GIS包括哪些组成部分

GIS包括哪些组成部分,第1张

GIS系统由什么组成从计算机的角度看,地理信息系统(GIS系统)是由计算机硬件、软件、数据和用户4大要素组成。

1.计算机硬件系统;

2.计算机软件系统;

3.地理空间数据库;

4系统管理 *** 作人员;

其中, 软硬件系统是GIS系统的核心,地理空间数据库反映了GIS的地理内容,而系统管理 *** 作人员则决定GIS系统的工作方式和信息表示方式。

①硬件包括各类计算机处理机及其输入输出和网络设备,计算机硬件是GIS的物理外壳。GIS的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法,甚至软件等都受到硬件指标的支持或制约。GIS的硬件配置一般包括计算机主机、 数据输入设备、数据存储设备和数据输出设备4个部分。

1.计算机主机:包括机箱内部的各种硬件

2.数据输入设备:包括数字化仪、图像扫描仪、手写笔、光笔等

3.数据存储设备:包括光盘刻录机、磁带机、磁盘阵列、光盘塔、移动硬盘等

4.数据输出设备:包括笔式绘图仪、喷墨绘图仪(打印机)、激光打印机等。

②软件是支持信息的采集、处理、存储管理和可视化输出的计算机程序系统;

计算机软件系统:

1.计算机系统软件:计算机系统软件是GIS日常工作所必需的,是由计算机厂家提供的、为用户开发和使用计算机提供方便的程序系统,通常包括 *** 作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、库程序,以及各种维护使用手册、程序说明等。

2.GIS软件和其他支撑软件:该部分既包括通用的GIS软件包,也可以包括数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图像处理系统、CAD软件等,用于支持对空间数据的输入、存储、转换、输出和与用户接口。

3.应用分析程序:应用分析程序是系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序,是系统功能的扩充与延伸。应用程序作用于地理专题数据或区域数据,构成GIS的具体内容,这是用户最为关心的真正用于地理分析的部分,也是从空间数据中提取地理信息的关键。用户进行系统开发的大部分工作是开发应用程序,而应用程序的水平在很大程度上决定系统的优劣与成败。

③数据则包括图形和非图形数据、定性和定量数据、影像数据及多媒体数据等;

地理空间数据库:地理空间数据库主要用于储存、管理和检索地理空间数据。地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据,可以用图形、图像、文字、表格和数字等表示,由系统建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘或其他通信系统输入GIS,是系统程序作用的对象。不同用途的GIS,其地理空间数据的种类和精度都是不同的,但基本上都包括以下3种互相联系的数据类型。

1.某个已知坐标系中的位置:即几何坐标,用于标识地理景观在自然界或某个区域的地图中的空间位置,可以是经纬度、平面直角坐标、极坐标等,也可以是矩阵的行、列数等。

2.实体间的空间相关性:即拓扑关系,表示点、线、面实体之间的空间联系,如网络节点与网络线之间的枢纽关系、边界线与面实体之间的构成关系、面实体与点的包含关系等。空间拓扑关系对于地理空间数据的编码、录入、格式转换、存储管理、查询检索和模型分析等都有重要意义。

3.与几何位置无关的属性:即通常所说的属性或非几何属性,是与地理实体相联系的地理变量或地理意义,可分为定性属性和定量属性两种。其中,定性描述的属性包括名称、类型、特性等,如岩石类型、行政区划等:定量描述的属性主要是数量和等级,如面积、长度、河流长度、水土流失土量等。

④用户是地理信息系统所服务的对象,是地理信息系统的主人,GIS的用户分一般用户和从事系统的建立、维护、管理和更新的高级用户。

系统管理 *** 作人员:人员是GIS的重要组成要素。GIS从设计、 建立、运行到维护的整个生命周期,都离不开人的作用。除了系统软硬件和数据之外,GIS系统还需要相关人员进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发,并灵活应用地理分析模型提取多种信息,为研究和决策服务。

一个实用的地理信息系统,要支持对空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能,其基本构成包括以下四个主要部分: 系统硬件、系统软件、数据库系统、系统管理和 *** 作人员。这里,计算机系统软、硬件是其核心部分,空间数据反映 GIS 的地理内容,而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式 ( 图 10-2) 。

图 10-2 GIS 的组成

1. 系统硬件

GIS 由于其任务的复杂性和特殊性,必须由计算机设备支持。计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称,可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置,是 GIS 的物理外壳。GIS 系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系,受硬件指标的支持和制约。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 ( CPU) 、存储器 ( 包括主存储器、辅助存储器) 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,并将处理得到的结果或信息提供给用户,同时保存数据以备现在或将来使用。图 10-3 为常见的实现输入/输出功能的计算机外围设备。

图 10-3 GIS 的硬件组成

2. 系统软件

GIS 软件是系统的核心,用 于 执 行 GIS功能的各种 *** 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 10-4 所示。

GIS 专业软件一般指具有丰富功能的通用 GIS 软件,它包含了处理地理信息的各种高级功能,可作为其他应用系统建设的平台。代表产品有 Arc/Info,MGE,MapInfo,MapGIS 等。它们一般都包含如下核心模块:数据输入与编辑、空间数据管理、数据处理与分析、数据输出、用户界面、系统二次开发功能。

图 10-4 GIS 的软件层次

数据库软件除了在 GIS 专业软件中用于支持复杂空间数据的管理以外,还包括服务于非空间属性数据为主的数据库系统,这类软件有: Oracle,Sybase,Informix,DB2,SQLserver 等。由于这类数据库软件具有快速检索、满足多用户并发和数据安全保障等功能,目前能在这些现成的关系型商业数据库中存储 GIS 的空间数据。

系统管理软件主要指计算机 *** 作系统,如 Windows XP,Vista,Linux 等,它们关系到GIS 软件和开发语言使用的有效性,因此也是 GIS 软硬件环境的重要组成部分。

3. 数据库系统

数据库系统是地理信息系统的 *** 作对象与管理内容,它是指以地球表面空间位置为参照,描述自然、社会和人文经济景观的数据。这些数据可以是数字、文字、表格、图像和图形等,它们由系统建造者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他输入设备输入到地理信息系统中,其相应的区域信息包括位置信息、属性信息和空间关系等。

地理信息系统中的数据类型有空间数据和非空间的属性数据两大类。

空间数据用来确定图形和制图特征的位置,是以地球表面空间位置为参照。根据地理实体的空间图形表示形式,可将空间数据抽象为点、线、面三类元素。空间数据具体反映了两方面信息: ①在某个已知坐标系中的位置,也称几何坐标,主要用于标识地理景观在自然界或包含某个区域的地图的空间位置,如经纬度、平面直角坐标、极坐标等②实体间的空间相关性,即拓扑关系 ( Topology) ,用于表示点、线、网、面等实体之间的空间联系,如边界线与面实体间的构成关系,面实体与岛或内部点的包含关系等。空间拓扑关系对于地理空间数据的编码、录入、格式转换、存储管理、查询检索和模型分析都有重要意义,是地理信息系统的特色之一。

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。非几何属性分为定性和定量两种,前者包括名称、类型、特性等,如岩石类型、土壤种类、土地利用、行政区划等后者则包括数量和等级等,如面积、长度、土地等级、人口数量、降雨量、水土流失量等。任何地理实体至少包含一个属性,而地理信息系统的分析、检索主要是通过对属性的 *** 作运算来实现的。

4. 系统管理和 *** 作人员

人是 GIS 中的重要构成因素。GIS 不同于一幅地图,它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。对于合格的系统设计、运行和使用来说,地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键,强有力的组织是系统运行的保障。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。

如果你问的是GIS的空间数据库的话:GIS空间数据库的发展经历三个阶段——

Geographic Information Systems (1980s)

Geographic Information Science (1990s)

Geographic Information Services (2000s)

第一个阶段GIS主要的使用者是一些专业人员,例如地图制图人员等,比如ESRI Arc/Info,GIS厂商所定位的客户群体是那些只关注于空间数据分析的用户。

这块特定的市场相对较小,其中包括科学界和 *** 部门的专家。

与其他信息技术的用户相比,GIS用户更多是在封闭的环境中工作,使用特别为他们设计的专用数据库;

第二个阶段GIS则进行了一系列的规范化,比如提出了较为完善的理论、框架等,出现了数据模型、数据 *** 作等。

第三个阶段随着Inter时代的到来,出现了另一批使用空间数据的用户群,他们更喜欢在一个非常高级的、用户界面非常友好的层次上使用空间数据。

比如百度地图,google earth 支持空间查询,能够迅速定位,选择路径等。

如果你只是单纯问数据库的话:

总体说来,数据库技术从开始到现在一共经历了三个发展阶段:第一代是网状、层次数据库系统,第二代是关系数据库系统,第三代是以面向对象数据模型为主要特征的数据库系统。

第一代包括网状和层次数据库系统,是因为它们的数据模型虽然分别为层次和网状模型,但实质上层次模型只是网状模型的特例而已。

这二者都是格式化数据模型,都是在60年代后期研究和开发的,不论是体系结构、数据库语言,还是数据的存储管理,都具有共同特征,所以它们应该划分为一代。

第二代数据库系统支持关系数据模型。

关系模型不仅具有简单、清晰的优点,而且有关系代数作为语言模型,有关系数据理论作为理论基础。

因此关系数据库具有形式基础好、数据独立性强、数据库语言非过程化等特点,这些特点是数据库技术发展到了第二代的显著标志。

虽然关系数据模型描述了现实世界数据的结构和一些重要的相互联系,但是仍然不足以抓住和表达数据对象所具有的丰富而重要的语义,因而它属于语法模型。

第三代数据库系统的特征是数据模型更加丰富,数据管理功能更为强大,能够支持传统数据库难以支持的新的应用需求。

不过你提到了GIS那应该是问空间数据库吧?就是在普通关系数据库上加入了对空间数据的处理 *** 作,应该是关系数据库的进一步发展,GIS就是空间数据库的一个应用~

呵呵,我的专业就是GIS,今天刚结束空间数据库原理专业课考试,希望能够帮到你。


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