地理信息系統(tǒng) (Geographical Information System)
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簡(jiǎn)述
簡(jiǎn)單的幾句話，是不能解釋地理信息系統(tǒng)概念的。這里僅僅是泛泛的介紹。首先，GIS是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它具備一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所具有的功能，如采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)等功能。其次，GIS處理的數(shù)據(jù)都和地理信息有著直接間接的關(guān)系。地理信息是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的知識(shí)，而地理數(shù)據(jù)則是各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號(hào)化表示，包括空間位置、屬性特征（簡(jiǎn)稱屬性）及時(shí)域特征三部分?？臻g位置數(shù)據(jù)描述地物或現(xiàn)象所在位置；屬性數(shù)據(jù)有時(shí)又稱作非空間數(shù)據(jù)，是屬于一定地物或現(xiàn)象、描述其特征的定性或定量指標(biāo)；時(shí)域特征是指地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)刻或時(shí)段。由此，可以簡(jiǎn)單地定義地理信息系統(tǒng)為用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是有關(guān)空間數(shù)據(jù)管理和空間信息分析的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。依照其應(yīng)用領(lǐng)域，地理信息系統(tǒng)可分為土地信息系統(tǒng)、資源管理信息系統(tǒng)、地學(xué)信息系統(tǒng)等；根據(jù)其使用的數(shù)據(jù)模型，可分為矢量、柵格和混合型信息系統(tǒng)；根據(jù)其服務(wù)對(duì)象，可分為專題信息系統(tǒng)和區(qū)域信息系統(tǒng)等等。
與一般的管理信息系統(tǒng)相比，地理信息系統(tǒng)具有以下特征：（1）地理信息系統(tǒng)在分析處理問題中使用了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)將兩者聯(lián)系在一起共同管理、分析和應(yīng)用，從而提供了認(rèn)識(shí)地理現(xiàn)象的一種新的思維方法；而管理信息系統(tǒng)則只有屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，即使存儲(chǔ)了圖形，頁(yè)往往以文件形式等機(jī)械形式存儲(chǔ)，不能進(jìn)行有關(guān)空間數(shù)據(jù)的操作，如空間查詢、檢索、相鄰分析等，更無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜的空間分析。（2）地理信息系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)空間分析，通過利用空間解析式模型來分析空間數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)的成功應(yīng)用依賴于空間分析模型的研究與設(shè)計(jì)。
地理信息系統(tǒng)理解的歧意
目前，對(duì)地理信息系統(tǒng)的定義還存在分歧。這種分歧起因于地理信息系統(tǒng)本身誕生歷史不長(zhǎng)、發(fā)展速度很快、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等因素。因此，地理信息系統(tǒng)的定義可能基于系統(tǒng)具備的功能，也可能基于應(yīng)用或其它方面。 David J．Cowen（1988）在分析現(xiàn)有地理信息系統(tǒng)定義的基礎(chǔ)上，將其歸結(jié)為以下四類：
（l）面向數(shù)據(jù)處理過程的定義。認(rèn)為地理信息系統(tǒng)由地理數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析與輸出等子系統(tǒng)組成。過程定義本身很清楚，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的處理流程，但其外延太廣泛，不利于將地理信息系統(tǒng)與其它地理數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理系統(tǒng)分開。
（2）面向?qū)ｎ}應(yīng)用的定義。在面向過程定義的基礎(chǔ)上，按其分析的信息類型來定義地理信息系統(tǒng)，如土地利用信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源管理信息系統(tǒng)、投資環(huán)境評(píng)估信息系統(tǒng)、城市交通管理信息系統(tǒng)等。應(yīng)用定義有助于描述地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域范疇。
（3）工具箱定義。這種定義基于軟件系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)，認(rèn)為地理信息系統(tǒng)包括各種復(fù)雜的處理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序和各種算法。工具箱定義系統(tǒng)地描述了地理信息系統(tǒng)軟件應(yīng)具備的功能，為軟件系統(tǒng)的評(píng)價(jià)提供了基本的技術(shù)指標(biāo)。
（4）數(shù)據(jù)庫(kù)定義。在工具箱定義的基礎(chǔ)上，更加強(qiáng)調(diào)分析工具和數(shù)據(jù)庫(kù)間的聯(lián)接。一個(gè)通用的地理信息系統(tǒng)可看成是許多特殊的空間分析方法與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的結(jié)合。
另外，從地理信息系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的作用與地位來看，目前對(duì)地理信息系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)可歸納為三個(gè)相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的觀點(diǎn)。一是地圖觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)地理信息系統(tǒng)作為信息載體與傳播媒介的地圖功能，認(rèn)為地理信息系統(tǒng)是一種地圖數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)，在此，每個(gè)地理數(shù)據(jù)集可看成是一張地圖，通過地圖代數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的操作與運(yùn)算，其結(jié)果仍然表現(xiàn)為一張具有新內(nèi)容的地圖。測(cè)繪及各種專題地圖部門非常重視地理信息系統(tǒng)的快速生產(chǎn)高質(zhì)量地圖的能力。第二種觀點(diǎn)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)觀點(diǎn)，多為具有計(jì)算機(jī)科學(xué)背景的用戶所接納，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在地理信息系統(tǒng)中的重要地位，認(rèn)為一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是任何一個(gè) 成功的地理信息系統(tǒng)不可缺少的部分。第三種觀點(diǎn)則是分析工具觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)地理信息系統(tǒng)的空間分析與模型分析功能，認(rèn)為地理信息系統(tǒng)是一門空間信息科學(xué)。第三種觀點(diǎn)普遍地為地理信息系統(tǒng)界所接受，并認(rèn)為這是區(qū)分地理信息系統(tǒng)與其它地理數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理系統(tǒng)的唯一特征。
綜上所述，地理信息系統(tǒng)可定義為：由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成的，通過對(duì)地理數(shù)據(jù)的集成、存儲(chǔ)、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城市規(guī)劃以及政府各部門行政管理提供新的知識(shí)，為工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃、管理決策服務(wù)。
地理信息系統(tǒng)與地圖學(xué)及電子地圖
地圖作為記錄地理信息的一種圖形語(yǔ)言形式，最為古老，久負(fù)盛譽(yù)。從歷史發(fā)展看，地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，并成為地圖信息的又一種新的載體形式，它具有存儲(chǔ)、分析、顯示和傳輸?shù)墓δ?，尤其是?jì)算機(jī)制圖為地圖特征的數(shù)字表示、操作和顯示提供了成套方法，為地理信息系統(tǒng)的圖形輸出設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持；同時(shí)，地圖仍是目前地理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來源之一。但二者間有著一定的差別：地圖強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)分析、符號(hào)化與顯示，而地理信息系統(tǒng)則注重于信息分析。同時(shí)，地圖學(xué)理論與方法對(duì)地理信息系統(tǒng)的發(fā)要的影響，并成為地理信息系統(tǒng)發(fā)展的根源之一。
地理信息系統(tǒng)與制圖系統(tǒng)的關(guān)系存在兩種看法。其一，計(jì)算機(jī)輔助制圖系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的一部分；其二，地理信息系統(tǒng)是機(jī)助制圖系統(tǒng)之上的超結(jié)構(gòu)（Superconstructure）。從地理信息系統(tǒng)的發(fā)展過程可以看出，地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展與制圖信息系統(tǒng)存在著密切的聯(lián)系，兩者的相通之處是基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)的空間信息的表達(dá)、顯示和處理。
從系統(tǒng)組成和功能上，一個(gè)地理信息系統(tǒng)擁有機(jī)助制圖系統(tǒng)的所有組成和功能，并且地理信息系統(tǒng)還有數(shù)據(jù)處理的功能。但隨著電子制圖系統(tǒng)（Electronic manning system，EMS）的出現(xiàn)和發(fā)展，出現(xiàn)了電子圖集。與傳統(tǒng)地圖集相比，電子地圖集有許多新的特征:①聲、圖文和數(shù)據(jù)多媒體集成，把圖形的直觀性、數(shù)字的準(zhǔn)確性、聲音的引導(dǎo)性和親切感相結(jié)合，充分利用了讀者的各種感官；②查詢檢索和分析決策功能，能夠支持從地圖圖形到屬性數(shù)據(jù)和從屬性數(shù)據(jù)到圖形的雙向檢索；③圖形動(dòng)態(tài)變化功能，從開窗縮放、創(chuàng)覽閱讀等基本功能到地圖動(dòng)畫功能、多維動(dòng)畫圖形模擬等；④具有良好的用戶界面，使讀者介入地圖的生成過程；⑤多級(jí)比例尺之間的相互轉(zhuǎn)換，由于計(jì)算機(jī)屏幕幅面的限制和計(jì)算機(jī)潛在的計(jì)算功能和巨大的存貯能力，要求具有多級(jí)比例尺不同程度的制圖綜合功能。與地理信息系統(tǒng)相比，由于電子制圖系統(tǒng)具有電子地圖集的功能，因此它所擁有的表達(dá)與顯示空間信息的功能更強(qiáng)。好的電子制圖系統(tǒng)應(yīng)具有地理信息系統(tǒng)的所有功能，并且具有在電子媒體上應(yīng)用各種不同的格式來創(chuàng)建、存貯和表達(dá)資料信息的能力。
節(jié)選自《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》陳述彭等編著
答：地理信息系統(tǒng)（GIS , Geographic Information System）是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界（資源與環(huán)境）的研究和變遷的各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特性的屬性進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)
特點(diǎn)有：1）具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力；2）以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的能力；并能產(chǎn)生高層次的地理信息。3）具有公共的地理定位基礎(chǔ)，所有的地理要素，要按經(jīng)緯度或者特有的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的空間定位。4）由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)。 5）地理信息系統(tǒng)從外部來看，它表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)；而其內(nèi)涵確是由計(jì)算機(jī)程序和地理數(shù)據(jù)組織而成的地理空間信息模型，是一個(gè)邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)。信息的流動(dòng)及信息流動(dòng)的結(jié)果，完全由計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的交換來仿真。
GIS有別于CAD系統(tǒng)，二者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，但CAD系統(tǒng)只處理規(guī)則的幾何圖形，屬性庫(kù)功能弱，更缺乏空間分析和判斷能力（重點(diǎn)是缺乏空間分析能力）。
1. 空間可視化(Spatial Visualizaiton)
a. 空間地物輪廓特征的可視化
信息系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的計(jì)算機(jī)模擬，而地理信息系統(tǒng)則突出了它對(duì)現(xiàn)實(shí)世界空間關(guān)系的模擬。使用我們對(duì)于在空間中各事物的狀態(tài)有一個(gè)非常直觀的感受。無(wú)論是在屏幕上展示一幅可以無(wú)級(jí)縮放和信息查詢的地圖，還是展現(xiàn)一幅三維的地形模型，都使我們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界空間關(guān)系的認(rèn)識(shí)更為直觀、具體。或許我們可以用計(jì)算機(jī)科學(xué)中常用的“所見即所得”一詞來解釋這一點(diǎn)。
b. 具有空間參照特點(diǎn)的地物專題屬性信息的可視化
地理信息系統(tǒng)的空間可視化功能還包括對(duì)空間分布的地物的屬性信息的圖形可視化，這一點(diǎn)是由地理信息系統(tǒng)的一個(gè)重要特征來保證的，即GIS實(shí)現(xiàn)了空間信息和屬性信息的集成管理，并能夠完善地建立二者之間的聯(lián)系。例如，利用一張中國(guó)的行政區(qū)劃圖，我們可以從地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取各省、直轄市、自治區(qū)1994年的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算人口密度，并按人口密度的分級(jí)指標(biāo)指定不同的色彩和填充方式顯示行政區(qū)所對(duì)應(yīng)的圖斑(這實(shí)現(xiàn)上是一個(gè)從屬性到空間的關(guān)聯(lián)過程)，這樣空間地物的專題屬性特征就可以通過地理信息系統(tǒng)工具實(shí)現(xiàn)具有空間參照信息的可視化。
2. 空間導(dǎo)向(Spatial Navigation)
利用地理信息系統(tǒng)，我們不僅可以縱覽研究區(qū)域的全域，還可以利用縮放和漫游等GIS所提供的基本功能深入到我們更感興趣的區(qū)域去研究。
一個(gè)完善的地理信息系統(tǒng)提供了空間數(shù)據(jù)庫(kù)功能，使用我們可以以小比例尺查看全局，以中比例尺查看局部，以大比例尺查看細(xì)部。在比例尺不斷增大的同時(shí)，展現(xiàn)給用戶的空間信息內(nèi)容會(huì)不斷更新。例如在瀏覽一個(gè)行政省全局時(shí)，只需要顯示大的河流、省級(jí)公路鐵路以及市縣級(jí)行政分區(qū)圖斑等全局信息，而隨著比例尺的不斷增大，就需要顯示宗地、建筑物、公園等具體的空間地物。這些與地圖學(xué)中強(qiáng)調(diào)的制圖綜合的概念是相似的。
地理信息系統(tǒng)的空間導(dǎo)向功能還可以從空間查詢功能中得到體現(xiàn)。例利用一張省級(jí)土地利用圖，我們可以通過空間查詢找到“城市中的公園”，并即時(shí)將地圖的顯示范圍縮放到所有“公園”空間分布的范圍內(nèi)，這樣同樣是空間導(dǎo)向作用的體現(xiàn)。
3. 空間思維(Spatial Thinking)
地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)在存貯各地物的空間描述信息的同時(shí)，還存貯了地物之間的空間關(guān)系，這一特點(diǎn)為進(jìn)行空間分析提供了基礎(chǔ)。
地理信息系統(tǒng)的空間思維，就是要利用GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)存貯的信息，通過GIS的工具(例如緩沖區(qū)分析、疊置分析)，生成GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)中并求存貯的信息。
地理信息系統(tǒng)將許多空間分析工具集成起來，并提供二次開發(fā)工具。在進(jìn)行空間分析時(shí)，用戶將各種分析工具按所研究領(lǐng)域的專業(yè)模型組織成一個(gè)程序(即計(jì)算機(jī)可以識(shí)別和操作的思路)，交由地理信息系統(tǒng)完成，最后提供空間可視化的分析結(jié)果。
地理信息系統(tǒng)的空間思維功能使我們能夠揭示空間關(guān)系、空間分布模式和空間發(fā)展趨勢(shì)等其它類型信息系統(tǒng)所無(wú)法完成的任務(wù)。
城市與區(qū)域規(guī)劃是地理信息系統(tǒng)技術(shù)體現(xiàn)空間思維特征的最典型的應(yīng)用領(lǐng)域
他們各自有自己的領(lǐng)域及特點(diǎn)：
GIS：側(cè)重于數(shù)據(jù)的處理、分析與應(yīng)用。
RS：側(cè)重于信息的收集與提取，是GIS的數(shù)據(jù)來源之一（只是之一）。
GP：默認(rèn)理解為這里的GP是“地理處理”的意思。所謂的地理處理，實(shí)際上是對(duì)空間數(shù)據(jù)的處理，也就是我們通常意義上所知道的空間分析。當(dāng)然，地理處理不僅僅是我們常用所理解的空間分析那么簡(jiǎn)單功能，還包括所有的空間分析的結(jié)合。利用地理處理，我們能夠做非常復(fù)雜的模型建立，例如我們做一個(gè)最佳選址分析，做一個(gè)森林火的擴(kuò)散模型分析等，都需要用到大量的空間分析步驟和數(shù)據(jù)，這整個(gè)過程都可稱為地理處理。
IT：這個(gè)就大了去了，你可以理解為GIS就是地理學(xué)（地圖學(xué)）與IT技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物……
希望對(duì)你有用。
重慶分公司
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