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发信人: Rorena (特工mm), 信区: Control
标题: 什么是 GIS
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年05月07日10:40:38 星期一), 转信

地理信息系统 (GIS, Geographic Information System) 是一种基于计算机的工具，它
可以以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。 GIS 技术把地图这种独特
的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一
起。这种能力使
GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测
结构、规划战略等中具有实用价值。
我们当今面临世界的最主要的挑战是——人口过多，环境污染，森林破坏，自然疾病等
。这这些都与地理因素有关。
不论是从事一种新的职业，还是寻找生长香蕉的最合适的土壤，或是为救护车计算最佳
的行行车路线，这些本地问题也都有地理因素�

地图制作和地理分析已不是新鲜事，但GIS执行这些任务比传统的手工方法更好更快。而
且＃贕IS技术出现之前，只有很少的人具有利用地理信息来帮助做出决定和解决问题
的能力。
今天，GIS 已是一个全球拥有数十万的人员和数十亿美元的产业。GIS已在全世界的中学
、蜒院、大学里被讲授。在每个领域里的专家不断� 意识到按地理的观点来思� 和工作
所带来的优越性。
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一个GIS的组成
GIS 由五个主要的元素所构成：硬件、软件、数据、人员和方法。
硬件
硬件是GIS所操作的计算机。今天，GIS软件可以在很多类型的硬件上运行。从中央计算
机服服务器到桌面计算机，从单机到网络环境�

软件
GIS软件提供所需的存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有：
输入和处理地理信息的工具
数据库管理系统(DBMS)
支持地理查询、分析和视觉化的工具
容易使用这些工具的图形化界面(GUI)
数据
一个GIS系统中最重要的部件就是数据了。地理数据和相关的表格数据可以自己采集或者
从缮业数据提供者处购买。GIS将把空间数据和其他数据源的数据集成在一起，而且可
以使用那些被大多数公司用来组织和保存数据的数据库管理系统，来管理空间数据。
人员
GIS技术如果没有人来管理系统和制定计划应用于实际问题，将没有什么价值。GIS的用
户范范围包括从设计和维护系统的技术专家，到那些使用该系统并完成他们每天工作的
人员�

方法
成功的GIS系统，具有好的设计计划和自己的事务规律，这些是规范而且对每一个公司来
说揪体的操作实践� 是独特的。
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GIS如何工作
GIS就是用来存储有关世界的信息，这些信息是可以通过地理关系连接在一起的所有主题
层技合。这个简单却非常有力和通用的概念，对于解决许多真实世界的问题具有无价的
作用，这些问题包括：跟踪传输工具、记录计划的详细资料，模拟全球的大气循环等。

地理参考系统
地理信息包含有明确的地理参照系统，例如经度和纬度坐标，或者是国家网格坐标。也
可以以包含间接的地理参照系统，例如地址、邮政编码、人口普查区名、森林位置识别
、路名等。一种叫做地理编码的自动处理系统用来从间接的参照系统，如地址描述，转
变成明确的地理参照系统，如�
重定位。这些地理参考系统可以使你定位一些特征，例
如商业活动、森林位置，也可以定位位一些事件，例如地震，用于做地表分析�

矢量和栅格模式
地理信息系统工作于两种不同的基本地理模式——矢量模式和栅格模式。
在矢量模式中，关于点、线和多边形的信息被编码并以x、y坐标形式储存。一个点特征
的定定位，例如一个钻孔，可以被一个单一的x、y坐标所描述。线特征，例如公路和河
流，可以被存储于一系列的点坐标。多边形特征，例如销售地域或河流聚集区域，可以
被存储于一个闭合循环的坐标�
。矢量模式非常有利于描述一些离散特征，但对连续变
化的特征，例如土壤类型或赶往医院院的开销等，就不太有用�

栅格模式发展为连续特征的模式。栅格图象包含有网格单元，有点像扫描的地图或照片
。不不管是矢量模式还是栅格模式，用来存储地理数据，都有优点和缺陷。现代的GIS都
可以处理这两种模式�

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GIS 的任务
一般来说，GIS有以下五个过程或任务：
输入
处理
管理
查询和分析
可视化
输入
在地理数据用于GIS之前，数据必须转换成适当的数字格式。从图纸数据转换成计算机文
件档过程叫做数字化。对于大型的项目，现代GIS技术可以通过扫描技术来使这个过程
全部自动化，对于较小的项目，需要手工数字化（使用数字化桌）。
目前，许多地理数据已经是GIS兼容的数据格式。这些数据可以从数据提供商那里获得并
直浇装入GIS中。
处理
对于一个特殊的GIS项目来说，有可能需要将数据转换成或处理成某种形式以适应你的系
统〕。例如，地理信息适用于不同的比例尺（街道中心线文件的比例尺也许是1:100,00
0；人口边界是1:50,000；邮政编码是1:10,000）。在这些信息被集成以前，必须转变成
同一比例尺。这可以是为了�
示的目的而做的临时变换，也可以是为了分析所做的永久
变换。GIS技术提供了许多工具来创理空间数据和去除不必要的数据。
管理
对于小的GIS项目，把地理信息存储成简单的文件就足够了。但是，当数据量很大而且数
据佑没数很多时，最好使用一个数据库管理系统（DBMS），来帮助存储、组织和管理数
据。一个数据库管理系统DBMS就是用来管理一个数据库—一个数据的完整收集——的计
算机软件。
有许多不同的DBMS设计，但在GIS中，关系数据库管理系统的设计是最有用的。在关系数
据靠庀低成计中，概念上数据都被存储成一系列的表格。不同表格中的共同字段可以把
它们连接起来。这个令人惊讶的简单设计被� 泛地应用，主要是由于它的灵活性以及�
使用GIS和不使用GIS时，都
被广泛地采用。
查询和分析
一旦你拥有一个包含你的地理信息的多功能的GIS系统，你可能开始提出象下面这样的一
些技单问题：
这个角落上的这块土地属于谁？
两个地方之间的距离是多少？
工业用地的边界在哪里？
有关分析的问题可能是：
适合于盖新房子的所有地点在哪里？
生长橡树的最好的土壤类型是什么？
如果我要在这里建一条高速公路，它将如何影响交通？
GIS提供简单的鼠标点击查询功能和复杂的分析工具，为管理者和类似的分析家提供及时
的行息。当你分析地理数据用于寻找模式和趋势，或提出“如果……怎么样”设想时，
GIS技术实际上正在被使用。现代的GIS具有许多有力的分析工具，但是有两个是特别重
要的。
1. 接近程度分析
在这片水域周围100米范围内有多少房子？
这家商店附近10公里范围内共有多少消费者？
在这口井周围500米范围内紫花苜蓿这种植物占多大面积？
为了回答这些问题，GIS技术使用一个叫做缓冲的处理方法，来确定特征间的接近关系。

2. 覆盖范围分析
不同数据层的综合方法叫做覆盖。简单的说，它可以是一个可视化操作，但是分析操作
需要要一个或多个物理连接起来的数据层。覆盖，或空间连接，可以将税收数据与土地
、斜坡、植被或土地所有者等集成在一起�

可视化
对于许多类型的地理操作，最终结果最好是以地图或图形来显示。图件对于存储和传递
地理理信息是非常有效的。制图者已经生产了上千年的地图，GIS为扩展这种制图艺术和
科学提供了崭新的和激动人心的工具。地图显示可以集成在报告、三维观察、照片图象
和例如多媒体的其他输出中�

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相关技术
GIS与其他几种信息系统密切相关，但由于其处理和分析地理数据的能力使其与它们相区
别　＞」苊有什么硬性的和快速的规则来给这些信息系统分类，但下面的讨� 可以帮助
区分GIS和桌面制图、计算机辅助设计CAD、遥感、DBMS、以及GPS技术。
桌面制图
桌面制图系统用地图来组织数据和用户交互。这种系统的主要目的是产生地图：地图就
是数数据库。大多数桌面制图系统只有及其有限的数据管理、空间分析以及个性化能力
。桌面制图系统在桌面计算机上进行操作，例如PC机，Macintosh以及小型UNIX工作站�

计算机辅助设计CAD
计算机辅助设计(CAD)系统促进了产生建筑物和基本建设的设计和规划。这种设计需要装
配构有特征的组件来产生整个结构。这些系统需要一些规则来指明如何装配这些部件，
并具有非常有限的分析能力。CAD系统已经扩展可以支持地图设计，但管理和分析大型的
地理数据库的工具很有限。
遥感和GPS
遥感是一门使用传感器对地球进行测量的科学和技术，例如，飞机上的照相机，全球定
位系系统（GPS）接收器，或其他设备。这些传感器以图象的格式收集数据，并为利用、
分析和可视化这些图象提供专门的功能。由于它缺乏强大的地理数据管理和分析作用，
所以不能叫作真正的GIS�

DBMS数据库管理系统
数据库管理系统专门研究如何存储和管理所有类型的数据，其中包括地理数据。DBMS使
存储储和查找数据最优化，许多GIS为此而依靠它。相对于GIS而言，它们没有分析和可
视化的工具�

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GIS能为您做什么？
进行地理信息查询和分析
GIS搜索数据库并进行地理信息查询的能力，节约了许多公司数以百万计的美元。GIS可
以：
缩短回答客户请求的时间
找到适合于开发的土地
在粮食、土壤和天气之间找寻相关关系
电气线路故障定位
房地产经纪人可以用GIS在一定的区域内寻找满足下列条件的所有房屋：瓦盖的屋顶、
五个个房间，并可列出它们的所有特点�

查询可以通过增加准则来进一步细化：房价必须每平方英尺少于100美元。还可以列出这
些贩课离学校在一定� 距离之内。
改进机构集成
许多采用了GIS的机构发现其主要效益之一是改进了它们自己的机构和资源的管理。由于
GISS具有将数据集合和地理信息链接起来的能力，促使它们之间共享和交流局部信息。
通过产生可共享的数据库，一个部门可从另一个部门的工作中得到好处，这是由于数据
只需采集一次，但应用多次。
　
由于个人和部门之间的通讯在增加，冗余被减少，生产力提高，整体组织效率改进。因
此，，在一个有效的公司里，用户和基本建设数据库可以集成在一起，这样，当需要进
行维护时，受影响的用户会得到计算机发出的信件�

做出好的决定
一个古老的格言“好的信息导致好的决定”，对于GIS和其他信息系统来说都是正确的。
然抖，一个地理信息系统（GIS），并不是一个自动决策系统，而是一个查询、分析和
支持作出决策处理的图件数据工具。GIS技术已经被用于帮助完成一些任务，例如：为计
划调查提供信息，帮助解决
领土争端，以最小化视觉干扰为原则设置路标。
GIS可以用于帮助一个新房址的选定，以使其受环境影响最小，在低风险区域，离人口聚
集档近。可以以地图和� 加报告的方式简洁而清晰的提供这个信息，使决策者集中精力
于实际� 问题，而不是花时间去理解数据。由于GIS结果能够很快地获得，多个假想的结
果可以被高效地评价。
　
由于个人和部门之间的通讯在增加，冗余被减少，生产力提高，整体组织效率改进。因
此，
做出好的决定
一个古老的格言“好的信息导致好的决定”，对于GIS和其他信息系统来说都是正确的。
然�
领土争端，以最小化视觉干扰为原则设置路标。
GIS可以用于帮助一个新房址的选定，以使其受环境影响最小，在低风险区域，离人口聚
集礢具有将数据集合和地理信息链接起来的能力，促使它们之间共享和交流局部信息。
通过产生可共享的数据库，一个部门可从另一个部门的工作中得到好处，这是由于数据
只需采集一次，但应用多次。
制图
图件在GIS中占有重要的一席之地。GIS的制图方法比传统的人工或自动绘图方法要灵活
得多多。她开始于数据库的创建。已经存在的纸张图件可以进行数字化，并可以把计算
机兼容的信息转换到GIS中。以GIS为基础的图形数据库是可以延续的，比例尺也不受限
制。图件可以以任何地点为中�
，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地显示所
选择的信息。
地图集和地图丛书的特征可以用计算机程序编码，并与最终的数据库产品相比较。在其
他G构中，地形数据库可以被其他部门用作参考构架。

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