第一章 概論

1.地理信息

地理信息是有關地理實體和地理現(xiàn)象的性質、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） 空間相關性：地理事物都是相關的，并且在空間上相距越近則相關性越大，空間距離越遠則相關性越小，同時地理信息的相關性具有區(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，而且在應用方面也是面向區(qū)域的，即一個部門或專題必然也是面向所管理或服務的區(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)域對地理信息的需求不一樣，特別是對于地理信息服務，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 空間關系處理的復雜性：地理信息的屬性數(shù)據(jù)或屬性信息，是除空間位置及關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于一個普通的事務性信息處理系統(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，還要處理與之對應的空間位置和空間關系，以及與屬性數(shù)據(jù)一一對應的處理。圖形操作本身就是一個比較復雜的問題，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)處理的復雜性是一般信息系統(tǒng)中前所未有的技術難題。

空間關系處理復雜性的另一技術難點是數(shù)據(jù)的管理。一般事務性數(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，數(shù)據(jù)組織，網(wǎng)絡傳輸?shù)纫幌盗械募夹g難題，這也是地理信息系統(tǒng)比其他信息系統(tǒng)復雜的又一個因素。

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)包括輸入設備，處理設備，存儲設備和輸出設備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應用軟件三類。

3 網(wǎng)絡

GIS中網(wǎng)絡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)絡的要求也比較高。GIS中的網(wǎng)絡形式有：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)過模型抽象的實質性內(nèi)容。

5 人員

人是GIS中的重要構成因素。

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：當增加了高程信息并將高程信息看做是屬性時，以及可以構建數(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與其他學科的關系：

與測繪學：測繪學和遙感技術不但為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：遙感技術可以為資源監(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：計算機輔助設計為GIS提供了數(shù)據(jù)輸入和圖形顯示的基礎軟件，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數(shù)據(jù)庫更加復雜，在功能上也比后者要多得多。

與CAD：CAD是計算機技術用于機械，建筑，工程和產(chǎn)品設計的系統(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參考系統(tǒng)，都能描述和處理圖形數(shù)據(jù)及其空間關系，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，圖形關系復雜，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，也可以設計豐富的福海相連接屬性，許多用戶都把它作為數(shù)學制圖系統(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系描述，難以進行某一實體的屬性查詢和中間關系查詢以及網(wǎng)絡分析等功能。當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)的整體結合的存儲方式。

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總結

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。

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