1)自然现象的固有不确定性
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主要是指现实世界的变化是一个渐进的过程,不像GIS中的数据结构描绘那样是能截然分开的,如不同土壤的边界的划分,森林的边界等问题,应该存在一个过渡的模糊区域,实际在处理的时候却没有考虑过渡区域,因为目前的大部分GIS还没有处理模糊不确定性的能力[9]。
2)度量不确定性
度量不确定性包括以下几个方面。①测量误差:有测量就存在不确定性,对于测量不确定性一般而言主要由于观测者、仪器以及观测条件等因素引起的;
②比例尺引起的不确定性:比例尺决定最小区域在地图的显示和识别,对于一幅图而言比例尺越大越能显示地物更详细而显示地物类别却越少,虽然现在的数字数据库看起来是与比例尺无关的,然而,大部分GIS数据来自于地图,因而地图的比例尺决定了GIS数据的最小映射单元和包含和省略地物。
3)模型不确定性
模糊是对现实世界的一种抽象,由于空间物体的复杂性,一个模型要体现所有的复杂性是不可能的,只能对其主要特性进行抽象,对空间物体进行简化处理,正是简化处理因而产生了模型不确定性。GIS一开始就是对地理实体的抽象,如对地理概念的定义就是一种抽象处理,因而模型不确定性是与GIS分不开的。现在所能认识到的模型不确定性主要存在于GIS的操作阶段,如:空间数据的内插,是选用线性模型,还是选用样条模型等等。
4)数据处理和转换的不确定性
主要是指GIS在操作的误差和在计算机处理的积累误差。由于计算机是对离散数据的处理,而实际上空间数据是连续的,因而对空间数据的离散化处理必然产生误差;计算机计算的结尾误差也造成一定的误差。空间数据的处理牵涉到很多内容,每一步都会带来误差,并且根据误差传播律,误差具有积累性。
基于以上GIS技术现状研究，本文分析认为GIS技术在模型、数据结构等方面存在着不足，这在一定程度上制约了GIS技术的发展。
首先是数据结构方面存在的问题。目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统，即使是混合系统实际上也是将两类数据分开存储，当需要执行不同的任务时采用不同的数据形式。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差，难以建立地物间的拓扑关系，难以操作单个目标及栅格数据存贮量大等问题[2]。
其次是GIS模型存在的问题。传统的GIS模型是按照计算机的方法对客观世界地理空间不自然的分割和抽象，使得人们对地理空间的认知模型与计算机中的数据模型不能形成良好的对应关系，难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特征要求。目前，面向对象的数据模型在一定程度上解决了传统GIS数据模型的某些不足，但是还未在市场以及关键任务应用方面被广泛接受，因为它作为一个DBS还不太成熟，缺少完全非过程性的查询语言以及视图、授权、动态模式更新和参数化性能协调等。
还有一些其他方面的问题。当前，GIS正处在一个大变革时期，GIS的进一步发展还面临不少问题，主要表现在以下几个方面：①GIS设计与实现的方法学问题。在GIS设计与实现过程中缺乏面向对象的认知方法学和面向对象的程序设计方法学的指导，导致GIS软件系统的可靠性和可维护性差；②GIS的功能问题。当前以数据采集、存储、管理和查询检索功能为主的GIS，不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测预报、决策支持等方面的要求，直接影响到GIS的应用效益和生命力；③三维GIS模型及可视化问题。目前大多数GIS软件的图形显示是基于二维平面的，即使是三维效果显示也是采用DEM的方法来处理表达地形的起伏，涉及到地底下真三维的自然和人工现象则显得无能为力。
因为GIS没有将高程变量作为独立的变量来处理，只将其作为附属的属性变量对待，能够表达出表面起伏的地形，但地形下面的信息却不具有，因此它们在国际国内也被俗称为2.5维的系统。但是同时GIS下已经开始出现了将高程属性作为独立变量处理的方法，弥补了二位定位不够精确和不够直观等一些问题，可以进行三维可视化处理，因此，也将现在的具有这些模块的GIS称为三维GIS。但是，总体上说三维GIS的技术还不太成熟，2.5维的状况比较普遍，并且将持续一段时间，因此说，GIS是2.5维或3维的。
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