1980年代初，陳述彭院士強(qiáng)力呼吁GIS發(fā)展，號召大家跳出上世紀(jì)六十年代領(lǐng)先發(fā)展的計(jì)算機(jī)制圖。王之卓院士全力支持陳述彭院士的建議。這是GIS從機(jī)械化走向信息化的轉(zhuǎn)變，以圖形學(xué)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)制圖框架無法裝下技術(shù)進(jìn)步帶來的以數(shù)據(jù)庫為核心的地理信息系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)制圖融合成為GIS框架里面的一部分。1983年，中科院遙感所信息室自行研發(fā)的二灘水電站GIS系統(tǒng)亮相北京大學(xué)國際會議。越來越多的中國學(xué)者為GIS發(fā)展及國產(chǎn)化建設(shè)而努力著，在這個(gè)過程中，國際華人地理信息科學(xué)協(xié)會（CPGIS）做出了特殊貢獻(xiàn)。

1994年，我在渥太華GIS之父Tomlinson博士家請教他GIS三元素（地理編碼數(shù)據(jù)庫、空間分析和可視化）理論，得出以下結(jié)論，即GIS發(fā)展的意義：

1）以地圖數(shù)據(jù)庫支撐的地理信息空間分析方法論。GIS的發(fā)展，使得王勁峰、黎夏、趙作權(quán)以及黃波教授等中國學(xué)者在空間統(tǒng)計(jì)關(guān)系探測、時(shí)空地理加權(quán)回歸等方法的探索與復(fù)雜模型集成上取得可喜的進(jìn)展。除此之外，GIS還促進(jìn)了學(xué)科交叉與融合。例如武漢大學(xué)與美國芝加哥大學(xué)以及密執(zhí)安大學(xué)2018年成立社會地理計(jì)算聯(lián)合中心，舉辦空間綜合人文學(xué)與社會科學(xué)論壇。

2）促進(jìn)政府精細(xì)化管理。例如郭仁忠院士提出的城市操作系統(tǒng)、武漢大學(xué)朱欣焰教授團(tuán)隊(duì)的武漢市交管“大腦”平臺、江西師大鄱陽湖湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的“星-空-地”立體化鄱陽湖生態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)等。

3）為IT產(chǎn)業(yè)帶來新方向，促進(jìn)新型服務(wù)業(yè)的發(fā)展。如陶闖教授的Wayz.ai、高德地圖、騰訊地圖WeMap等。

1991年在美國科羅拉多州Boulder舉行的第一屆GIS與環(huán)境模擬國際會議開始一場爭論：“究竟是將現(xiàn)有模型連接到GIS還是利用GIS提供的空間數(shù)據(jù)支持新的模型建模？”GIS專家多數(shù)贊成第一種觀點(diǎn)，但是遭遇水文地理學(xué)家等強(qiáng)烈的質(zhì)疑，大多數(shù)地理學(xué)家持第二種觀點(diǎn)。增強(qiáng)GIS系統(tǒng)時(shí)間要素被提上日程。但是，GIS專家仍然致力于從數(shù)據(jù)庫出發(fā)的思路，直至大數(shù)據(jù)時(shí)代的實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)與Google地圖等大型搜索引擎的出現(xiàn)。

諸多學(xué)者開始虛擬地理環(huán)境研究的初期探索。1993年我回香港工作后，和閭國年教授開展合作，1995年啟動潮波系統(tǒng)與海岸帶演變模擬研究項(xiàng)目，推動地學(xué)過程模型與GIS集成。1997年，龔建華教授加入團(tuán)隊(duì)，開展虛擬香港郊野公園項(xiàng)目的研究，將地理學(xué)的地理環(huán)境與計(jì)算機(jī)科學(xué)的虛擬環(huán)境結(jié)合。除了地理學(xué)的自然地理過程模擬，進(jìn)一步探討了虛擬地理環(huán)境在可持續(xù)發(fā)展中的意義，尤其是人類在虛擬地理環(huán)境的作用。

2001年，《虛擬地理環(huán)境》一書出版。通過討論“第二人生”等游戲軟件，早期探討了類似當(dāng)前的“元宇宙”提出的虛擬社會現(xiàn)象和人類行為。同年，第一屆“虛擬現(xiàn)實(shí)與地理學(xué)”學(xué)術(shù)研討會在深圳召開。2003年，朱慶教授團(tuán)隊(duì)異軍突起，以三維地理數(shù)據(jù)庫的扎實(shí)基礎(chǔ)，推動虛擬城市環(huán)境研究與實(shí)用化。奠定了后期開展實(shí)景三維、數(shù)字孿生的研究基礎(chǔ)。同年，郭仁忠教授的深圳市規(guī)劃局虛擬城市環(huán)境團(tuán)隊(duì)與高俊院士指導(dǎo)下的游雄教授的虛擬戰(zhàn)場團(tuán)隊(duì)成果面世。這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)實(shí)戰(zhàn)目標(biāo)明確，加快了虛擬地理環(huán)境的工程化。

虛擬地理環(huán)境研究形成了地學(xué)過程模擬實(shí)驗(yàn)和環(huán)境心理學(xué)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)主要學(xué)術(shù)方向。在地學(xué)過程模擬方面，我們面對的不再僅僅是可視化，而是通過虛擬環(huán)境調(diào)動人對于客觀世界的嗅覺、味覺、觸覺等各方面的感知。在環(huán)境心理學(xué)方面，通過虛擬場景的交互，已經(jīng)有研究證實(shí)：內(nèi)嗅皮層是海馬體與新皮層之間的主要媒介。內(nèi)嗅皮層具有一系列重要腦部功能，與記憶、空間定位、時(shí)間感知等能力緊密相關(guān)。虛擬地理環(huán)境為眼動視覺認(rèn)知研究實(shí)驗(yàn)、江西省峽江水利工程應(yīng)用、活化歷史等其他領(lǐng)域也提出了新課題。

虛擬地理環(huán)境有兩個(gè)基本法則：一是自然法則，通過時(shí)空參考系統(tǒng)，依據(jù)科學(xué)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)的聯(lián)動。二是社會法則，通過踐行適合社會發(fā)展的法律規(guī)范，提高生產(chǎn)與服務(wù)效率，提升社會文明水準(zhǔn)，降低社會安全風(fēng)險(xiǎn)。