第一章地理信息系统概论1.1.地理信息系统的基本概念1.1.1信息、数据、地理数据与地理信息一、信息（Information）1）信息的含义信息是近代科学的一个专门术语，已广泛地应用于社会各个领域。狭义信息论将信息定义为“两次不定性之差”，即指人们获得信息前后对事物认识的差别：广义信息论认为，信息是指主体（人、生物或机器）与外部客体（环境、其他人、生物或机器）之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。本书采用的定义为：信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。2）信息的特点信息具有以下特点：1、客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息正确性和精确度的保证；2、实用性：信息对决策是十分重要的，信息系统将地理空间的巨大数据流收集、组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息；3、传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端）和以一定的形式或格式提供给有关用户，也包括信息在系统内各个子系统之间的流转和交换，如网络传输技术；
第一章 地理信息系统概论 1.1．地理信息系统的基本概念 1.1.1 信息、数据、地理数据与地理信息 一、信息（Information） 1）信息的含义 信息是近代科学的一个专门术语，已广泛地应用于社会各个领域。狭义信息论将 信息定义为“两次不定性之差”，即指人们获得信息前后对事物认识的差别；广 义信息论认为，信息是指主体（人、生物或机器）与外部客体（环境、其他人、 生物或机器）之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或 知识，是表征事物特征的一种普遍形式。本书采用的定义为：信息是向人们或机 器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载 体物理设备形式的改变而改变。 2）信息的特点 信息具有以下特点： 1、客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息正确性和精确度的 保证； 2、实用性：信息对决策是十分重要的，信息系统将地理空间的巨大数据流收集、 组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要 意义的有用信息； 3、传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息 送至终端设备（包括远程终端）和以一定的形式或格式提供给有关用户，也 包括信息在系统内各个子系统之间的流转和交换，如网络传输技术；
4、共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资源。二、数据数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。数据是用以载荷信息的物理符号，数据本身并没有意义。如数字“1”。信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在：而数据的格式往往与计算机系统有关并随载荷它的物理设备的形式而改变。信息与数据是不可分离的。信息由与物理介质有关的数据表达，数据中所包含的意义就是信息。数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可以由一种数据形式转换为其他数据形式，但其中包含的信息的内容不会改变。数据是信息的载体，但并不就是信息。只有理解了数据的含义，对数据做出解释，才能提取数据中所包含的信息。对数据进行处理（运算、排序、编码、分类、增强等）就是为了得到数据中包含的信息。虽然日常生活中数据和信息概念分得不是很清，但它们有着不同的含义。可以把数据比作原材料，而信息是对原材料处理的结果。如同一个木匠，在一些工具的帮助下，可以把木材做成有用的家具。同样，计算机专业人员应用计算机的硬件和软件把原始数据转换成信息。这种转换过程可用图1-1说明
4、共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而 其本身并无损失。信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资 源。 二、数据 数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、 图像以及它们能转换成的数据等形式。数据是用以载荷信息的物理符号，数据本 身并没有意义。如数字“1”。信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开 信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关， 并随载荷它的物理设备的形式而改变。 信息与数据是不可分离的。信息由与物理介质有关的数据表达，数据中所包含的 意义就是信息。数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式， 也可以由一种数据形式转换为其他数据形式，但其中包含的信息的内容不会改 变。数据是信息的载体，但并不就是信息。只有理解了数据的含义，对数据做出 解释，才能提取数据中所包含的信息。对数据进行处理（运算、排序、编码、分 类、增强等）就是为了得到数据中包含的信息。虽然日常生活中数据和信息概念 分得不是很清，但它们有着不同的含义。可以把数据比作原材料，而信息是对原 材料处理的结果。如同一个木匠，在一些工具的帮助下，可以把木材做成有用的 家具。同样，计算机专业人员应用计算机的硬件和软件把原始数据转换成信息。 这种转换过程可用图 1-1 说明
制造对程水料汇总过程个人期分相加2400聘计筝学生数目学生平狗粉总分除以学生总款歌费A0信息：对数却图1-1：数据和信息数据包含原始事实，信息是把数据处理成有意义的和有用的形式。例如，每个学生所得分数对教师来说是原始数据，而把这些数据进行汇总并计算每班平均得分，教师根据平均分判断班级总体情况，这些结果对教师来说就是信息。与数据相比，信息具有以下特征：数据是原始事实，信息是数据处理的结果；对一个人是信息对其他人可能是数据；信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。人的知识、经验作用到数据上，可以得到信息，而获得信息量的多少，与人的知识水平有关*。三、地理信息和地理数据地理数据是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数学、文字、图像和图形等的总称。地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。在地理信息中，其位置是通过数据进行标识的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性：1）区域性是通过经纬网等建立的地理坐标来实现空间位置的标识；
图 1-1：数据和信息 数据包含原始事实，信息是把数据处理成有意义的和有用的形式。例如，每个学 生所得分数对教师来说是原始数据，而把这些数据进行汇总并计算每班平均得 分，教师根据平均分判断班级总体情况，这些结果对教师来说就是信息。与数据 相比，信息具有以下特征：数据是原始事实，信息是数据处理的结果；对一个人 是信息对其他人可能是数据；信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完 整、精确、相关和及时的。 人的知识、经验作用到数据上，可以得到信息，而获得信息量的多少，与人的知 识水平有关*。 三、地理信息和地理数据 地理数据 是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、 联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息是有关地理实体的性 质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。在地理 信息中，其位置是通过数据进行标识的，这是地理信息区别于其它类型信息的最 显著的标志。地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性： 1）区域性是通过经纬网等建立的地理坐标来实现空间位置的标识；
2）多维结构特性即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构；3）地理信息的时序特征十分明显，可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低温）、中期的（如土地利用、作物估产）、长期的（如城市化、水土流失）、超长期的（如地壳变动、气候变化）等。地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征及时态特征三部分。空间位置数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的距离、邻接、重叠、包含等：属性数据又称为非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标，即描述了信息的非空间组成部分，包括语义与统计数据等：时态特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，时态数据对环境模拟分析非常重要，越来越受到地理信息系统学界的重视。从地理实体到地理数据、从地理数据到地理信息的发展，反映了人类认识的一个巨大飞跃。1.1.2信息系统（InformationSystem）及其类型系统（System）是具有特定功能的、相互有机联系的许多要素所构成的一个整体。对计算机而言，系统是为实现某些特定的功能，由必要的人、机器、方法或程序按一定的相关关系联系起来进行工作的集合体，内部要素之间的相互联系通过信息流实现。系统的特征由构成系统的要素及其相互之间的联系方式所决定。一、信息系统信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。在计算机时代，信息系统都部分或全部由计算机系统支持，人们常常使用计算机收集数据并将数据处理成信息，计算机的使用导致了一场信息革命，目前，计算机已经渗透到各个领域。一个基于计算机的信息系统包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素
2）多维结构特性即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构； 3）地理信息的时序特征十分明显，可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的 （如台风、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低温）、中期的（如土地利用、 作物估产）、长期的（如城市化、水土流失）、超长期的（如地壳变动、气候变 化）等。 地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征 及时态特征三部分。空间位置数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地 参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间 上的距离、邻接、重叠、包含等；属性数据又称为非空间数据，是属于一定地物、 描述其特征的定性或定量指标，即描述了信息的非空间组成部分，包括语义与统 计数据等；时态特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，时态数据 对环境模拟分析非常重要，越来越受到地理信息系统学界的重视。从地理实体到 地理数据、从地理数据到地理信息的发展，反映了人类认识的一个巨大飞跃。 1.1.2 信息系统（Information System）及其类型 系统（System）是具有特定功能的、相互有机联系的许多要素所构成的一个整体。 对计算机而言，系统是为实现某些特定的功能，由必要的人、机器、方法或程序 按一定的相关关系联系起来进行工作的集合体，内部要素之间的相互联系通过信 息流实现。系统的特征由构成系统的要素及其相互之间的联系方式所决定。 一、信息系统 信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的 或有组织的决策过程提供有用的信息。在计算机时代，信息系统都部分或全部由 计算机系统支持，人们常常使用计算机收集数据并将数据处理成信息，计算机的 使用导致了一场信息革命，目前，计算机已经渗透到各个领域。一个基于计算机 的信息系统包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素
1）计算机硬件包括各类计算机处理及终端设备，它帮助人们在非常短的时间内处理大量数据、存储信息和快速获得帮助2）软件是支持数据信息的采集、存储加工、再现和回答用户问题的计算机程序系统，它接受有效数据，并正确地处理数据；在一定的时间内提供适用的、正确的信息；并存储信息为将来所用；3）数据是系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；4）用户是信息系统所服务的对象。由于信息系统并不是完全自动化的，在系统中总是包含一些人的复杂因素，人的作用是输入数据、使用信息和操作信息系统，建立信息系统也需要人的参与。在基于计算机的信息系统中，处理过程的作用是告诉人们各部分间的相互关系（图1-2）。.与BBENRR贝88 78.32SN图1-2：信息系统的组成二、信息系统的类型信息的需要完全取决于管理的层次，设计一个系统要满足组织中所有层次人员的信息需要，这种系统是很复杂的，因为组织中使用的信息在数量、状态和类型上都是易变和不可预知的。在组织中将信息系统分成三个管理层次：操作层（底层）、战术层（中间层）和战略层（顶层）。操作层包括的人员如会计师、销售人员和
1）计算机硬件包括各类计算机处理及终端设备，它帮助人们在非常短的时间内 处理大量数据、存储信息和快速获得帮助； 2）软件是支持数据信息的采集、存储加工、再现和回答用户问题的计算机程序 系统，它接受有效数据，并正确地处理数据；在一定的时间内提供适用的、正确 的信息；并存储信息为将来所用； 3）数据是系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础； 4）用户是信息系统所服务的对象。由于信息系统并不是完全自动化的，在系统 中总是包含一些人的复杂因素，人的作用是输入数据、使用信息和操作信息系统， 建立信息系统也需要人的参与。 在基于计算机的信息系统中，处理过程的作用是告诉人们各部分间的相互关系 （图 1-2）。 图 1-2：信息系统的组成 二、信息系统的类型 信息的需要完全取决于管理的层次，设计一个系统要满足组织中所有层次人员的 信息需要，这种系统是很复杂的，因为组织中使用的信息在数量、状态和类型上 都是易变和不可预知的。在组织中将信息系统分成三个管理层次：操作层（底层）、 战术层（中间层）和战略层（顶层）。操作层包括的人员如会计师、销售人员和
商店监理，他们执行日常工作和上级管理所做的计划；战术层包括组织中的高级管理人员和参与最高管理的中层管理人员；而管理层负责决定组织的发展方向。为了解决系统复杂性这一问题，大多数组织建立不同类型的系统来满足他们的需要，见信息系统类型图（图1-3）：附加事实分析模型专家系统决策支持系统规则7一外部信息内部信息管理信息系统事务处理系统图1-3：信息系统的类型1）事物处理系统（TransactionProcessSystem，TPS）主要用以支持操作层人员的日常活动。它主要负责处理日常事务。2）管理信息系统（ManagementInformationSystem，MIS）需要包含组织中的事务处理系统，并提供了内部综合形式的数据，以及外部组织的一般范围和大范围的数据。许多战术层提供的信息能按照该层管理者希望的那样以熟悉的和喜欢的形式提供。但是，为战术层管理者提供的另外一部分信息和大多数为战略层管理者提供的信息是不可能事先确定的。这些不确定性对管理信息系统的设计者来说是个很大的挑战。3）决策支持系统（DecisionSupportSystem，DSS）能从管理信息系统中获得信息，帮助管理者制定好的决策。该系统是一组处理数据和进行推测的分析程序，用以支持管理者制定决策。它是基于计算机的交互式的信息系统，由分析决策模型、管理信息系统中的信息、决策者的推测三者相组合达到好的决策效果。4）人工智能和专家系统专家系统（ExpertSystem,ES）是能模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统。专家系统扩大了计算机的应用范围，使其从传统
商店监理，他们执行日常工作和上级管理所做的计划；战术层包括组织中的高级 管理人员和参与最高管理的中层管理人员；而管理层负责决定组织的发展方向。 为了解决系统复杂性这一问题，大多数组织建立不同类型的系统来满足他们的需 要，见信息系统类型图（图 1-3）： 图 1-3：信息系统的类型 1）事物处理系统（Transaction Process System ，TPS）主要用以支持操作层人 员的日常活动。它主要负责处理日常事务。 2）管理信息系统（Management Information System ，MIS）需要包含组织中 的事务处理系统，并提供了内部综合形式的数据，以及外部组织的一般范围和大 范围的数据。许多战术层提供的信息能按照该层管理者希望的那样以熟悉的和喜 欢的形式提供。但是，为战术层管理者提供的另外一部分信息和大多数为战略层 管理者提供的信息是不可能事先确定的。这些不确定性对管理信息系统的设计者 来说是个很大的挑战。 3）决策支持系统（Decision Support System ，DSS）能从管理信息系统中获得 信息，帮助管理者制定好的决策。该系统是一组处理数据和进行推测的分析程序， 用以支持管理者制定决策。它是基于计算机的交互式的信息系统，由分析决策模 型、管理信息系统中的信息、决策者的推测三者相组合达到好的决策效果。 4）人工智能和专家系统 专家系统（Expert System ,ES）是能模仿人工决策处理 过程的基于计算机的信息系统。专家系统扩大了计算机的应用范围，使其从传统
的资料处理领域发展到智能推理上来。MIS能提供信息帮助制定决策，DSS能帮助改善决策的质量，只有专家系统能应用智能推理制作决策并解释决策理由。专家系统由五个部分组成：知识库、推理机、解释系统、用户接口和知识获得系统。1.2地理信息系统及其类型1.2.1地理信息系统地理信息系统（GeographicalInformationSystem，GIS）是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中，现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象，这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分。地理信息系统的定义是由两个部分组成的。一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库（GeospatialDatabase）为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。地理信息系统具有以下三个方面的特征：第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。地理信息系统的外观，表现为计算机软硬件系统；其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型。当具有一定地学知识的用户使用地理信息系统时，他所面对的数据不再是毫无意义的，而是把客观世界抽象为模型化的空间数据，用户可以按应用的目的观测这个现实世界模型的各个方面的内容
的资料处理领域发展到智能推理上来。MIS 能提供信息帮助制定决策，DSS 能 帮助改善决策的质量，只有专家系统能应用智能推理制作决策并解释决策理由。 专家系统由五个部分组成：知识库、推理机、解释系统、用户接口和知识获得系 统。 1.2 地理信息系统及其类型 1.2.1 地理信息系统 地理信息系统（Geographical Information System，GIS）是一种决策支持 系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在 于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性 信息成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中，现实世界被表达成一系列的 地理要素和地理现象，这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个 组成部分。 地理信息系统的定义是由两个部分组成的。一方面，地理信息系统是一门学 科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科； 另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库（Geospatial Database）为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理 信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 地理信息系统具有以下三个方面的特征： 第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性； 第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或 专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任 务； 第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能 以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。 地理信息系统的外观，表现为计算机软硬件系统；其内涵却是由计算机程序 和地理数据组织而成的地理空间信息模型。当具有一定地学知识的用户使用地理 信息系统时，他所面对的数据不再是毫无意义的，而是把客观世界抽象为模型化 的空间数据，用户可以按应用的目的观测这个现实世界模型的各个方面的内容
取得自然过程的分析和预测的信息，用于管理和决策，这就是地理信息系统的意义。一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统，从视觉、计量和逻辑上对地理系统在功能方面进行模拟，信息的流动以及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的变换来仿真。地理学家可以在地理信息系统支持下提取地理系统各不同侧面、不同层次的空间和时间特征，也可以快速地模拟自然过程的演变或思维过程的结果，取得地理预测或“实验”的结果，选择优化方案，用于管理与决策。1.2.2地理信息系统的类型地理信息系统按其内容可以分为三大类：1）专题地理信息系统（ThematicGIS），是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。例如，森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。2）区域信息系统（RegionalGIS），主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、地区或省级的、市级和县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统：也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。区域信息系统如加拿大国家信息系统、中国黄河流域信息系统等。许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统，如北京市水土流失信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省冬小麦估产信息系统等。3）地理信息系统工具或地理信息系统外壳（GISTools），是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。它们或者是专门设计研制的，或者在完成了实用地理信息系统后抽取掉具体区域或专题的地理系空间数据后得到的，具有对计算机硬件适应性强、数据管理和操作效率高、功能强且具有普遍性的实用性信息系统，也可以用作GIS教学软件。在通用的地理信息系统工具支持下建立区域或专题地理信息系统，不仅可以节省软件开发的人力、物力、财力，缩短系统建立周期，提高系统技术水平，而且使地理信息系统技术易于推广，并使广大地学工作者可以将更多的精力投入高
取得自然过程的分析和预测的信息，用于管理和决策，这就是地理信息系统的意 义。一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统，从视觉、计量和逻辑上对地理系 统在功能方面进行模拟，信息的流动以及信息流动的结果，完全由计算机程序的 运行和数据的变换来仿真。地理学家可以在地理信息系统支持下提取地理系统各 不同侧面、不同层次的空间和时间特征，也可以快速地模拟自然过程的演变或思 维过程的结果，取得地理预测或“实验”的结果，选择优化方案，用于管理与决 策。 1.2.2 地理信息系统的类型 地理信息系统按其内容可以分为三大类： 1）专题地理信息系统（Thematic GIS），是具有有限目标和专业特点的地 理信息系统，为特定的专门目的服务。例如，森林动态监测信息系统、水资源管 理信息系统、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、 水土流失信息系统等。 2）区域信息系统（Regional GIS），主要以区域综合研究和全面的信息服 务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、地区或省级的、市级和县级等为各 不同级别行政区服务的区域信息系统；也可以按自然分区或流域为单位的区域信 息系统。区域信息系统如加拿大国家信息系统、中国黄河流域信息系统等。许多 实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统，如北京市水土 流失信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省冬小麦估产信息系统等。 3）地理信息系统工具或地理信息系统外壳（GIS Tools），是一组具有图 形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本 功能的软件包。它们或者是专门设计研制的，或者在完成了实用地理信息系统后 抽取掉具体区域或专题的地理系空间数据后得到的，具有对计算机硬件适应性 强、数据管理和操作效率高、功能强且具有普遍性的实用性信息系统，也可以用 作 GIS 教学软件。 在通用的地理信息系统工具支持下建立区域或专题地理信息系统，不仅可以 节省软件开发的人力、物力、财力，缩短系统建立周期，提高系统技术水平，而 且使地理信息系统技术易于推广，并使广大地学工作者可以将更多的精力投入高
层次的应用模型开发上。1.3地理信息系统的构成与普通的信息系统类似，一个完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映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示方式。系统构成如图1所示。数据获取&>用GIS接口数薄模型操作地理数据库分析图1：地理信息系统的构成1.3.1计算机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
层次的应用模型开发上。 1.3 地理信息系统的构成 与普通的信息系统类似，一个完整的 GIS 主要由四个部分构成，即计算机硬 件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。其核 心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映 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示方式。系统构成如图 1 所示。 图 1：地理信息系统的构成 1.3.1 计算机硬件系统 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（包括主存储器、辅助存储器硬件）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。图2表示了常见的实现输入输出功能的计算机外部设备。GIS专用外设设备遥感图像数字化仪解析测图仪扫描仪测绘仪器处理系统计算机网络屏幕键盘鼠标器硬盘磁带机打印机绘图仪标准的计算机外围设备图2：计算机标准外设和GIS使用的外设1.3.2计算机软件系统计算机软件系统是指必需的各种程序。对于GIS应用而言，通常包括：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。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。GIS软件包功能结构见图3
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（包括主 存储器、辅助存储器硬件）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。图 2 表示了常见的实现输入输出功能的计算机外部设备。 GIS 专用外设设备 计算机 屏幕 键盘 鼠标器 标准的计算机外围设备 网 络 数字化仪 解析测图仪 遥感图像 处理系统 扫描仪 测绘仪器 硬盘 磁带机 打印机 绘图仪 图 2：计算机标准外设和 GIS 使用的外设 1.3.2 计算机软件系统 计算机软件系统是指必需的各种程序。对于 GIS 应用而言，通常包括： 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。 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。GIS 软件包功能结构见图 3