地理信息系統最為核心的是什麼

① 什麼是地理信息系統

地理信息系統有時又稱為「地學信息系統」或「資源與環境信息系統」。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。地理信息有多種來源和不同特點，地理信息系統要具有對各種信息處理的功能。從野外調查、地圖、遙感、環境監測和社會經濟統計多種途徑獲取地理信息，由信息的採集機構或器件採集並轉換成計算機系統組織的數據。這些數據根據資料庫組織原理和技術，組織成地理資料庫。地理資料庫是系統的核心部分。庫中各種地理數據通常以多邊形（矢量）方式和網格（光柵）方式進行組織。多邊形作為區域的基本單元可以是某一級行政、經濟區劃單位，或某一地理要素的類型輪廓，它是由地理要素的專題信息（如類型代碼）和幾何信息（多邊形邊界的x、у坐標值及其拓撲信息）構成（見多邊形數據系統）。

網格方式對某一區域按地理坐標或平面坐標建立規則的網格，並對每個網格單元按行、列順序賦於不同地理要素代碼，構成矩陣數據格式（見網格數據系統）。為了實現數據資源的共享和互換，地理資料庫必須做到數據規范化和標准化，並有效地對各種地理數據文件進行管理，實現對數據的監控、維護、更新、修改和檢索。地理數據通過軟體的處理，進行分析計算，並加以顯示。顯示的方式有地理圖、統計表和其他形式。

② GIS的核心是人員還是硬體

地理信息系統（Geographic Information System ，即GIS ）——一門集計算機科學、信息學、地理學等多門科學為一體的新興學科，它是在計算機軟體和硬體支持下，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供對規劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統。GIS有以下子系統：數據輸入子系統，數據存儲和檢索子系統，數據操作和分析子系統，報告子系統. 個人認為GIS的核心是數據！

③ 地理信息系統的基本構成是 主要包括幾個部分

地理信息系統的基本構成是 系統軟體（核心部分） 系統硬體 空間數據

④ 地理信息系統

地理信息系統是計算機科學、地理學、測量學和地圖學等多門學科的交叉，它是以地理空間資料庫為基礎，採用地理模型分析方法實時提供多種空間的和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。

從表現形式來看，GIS表現為計算機軟硬體系統，其核心是管理、計算、分析地理坐標位置信息及相關位置上屬性信息的資料庫系統。它表達的是空間位置及所有與位置相關的信息，所以，GIS又是地球空間實體的再現和綜合，其信息的基本表達形式是各種二維或三維電子地圖。因此，GIS也可簡單定義為「用於採集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數據的計算機信息系統」。

（一）GIS發展簡史

GIS最早起源於20世紀60年代「要把地圖變成數字形式的地圖，便於計算機處理分析」這樣的目的。1963年，加拿大測量學家R.F.Tomlinson首先提出了GIS這一術語，並建成世界上第一個GIS（加拿大地理信息系統，CGIS），用於自然資源的管理和規劃。那時的GIS注重於空間數據的地學處理。

20世紀70年代以後，隨著計算機軟、硬體水平的提高，以及政府部門在自然資源管理、規劃和環境保護等方面對空間信息進行分析、處理的需求，GIS得到了鞏固和發展。

進入20世紀80年代，GIS的應用領域迅速擴大，商業化的軟體開始進入市場，其應用從基礎信息管理與規劃轉向空間決策支持分析，地理信息產業的雛形開始形成。

20世紀90年代以後，伴隨著計算機技術和網路技術的迅猛發展，GIS的應用也日趨深化和廣泛，在國土資源、農業、氣象、環境、城市規劃等領域成為常備的工作系統。尤其是1998年「數字地球」的概念被提出以後，GIS在全球得到了空前迅速的發展，廣泛應用於各個領域，產生了巨大的經濟和社會效益。

我國GIS的發展自20世紀80年代初開始，以1980年中國科學院遙感應用研究所成立全國第一個GIS研究室為標志，經歷了准備(1980～1985年)、發展(1985～1995年)、產業化(1996年以後)3個階段。尤其是近年來，國內出現了不少優秀的GIS軟體。

（二）GIS的最新發展

1.日趨與計算機信息技術融合

近年來隨著計算機軟、硬體技術和通信技術的高速發展，GIS技術也得到了迅速的發展和更廣泛的應用，並日趨與主流IT技術融合，成為信息技術發展的一個新方向。

GIS發展的動力一方面來自於日益廣泛的應用領域對GIS不斷提高的要求；另一方面，計算機科學的飛速發展為GIS提供了先進的工具和手段。許多計算機領域的新技術，如面向對象技術、三維技術、圖像處理和人工智慧技術都可以直接應用到GIS中；同時，由於空間技術的迅猛發展，特別是遙感技術的發展，提供了地球空間環境中不同時相的數據，使GIS的作用日漸突出，GIS不斷升級並能提供存儲、處理和分析海量地理數據的環境。

組件式GIS技術的發展使之可以與其他計算機信息系統無縫集成、跨語言使用，並提供了無限擴展的數據可視化表達形式。

2.動態、多源、多維、網路化

最新GIS技術將逐漸擺脫先前的主要處理靜態的、二維的、數字式的地圖技術的約束，而從傳統的靜態地圖、電子地圖發展到能對空間信息進行可視化和動態分析、動態模擬，支持動態的、可視化的、交互的環境來處理、分析、顯示多維和多源地理空間數據。其中，可視化模擬技術能使人們在三維圖形世界中直接對具有形態的信息進行實時交互操作；虛擬現實技術以三維圖形為主，結合網路、多媒體、立體視覺、新型感測技術，能創造一個讓人身臨其境的虛擬的數字地球或數字城市。

先進的對地觀測技術、互操作技術、海量數據存儲和壓縮技術、網路技術、分布式技術、面向對象技術、空間數據倉庫、數據挖掘等技術的發展都為GIS的發展和創新創造了新的手段。

（三）第四代GIS技術

隨著計算機硬體性能的提高以及面向對象、網路和數據挖掘等主流IT技術的發展，在科技部有關部門的倡導下，目前國內學術界又提出了第四代GIS技術的概念。第四代GIS技術將主要有如下特點：

（1）支持「數字地球」或「數字城市」概念的實現，從二維向多維發展，從靜態數據處理向動態數據處理發展，具有時序數據處理能力。

（2）基於網路的分布式數據管理及計算、WebGIS和B/S體系結構，用戶可以實現遠程空間數據調用、檢索、查詢、分析，具有聯機事務管理（OLTP）和聯機分析（OLAP）管理能力。

（3）面向空間實體及其相互關系的數據組織和融合，具有矢量和遙感影像數據互動等多源數據的裝載與融合能力，可實現多尺度比例尺數據無縫融合與互動。

（4）具有統一的海量數據存儲、查詢和分析處理能力及基於空間數據的數據挖掘和強大的模型支持能力。

（5）具有與其他計算機信息系統的整體集成能力。例如與MIS、ERP、OA等各種企業信息化系統的無縫集成；微型、嵌入式GIS與各種掌上終端設備集成，如PDA、手機、GPS接收設備等。

（6）具有虛擬現實表達及自適應可視化能力，針對不同的用戶出現不同的用戶界面及地圖和虛擬現實效果。

（四）GIS的應用

人類使用的信息中有80%與地理位置和空間分布有關，所以GIS具有非常廣泛的應用。目前，GIS已經比較成熟地應用於軍事、自然資源管理、土地和城市管理、電力、電信、石油和天然氣、城市規劃、交通運輸、環境監測和保護、110和120快速反應系統等。

今後，GIS的應用將在市場分析、企業客戶關系管理、銀行、保險、人口統計、房地產開發、個人位置服務等領域得到廣泛的應用，這些領域將是GIS產業發展的新的增長點。實際上，GIS的應用將加速度地深入人們的工作和生活的各個方面。GoogleEarth的流行就是GIS技術深入到日常生活每一個角落的明證。

由於地理信息在人類生活和國民經濟中的重要作用，GIS在未來的幾十年中將保持高速發展的勢頭，成為IT高科技領域的核心技術。

近幾年來，隨著移動通信技術的發展，GIS的應用范圍迅速擴展到人們的日常生活中。集成GIS、GPS、GSM的技術已開始廣泛應用於車輛安全防範系統和調度系統，為人們提供車輛反劫防盜、報警、道路指引、醫療救護以及在此系統平台基礎上擴展各種電子商務增值服務。

以醫療救護為例，當患者向監控中心請求急救時，監控中心可以從GIS電子地圖上查看到患者的具體位置，並同時搜索最近的急救車輛，讓最近的車輛前去接患者。患者進入救護車後，監控中心可以通過雙向通話功能，指導救護車上的醫生實施救護治療，同時通過GIS的最優路徑功能，給救護車指引道路，使其以最快的速度到達醫院或急救中心。而在救護車行進的過程中，患者的家屬可以通過互聯網立即上網查詢救護車的行進位置及患者的狀態信息。通過GIS，並結合GPS和GSM無線通信及網路，使患者、家屬、救護車及醫生之間建立了無縫溝通體系，最終使患者能得到快速、及時的治療。

如果在車輛移動目標、家居固定點目標、重點保護單位甚至路燈上都安裝了GPS、GSM或其他無線通信設備，那麼我們在城市生活中，無論是開車、行走或者是在單位、在家裡，都可以通過由GIS、GPS、互聯網以及無線通信技術構成的綜合服務系統獲得急救、報警和各種商務服務，真正使我們處於立體的、全方位的數字化生活中，體驗數字空間高科技價值。

GIS、RS、GPS等構成的空間信息技術將是未來發展最快的、最激動人心的領域之一，它結合通信及其他IT技術，為人類展現了一種全新的工作和生活模式（A.R.Mermut,H.Eswaran，2001)。當利用最新的GIS技術把城市、國家乃至整個地球都高度濃縮到計算機屏幕上的時候，人類對自己的命運和未來就有了更充分的把握。

（五）GIS與土地管理

GIS早已不限於地理學研究和應用的領域，目前已與各行各業和我們的日常生活產生了千絲萬縷的聯系，更重要的是它的應用領域還在不斷擴大，甚至可觸及企業信息化的過程中。

GIS應用於土壤科學的研究，它是現實世界的一個模型和模擬實現。土壤資源信息可以在GIS系統中進行存取、變換和對話式操作，作為土壤資源分類、評價、規劃、管理與利用決策的依據，為土壤資源可持續利用服務。GIS應用於土壤學研究的各個方面，包括：①土壤制圖技術及土壤采樣技術；②土壤侵蝕預測與評價；③土壤資源污染與防治；④土壤養分流失評價；⑤土壤資源評價和管理；⑥作物生長模擬等。具體如1983年美國土壤保持局開發出農用土地評價和用地估計系統，系統中的農用土地評價包括土壤生產力的分等定級、土壤適宜性評價、土壤生產力潛力評價。1989年美國土壤保持局運用土壤信息系統保護土壤生態環境，控制土壤污染。1990年土壤侵蝕預測模型在土壤信息系統中已經能夠成功運用，主要採用的分析手段有土壤侵蝕諾漠圖、微機軟體圖、小溪河岸侵蝕諾漠圖。

1.建立為農業生產服務的應用系統

如日本的農耕地土地資源信息系統，它包括了土壤信息系統、作物栽培試驗信息系統、農業氣象信息系統等子系統；保加利亞的計算機農業綜合管理系統從20世紀80年代初開始運行。

進入20世紀90年代，GIS在土壤學研究領域的應用方面繼續拓展，其作用和地位日益受到關注。從1994年開始的第15、16、17屆國際土壤大會上持續討論了土壤信息系統在持續農業和全球變化中的應用、土壤資料庫的結構和聯網等有關問題。同時，在應用上進一步趨向農業實際生產，直接服務於農場管理和經營，如進行農業技術咨詢、牧場水源選點、作物生產管理、機械化施肥等方面。

中國的土壤工作者於20世紀80年代中期也開始進行土壤資料庫建立、土壤信息系統的研製和應用工作。1986年底，北京大學遙感中心等主持了土壤侵蝕信息系統研究，建立了區域土壤侵蝕信息系統，這是我國較早關於土壤信息系統方面的研究。1989年，南京土壤研究所用兩年時間研究了1∶50萬東北三江平原土壤信息系統土壤圖與資料庫的建立；1990年，又研究了1∶5萬江西紅壤生態站土壤信息系統土壤侵蝕圖；1991年，在「利用信息系統技術編制土壤退化圖」研究中，應用從土壤土地資料庫建立到土壤退化評價方法等一系列現代信息系統技術，編制出了實驗區的土壤水蝕危害和風蝕評價圖；1992年，又基本完成了海南島土壤和土地利用信息庫及信息系統制圖工作。1991年，中國科學院沈陽應用生態研究所主持了「區域微機土壤信息系統的建立與應用」研究，在吉林省農安縣的試驗結果表明，這是一個簡單但實用的土壤信息系統。1999年，胡月明等運用基本土壤資料庫建立了紅壤分類和評價的信息系統。

2.預測土壤空間變化及分布

由於GIS技術在土壤制圖中的深入應用，怎樣更准確地由有限的單個點位的土壤原始數據分析土壤屬性的空間分布成為關注的焦點。具體來說，由於土壤資料庫的信息來源於土壤分類、分色制圖及制圖的綜合，產生了土壤空間分異類型的位移，而現代GIS技術又要求大量信息源，因此許多土壤科學家將興趣集中到土壤空間變異性正確表達（即土壤圖在GIS中的正確表達）的研究上。

（1）地形分析。Morre、Bourennane、Gessier和Oden等的研究均表明，某地區土壤屬性與該地區的地形地貌特徵和景觀位置有明顯的相關性，也就是與土壤的成土過程密切相關，可用下式表示：

中國耕地質量等級調查與評定（廣東卷）

式中：

S_i——土壤屬性如土壤厚度、pH等；

i——由氣候、母質、地貌歷史、植被等因素決定的某地區海拔、坡度、坡形凹凸、水流長度和特定流域面積等原始地形數據可以通過一定精度的DEM計算出，復合地形數據，可以依經驗判斷或根據描述下墊面的物理發生過程的方程式進行簡化。DEM可以由GIS技術生成，所以GIS的應用和地形分析可以提高土壤屬性空間分布預測的精度。

（2）地質統計學與GIS的結合。GIS在存儲、查詢和顯示地理數據方面發展得相當快，但在提供空間分析模塊方面則發展得較慢。由於缺少通用的空間分析模塊，使得GIS在解決某些空間問題中的應用受到很大的限制。

地質統計學是由南非礦山地質工程師D.G.Krige於1951年提出的，因此這一理論也以「克里格法」（Kriging）來命名，並由法國地質學家Dr.Matheron於1962年完善並創立。該學科在礦產儲量研究方面起到了巨大作用。這是一種求最優、線形、無偏內插估計量值的方法（BLUE），在充分考慮信息樣品的形狀、大小及其與待估塊段相互間的空間分布位置等幾何特徵以及品位的空間結構以後，利用變異函數（Varigram）為工具，對每一樣品值分別賦予一定的權系數，加權平均來估計塊段品位。

國內外土壤科學家已廣泛地應用克里格法來預測非采樣點的土壤屬性，常用的方法有普通克里格法（OK）、泛克里格法（UK）、指示克里格法（IK）、協同克里格法（CK）、回歸克里格法（RK）、點克里格法（PK）、塊克里格法（BK）等。他們的研究還表明，在應用克里格法建立模型的時候，綜合應用土壤和土地信息，如土壤分類、參比地區土壤屬性、坡度、高程等，可以大大提高克里格法的插值精度，還可以降低由於測定大量樣品而需要的成本，也可以減少由於樣品點太少而帶來的誤差。我國從20世紀80年代開始利用克里格法研究土壤參數的空間變異性，2000年以後在這方面的報道已經越來越多。

近幾年來，一些學者開始研究地質統計學和GIS之間的相互關系，並在GIS軟體中提供一些空間分析功能。例如，美國聖巴巴拉NCGIA的SAN模型提供了在ArcGIS軟體中計算和顯示空間自相關和其他空間量的功能，二者的相互結合一方面可以大大加強GIS的分析功能，使大量數據所隱含的空間信息得以表達，發揮更大的作用；另一方面，也可以增強空間分析的能力。考慮到空間分析技術目前的發展十分迅速，新理論不斷出現，空間分析模塊已經成為GIS中的必選模塊。

⑤ GlS最核心的組成部分是什麼

GIS系統由什麼組成從計算機的角度看，地理信息系統（GIS系統）是由計算機硬體、軟體、數據和用戶4大要素組成。
1.計算機硬體系統；
2.計算機軟體系統；
3.地理空間資料庫；
4系統管理操作人員；
其中， 軟硬體系統是GIS系統的核心，地理空間資料庫反映了GIS的地理內容，而系統管理操作人員則決定GIS系統的工作方式和信息表示方式。
①硬體包括各類計算機處理機及其輸入輸出和網路設備，計算機硬體是GIS的物理外殼。GIS的規模、精度、速度、功能、形式、使用方法，甚至軟體等都受到硬體指標的支持或制約。GIS的硬體配置一般包括計算機主機、 數據輸入設備、數據存儲設備和數據輸出設備4個部分。
1.計算機主機:包括機箱內部的各種硬體;
2.數據輸入設備:包括數字化儀、圖像掃描儀、手寫筆、光筆等;
3.數據存儲設備:包括光碟刻錄機、磁帶機、磁碟陣列、光碟塔、移動硬碟等;
4.數據輸出設備:包括筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀(列印機)、激光列印機等。
②軟體是支持信息的採集、處理、存儲管理和可視化輸出的計算機程序系統；

⑥ 地理信息技術

地理信息系統（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有時又稱為「地學信息系統」或「資源與環境信息系統」。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。地理信息系統處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等，用於分析和處理在一定地理區域內分布的各種現象和過程，解決復雜的規劃、決策和管理問題。 遙感是以航空攝影技術為基礎，在本世紀60年代初發展起來的一門新興技術。開始為航空遙感，自1972年美國發射了第一顆陸地衛星後，標志著航天遙感時代的開始。經過幾十年的發展，目前遙感技術已廣泛應用於資源環境、水文、氣象，地質地理等領域，成為一門實用的，先進的空間探測技術 全球衛星定位系統(Globle Positioning System) 是一種結合衛星及通訊發展的技術，利用導航衛星進行測時和測距。全球衛星定位系統(簡稱GPS) 是美國從本世紀70 年代開始研製，歷時20 余年，耗資200 億美元,於1994 年全面建成。具有海陸空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。經過近十年我國測繪等部門的使用表明，全球衛星定位系統以全天候、高精度、自動化、高效益等特點,成功地應用於大地測量、工程測量、航空攝影、運載工具導航和管制、地殼運動測量、工程變形測量、資源勘察、地球動力學等多種學科，取得了好的經濟效益和社會效益。

⑦ RS、GIS和GPS集成——3S技術系統

當前，以地理信息系統為核心的三S技術（遙感技術RS、地理信息系統GIS、全球定位系統GPS）與多媒體（MM）技術有機結合一體化，以其強大的空間信息（數據）採集、處理、分析綜合和表達與管理能力，為各行業實際應用部門提供了各種有用的決策信息，大大提高應用部門的生產力及其管理水平，已成為直接為國土資源勘查、生態環境和自然災害調查、評價、監測與防治等工作及社會生產與管理部門服務的一種實用技術方法。

20.2.1 地理信息系統（GIS）

20.2.1.1 地理信息系統的概念及其作用

地理信息系統（Geographical Information System，簡稱GIS）集計算機科學、地理學、測繪、環境科學、空間科學、地質學、信息科學和管理科學等為一體的多學科結合的新興邊緣學科。它以空間數據為研究對象，以計算機為工具，通過人的參與進行一系列空間操作和分析，為地球科學、環境科學、災害監測與評價、工程設計乃至企業經營等工作提供規劃管理的決策科學信息。

地理信息系統已被廣泛用於國土資源勘查和環境監測與評價等方面，特別在遙感制圖、礦產資源定量預測、工程布置的點位優選、勘探靶區優選等等方面，已有相當的成功實例與經驗。目前，地理信息系統已經作為一種主要的信息產業，取得了顯著的社會與經濟效益。實際上，地理信息系統所研究的對象及覆蓋面遠遠超出了地理學的范疇。

地理信息系統是管理空間數據的計算機系統。空間數據是指不同來源的用遙感和非遙感手段所獲取的數據，它有多種數據類型，包括地圖、遙感影像、統計數據等，其共同特點是都有確定的空間位置——地理坐標參照系統。其工作過程主要是通過空間實體的空間位置與空間關系來進行的，當然也可以通過它們的屬性來進行。它對空間數據除管理、檢索、查詢外，還必須進行各種運算和分析。其輸出除表格、文字、數據外，主要的形式是圖形。地理信息系統主要用來分析和管理在一定地理區域內分布的各種地學、社會現象和過程。它是地學、計算機、系統工程等學科知識的融合，是跨學科的技術系統。

遙感是地理信息系統重要的數據源和強有力的數據更新手段。遙感的多時相、量綱統一的、動態的全球范圍內的快速監測數據，是其他手段所不能替代和比擬的，因而地理信息系統作為一種空間數據管理、分析的有效技術，可為遙感提供各種有用的輔助信息和分析手段。目前，地理信息系統的一個重要發展趨勢，是加強空間信息管理系統與遙感圖像處理系統的結合，以提高資源與環境信息系統在動態分析、監測與預報方面的能力，改善遙感分析的精度。

20.2.1.2 系統構成

地理信息系統主要是由GIS的硬體、軟體、地理數據（庫）和系統的管理操作人員四個部分組成。

GIS硬體主要是計算機，包括必備的外部設備如數字化儀、列印機及繪圖儀。可選設備有掃描儀、激光繪圖儀及列印機、磁帶機等。

地理空間數據是指以地球表面空間位置作為參照系的各種景觀數據（如自然的、社會的、人文經濟的等）。這些數據可以是圖形、圖像、文字、表格和數字等形式，由系統的建立者通過有關的量化工具和介質輸入GIS，是系統程序作用的對象，是GIS所表達的現實世界經過模型抽象的實質性內容。

早期的GIS一直是以各種類型的地圖作為主要的數據源。隨著遙感技術的興起，遙感信息以其周期性、動態性、信息豐富、獲取效率高並可直接以數字方式記錄傳送等優點成為重要的GIS信息源和數據更新手段。遙感與GIS的結合是空間技術發展的趨勢。

系統開發、管理和使用人員是GIS的重要構成因素。因為GIS是一個動態的地理模型，光有系統軟硬體和數據不能構成完整的GIS，需要由人進行系統的組織、管理、維護和數據更新，使系統不斷得到完善，並合理使用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務。

GIS軟體是GIS技術的核心，它既是GIS技術的集中體現，又是這一技術的應用基礎。一般商品化產品，如美國的ARC／INFO系統，中國的MAPGIS，主要由數據採集、數據管理、數據分析、數據轉換和數據輸出五部分構成。

（1）數據採集

其功能是完成地學數據採集與輸入工作，可用掃描儀、數字化儀、圖形終端或其他系統的磁碟數據文件輸入。主要的信息源有：專題地圖（包括地形圖）、統計表格、遙感影像、實測數據以及其他系統的數據文件。

數據採集方式主要有以下幾種：① 手工式，是早期和試驗時採用的方法，效率和精度均低。② 手扶跟蹤數字化，是當前最有效的地圖數字化方式，在手扶跟蹤數字化儀和數字化板支持下進行。通過這種方式可得到矢量格式的地圖數字化數據。③ 自動掃描，是最有前途的數字化方式。由掃描儀進行，掃描儀可以每英寸300～600點（線）採集地圖或影像的灰度或顏色，形成點陣像元數據或多波段數據。④ 數據通訊，是在聯網方式下獲取有關的其他信息系統的一種方式。無論用何種方式採集，其目的都是要把數據源變為GIS可以存貯管理和分析的形式。

（2）數據管理

其功能是實現空間（幾何）數據和屬性（非幾何）數據的存儲、檢索、查詢、編輯、修改。GIS與其他信息系統最大的不同之處是對空間數據的管理。如何實現空間數據與屬性數據的統一存儲、檢索、查詢、編輯和修改是評價GIS的一個重要方面。

一個功能強大的GIS產品能夠提供一個統一的空間資料庫管理系統，提供各種范圍內的雙向查詢、編輯、建模功能，允許快速地修正並更新空間數據及有關的描述數據。例如，最新推出的許多GIS軟體都使用了一個優化的、面向目標的資料庫管理系統，可以快速地存取大型關系文件，它把現實物體的空間關系、特徵和屬性存儲在同一個網路分布式關系資料庫中，所以做圖、拓撲數據結構是這種數據模型的特徵。

（3）數據分析

數據分析部分藉助地學模型（預置式模型或用戶自定義模型），完成地理數據的分析和計算工作，是GIS的核心內容。目前比較成熟的分析功能有地面數字高程模型、網路分析模型、鄰近分析模型、區域分析模型、拓撲分析模型以及空間距離搜索模型等。

數字地面模型（DTM）在自然地理、地貌、水利、工程設計、管道布線等領域有著廣泛的應用。當地圖被數字化後，利用等高線通過插值可以生成數字地面高程模型（DEM），並由DEM進一步產生坡度、坡向、溝谷、山脊、地表粗糙度等10多個地形要素，構成DTM數據。利用這些地表信息與植被、土壤、人文要素的相關性，可建立不同的地學應用模型。

網路分析模型在經濟地理、市場分析、交通管理等領域有著廣泛的應用。此模型根據網路拓撲性質，可以在兩點間選擇最短路徑，並繪出其長度和有關信息，也可以比較各個市場中心服務范圍和影響區域。

定距離空間搜索（Buffer）模型和鄰近區域分析模型在區域規劃、國土整治、土地管理等領域有著廣泛的應用。通過指定空間搜索距離，用戶可以方便地進行空間檢索、查詢，了解在一定范圍內地理現象的空間分布；通過鄰近區域分析模型，用戶可方便地進行鄰近區域檢索、查詢、了解區域周圍的環境情況。由於用模式來定義表，表和空間數據聯系在一起，這樣用戶能進行集成的空間和屬性處理、報表生成、專欄處理、屬性標記和相互作用的屬性修改、更新等項內容。

點、線、多邊形是GIS圖形數據的基本單元，與之相應的拓撲分析模型在自然資源管理、生態評價、土地評價和規劃等領域有著廣泛的應用。它通過多幅專題圖或專題圖與圖像合並辦法，生成新的專題圖及新的屬性表，為運用不同評價和規劃模型，完成地理信息的分析和地理數據的計算提供了極大方便。

上述系統底層通用分析模型僅提供了某些數據分析的工具。在具體應用領域還需結合專業知識和實際要求建立用戶的應用模型。

（4）數據轉換

是提供不同空間數據集的集成途徑。空間數據都是用矢量和柵格格式進行採集、存貯和處理的。矢量結構的數據更能表達我們的空間想像，因此它最常用於手工的數據採集。但是，數據自動採集方式往往產生與計算機的規則結構相匹配的柵格結構數據。因此，現代GIS應兼容矢量和柵格兩種數據格式，提供多種方法進行兩種數據的相互轉換，滿足多源信息綜合分析的需求。

（5）數據輸出

數據輸出部分將GIS信息或分析結果以可視的形式表示，如屏幕，繪圖儀、列印機輸出等。系統同時支持軟硬體拷貝顯示，使用戶能夠獲得在屏幕上所見結果，即在地圖成圖之前，用戶能預先看到硬拷貝輸出的圖形。用戶還可以在圖形窗口內編輯地圖，包括彩色設計，圖廓整飾、生成比例尺、注記、圖例、表格、公里網格等，最後由繪圖儀或列印機輸出。

20.2.2 全球定位系統（GPS）

全球定位系統（GPS：Global Position System）是美軍自20世紀70年代初期開始研製的新一代衛星導航和定位系統。它由21顆工作衛星和3顆備用衛星組成。工作衛星分布在6個軌道面內，衛星軌道面相對地球赤道面的傾角為55°，每個軌道平面配置3顆衛星，每隔一條軌道平面配備一顆備用衛星，軌道的平均高度約為20200 km，衛星運行周期為11小時58分。因此，在同一測站上，每天出現的衛星分布圖相同，只是每天提前幾分鍾。每顆衛星對地球的可見面積為地球總表面積的38%，每顆衛星每天約有5小時在地平線上。同時位於地平線上的衛星數目最少為4顆，最多為11顆。這樣的空間配置，可保證在地球上任何時間，任何地點至少可同時觀測到4顆衛星，加上衛星信號的傳播和接收不受天氣的影響，因此GPS是一種全球、全天候的連續實時導航定位系統。GPS的出現，為大量的野外高精度定位工作提供了極大方便，使定位與導航在精度和速度上都產生了質的飛躍，進入了電子化和自動化時代。

GPS作為新一代衛星導航與定位系統。不僅具有全球性、全天候、連續的精密三維導航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性等優點，現在已廣泛地在全球應用。需要指出，全球定位系統的導航和定位在概念上是有所不同的，所謂定位是指運動載體，如汽車上安裝GPS信號接收機，然後實地測出接收天線所在的位置，這稱為GPS定位，也稱GPS動態定位。動態的意思是指定位是在極短的時間內完成的。如果GPS接收機在測得運動載體實時位置的同時，還測得運動載體的速度，時間和方位等狀態參數，進而可「引導」運動載體駛向預定的目標位置，這稱為導航。由此可知，導航是一種廣義的動態定位。

GPS是從軍事方面發展起來的，出於軍事目的，它提供兩種服務即標準定位服務SPS（Standard Positioning Service）和精確定位服務PPS（Precise Positioning Service）。前者用於民用事業，後者為美國軍方服務。美國政府為限制非軍事用戶和其他國家使用GPS的精度，分別在 1991年和 1994年實施了「SA（Selective Availability）」技術和「AS（Anti-spoofing）」技術，即「有選擇可用性」技術和「反電子欺騙技術」。使SPS服務水平定位精度降低到100 m，而在密碼保護下的PPS服務精度提高到1 m。

針對實施的「SA」技術，各國紛紛採用技術對策，出現了差分GPS即DGPS（Differential GPS）。「差分」的概念在無線電導航領域早就被採用，差分GPS的提出，使差分技術提高到過去從未有過的重要地位。採用差分GPS幾乎可以完全消除「選擇可用性」帶來的誤差。它利用某些地面發射站送出的已知精確位置的基準信號，將其與GPS的定位信號進行比較和修正。這樣，通過建立基準通訊鏈方式，使GPS數據實現精確校正。目前利用差分技術可使定位精度超過單獨使用PPS所得到精度。因此，美國比其他許多國家更快地將DGPS投入到實際使用中，目前其精度可達1 cm，用它可監視地球和冰川的微小運動。2001年美國取消了「SA」技術限制，GPS的定位精度大大提高。

全球衛星定位系統的迅速發展，引起了各國軍事部門和廣大民用部門的普遍關注。GPS定位技術的高度自動化及其所達到的高精度和具有的潛力，也引起了廣大測量工作者的極大興趣。特別是近十多年來，GPS定位技術在應用基礎的研究、新應用領域的開拓、軟體和硬體的開發等方面都取得了迅速發展。廣泛的科學實驗活動為這一新技術的應用展現了極為廣闊的前景，經典的大地測量技術經歷了一場意義深遠的變革，從而進入一個嶄新的時代。

目前，GPS精密定位技術已經廣泛地滲透到了經濟建設和科學技術的許多領域，尤其對經典大地測量學的各個方面產生了極其深刻的影響。它在大地測量學及其相關學科領域，如地球動力學、海洋大地測量學、天文學、地球物理勘探、資源勘察、航空與衛星遙感、工程變形監測、運動目標的測速以及精密時間傳遞等方面的廣泛應用，充分地顯示了這一衛星定位技術的高精度與高效益。

20.2.3 RS、GIS和GPS多功能綜合

作為空間信息處理的3S技術系統，在空間信息管理中各具特色，均可獨立完成自身的功能。同時，它們所能解決的問題之間又有很多關聯性，在解決問題的功能上又各自存在著優點和不足：GIS具有較強的空間查詢，分析和綜合處理能力，但獲取數據困難；RS能高效地獲取大面積的區域信息，但受光譜波段的限制，且數據定位及分類精度差；GPS能快速地給出目標的位置，對空間數據的精確定位具有特殊意義，但它本身通常無法給出目標點的地理屬性。因此，只有三者有機結合起形成一個多功能綜合的技術系統，才能發揮更大的作用（圖20-3）。在3S系統中，簡單地說，GIS相當中樞神經，RS相當感測器，GPS相當定位器，三者的共同作用將使地球能實時感受到自身的變化，使其在資源環境和區域管理等眾多領域中發揮巨大作用。RS，GIS和GPS三者的結合與集成已成為當今空間信息系統的發展方向，也是空間科學發展的必然趨勢。

圖20-3 3S技術系統

20.2.3.1 GIS與RS的結合

GIS和RS都是獨立發展起來的支撐現代地學的空間科學技術，其中GIS是管理與分析空間數據的有效工具，RS是空間數據採集和分類的有效工具，它們的研究對象都是空間實體，二者關系十分密切。

GIS和RS的結合主要表現在RS對GIS動態地提供和更新各種數據，而GIS作為空數據處理分析的技術工具，可大大提高RS空間數據的分析能力及分析精度。在實踐中，RS和GIS結合的主要形式是利用遙感圖像經過計算機圖像處理、信息提取、目視解譯等方式，編制各種專題圖，而後通過數字化儀等輸入設備將專題圖上所需信息輸入到地理信息系統中，或者遙感數據經圖像處理、分類和模式識別等方式提取有關信息直接進入地理信息系統資料庫。這種結合方式的實質是用遙感形成專題系列資料庫（包括遙感圖像庫）提供給地理信息系統。資料庫中各專題要素因來自同一信息源，保證了時相和圖幅位置配准，所以很適合在地理信息系統中進行多重信息的綜合與復合分析，從而派生出綜合性數據及圖件，最大限度地發揮有關數據的作用。例如，在流域綜合治理中，根據單要素的坡度圖、土壤類型圖、地貌類型圖及植被類型圖，通過地理信息系統中的有關模型分析可得到土地利用評價圖及土地利用規劃圖等。

20.2.3.2 RS與GPS的結合

GPS和RS都可看作為GIS的數據源的獲取系統，而且，GPS和RS既分別具有獨立的功能，又可以互相彌補其不足。

首先，GPS的精確定位功能解決了RS獲取目標信息定位困難的問題。在GPS問世以前，地面同步光譜測量、遙感的幾何校正和定位等都是通過地面控制點進行大地測量才能確定的，這不但費時費力，而且當無地面控制點時更無法實現，從而嚴重影響數據實時進入系統。GPS的快速定位為RS數據實時、快速進入GIS系統提供了可能。也就是說，藉助GPS可使RS迅速進入GIS分析系統，保證了RS數據及地面同步監測數據獲取的動態配准、動態地進入GIS資料庫。

其次，利用RS數據實現GPS定位遙感信息查詢。此外，利用GPS形成了一系列新技術，如GPS氣象遙感技術，利用GPS衛星和接收機之間無線電訊號在大氣電離層和對流層中的延遲時間，了解電離層中電子濃度和對流層中溫度濕度獲得大氣參數及其變化情況。因而目前建立和正在建立的全球許多GPS觀測網將是提供大氣參數的一個重要新數據源。對天氣預報尤其是短期天氣預報發揮巨大作用。

20.2.3.3 GPS與GIS的結合

GPS和GIS的結合，不僅能取長補短使各自的功能得到充分的發揮，而且還能產生許多更高級功能，從而使GPS和GIS的功能都邁上一個新台階。

通過GIS系統，可使GPS的定位信息在電子地圖上獲得實時的，准確的形象的反映及漫遊查詢。通常GPS接收機所接收信號無法輸入底圖。若從GPS接收機上獲取定位信息後，再要回到地形圖或專題圖上查找，核實周圍地理屬性，該工作十分繁雜，而且花費時間長，在技術手段上也是不合理的。如果把GPS的接收機同電子地圖相配合，利用實時差分定位技術，加上相應的通信手段組成各種電子導航和監控系統，可廣泛用於交通、公安偵破、車船自動駕駛、科學種田和海上捕魚等方面。

GPS為GIS及時採集、更新或修正數據，例如在外業調查中通過GPS定位得到的數據，輸入給電子地圖或資料庫，可對原有數據進行修正、核實、賦予專題圖屬性以生成專題圖。

⑧ 地理信息系統專業主要課程是什麼，請說的詳細一些，百度百科裡的沒怎麼明白

地理信息系統是運用計算機來編輯處理分析地理信息的交叉學科。所以，首先你要學習關於地理方面的基礎學科:自然地理學，地圖學。然後就是計算機方面的要求:計算機基礎（關鍵是操作）。計算機資料庫，計算機編程語言（地理信息系統的開發方向，我們把C,C＋＋,C#,JAVA都學了一遍）。再用現代技術獲取地理信息:測繪學，攝影測量學（這也是地信的一個就業方向哦）。然後再在計算機中處理分析這些地理數據:arcgis ,erdas等。當然還有最核心的課程 地理信息系統和GIS空間分析。拙見請斧正。

⑨ 地理信息系統解決的五大核心問題是什麼

科學調查、資源管理、財產管理、發展規劃、繪圖和路線規劃。