第一章 概論

1.地理信息

地理信息是有關(guān)地理實體和地理現(xiàn)象的性質(zhì)、特征和運動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是對表達地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋，而地理數(shù)據(jù)則是各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的數(shù)字化表示。

2. 地理信息的基本特征

地理信息具備信息的基本特征，即信息的客觀性、信息的適用性、信息的可傳輸性和信息的共享性。但地理信息還有一些獨特的特性，包括：

（1） 空間相關(guān)性：地理事物都是相關(guān)的，并且在空間上相距越近則相關(guān)性越大，空間距離越遠則相關(guān)性越小，同時地理信息的相關(guān)性具有區(qū)域性特點。

（2） 空間區(qū)域性：區(qū)域性是地理信息的天然特性，不僅體現(xiàn)在數(shù)據(jù)上的分區(qū)組織，而且在應(yīng)用方面也是面向區(qū)域的，即一個部門或?qū)ｎ}必然也是面向所管理或服務(wù)的區(qū)域的。

（3） 空間多樣性：在不同的地方或區(qū)域，地理數(shù)據(jù)的變化趨勢是不同的，地理信息的多樣性意味著地理信息的分析結(jié)果需要依賴其位置，才能得出合乎邏輯的解釋。地理信息的多樣性也體現(xiàn)在不同區(qū)域?qū)Φ乩硇畔⒌男枨蟛灰粯?#xff0c;特別是對于地理信息服務(wù)，信息的生產(chǎn)、信息的存儲和信息的使用安排需要考慮不同地方對信息的需求。

（4） 空間層次性：地理信息的層次性首先體現(xiàn)在同一區(qū)域上的地理對象具有多重屬性，例如，某區(qū)的土壤侵蝕研究，相關(guān)因素包括該地區(qū)的降雨，植被覆蓋，土壤類型等；其次是空間尺度上的層次性，不同空間尺度數(shù)據(jù)具有不同的空間信息特征。

3. 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，是在計算機軟，硬件支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集，儲存，管理，運算，分析，顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

4. 地理信息系統(tǒng)等基本特征

與一般的信息系統(tǒng)相比，地理信息系統(tǒng)具有如下的基本特征：

1 數(shù)據(jù)的空間定位特征：地理數(shù)據(jù)的三要素中，除屬性和時間外，空間位置特征是地理空間數(shù)據(jù)有別于其他數(shù)據(jù)的本質(zhì)特征。一般信息系統(tǒng)僅包括屬性和時間特征，而只有空間位置特征是地理數(shù)據(jù)所特有的，沒有位置數(shù)據(jù)不能稱為地理數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)要具有對空間數(shù)據(jù)管理，操縱和表示的能力。

2 空間關(guān)系處理的復(fù)雜性：地理信息的屬性數(shù)據(jù)或?qū)傩孕畔?#xff0c;是除空間位置及關(guān)系外的所有描述地理對象或人文屬性的定性或定量的數(shù)據(jù)信息，這相當(dāng)于一般信息系統(tǒng)所屬里的數(shù)據(jù)和信息，或者說，GIS中的屬性信息處理就相當(dāng)于一個普通的事務(wù)性信息處理系統(tǒng)。由此可以看出，地理信息系統(tǒng)除要完成一般信息系統(tǒng)的工作外，還要處理與之對應(yīng)的空間位置和空間關(guān)系，以及與屬性數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的處理。圖形操作本身就是一個比較復(fù)雜的問題，何況在處理空間問題的同時還要處理屬性數(shù)據(jù)。因此，GIS中的空間數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性是一般信息系統(tǒng)中前所未有的技術(shù)難題。

空間關(guān)系處理復(fù)雜性的另一技術(shù)難點是數(shù)據(jù)的管理。一般事務(wù)性數(shù)據(jù)都是定長數(shù)據(jù)，而空間數(shù)據(jù)是不定長的，例如一個多邊形，少則幾個頂點，多則成百上千個頂點。而且新的空間數(shù)據(jù)及其關(guān)系在空間分析中不斷產(chǎn)生。存儲和管理這些空間數(shù)據(jù)是GIS數(shù)據(jù)庫設(shè)計必須面對的問題。

3 ?海量數(shù)據(jù)管理能力：地理信息系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)特征來自兩個方面，一是地理數(shù)據(jù)，地理數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的管理對象，其本身就是海量數(shù)據(jù)；二是來自空間分析，GIS在執(zhí)行空間分析的過程中，不斷地產(chǎn)生新的空間數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也具備海量特征。地理信息系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)帶來的是系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)組織，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)纫幌盗械募夹g(shù)難題，這也是地理信息系統(tǒng)比其他信息系統(tǒng)復(fù)雜的又一個因素。

5. GIS的基本功能

1 數(shù)據(jù)采集功能 2 數(shù)據(jù)編輯與處理 3 數(shù)據(jù)存儲，組織與管理功能 4 空間查詢與空間分析功能 5 數(shù)據(jù)輸出功能

6. GIS的基本組成

1?硬件系統(tǒng)

GIS的硬件系統(tǒng)包括輸入設(shè)備，處理設(shè)備，存儲設(shè)備和輸出設(shè)備4部分。

2?軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)是GIS運行所必須的各種程序，通常包括GIS支撐軟件，GIS平臺軟件和GIS應(yīng)用軟件三類。

3 網(wǎng)絡(luò)

GIS中網(wǎng)絡(luò)的主要作用是信息傳輸。由于GIS數(shù)據(jù)的海量特征，對網(wǎng)絡(luò)的要求也比較高。GIS中的網(wǎng)絡(luò)形式有：局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)，無線網(wǎng)等。

4 空間數(shù)據(jù)

地理空間數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照的自然，社會和人文景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形，圖像，文字，表格和數(shù)字等，由系統(tǒng)的建立者通過數(shù)字化儀，掃描儀，鍵盤，磁帶機或其他通信系統(tǒng)輸入GIS，是系統(tǒng)程序作用的對象，是GIS所表達的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象的實質(zhì)性內(nèi)容。

5 人員

人是GIS中的重要構(gòu)成因素。

7. 按數(shù)據(jù)維數(shù)劃分的GIS類型：

2DGIS：以平面制圖和平面分析為主的GIS，稱之為2DGIS。

2.5DGIS：當(dāng)增加了高程信息并將高程信息看做是屬性時，以及可以構(gòu)建數(shù)字高程模型或數(shù)字地形模型的GIS。

3DGIS：若平面位置和高程信息相互獨立。

TGIS：要將時間概念引入到GIS中，用以反映空間信息隨時間變化的GIS。

8. GIS與其他學(xué)科的關(guān)系：

與測繪學(xué)：測繪學(xué)和遙感技術(shù)不但為GIS提供快速，可靠，多時相和廉價的多種信息源，而且它們中的許多理論和算法可直接用于空間數(shù)據(jù)的變換，處理。

與遙感科學(xué)：遙感技術(shù)可以為資源監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測提供豐富，實時的宏觀信息，并為計算機制圖系統(tǒng)和GIS的數(shù)據(jù)更新提供可靠，快速的數(shù)據(jù)源。

與計算機科學(xué)：計算機輔助設(shè)計為GIS提供了數(shù)據(jù)輸入和圖形顯示的基礎(chǔ)軟件，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)更是GIS的核心。

9. GIS與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，CAD，遙感圖像處理系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系

與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：地理信息系統(tǒng)除需要功能強大的空間數(shù)據(jù)管理功能之外，還需要具有圖形數(shù)據(jù)的采集，空間數(shù)據(jù)的可視化和空間數(shù)據(jù)分析等功能。所以，GIS在硬件和軟件方面均比一般事務(wù)數(shù)據(jù)庫更加復(fù)雜，在功能上也比后者要多得多。

與CAD：CAD是計算機技術(shù)用于機械，建筑，工程和產(chǎn)品設(shè)計的系統(tǒng)，它主要用于范圍廣泛的各種產(chǎn)品和工程的圖形，大至飛機小到微芯片等。GIS和CAD系統(tǒng)的共同特點是二者都有坐標(biāo)參考系統(tǒng)，都能描述和處理圖形數(shù)據(jù)及其空間關(guān)系，也都能處理非圖形屬性數(shù)據(jù)。它們的主要區(qū)別是，CAD處理的多為規(guī)則幾何圖形及其組合，圖形功能極強，屬性功能相對較弱。而GIS處理的多為地理空間的自然目標(biāo)，圖形關(guān)系復(fù)雜，需要有豐富的符號庫和屬性庫，GIS需要有較強的空間分析功能，圖形與屬的相互操作十分頻繁，且多具有專業(yè)化的特征。此外CAD一般在單幅圖上操作，海量數(shù)據(jù)的圖庫管理的能力比GIS要弱。但是由于CAD具有極強的圖形處理能力，也可以設(shè)計豐富的福海相連接屬性，許多用戶都把它作為數(shù)學(xué)制圖系統(tǒng)使用。

與遙感圖像處理系統(tǒng)：遙感圖像處理系統(tǒng)是專門用于對遙感圖像數(shù)據(jù)進行分析處理的軟件。它主要強調(diào)對遙感柵格數(shù)據(jù)的幾何處理，灰度處理和專題信息處理。一般來說，遙感圖像處理系統(tǒng)還不便于用作地理信息系統(tǒng)。許多遙感圖像處理系統(tǒng)的制圖功能較強，可以設(shè)計豐富的符號與注記，并可以進行圖幅整飾，生產(chǎn)精美的專題地圖。有些基于柵格的GIS除了能進行遙感圖像處理之外，還具有空間疊置分析等GIS的分析功能。但是這種系統(tǒng)一般缺少實體的空間關(guān)系描述，難以進行某一實體的屬性查詢和中間關(guān)系查詢以及網(wǎng)絡(luò)分析等功能。當(dāng)前遙感圖像小狐貍系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是兩者的進一步集成，甚至研究開發(fā)出在同一用戶界面內(nèi)進行圖像和圖形處理，以及矢量，柵格影像和DEM數(shù)據(jù)的整體結(jié)合的存儲方式。

?

?

?

?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的地理信息系统（汤国安）重点整理和推导（第一章）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。