地理信息系统的基本构成和功能

linghong

       我国GIS的发展较晚，经历了四个阶段，即起步(1970-1980)、准备(1980-1985)、发展(1985-1995)、产业化(1996以后)阶段。国内外已有城市测绘地理信息系统或测绘数据库正在运行或建设中。一批地理信息系统软件已研制开发成功，一批高等院校已设立了一些与GIS有关的专业或学科，一批专门从事GIS产业活动的高新技术产业相继成立。些外，还成立了“中国GIS协会“和“中国GPS技术应用协会“等。
一、地理信息系统的基本构成
       地理信息系统是将计算机硬件、软件、地理数据以及系统管理人员组织而成的对任一形式的地理信息进行高效获取、存储、更新、操作、分析及显示的集成。其核心是软硬件系统，空间数据库反映了GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表达方式。
1、硬件系统
       计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称，可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，是GIS的物理外壳。系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持或制约。GIS由于其任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器等，这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息，使其完成任务；保存数据以备现在或将来使用；将处理得到的结果或信息提供给用户。
2、软件系统
GIS运行所需的软件系统如下：
（1） 计算机系统软件
    由计算机厂家提供的、为用户使用计算机提供方便的程序系统，通常包括操作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、库程序以及各种维护使用手册、程序说明等，是GIS日常工作所必需的软件。
（2） 地理信息系统软件和其他支持软件
    包括通用的GIS软件包，也可以包括数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图像处理系统、CAD等，用于支持对空间数据输入、存储、转换、输出和与用户接口。
（3） 应用分析程序
    系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序，是系统功能的扩充与延伸。在GIS工具支持下，应用程序的开发应是透明的和动态的，与系统的物理存储结构无关，而随着系统应用水平的提高不断优化和扩充。应用程序作用于地理专题或区域数据，构成GIS的具体内容，这是用户最为关心的真正用于地理分析的部分，也是从空间数据中提取地理信息的关键。用户进行系统开发的大部分工作是开发应用程序，而应用程序的水平在很大程度上决定系统的应用性优劣和成败。
3、系统开发、管理与使用人员
       人是GIS中的重要构成因素，地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期，处处都离不开人的作用。仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，还需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。对于合格的系统设计、运行和使用来说，地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键，而强有力的组织是系统运行的保障。
4、地理空间数据
       地理空间数据是以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他系统通讯输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。不同用途的GIS其地理空间数据的种类、精度均不相同，一般情况下包括如下三种数据：
（1） 已知坐标系中的位置
即几何坐标，标识地理景观在自然界或包含某个区域的地图中的空间位置，如经纬度、平面直角坐标、极坐标等，采用数字化仪输入时通常采用数字化仪直角坐标或屏幕直角坐标。
（2） 实体间的空间关系
    实体间的空间关系通常包括：度量关系，如两个地物之间的距离远近；延伸关系（或方位关系），定义了两个地物之间的方位；拓扑关系，定义了地物之间连通、邻接等关系，是GIS分析中最基本的关系，其中包括了网络结点与网络线之间的枢纽关系，边界线与面实体间的构成关系，面实体与岛或内部点的包含关系等。
（3） 与几何位置无关的属性
    即通常所说的非几何属性或简称属性，是与地理实体相联系的地理变量或地理意义。属性分为定性和定量的两种，前者包括名称、类型、特性等，后者包括数量和等级；定性描述的属性如土壤种类、行政区划等，定量的属性如面积、长度、土地等级、人口数量等。非几何属性一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计得到。任何地理实体至少有一个属性，而地理信息系统的分析、检索和表示主要是通过属性的操作运算实现的，因此，属性的分类系统、量算指标对系统的功能有较大的影响。
二、地理信息系统的基本功能
1、数据的采集与编辑 主要用于获取数据，保证GIS数据库中的数据在内容与空间上的完整性。 包括图形数据采集与编辑和属性数据编辑与分析。
2、数据转换与处理 其目的是保证数据在入库时在内容上的完整性， 逻辑上的一致性。方法主要有数据编辑与处理、错误修正；数据格式转化包括：矢量、栅格转化，不同数据格式转化；数据比例转化包括：平移、旋转、比例转换、纠正等；投影变换主要是投影方式变换；数据概化主要是平滑、特征集结；数据重构主要是几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构）；地理编码主要有根据拓扑结构编码。
3、数据的存储和管理功能 地理信息数据库管理系统是数据存储和管理的高新技术，包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等。

4、制图功能 根据 GIS的数据结构及绘图仪的类型，用户可获得矢量地图或栅格地图。地理信息系统不仅可以为用户输出全要素地图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图，如行政区划图、土壤利用图、道路交通图、等高城图等等。还可以通过空间分析得到一些特殊的地学分析用图，如坡度图、坡向图、剖面图等等。

5、空间查询与空间分析功能 包括拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置分析、空间集合分析、地学分析、数字高程模型的建立、地形分析等。

6、二次开发和编程功能 用户可以在自己的编程环境中调用GIS的命令和函数，或者GIS系统将某些功能做成专门的控件供用户开发使用。

zdr2005

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傻蛋

学习学习，楼主辛苦。

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KW945

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