空间数据库建立的研究工作中。目前在北美、欧洲、澳大利亚等国提出了SDI或NSDI的概念。
SDI的全称是Spatial Data Infrastructure，NSDI的含义是National Spatial Data Infrastructure，其字面意思是 (国家)空间数据基础设施。1998年6月份在加拿大首都渥太华召开的第十届国际地理信息工程学术会议更把 SDI作为本次会议的主题，可见国际上对地理空间数据基础设施建设的重视。国家测绘局也积极地推进我国SDI的建设工作，并提出规划模式，部分内容已经在实施当中。
3D GIS
地球以及各种物体都是以三维空间的形式存在的，因此目前二维GIS技术或二维半(平面X，Y坐标加高程)GIS对于完整的描述地球上的对象是有一定限制的。需要用三维空间来描述的应用领域有如下几个方面：气象学、地质学、采矿学、石油勘探与开发、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)、医学影像和机器人学等。一个三维 GIS空间信息系统应该能够模拟、表示、管理、分析与三维实体相关的信息，并提供决策支持。
建立大型空间数据库的新方法
GIS系统一般由两个部分组成：其一是应用程序，它包括专门的GIS应用软件以及用标准或非标准程序语言所开发的用户界面及系统工具；另一部分是数据。在GIS系统中，空间数据库的建立是一项非常复杂的工作。目前大多数GIS系统中在处理空间数据和属性数据时都是将两者分开存放和管理。比如在MapInfo系统中用Map来存放几何和空间数据，而用dat来存放空间实体的属性数据；又如在ArcView系统中用Shapefile来存放几何和空间数据而用DBF来存放属性数据。
上述数据管理和存放方式对于小型的GIS系统有一定的优越性，但对于建立以面向对象为基础的大型GIS系统就存在很多缺陷。因此，现在已经出现了一些新型的GIS空间数据库管理系统，这些新的系统将空间数据与属性数据存放在同一个数据库管理系统中。如Oracle开发的SDO和ESRI开发的SDE(Spatial Data Engine)都属于这种类型的空间数据库系统。
GIS与多媒体数据及GPS和RS的数据集成
GIS与多媒体数据及GPS和RS的集成使得基于空间数据的信息管理系统变得更加灵活多样，极大地拓宽了信息来源渠道，方便用户对各种信息的存储与管理，同时能够建立起更加科学的决策系统。
目前在GIS中可以使用多种形式的多媒体数据。比如在ArcView中通过使用hot link或其它工具，可以把Word文件、Excel电子报表、VCD声像资料、摄影像片、卫星影像等纳入到GIS系统中，用户可以根据需要对这些信息进行查询和管理。GIS与GPS和RS的集成问题已被研究了多年目前已进入实用开发阶段。
开放型GIS
目前一种多用户、跨平台的Open GIS技术正在被国外的许多研究机构、政府部门和高等院校所研究和开发利用。开放型GIS的研究和应用使得各政府部门及企业之间不同格式的数据能够方便地互访，有利于网络GIS及分布式GIS空间数据库的建立，使 GIS的应用领域及其功能大大拓宽。
