GIS的技術(shù)基礎(chǔ)

GIS為各種涉及空間數(shù)據(jù)分析的學(xué)科提供了新的技術(shù)方法，而每個(gè)相關(guān)學(xué)科都提供了一些構(gòu)成GIS的技術(shù)與方法。

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首先，地圖是記錄地球表面信息的一種形式，從歷史發(fā)展來看，GIS脫胎于地圖，而計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)更是為地圖特征的數(shù)字表示、操作和顯示提供了成套方法，為GIS的圖形輸出設(shè)計(jì)等提供了理論支持。同時(shí)，地圖還是目前GIS的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，但地圖強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)分析、符號(hào)化與顯示，地理信息系統(tǒng)更注重空間分析。

其次，數(shù)據(jù)庫也是GIS的技術(shù)基礎(chǔ)之一。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用于存儲(chǔ)、管理和查詢各類數(shù)據(jù)，并盡可能具備一些簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)分析功能，這是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。

第三，遙感作為空間數(shù)據(jù)的采集手段，成為GIS的重要信息源與數(shù)據(jù)更新途徑。遙感（RS）圖像處理系統(tǒng)包含復(fù)雜的解析函數(shù)，并有許多方法用于信息的增強(qiáng)與分類；大地測(cè)量為GIS提供了精確定位的控制信息，尤其是全球定位系統(tǒng)（GPS），可快速、廉價(jià)地獲取地表特征的數(shù)字位置信息；航空拍攝及其精確測(cè)量方法的應(yīng)用使得攝影測(cè)量成為GIS主要的地形數(shù)據(jù)來源。總之，遙感是GIS的重要數(shù)據(jù)源與更新手段。

第四，計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展對(duì)GIS起著關(guān)鍵性的影響。按照國際通行的定義，GIS軟件的開發(fā)和使用基本屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用理論與方法在加入空間位置要素后的自然延伸，始于計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不久，在最近10～15年，計(jì)算機(jī)不僅在容量與速度方面都有了質(zhì)的飛躍，而且隨著多媒體、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、軟件工程、電子技術(shù)等的飛速發(fā)展，GIS的發(fā)展也在突飛猛進(jìn)（黃杏元，2004a，2004b，2004c）。幾乎每一次計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要進(jìn)展都帶動(dòng)地理信息系統(tǒng)技術(shù)的重大進(jìn)步，如空間數(shù)據(jù)的管理、網(wǎng)絡(luò)GIS、三維GIS等技術(shù)，每一步的重要發(fā)展都與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的進(jìn)展有關(guān)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)輸入、顯示與表達(dá)的軟件與方法；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一，它提供了圖形處理、顯示的軟硬件及其技術(shù)方法；網(wǎng)絡(luò)的普及使地理信息系統(tǒng)已成為許多機(jī)構(gòu)必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式、設(shè)置與工作計(jì)劃等；人工智能的發(fā)展也給地理信息系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步帶來了積極的影響（周成虎，1995）。

簡(jiǎn)而言之，地理信息系統(tǒng)就是能夠輸入、存儲(chǔ)、管理并處理分析地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它隨計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，是信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物。

GIS由哪幾個(gè)部分組成?

1、人員，是GIS中最重要的組成部分。開發(fā)人員必須定義GIS中被執(zhí)行的各種任務(wù)，開發(fā)處理程序。 熟練的操作人員通常可以克服GIS軟件功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟件也無法彌補(bǔ)操作人員對(duì)GIS的一無所知所帶來的負(fù)作用。

2、數(shù)據(jù)，精確的可用的數(shù)據(jù)可以影響到查詢和分析的結(jié)果。

3、硬件，硬件的性能影響到軟件對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。

4、軟件，不僅包含GIS軟件，還包括各種數(shù)據(jù)庫，繪圖、統(tǒng)計(jì)、影像處理及其它程序。

5、過程，GIS 要求明確定義，一致的方法來生成正確的可驗(yàn)證的結(jié)果。

擴(kuò)展資料

特點(diǎn)：

1、公共的地理定位基礎(chǔ)；

2、具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力；

3、系統(tǒng)以分析模型驅(qū)動(dòng)，具有極強(qiáng)的空間綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息；

4、以地理研究和地理決策為目的，是一個(gè)人機(jī)交互式的空間決策支持系統(tǒng)。

參考資料來源：百度百科——地理信息系統(tǒng)

GIS系統(tǒng)由哪些部分組成？

一個(gè)實(shí)用的地理信息系統(tǒng)，要支持對(duì)空間數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、建模和顯示等功能，其基本構(gòu)成包括以下四個(gè)主要部分: 系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、系統(tǒng)管理和操作人員。這里，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件是其核心部分，空間數(shù)據(jù)反映 GIS 的地理內(nèi)容，而管理人員和用戶則決定系統(tǒng)的工作方式和信息表示方式 ( 圖 10-2) 。

圖 10-2 GIS 的組成

1. 系統(tǒng)硬件

GIS 由于其任務(wù)的復(fù)雜性和特殊性，必須由計(jì)算機(jī)設(shè)備支持。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的實(shí)際物理裝置的總稱，可以是電子的、電的、磁的、機(jī)械的、光的元件或裝置，是 GIS 的物理外殼。GIS 系統(tǒng)的規(guī)模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至軟件都與硬件有極大的關(guān)系，受硬件指標(biāo)的支持和制約。構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本組件包括輸入/輸出設(shè)備、中央處理單元 ( CPU) 、存儲(chǔ)器 ( 包括主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器) 等，這些硬件組件協(xié)同工作，向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供必要的信息，使其完成任務(wù)，并將處理得到的結(jié)果或信息提供給用戶，同時(shí)保存數(shù)據(jù)以備現(xiàn)在或?qū)硎褂?。圖 10-3 為常見的實(shí)現(xiàn)輸入/輸出功能的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備。

圖 10-3 GIS 的硬件組成

2. 系統(tǒng)軟件

GIS 軟件是系統(tǒng)的核心，用 于 執(zhí) 行 GIS功能的各種操作，包括數(shù)據(jù)輸入、處理、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析和圖形用戶界面等，按照其功能分為 GIS 專業(yè)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和系統(tǒng)管理軟件等，如圖 10-4 所示。

GIS 專業(yè)軟件一般指具有豐富功能的通用 GIS 軟件，它包含了處理地理信息的各種高級(jí)功能，可作為其他應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的平臺(tái)。代表產(chǎn)品有 Arc/Info，MGE，MapInfo，MapGIS 等。它們一般都包含如下核心模塊:數(shù)據(jù)輸入與編輯、空間數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)輸出、用戶界面、系統(tǒng)二次開發(fā)功能。

圖 10-4 GIS 的軟件層次

數(shù)據(jù)庫軟件除了在 GIS 專業(yè)軟件中用于支持復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的管理以外，還包括服務(wù)于非空間屬性數(shù)據(jù)為主的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這類軟件有: Oracle，Sybase，Informix，DB2，SQLserver 等。由于這類數(shù)據(jù)庫軟件具有快速檢索、滿足多用戶并發(fā)和數(shù)據(jù)安全保障等功能，目前能在這些現(xiàn)成的關(guān)系型商業(yè)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ) GIS 的空間數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)管理軟件主要指計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，如 Windows XP，Vista，Linux 等，它們關(guān)系到GIS 軟件和開發(fā)語言使用的有效性，因此也是 GIS 軟硬件環(huán)境的重要組成部分。

3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的操作對(duì)象與管理內(nèi)容，它是指以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會(huì)和人文經(jīng)濟(jì)景觀的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以是數(shù)字、文字、表格、圖像和圖形等，它們由系統(tǒng)建造者通過數(shù)字化儀、掃描儀、鍵盤、磁帶機(jī)或其他輸入設(shè)備輸入到地理信息系統(tǒng)中，其相應(yīng)的區(qū)域信息包括位置信息、屬性信息和空間關(guān)系等。

地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類型有空間數(shù)據(jù)和非空間的屬性數(shù)據(jù)兩大類。

空間數(shù)據(jù)用來確定圖形和制圖特征的位置，是以地球表面空間位置為參照。根據(jù)地理實(shí)體的空間圖形表示形式，可將空間數(shù)據(jù)抽象為點(diǎn)、線、面三類元素。空間數(shù)據(jù)具體反映了兩方面信息: ①在某個(gè)已知坐標(biāo)系中的位置，也稱幾何坐標(biāo)，主要用于標(biāo)識(shí)地理景觀在自然界或包含某個(gè)區(qū)域的地圖的空間位置，如經(jīng)緯度、平面直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)等; ②實(shí)體間的空間相關(guān)性，即拓?fù)潢P(guān)系 ( Topology) ，用于表示點(diǎn)、線、網(wǎng)、面等實(shí)體之間的空間聯(lián)系，如邊界線與面實(shí)體間的構(gòu)成關(guān)系，面實(shí)體與島或內(nèi)部點(diǎn)的包含關(guān)系等?？臻g拓?fù)潢P(guān)系對(duì)于地理空間數(shù)據(jù)的編碼、錄入、格式轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)管理、查詢檢索和模型分析都有重要意義，是地理信息系統(tǒng)的特色之一。

非空間的屬性數(shù)據(jù)用來反映與幾何位置無關(guān)的屬性，即通常所說的非幾何屬性，它是與地理實(shí)體相聯(lián)系的地理變量或地理意義，一般是經(jīng)過抽象的概念，通過分類、命名、量算、統(tǒng)計(jì)等方法得到。非幾何屬性分為定性和定量兩種，前者包括名稱、類型、特性等，如巖石類型、土壤種類、土地利用、行政區(qū)劃等; 后者則包括數(shù)量和等級(jí)等，如面積、長度、土地等級(jí)、人口數(shù)量、降雨量、水土流失量等。任何地理實(shí)體至少包含一個(gè)屬性，而地理信息系統(tǒng)的分析、檢索主要是通過對(duì)屬性的操作運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的。

4. 系統(tǒng)管理和操作人員

人是 GIS 中的重要構(gòu)成因素。GIS 不同于一幅地圖，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的地理模型，僅有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)還不能構(gòu)成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人進(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善、應(yīng)用程序開發(fā)，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務(wù)。對(duì)于合格的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和使用來說，地理信息系統(tǒng)專業(yè)人員是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵，強(qiáng)有力的組織是系統(tǒng)運(yùn)行的保障。一個(gè)周密規(guī)劃的地理信息系統(tǒng)項(xiàng)目應(yīng)包括負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和執(zhí)行的項(xiàng)目經(jīng)理、信息管理的技術(shù)人員、系統(tǒng)用戶化的應(yīng)用工程師，以及最終運(yùn)行系統(tǒng)的用戶。