第 1章 地理信息系统概论
1.1 信息与信息系统
1.1.1 信息与数据
1.1.2 信息系统
1.2 地理信息与地理信息系统
1.2.1 地理信息
1.2.2 地理信息系统
1.3 地理信息系统的类型与特点
1.4 地理信息系统的组成
1.4.1 系统硬件
1.4.2 系统软件
1.4.3 空间数据
1.5 地理信息系统的功能
1.6 地理信息系统与其他学科的关系
1.7 地理信息系统的发展历史
1.8 地理信息系统的应用
1.9 地理信息系统的发展趋势
1.10 习题 1
1.1 信息与信息系统信息是近代科学的一个专门术语。信息系统能为企业、部门或组织的决策过程提供有用的信息。
1.1.1 信息与数据信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，
作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。信息来源于数据，是数据的表现形式。
数据是一种未经加工的原始资料。数字、文字、符号、图像都是数据。数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，是数据的内容和解释。
信息具有以下一些基本属性：
① 事实性
② 等级性
③ 可压缩性
④ 扩散性
⑤ 传输性
⑥ 分享性或共享性
⑦ 增殖性
⑧ 转换性
1.1.2 信息系统信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。在计算机时代信息系统都部分或全部由计算机系统支持，并由计算机硬件、软件、
数据和用户四大要素组成、另外，智能化的信息系统还包括知识。
根据系统所执行的任务，信息系统可分为事务处理系统（ TPS）,管理信息系统（ MIS），
决策支持系统（ DSS） 和人工智能和专家系统
（ ES）。
1.2 地理信息与地理信息系统凡是与空间位置有关的信息都属于地理信息，在现实生活中所存在的信息有 80%是与空间位置有关系的。
1.2.1 地理信息地理信息是指表征地理系统诸要素的数量、
质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、
文字、图像和图形等的总称。地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其他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 。
1.2.2 地理信息系统地理信息系统 （ Geographic Information
System,简称 GIS） 有时又称为,地学信息系统,
或,资源与环境信息系统,。 它是以采集,存储,
管理,描述,分析地球表面及空间和地理分布有关的数据的信息系统 。 它是以地理空间数据库为基础,在计算机硬,软件环境的支持下,
对空间相关数据进行采集,管理,操作,分析,
模拟和显示,并采用地理模型分析方法,适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究,
综合评价,管理,定量分析和决策服务而建立起来的一类计算机应用系统 。
1.3 地理信息系统的类型与特点
1.3.1 地理信息系统的类型地理信息系统按其内容可以分为三类：
① 专题地理信息系统（ Thematic GIS）
② 区域信息系统（ Regional GIS）
③ 地理信息系统工具或地理信息系统外壳（ GIS Tools）
1.3.2 地理信息系统的特征地理信息系统具有以下三个方面的特征：
① 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 。
② 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 。
③ 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。
1.4 地理信息系统的组成
1.4.1 系统硬件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 1-2表示了常见的实现输入输出功能的计算机外部设备。
1.4.2 系统软件
GIS软件是系统的核心，用于执行 GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等。按照其功能分为,GIS专业软件，数据库软件和系统管理软件等（如图 1-3所示）。
1.GIS专业软件
2,数据库软件
3,系统管理软件
1.4.3 空间数据根据地理实体的空间图形表示形式,它们的数据表达可以采用矢量和栅格两种组织形式,分别称为矢量数据结构和栅格数据结构 。
地理信息系统中的数据包括两大类型：
1,空间数据用来确定图形和制图特征的位置，这是以地球表面空间位置为参照的 。
2,非空间的属性数据用来反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。
1.4.4 系统管理和操作人员人是 GIS中的重要构成因素,GIS不同于一幅地图，而是一个动态的地理模型。仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。
一个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。
1.5 地理信息系统的功能由计算机技术和空间数据相结合而产生的 GIS
这一高新技术，它包含了处理地理信息的各种高级功能，但是它的基本功能是数据的采集、管理、
处理、分析和输出。
1,数据采集与编辑
2,数据存储与管理
3,数据处理与变换
4,空间查询与分析
5,数据显示与输出
1.6 地理信息系统与其他学科的关系许多不同的学科，包括地理学、地图制图学、
测量学、数学、统计学、计算机科学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科与技术。 GIS的相关学科技术如图 1-4所示。
1.7 地理信息系统的发展历史纵观 GIS发展,可将地理信息系统发展分为以下几个阶段：
1,20世纪 60年代地理信息系统的开拓期
2,20世纪 70年代地理信息系统的巩固发展期
3,20世纪 80年代地理信息系统技术大发展时期
4,20世纪 90年代地理信息系统的应用普及时代
1.8 地理信息系统的应用随着信息技术的发展和 GIS理论,技术方法的进步,GIS的应用早已渗透到人类生活的许多方面 。
到目前为此,GIS在如下几个方面得到了普遍的应用,取得了明显的经济效益和社会效益 。
① 专题地图制图
② 矿产资源评价
③ 环境评价与监测
④ 土地、水资源调查与管理
⑤ 资源开采
⑥ 管网,交通模拟模型
⑦ 导航系统
⑧ 城市规划
⑨ 教练与模拟
⑩ 辅助决策
1.9 地理信息系统的发展趋势
GIS
发展趋势网络 GIS—— Web GIS
开放式 GIS—— Open GIS
组件式 GIS—— Com GIS
虚拟 GIS—— VGIS
多媒体 GIS—— MGIS
三维 GIS—— 3D GIS
时态 GIS—— TGIS
无线通讯与 GIS
1.10 习题 1
1,信息与数据有哪些异同点？ 信息有哪些基本属性？
2,什么是地理信息系统？ 与其他信息系统的主要区别是什么？
3,地理信息系统由哪几个部分组成？
4,地理信息系统有哪些基本功能？
5,目前地理信息系统可以应用在哪些领域？
6,简述地理信息系统的发展及其发展趋势。
1.1 信息与信息系统
1.1.1 信息与数据
1.1.2 信息系统
1.2 地理信息与地理信息系统
1.2.1 地理信息
1.2.2 地理信息系统
1.3 地理信息系统的类型与特点
1.4 地理信息系统的组成
1.4.1 系统硬件
1.4.2 系统软件
1.4.3 空间数据
1.5 地理信息系统的功能
1.6 地理信息系统与其他学科的关系
1.7 地理信息系统的发展历史
1.8 地理信息系统的应用
1.9 地理信息系统的发展趋势
1.10 习题 1
1.1 信息与信息系统信息是近代科学的一个专门术语。信息系统能为企业、部门或组织的决策过程提供有用的信息。
1.1.1 信息与数据信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，
作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。信息来源于数据，是数据的表现形式。
数据是一种未经加工的原始资料。数字、文字、符号、图像都是数据。数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，是数据的内容和解释。
信息具有以下一些基本属性：
① 事实性
② 等级性
③ 可压缩性
④ 扩散性
⑤ 传输性
⑥ 分享性或共享性
⑦ 增殖性
⑧ 转换性
1.1.2 信息系统信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。在计算机时代信息系统都部分或全部由计算机系统支持，并由计算机硬件、软件、
数据和用户四大要素组成、另外，智能化的信息系统还包括知识。
根据系统所执行的任务，信息系统可分为事务处理系统（ TPS）,管理信息系统（ MIS），
决策支持系统（ DSS） 和人工智能和专家系统
（ ES）。
1.2 地理信息与地理信息系统凡是与空间位置有关的信息都属于地理信息，在现实生活中所存在的信息有 80%是与空间位置有关系的。
1.2.1 地理信息地理信息是指表征地理系统诸要素的数量、
质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、
文字、图像和图形等的总称。地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其他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 。
1.2.2 地理信息系统地理信息系统 （ Geographic Information
System,简称 GIS） 有时又称为,地学信息系统,
或,资源与环境信息系统,。 它是以采集,存储,
管理,描述,分析地球表面及空间和地理分布有关的数据的信息系统 。 它是以地理空间数据库为基础,在计算机硬,软件环境的支持下,
对空间相关数据进行采集,管理,操作,分析,
模拟和显示,并采用地理模型分析方法,适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究,
综合评价,管理,定量分析和决策服务而建立起来的一类计算机应用系统 。
1.3 地理信息系统的类型与特点
1.3.1 地理信息系统的类型地理信息系统按其内容可以分为三类：
① 专题地理信息系统（ Thematic GIS）
② 区域信息系统（ Regional GIS）
③ 地理信息系统工具或地理信息系统外壳（ GIS Tools）
1.3.2 地理信息系统的特征地理信息系统具有以下三个方面的特征：
① 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 。
② 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 。
③ 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。
1.4 地理信息系统的组成
1.4.1 系统硬件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 1-2表示了常见的实现输入输出功能的计算机外部设备。
1.4.2 系统软件
GIS软件是系统的核心，用于执行 GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等。按照其功能分为,GIS专业软件，数据库软件和系统管理软件等（如图 1-3所示）。
1.GIS专业软件
2,数据库软件
3,系统管理软件
1.4.3 空间数据根据地理实体的空间图形表示形式,它们的数据表达可以采用矢量和栅格两种组织形式,分别称为矢量数据结构和栅格数据结构 。
地理信息系统中的数据包括两大类型：
1,空间数据用来确定图形和制图特征的位置，这是以地球表面空间位置为参照的 。
2,非空间的属性数据用来反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。
1.4.4 系统管理和操作人员人是 GIS中的重要构成因素,GIS不同于一幅地图，而是一个动态的地理模型。仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。
一个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。
1.5 地理信息系统的功能由计算机技术和空间数据相结合而产生的 GIS
这一高新技术，它包含了处理地理信息的各种高级功能，但是它的基本功能是数据的采集、管理、
处理、分析和输出。
1,数据采集与编辑
2,数据存储与管理
3,数据处理与变换
4,空间查询与分析
5,数据显示与输出
1.6 地理信息系统与其他学科的关系许多不同的学科，包括地理学、地图制图学、
测量学、数学、统计学、计算机科学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科与技术。 GIS的相关学科技术如图 1-4所示。
1.7 地理信息系统的发展历史纵观 GIS发展,可将地理信息系统发展分为以下几个阶段：
1,20世纪 60年代地理信息系统的开拓期
2,20世纪 70年代地理信息系统的巩固发展期
3,20世纪 80年代地理信息系统技术大发展时期
4,20世纪 90年代地理信息系统的应用普及时代
1.8 地理信息系统的应用随着信息技术的发展和 GIS理论,技术方法的进步,GIS的应用早已渗透到人类生活的许多方面 。
到目前为此,GIS在如下几个方面得到了普遍的应用,取得了明显的经济效益和社会效益 。
① 专题地图制图
② 矿产资源评价
③ 环境评价与监测
④ 土地、水资源调查与管理
⑤ 资源开采
⑥ 管网,交通模拟模型
⑦ 导航系统
⑧ 城市规划
⑨ 教练与模拟
⑩ 辅助决策
1.9 地理信息系统的发展趋势
GIS
发展趋势网络 GIS—— Web GIS
开放式 GIS—— Open GIS
组件式 GIS—— Com GIS
虚拟 GIS—— VGIS
多媒体 GIS—— MGIS
三维 GIS—— 3D GIS
时态 GIS—— TGIS
无线通讯与 GIS
1.10 习题 1
1,信息与数据有哪些异同点？ 信息有哪些基本属性？
2,什么是地理信息系统？ 与其他信息系统的主要区别是什么？
3,地理信息系统由哪几个部分组成？
4,地理信息系统有哪些基本功能？
5,目前地理信息系统可以应用在哪些领域？
6,简述地理信息系统的发展及其发展趋势。
