1.1 复习笔记

二、地理信息系统的基本构成

地理信息系统一般包括系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型五个主要部分。

1.系统硬件

地理信息系统系统硬件用以存储、处理、传输和显示地理或空间数据。数据处理设备与数据输入、输出设备连接构成地理信息系统的硬件环境。

(1)数据处理设备

目前运行地理信息系统的计算机包括大型机、图形工作站、服务器和个人计算机等。其中基于客户机/服务器结构的计算机硬件系统成为地理信息系统的主流。

①图形工作站

图形工作站是一种具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究和模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能微型计算机。图形工作站具有处理器的性能高、图形加速功能快及支持多种操作系统的特点。

②个人计算机

个人计算机因其相对较高的性价比，目前广泛应用于地理信息系统领域。

③客户机/服务器系统

客户机/服务器系统是计算机网络中重要的分布式体系结构，服务器整个网络系统中负责提供管理计算和存储等功能的核心计算机，多台客户机通过网络和服务器相连，各自处理相应的任务，共同实现完整的应用。

(2)数据输入设备

数据输入设备的作用是格地理数据转换成数字的形式存入计算机，以便进行外理和分析计算笔工作。主要的输入设备有图形手扶跟踪数字化仪、图形扫描仪，以及各种类型的数字测量设备等。

①图形手扶跟踪数字化仪

图形手扶跟踪数字化仪简称数字化仪，由电磁感应板、游标和相应的电子线路组成。图形手扶跟踪数字化仪的成本较高、工序繁琐、对操作人员素质要求较高，数字化的工作效率较低。

②大幅面图形扫描仪

用于地图数据输入的大幅面图形扫描仪也称为工程扫描仪，它通常采用滚筒式或平推式的方法将大幅面地图卷入扫描仪进行扫描，能够提供高分辨率、真彩色的近乎完美的图像输入效果。

③数字测量设备

数字测量设备是地理数据的采集设备，通常有数字摄影测量工作站、全球定位系统等。

a.数字摄影测量工作站

数字摄影测量工作站利用计算机实现摄影测量，以数字方式提供从遥感影像中获取空间定位信息的功能，能够生成高精度的数字高程模型和数字正射影像图等，以提供给地理信息系统进行分析应用。

b.全球定位系统

全球定位系统主要由GPS卫星、地面监控站和用户接收机三部分组成。使用接收机用户可以获得所在地精确的地理位置坐标。

(3)数据输出设备

地理信息系统数据输出设备主要有各种绘图仪、打印机、计算机显示器和大屏幕投影仪等。其作用是为地理信息系统软件提供用户操作的界面，并把地理信息系统的最终成果展现给用户。

①绘图仪

绘图仪是最主要的输出设备，有笔式和喷墨式两种。

②计算机显示器

计算机显示器是地理信息系统的主要图形交互操作人机界面，通常有CRT显示器和LCD显示器等两种主要类型。

a.CRT 显示器

CRT是一种使用阴极射线管的显示器，具有可视角度大、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式和响应时间极短等优点。

a. LCD 显示器

LCD是通过电路控制屏幕上的液晶单元，从而控制屏幕背后荧光灯上发出的光线能否通过来显示图像的。有体积小、节能和不闪烁的优点，但同时存在视角不广、彩色不够理想、响应时间长、分辨率固定等问题。

2.系统软件

地理信息系统的软件用于执行包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和数据输出等各种操作。地理信息系统软件按照功能分为地理信息系统功能软件、基础支撑软件和操作系统软件等。

(1) GIS 功能软件

①GIS 基础软件平台

GIS基础软件平台一般指具有丰富GIS专业功能的通用型GIS软件，具有空间数据输入和编辑、空间数据管理、空间数据处理和分析、空间数据输出、图形用户界面及系统二次开发多种功能，可作为其他GIS应用软件系统建设的软件平台。

②GIS 应用软件

GIS应用软件是利用GIS基础软件平台上提供的GIS数据处理与分析功能开发的，特别针对某一具体应用的信息系统软件。=

(2)基础支撑软件

b. 基础支撑软件主要包括系统库软件和数据库软件等。其中，系统库软件提供基本的程序设计语言以及数学函数库等用户可编程功能，数据库软件提供复杂空间数据的存储和管理功能。

(3)操作系统软件

c. 操作系统是计算机系统中支撑应用程序运行环境以及用户操作环境的系统软件，其功能包括对硬件的直接监管、对各种计算资源的管理，以及提供诸如作业管理之类的面向应用程序的服务等。

3.空间数据

地理信息系统的操作对象是地理数据，它具休描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征，对应得到空间数据、属性数据和时态数据。根据地理现象在空间上的几何图形表示形式，可将地理现象抽象为点、线、面三种类型。地理数据通常在逻辑上可以采用关量和栅格两种数据组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构(表1-1)。在地理信息系统中，地理数据在物理上是以结构化的形式存储在计算机的地理数据库中的。

4.应用人员

地理信息系统应用人员包括系统开发人员和地理信息系统的最终用户，他们的业务素质和专业知识是地理信息系统工程及其应用成败的关键。

5.应用模型

地理信息系统应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案。应用模型将人们对客观世界的规律性认识，经过从概念到计算机信息表达的映射，形成计算机中可以行的软件功能序列。构建地理信息系统应用模型的步骤包括:

(1)明确用地理信息系统求解问题的基本流程。

(2)根据模型的研究对象和应用目的，确定模型的类别、相关的变量、参数和算法，构建模型逻辑结构框图。

(3)确定地理信息系统空间分析方法。

(4)模型运行结果的验证、修改和成果输出。

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