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地理信息系统的基本构成地理息系统（GIS）是一种可以记录、存储、分析、管理和可视化地理息的计算机软件系统。
它可以帮助用户更好地理解地理息，并有助于更好地解决问题。
GIS是一个多学科的交叉学科，它通过将地理息和数据结合在一起，为各种工作提供便利。
地理息系统的基本构成包括：1.数据：地理息系统的基础是数据，它包括空间数据和非空间数据。
空间数据描述了物理现象的空间分布和特征，如地形、水文、土壤、植被等；非空间数据指的是用来描述某一特定地理区域的非空间属性，如人口、经济发展水平等。
2.硬件：GIS系统的硬件包括存储设备、输入设备和输出设备。
存储设备用于存储地理息，输入设备用于输入地理数据，输出设备用于显示GIS的结果。
3.软件：GIS软件是GIS系统的核心，它是实现GIS功能的重要组成部分，有助于用户完成地理息分析和展示。
常见的GIS软件包括地图制作软件、分析软件、可视化软件等。
4.数据库：GIS系统的数据库是GIS系统的核心部分，它用于存储和管理GIS数据。
数据库通常由数据库管理系统构成，它是用来收集、存储、管理和共享息的软件系统。
5.网络：GIS系统的网络是GIS系统的重要组成部分，它可以实现GIS系统间的息交换和共享。
网络系统可以通过广域网、局域网或其他数据通网络实现。
总的来说，地理息系统的基本构成包括数据、硬件、软件、数据库、网络和应用程序，它们构成了GIS系统的基本架构，可以实现各种地理息分析和管理的功能。
GIS技术的出现和发展，使得地理息的管理和分析变得更加便捷高效，对各行各业的发展都产生了积极的影响，如农业、交通、城市规划、环境管理等。
GIS技术的发展，使得人们能够更好地理解地理现象，更好地解决问题，更好地利用地理息，为人类发展做出贡献。
地理信息系统数据结构讲义地理信息系统（GIS）作为一种强大的工具，在众多领域都发挥着重要作用，如城市规划、资源管理、环境保护等。
而数据结构是地理信息系统的核心组成部分，它决定了数据的组织、存储和管理方式，直接影响着系统的性能和效率。
一、地理信息系统概述地理信息系统是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
它将地理空间数据与属性数据相结合，通过计算机软件和硬件的支持，为用户提供各种地理信息服务。
地理信息系统中的数据具有空间特征和属性特征。
空间特征包括地理位置、形状、大小等，属性特征则包括土地利用类型、人口数量、植被覆盖度等。
这些数据的有效管理和利用依赖于合理的数据结构设计。
二、地理信息系统数据结构的类型1、矢量数据结构矢量数据结构通过点、线、面等几何对象来表示地理实体。
点由一对坐标（x, y）表示，线由一系列有序的点连接而成，面则是由闭合的线围成。
矢量数据结构具有精度高、数据量小、便于进行几何分析等优点，但在表示复杂的地理现象时可能会比较繁琐。
例如，在表示一条河流时，可以用一系列的线段来近似表示其形状。
对于一个城市的边界，可以用一个闭合的多边形来表示。
2、栅格数据结构栅格数据结构将地理空间划分为规则的网格单元，每个单元用一个数值来表示其属性。
栅格数据结构简单直观，便于进行空间分析和图像处理，但数据量较大，精度相对较低。
比如，在表示地形起伏时，可以用不同灰度值的栅格单元来表示不同的高程值。
在分析土地利用类型时，可以用不同的数值来代表不同的土地利用类型。
3、矢量栅格一体化数据结构为了结合矢量数据结构和栅格数据结构的优点，出现了矢量栅格一体化数据结构。
这种数据结构在同一系统中同时使用矢量和栅格两种数据表示方式，根据具体的应用需求灵活选择。
例如，在进行大范围的空间分析时，可以使用栅格数据结构；而在进行精确的几何计算时，则使用矢量数据结构。
三、地理信息系统数据结构的存储方式1、文件存储将地理数据以文件的形式存储在计算机的磁盘上。
高中地理课程结构体系地理是一门关于地球的科学，它研究地球的物理、化学、生物、地貌、气候、水文、生态、经济、政治、文化等方面的问题，是一门涉及广泛、内容丰富的学科。
在高中阶段，地理课程是学生接受地理教育的重要渠道之一，也是国家中学教育课程改革的重点之一。
本文将从高中地理课程的结构体系、课程目标、教学方法等方面进行分析和探讨。
一、高中地理课程结构体系高中地理课程结构体系主要包括物质地理、人文地理和地理技术三个部分。
1. 物质地理物质地理是研究地球自然环境的学科，包括地球的形态、构造、地貌、气候、水文、生态等方面的内容。
物质地理是地理学的基础，它为人文地理和地理技术提供了必要的自然环境基础。
在高中物质地理的教学中，需要重点关注地球的形态和构造、地球的地貌、气候和水文、生态系统等方面的内容。
通过学习，学生能够了解地球的基本情况和自然环境的变化规律，理解自然环境对人类社会的影响。
2. 人文地理人文地理是研究地球上人类活动的学科，包括人类的经济、政治、文化、历史、民族、宗教等方面的内容。
人文地理是地理学中的重要分支，它研究人类活动对自然环境的影响，也研究自然环境对人类活动的影响。
在高中人文地理的教学中，需要重点关注人类的经济、政治、文化等方面的内容。
通过学习，学生能够了解人类活动的基本情况和对自然环境的影响，理解人类活动与自然环境的相互作用。
3. 地理技术地理技术是利用现代技术手段来获取、处理和分析地理信息的学科，包括遥感、地理信息系统、全球定位系统等方面的内容。
地理技术是地理学中的新兴分支，它为地理学研究提供了新的手段和方法。
在高中地理技术的教学中，需要重点关注地理信息系统和遥感技术的应用。
通过学习，学生能够了解地理技术的基本原理和应用方法，掌握地理信息系统和遥感技术的基本操作方法。
二、高中地理课程目标高中地理课程的目标是培养学生的地理素养和地理思维能力，使其具备以下方面的能力和素质：1. 掌握地理基本知识和基本概念。
浅析地理信息系统学科体系结构朱华华①②，雷浩川①②，韩健③①（①中国测绘科学研究院，北京 100039； ②兰州交通大学数理与软件工程学院，兰州 730070；③中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京 100083）摘 要：本文首先分析本学科与地理学、测绘学、计算机科学、数学等相关学科的关系；根据地理空间数据的存在方式，提出了基于数据存在方式的地理信息系统分层架构体系；分析了GIS基础理论、系统集成、行业应用三个主要层面的研究内容。
最后，结合新世纪大众化、网络化的特点，给出地理信息系统专业的展望。
关键词： 地理信息系统；GIS；学科体系；地理学；测绘学；计算机科学1 引言在过去20年间，地理信息系统（Geographical Information System, GIS）学科得到了突飞猛进的发展，成为地学类发展最快的学科之一。
从地理信息科学到地理信息服务，从地理信息工程到地理信息系统，地理信息类专业百花齐放，争奇斗艳，社会无处不受到地理信息的影响。
地理信息系统源于地理学，又不同于传统的地理学，属于地理技术类学科，在从地理学吸取精华的同时，还利用测绘学、遥感学、计算机科学、数学、管理学等多个学科作为实现的工具，结合各应用领域，建立基于地图可视化的GIS信息分析与决策系统。
与地理信息系统学科研究内容接近的学科较多，包括地图学、地图制图学、地理信息工程、地理信息科学、空间信息科学以及地球信息科学等，且地理与空间、信息与数据等概念也易混淆，下面首先给出此类概念辨析，然后综合分析给出地理信息系统的定义。
地理信息系统首先是一个信息系统，与其他信息系统的区别是其处理的数据是经过地理编码，地理空间数据与地理属性数据是其信息检索与分析的重要内容；它既是一门多学科结合的新兴交叉性学科，还是一门技术性很强的学科；它是用计算机软硬件系统来表现其外观，内涵是由计算机算法以及地理数据共同组织而成的地理空间信息模型。
地理信息科学内涵与学科体系地理信息科学是一门综合性学科，它涉及空间数据获取、处理、分析和应用等多个领域，以解决地理空间问题为核心。
地理信息科学的学科体系主要包括地理信息系统、遥感技术、全球导航卫星系统和地理信息系统应用等。
地理信息科学的内涵主要包括地理信息、空间数据和地理模型三个方面。
地理信息是指描述地球表面现象和要素的信息，包括地理位置、地形、土地利用、气候、人口等。
空间数据是指地理信息在空间上的表达，可以用点、线、面等几何要素来表示。
地理模型是指对地理现象进行数学建模和模拟，以揭示地理空间规律和进行预测分析。
地理信息系统是地理信息科学的核心技术之一，它是一种以计算机为核心，以地理信息为基础，进行数据采集、存储、处理和分析的工具。
通过地理信息系统，可以对地理现象进行空间分析、空间建模和空间决策等。
遥感技术是地理信息科学的另一个重要组成部分，它利用航空器或卫星获取地球表面的遥感影像数据，通过对这些数据的处理和分析，可以获取地表覆盖、资源分布、环境变化等地理信息。
全球导航卫星系统是一种利用卫星进行全球定位和导航的技术，通过全球定位系统，可以获取地理位置信息，实现导航和定位服务。
地理信息系统应用是地理信息科学的重要方向之一，它将地理信息和地理模型应用于各个领域，包括城市规划、环境保护、交通管理、农业生产等。
在城市规划方面，地理信息系统可以用于城市空间分析、土地利用规划和交通规划等。
在环境保护方面，地理信息系统可以用于环境监测、资源管理和灾害预警等。
在农业生产方面，地理信息系统可以用于农田规划、农作物分布和农业灾害监测等。
地理信息科学的发展离不开地理信息技术的支撑。
地理信息技术是指应用于地理信息科学的各种技术手段和方法。
随着计算机技术的发展，地理信息技术得到了迅猛发展，包括地理信息系统软件、遥感影像处理软件、全球导航卫星系统接收设备等。
地理信息技术的不断进步，为地理信息科学的发展提供了强大的支撑。
地理信息科学是一门综合性学科，它涉及地理信息、空间数据和地理模型等多个方面，以解决地理空间问题为核心。
地理信息系统的数据结构地理信息系统（GIS）作为一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统，其核心在于数据结构的设计与运用。
数据结构如同 GIS 的骨骼框架，决定了系统如何有效地组织、存储和处理海量的地理信息，以满足各种应用需求。
在探讨地理信息系统的数据结构之前，我们首先要明白地理数据的特点。
地理数据具有空间性、属性性和时间性。
空间性指的是数据与地理位置和空间关系相关；属性性则涵盖了描述地理实体的各种特征信息，如名称、类型、面积等；时间性反映了地理现象随时间的变化。
常见的地理信息系统数据结构主要包括矢量数据结构和栅格数据结构。
矢量数据结构通过点、线、面等几何对象来表示地理实体。
比如，一个城市可以用多边形来表示其边界，道路可以用线来描绘。
矢量数据结构的优点是精度高、数据量小、图形显示质量好，并且能够方便地进行几何变换和拓扑分析。
拓扑分析对于判断地理实体之间的空间关系非常重要，比如相邻、包含等。
然而，矢量数据结构在处理复杂的空间关系和大面积的连续数据时，可能会显得较为繁琐。
相比之下，栅格数据结构将地理空间划分成规则的网格单元，每个单元赋予相应的属性值。
例如，一张卫星影像图可以看作是栅格数据，每个像素都有其代表的颜色或灰度值。
栅格数据结构的优点是处理算法简单，易于与遥感数据结合，适合进行空间分析和模拟。
但它的数据量通常较大，精度相对较低，图形显示可能会有锯齿状。
除了这两种基本的数据结构，还有一种混合数据结构，它结合了矢量和栅格数据结构的优点。
例如，在一些 GIS 应用中，对于重要的地理实体采用矢量数据结构进行精确表示，而对于大面积的背景信息则使用栅格数据结构，以提高数据处理效率。
在实际应用中，选择合适的数据结构取决于多种因素。
如果需要进行精确的几何计算和空间关系分析，矢量数据结构可能更合适；而对于大面积的连续数据，如地形、植被覆盖等，栅格数据结构往往更具优势。
同时，数据的来源、精度要求、处理速度以及存储空间等也是决定数据结构选择的重要考量因素。
测绘地理信息系统的架构与功能摘要：地理信息是以地理科学为基础，结合数据库和地理信息创建的一个系统，并使用计算机收集、处理和存储系统的地理信息。
目前，GIS的应用已融入城市规划管理和建设的各个方面，系统本身的性能也在不断提高，能够处理复杂的地理信息。
关键词：测绘地理信息系统；架构；功能1地理信息系统的具体内容地理信息系统的内容比较复杂，主要通过计算机进行操作，因为数据量比较大，所以需要计算机系统的整合和分析，然后再以一种人们便于理解的方式传达出来，比如，图形传达。
地理信息系统的应用也十分的广泛，在各项大型建筑和小型建筑如建桥、修路等工程中普遍存在。
操作流程主要有以下三个步骤：一，前期准备工作。
地理信息系统需要大量的数据来对现有的各项信息数据进行分析比对，因此第一步就是收集数据，然后再对数据进行分析，最后进行展现。
二，如果将这些信息以数据的形式展现出来，那么绝大部分人难以看懂，因此就需要把收集汇总好的数据以模型的方式予以展现。
三，系统中的数据量十分巨大，仅依靠人力去计算是十分困难的，因此，就需要借助计算机来对这些相关数据进行管理控制。
2测绘地理信息系统结构测绘地理信息系统的总体框架包括表示层、业务逻辑层和数据情况。
数据层：测绘地理信息系统中获取的数据来源于互联网，如相关区域单位官网、测绘单位官网等。
业务逻辑层：主要业务包括查询、显示、分析、存储等，信息收集子系统集成了业务功能，如设置、配置、存储和分析业务逻辑层收集门户，并使用C/S架构开发，以捕获互联网测量和地理信息集成了业务逻辑层信息的业务功能查询和显示，采用B/S架构开发，为公众用户提供地图地理信息查询功能。
3地理信息系统的功能特点3.1数据编辑和处理功能地理信息系统需要把各项复杂的数据汇总到一起之后进行分析，最后以图形的形式展示出来，所以此系统就必须具备图形编辑的功能。
图形编辑的功能不是单一的，其中又包括各种变换矫正等复杂的功能，因此需要与数据库相贯通，如此才能够将原始图像进行良好的修改与处理。
地理信息系统的框架与基础一、地理信息系统的框架1.1概念地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种专门用于存储、管理、处理和分析地理空间数据的计算机系统，可以帮助人们更好地理解和把握地球表面上的空间分布规律和时空变化趋势。
1.2组成部分GIS的核心技术包括地图制作、空间数据管理、数据分析、空间模型构建和空间可视化等方面。
具体来说，GIS的组成部分包括地图、数据、软件、硬件和人员等，其中，地图和数据是GIS 的基础，软件和硬件是GIS的技术支撑，人员则是GIS的使用者和管理者。
1.3标准体系GIS的标准体系包括数据标准、软件标准、服务标准和元数据标准等，这些标准保证了GIS数据的互操作性，使得不同来源、格式、用途的数据可以在GIS系统中进行有效整合和分析，同时也为GIS应用的共享和交流提供了基础。
二、地理信息系统的基础2.1地图与地图投影地图是GIS系统的基础，它是将地球表面投影到平面上的一种表现方式。
地图制作需要选择合适的投影方式，投影方式的选择应当考虑数据的地理位置、形状、大小、距离、方向及比例等因素。
常见的投影方式包括等角圆柱投影、等积圆柱投影、等角圆锥投影、等积圆锥投影、等面等距投影等，每种投影方式都有其适用范围和优缺点。
2.2空间数据类型GIS系统主要管理和处理的是空间数据和属性数据，空间数据又包括矢量数据和栅格数据两种类型。
矢量数据是由离散的点、线、面等几何要素组成的，它采用坐标系来确定要素的位置和形状，通常用于表示地物的分布和空间关系。
栅格数据是由行列网格组成的，每个单元格代表一定大小的实际地面区域，栅格数据的值代表某一属性的信息，通常用于高程和遥感图像等数据的表达和分析。
2.3空间数据采集空间数据采集是GIS系统的关键环节，它决定了GIS数据的质量和精度，常见的空间数据采集方法包括GPS（全球定位系统）、航空摄影、遥感影像解译、地形测量和野外调查等。
地理信息技术专业学习教程地理信息系统基础知识详解地理信息技术专业学习教程地理信息系统基础知识详解地理信息技术（Geographic Information Technology，简称GIT）是一门综合性学科，涵盖了地理学、测绘学、计算机科学等多个学科的知识。
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为地理信息技术的核心工具，广泛应用于地理信息的获取、存储、分析和展示等方面。
本教程将为大家详细介绍地理信息系统的基础知识。
一、地理信息系统的定义与特点地理信息系统是基于计算机软硬件平台，将地理空间数据与属性数据相结合，进行存储、管理、分析和表达的系统。
其主要特点如下：1. 数据整合性：地理信息系统能够将各种类型的地理数据进行整合，包括空间数据、属性数据和拓扑关系等。
2. 数据准确性：地理信息系统通过测量、遥感等手段获取地理数据，并进行精确的处理和分析，确保数据的准确性。
3. 空间分析能力：地理信息系统提供了丰富的空间分析功能，包括缓冲区分析、叠加分析、网络分析等，可用于解决各种地理问题。
4. 可视化表达：地理信息系统能够将地理数据以图形的形式进行表达和展示，通过地图、图表等形式直观地呈现分析结果。
二、地理信息系统的组成与架构地理信息系统主要由数据、硬件、软件和人员组成，其基本架构如下：1. 数据：地理信息系统的基础是地理空间数据和属性数据。
地理空间数据包括地图、遥感影像、三维模型等；属性数据包括地名、经纬度、地形等。
2. 硬件：地理信息系统需要使用计算机、显示设备、网络设备等硬件设施来进行数据处理、分析和展示。
3. 软件：地理信息系统利用专门的软件工具来完成数据的存储、管理、分析和表达等任务。
常用的地理信息系统软件有ArcGIS、MapInfo等。
4. 人员：地理信息系统的运行和应用需要专业的人员进行操作和管理，包括地理信息工程师、数据分析师等。
三、地理信息系统的应用领域地理信息系统广泛应用于各个领域，包括城市规划、环境保护、农业管理、交通运输等。
地理信息系统方案概述地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据相结合，进行存储、查询、分析、展示等操作的计算机软件系统。
它能够帮助我们更好地理解地理空间现象，支持决策制定和规划管理。
本文将介绍一个完善的地理信息系统方案，包括系统架构、数据处理流程和功能模块等。
系统架构地理信息系统方案的系统架构主要由数据层、功能层和用户层三部分组成。
1.数据层：数据层是地理信息系统的基础，存储了各种地理空间数据和属性数据。
其中地理空间数据包括地图数据、卫星影像数据等，属性数据则可以是地理位置、人口统计等与地理空间数据相关的信息。
2.功能层：功能层是地理信息系统的核心，包括数据采集、数据处理、数据查询、数据分析等功能模块。
数据采集模块用于采集地理空间数据和属性数据，数据处理模块用于对数据进行清理、转换和整合，数据查询模块用于快速查询特定地理信息，数据分析模块则可应用于空间分析、路径分析、统计分析等。
3.用户层：用户层是地理信息系统的交互界面，主要包括地图展示、查询分析、数据编辑等功能。
用户可以通过用户界面与地理信息系统进行交互，实现对地理空间数据和属性数据的查看和操作。
数据处理流程地理信息系统的数据处理流程是实现功能层的基础，包括数据采集、数据处理和数据存储三个环节。
1.数据采集：数据采集是地理信息系统最重要的环节之一，它涉及到数据的来源和获取。
数据采集可以通过现场测量、全球定位系统（GPS）、卫星遥感等多种方式进行。
采集到的地理空间数据和属性数据将被保存到数据库中，供后续使用。
2.数据处理：数据处理是对采集到的数据进行预处理和清洗的过程。
首先，对地理空间数据进行格式转换和投影转换，以适应地理信息系统的要求。
然后，对属性数据进行清理和整合，消除重复、缺失和错误数据。
最后，对数据进行合并和关联，形成完整的地理信息数据集。
3.数据存储：数据存储是将处理后的数据保存在适合的数据结构中的过程。
测绘技术中的地理信息系统架构设计简介：地理信息系统（Geographic Information System, GIS）是一种将地理数据与信息技术相结合的技术体系，通过对地理数据的采集、处理、存储、分析和展示，为决策进程提供空间参考和分析工具。
而地理信息系统架构设计则是指在构建地理信息系统时，根据系统需求和使用环境，确定系统的组成部分、功能模块以及各模块之间的关系和交互方式的过程，是地理信息系统设计中的关键环节。
一、地理信息系统组成部分地理信息系统通常由硬件、软件、数据库、数据等组成。
在架构设计中，需要明确各组成部分的功能和相互关系。
1. 硬件：硬件是地理信息系统的基础设施，包括计算机、存储设备、输入输出设备等。
在架构设计中，应根据系统的规模和需求，选择适当的硬件设备。
2. 软件：地理信息系统的软件包括数据采集、数据处理、数据存储和数据分析等功能模块。
在架构设计中，需要选择适合系统需求的软件，并确保各软件模块之间的协同工作。
3. 数据库：地理信息系统需要存储和管理大量的地理数据，因此数据库的设计和管理是很重要的一部分。
在架构设计中，需要选择合适的数据库系统，并设计数据库结构以适应系统的数据存储和查询需求。
4. 数据：地理信息系统的数据是其核心内容，包括地图数据、空间数据、属性数据等。
在架构设计中，需要考虑数据的采集、整理、存储和更新等问题，确保系统使用的数据具有准确性和完整性。
二、地理信息系统功能模块地理信息系统的功能模块通常包括数据采集、数据处理、数据存储和数据分析等。
不同的系统可能有不同的功能模块，但通常需要具备以下基本功能：1. 数据采集：数据采集是地理信息系统的第一步，通常包括遥感影像获取、GPS定位、地图扫描等。
在架构设计中，需要考虑数据采集的方式和设备，并确保采集的数据能够与系统的数据库兼容。
2. 数据处理：数据处理是指对采集得到的数据进行筛选、整理、加工等操作，以提高数据质量和可用性。
地理信息系统专业人才知识结构体系与素质特征3倪 凯 鲁 铭 叶 雷 张 超(华东师范大学 资源与环境学院,上海 200062) 摘 要 文章通过对地理信息系统专业教育发展现状的认识,分析GI S的发展趋势对GI S专业人才知识结构与素质特征的要求,探讨GI S专业人才知识结构体系与素质特征组成。
同时,对GI S软件人才培养模式进行分析,探讨当前GI S专业人才培养的模式。
关键词 地理信息系统 专业人才 知识结构 素质特征中图分类号 G641 文献标识码 A 一、地理信息系统专业教育发展综述根据《地理信息系统世界》杂志的数据库,美国和加拿大的580门教学大纲中至少设立一门独立的GI S课程。
据不完全调查,国外约有500多所知名大学开设了GI S专业与课程,其中美国约有300所大学开设了制图学与GI S方面的课程;加拿大的GI S教育中心(CCGI SE);哥伦比亚技术研究所开设了一个高级GI S培训课程;澳大利亚1992年增长至25个研究院校开设GI S/ L I S课程;日本包括东京大学等近十所大学开设GI S课程等。
我国的GI S教育发展非常迅速。
20世纪80年代只有几所重点大学开设了GI S相关课程;进入20世纪90年代,全国高校中60%以上的地理系开设了GI S本科课程,80%以上开设了GI S研究生课程;在高等教育体系中,目前约有120多所院校在地理、测绘、制图、环境科学、地质、矿产、大气等专业开设地理信息系统专业课程,形成进修、本科、硕士、博士等系列化人才培养结构。
“摄影测量与遥感”、“地图制图学与地理信息工程”、“地图学与地理信息系统”列为硕士、博士专业学科,每年有近百名博士、数百名硕士毕业,充实到社会发展的各行各业。
根据GI S软件的发展,中科院、高等院校等教学研究单位不断出版相应的教材、多媒体教学软件,形成了依托中科院地理所与几所重点大学为核心的、有一定规模的GI S教学与研究开发队伍。
浅析地理信息系统学科体系结构朱华华①②，雷浩川①②，韩健③①（①中国测绘科学研究院，北京 100039； ②兰州交通大学数理与软件工程学院，兰州 730070；③中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京 100083）摘 要：本文首先分析本学科与地理学、测绘学、计算机科学、数学等相关学科的关系；根据地理空间数据的存在方式，提出了基于数据存在方式的地理信息系统分层架构体系；分析了GIS基础理论、系统集成、行业应用三个主要层面的研究内容。
最后，结合新世纪大众化、网络化的特点，给出地理信息系统专业的展望。
关键词： 地理信息系统；GIS；学科体系；地理学；测绘学；计算机科学1 引言在过去20年间，地理信息系统（Geographical Information System, GIS）学科得到了突飞猛进的发展，成为地学类发展最快的学科之一。
从地理信息科学到地理信息服务，从地理信息工程到地理信息系统，地理信息类专业百花齐放，争奇斗艳，社会无处不受到地理信息的影响。
地理信息系统源于地理学，又不同于传统的地理学，属于地理技术类学科，在从地理学吸取精华的同时，还利用测绘学、遥感学、计算机科学、数学、管理学等多个学科作为实现的工具，结合各应用领域，建立基于地图可视化的GIS信息分析与决策系统。
与地理信息系统学科研究内容接近的学科较多，包括地图学、地图制图学、地理信息工程、地理信息科学、空间信息科学以及地球信息科学等，且地理与空间、信息与数据等概念也易混淆，下面首先给出此类概念辨析，然后综合分析给出地理信息系统的定义。
地理信息系统首先是一个信息系统，与其他信息系统的区别是其处理的数据是经过地理编码，地理空间数据与地理属性数据是其信息检索与分析的重要内容；它既是一门多学科结合的新兴交叉性学科，还是一门技术性很强的学科；它是用计算机软硬件系统来表现其外观，内涵是由计算机算法以及地理数据共同组织而成的地理空间信息模型。
地理信息系统兼具“工具”、“资源”和“学科”三大属性，其“工具”属性是指为人们采用数字形式表示和分析现实空间世界提供了一系列空间操作和分析方法；“资源”属性是指将单一分散的数据资源累集成起来，成为研究和解决空间问题所需的综合信息资源;“学科”属性是指它有着相对独特的研究对象和技术体系，正在逐步地发展形成一门关于地理空间信息处理分析的科学与技术[1]。
GIS的基础是地理科学和测绘科学，它的技术支撑是计算机技术，它的应用领域是地理、规划与管理等许多行业[3]。
综述之，地理信息系统是结合地理学、地图学、测绘科学、计算机科学及数学等多个学科，运用遥感、GPS、计算机及网络通信等现代技术手段，对地理空间数据进行采集、存储、显示、管理、分析与挖掘，并从中获取信息与知识的一门交叉性、综合性学科。
本文首先分析和研究与其它相关学科的关系；提出了基于数据存在方式的GIS分层架构体系；结合各相关学科和技术，分析了GIS基础理论、系统集成、行业应用三个主要层面的研究内容；最后阐述了本学科在新世纪的发展展望。
2 GIS与相关学科之间的关系地理信息系统是一门20世纪60年代迅速发展起来的以地理科学为主导的，多学科融合的新兴交叉性边缘性科学，它主要以地理实体为研究对象，既是一门学科，还是一门技术。
作为传统科学与现代技术相结合的产物，它的核心是空间分析，地理信息系统为各种涉及到空间分析的学科提供了新的研究方法，而这些学科的发展也不同程度地构成了地理信息系统的技术与方法。
地理学是一门研究人类生活空间布局的学科，地理学的计量化、信息化使其成为一门现代科学，地理学的多个分支学科，如人文地理学、经济地理学、自然地理学、计量地理学及地图学都与GIS有密切的相依关系，成为GIS理论的基石；一些GIS应用学科，如农林、水文、土壤、交通、城市规划、国防、应急管理、地矿、大气、海洋、天文等，成为GIS研究的主要对象。
下图是地理信息系统与相关学科的关系。
图1 地理信息系统与相关学科的关系如图1所示，与地理信息系统相关的学科很多，目前国内研究的学校也很多，他们分别从各自的角度对本学科进行研究，主要基于地理学、测绘学、地质学（地球科学）、计算机、数学及与地理学有关联的相关学科的研究，或侧重理论研究、或侧重工程应用、或侧重系统集成、或侧重地学建模与空间分析、或侧重三维显示等。
地理信息科学百家争鸣，百花齐放，地理信息系统学科正突飞猛进的向前发展。
3 基于数据存在方式的地理信息系统分层架构地理信息系统学科体系复杂，各学科从各自的角度分别对地理信息系统给出基于本学科的定义，有认为是地理系统、制图系统、计算机系统、空间分析与决策系统等不同的理解。
应该说，地理信息系统是以地理数据为中心，从原始的数据采集到最终的信息决策和知识发现，地理数据贯穿始终，而GIS就是将数据变为信息与知识的系统。
图2 地理信息系统中数据变换由图2可知，地理信息系统就像一个神奇的宝盒，将地理数据转换为人类所需要的信息与知识。
数据的存在方式就是地理数据在地理信息系统中说处于的阶段及被系统使用的方式，从数据采集、数据预处理、数据存储、数据可视化直至数据的挖掘。
下表是基于数据存在方式的地理信息系统分层架构及相关的学科与技术。
分层 数据存在方式 主要学科、技术数据挖掘 地理建模、空间分析、知识发现、专家系统、神经网络、表现层模式识别、统计分析等数据可视化 地图制图学、软件工程、数据库、人机交互学、图学、程序设计、分布式网络、通信技术、艺术设计等 数据层 数据存储 计算机科学、数据库技术等数据预处理 物理学、电磁学、数学、地统计学（空间统计学）等 物理层 数据采集 测绘学、遥感学、统计资料、GPS、摄影测量等表1 地理信息系统中数据的分层存在方式及相关学科、技术从表1可知，数据在地理信息系统中存在的方式主要分为5类3层，分别是物理层、数据层与表现层，地理数据被分为数据采集、预处理、存储、可视化及数据挖掘等5种存在方式。
下一层为上一层提供数据，上一层为下一层提供存储、显示、分析服务。
底层为物理层，通过测绘、统计资料等方法负责地理空间数据、属性数据及时态数据的采集和预处理，并为上一层提供有效的数据。
一般情况下，初始获取的空间数据年不能满足GIS的要求，要进行加工处理，如进行数据清理，检查，建立拓扑关系，数据格式转换，制作成符合要求的GIS数据。
中间层为数据层，使用计算机作为主要的存储手段，建立基于空间关系数据库的数据库管理系统。
目前，空间数据管理已经走出了文件管理的模式，从原来的GIS软件一般采用文件方法管理矢量图形数据，关系数据库管理系统管理属性数据。
目前主要的GIS软件都采用了商用关系数据库管理系统同时管理图形和属性数据[4]。
如国外的ARC/INFO, MapInfo等，国内的GEOSTAR, MAPGIS, SUPERMAP等。
许多关系数据库软件商自行开发了空间数据管理模块，如Oracle,DB2，Informix等都有自己的空间数据管理模块。
顶层为表现层，分为数据的可视化及空间数据挖掘两种方式。
数据的可视化将存储在计算机中的数据进行基于图形界面的显示，对地理数据进行管理与分析，最后进行空间数据挖掘，发现决策所需的信息与知识。
在功能上,可视化使现代地图的功能从“信息传输”向“数据分析和挖掘”方向延伸[5]。
地理数据是GIS 中的“血液”[6]，也是GIS 系统的灵魂和生命，数据组织和处理是GIS 应用系统建设中的关键环节。
从原始地理数据到最终的知识发现和决策支持，地理数据发生的本质的变化。
因此，数据的不同存在方式可以为我们提供区分GIS研究的侧重点，从下到上，数据始终存在，形成一个完整的数据采集、存储、分析的体系结构。
4 地理信息系统学科主要研究内容地理信息系统是在地理学研究和生产实践中应运而生的，利用现代科技手段，紧密结合地理与环境应用，建立空间分析与决策系统。
另外，应用的不断深入也使得地理信息系统学科得到不断完善，二者相辅相成，共同发展。
在地理信息系统的研究中，我们应该更注重一个“系统集成”的观念，对涉及到的许多技术可以进行“拿来主义”，或者进行对其改造而为我所有。
例如成熟的地理模型、遥感技术、三维图形开发技术、计算机算法、工程管理、数据库技术、面向对象技术、组建开发技术、分布式与网络技术、移动通信技术、嵌入式开发技术等等，都可以实现与本学科的无缝结合，最终融入地理信息系统的体系中。
那么有人会疑问，地理信息系统学科究竟研究什么内容呢？当然，GIS也有自己研究的内容。
主要包括基础理论、系统集成、行业应用等3个层次的研究：首先是关于地理信息的基础理论研究，包括空间关系理论、地理空间分析、空间认知、地理建模、地图学、制图理论、地理计算等；其次是关于系统集成的方法研究，融合3S技术、计算机信息技术，建立一个性能优异的地理信息系统；最后就是地理信息系统在各行业中的应用。
据陈述彭院士对地理信息系统学科的发展的分析，他认为：地理信息科学的三个战略领域(地理空间认知模型,地理概念的计算机实现,信息社会的地理学) 及地理信息科学的优先领域(分布式计算,地理信息的认知,地理信息的互操作,尺度效应,空间信息基础的未来,地理信息系统与社会,地理信息系统环境下的空间分析,空间数据的获取与集成,地理数据的不确定性)[7]。
因此，基于地理信息系统理论与系统集成的研究仍是其研究重点，最终实现信息化社会中人类社会与自然环境的协调发展。
5 结束语地理信息系统不能仅停留在具有存储、查询、检索等功能的数据信息载体阶段上，更重要的是充分发挥其模拟、评估、科学预测和目标决策的功能，使之成为提高现代化城市管理、规划和决策水平的有效手段[3]。
为解决复杂的空间决策问题，加强地理信息系统分析、模拟和推理方面的功能，需要在地理信息系统的基础上开发空间决策支持系统，使当前应用水平由数据获取、输入、存储、分析、输出的基础功能，向空间信息的知识表现和推理、自动学习的智能化决策工具发展。
地理信息系统学科经历了上世纪60年代的开拓发展、70年代的巩固、80年代的突破到90年代的初步社会化，在信息化、全球化的21世纪，地理信息系统应与社会更紧密地结合，运用现代网络与通信手段，全面提高社会大众的参与性，让地理信息系统从科学走向服务，成为社会日常生活不可或缺的重要组成部分。
参考文献[1] 陈军．论中国地理信息系统的发展方向[J][2] 邬伦、刘瑜等．地理信息系统—原理、方法和应用[M] 科学出版社2001[3] 蓝荣钦等．地理信息系统的发展现状和趋势[J] 地理空间信息 2004-2[4] 龚健雅．当代地理信息系统的发展趋势[J][5] 杨国清等．可视化与现代地图学的发展[J] 测绘通报 2004-6[6] 秦其明, 袁胜元．中国地理信息系统发展回顾[J] 测绘通报 2001[7] 陈述彭．地理科学的信息化与现代化[J] 中国科学院院刊 2001[8]李玉龙，朱华华．应用V oronoi图的点群范围自动识别[J]．工程图学学报，2007。
