什么是地理學(xué)的系統(tǒng)組成？

一個實用的地理信息系統(tǒng)，要支持對空間數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、建模和顯示等功能，其基本構(gòu)成包括以下四個主要部分: 系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、系統(tǒng)管理和操作人員。這里，計算機系統(tǒng)軟、硬件是其核心部分，空間數(shù)據(jù)反映 GIS 的地理內(nèi)容，而管理人員和用戶則決定系統(tǒng)的工作方式和信息表示方式 ( 圖 10-2) 。

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圖 10-2 GIS 的組成

1. 系統(tǒng)硬件

GIS 由于其任務(wù)的復(fù)雜性和特殊性，必須由計算機設(shè)備支持。計算機硬件系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的實際物理裝置的總稱，可以是電子的、電的、磁的、機械的、光的元件或裝置，是 GIS 的物理外殼。GIS 系統(tǒng)的規(guī)模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至軟件都與硬件有極大的關(guān)系，受硬件指標(biāo)的支持和制約。構(gòu)成計算機硬件系統(tǒng)的基本組件包括輸入/輸出設(shè)備、中央處理單元 ( CPU) 、存儲器 ( 包括主存儲器、輔助存儲器) 等，這些硬件組件協(xié)同工作，向計算機系統(tǒng)提供必要的信息，使其完成任務(wù)，并將處理得到的結(jié)果或信息提供給用戶，同時保存數(shù)據(jù)以備現(xiàn)在或?qū)硎褂?。圖 10-3 為常見的實現(xiàn)輸入/輸出功能的計算機外圍設(shè)備。

圖 10-3 GIS 的硬件組成

2. 系統(tǒng)軟件

GIS 軟件是系統(tǒng)的核心，用 于 執(zhí) 行 GIS功能的各種操作，包括數(shù)據(jù)輸入、處理、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析和圖形用戶界面等，按照其功能分為 GIS 專業(yè)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和系統(tǒng)管理軟件等，如圖 10-4 所示。

GIS 專業(yè)軟件一般指具有豐富功能的通用 GIS 軟件，它包含了處理地理信息的各種高級功能，可作為其他應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的平臺。代表產(chǎn)品有 Arc/Info，MGE，MapInfo，MapGIS 等。它們一般都包含如下核心模塊:數(shù)據(jù)輸入與編輯、空間數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)輸出、用戶界面、系統(tǒng)二次開發(fā)功能。

圖 10-4 GIS 的軟件層次

數(shù)據(jù)庫軟件除了在 GIS 專業(yè)軟件中用于支持復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的管理以外，還包括服務(wù)于非空間屬性數(shù)據(jù)為主的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這類軟件有: Oracle，Sybase，Informix，DB2，SQLserver 等。由于這類數(shù)據(jù)庫軟件具有快速檢索、滿足多用戶并發(fā)和數(shù)據(jù)安全保障等功能，目前能在這些現(xiàn)成的關(guān)系型商業(yè)數(shù)據(jù)庫中存儲 GIS 的空間數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)管理軟件主要指計算機操作系統(tǒng)，如 Windows XP，Vista，Linux 等，它們關(guān)系到GIS 軟件和開發(fā)語言使用的有效性，因此也是 GIS 軟硬件環(huán)境的重要組成部分。

3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的操作對象與管理內(nèi)容，它是指以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會和人文經(jīng)濟景觀的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以是數(shù)字、文字、表格、圖像和圖形等，它們由系統(tǒng)建造者通過數(shù)字化儀、掃描儀、鍵盤、磁帶機或其他輸入設(shè)備輸入到地理信息系統(tǒng)中，其相應(yīng)的區(qū)域信息包括位置信息、屬性信息和空間關(guān)系等。

地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類型有空間數(shù)據(jù)和非空間的屬性數(shù)據(jù)兩大類。

空間數(shù)據(jù)用來確定圖形和制圖特征的位置，是以地球表面空間位置為參照。根據(jù)地理實體的空間圖形表示形式，可將空間數(shù)據(jù)抽象為點、線、面三類元素?？臻g數(shù)據(jù)具體反映了兩方面信息: ①在某個已知坐標(biāo)系中的位置，也稱幾何坐標(biāo)，主要用于標(biāo)識地理景觀在自然界或包含某個區(qū)域的地圖的空間位置，如經(jīng)緯度、平面直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)等; ②實體間的空間相關(guān)性，即拓?fù)潢P(guān)系 ( Topology) ，用于表示點、線、網(wǎng)、面等實體之間的空間聯(lián)系，如邊界線與面實體間的構(gòu)成關(guān)系，面實體與島或內(nèi)部點的包含關(guān)系等?？臻g拓?fù)潢P(guān)系對于地理空間數(shù)據(jù)的編碼、錄入、格式轉(zhuǎn)換、存儲管理、查詢檢索和模型分析都有重要意義，是地理信息系統(tǒng)的特色之一。

非空間的屬性數(shù)據(jù)用來反映與幾何位置無關(guān)的屬性，即通常所說的非幾何屬性，它是與地理實體相聯(lián)系的地理變量或地理意義，一般是經(jīng)過抽象的概念，通過分類、命名、量算、統(tǒng)計等方法得到。非幾何屬性分為定性和定量兩種，前者包括名稱、類型、特性等，如巖石類型、土壤種類、土地利用、行政區(qū)劃等; 后者則包括數(shù)量和等級等，如面積、長度、土地等級、人口數(shù)量、降雨量、水土流失量等。任何地理實體至少包含一個屬性，而地理信息系統(tǒng)的分析、檢索主要是通過對屬性的操作運算來實現(xiàn)的。

4. 系統(tǒng)管理和操作人員

人是 GIS 中的重要構(gòu)成因素。GIS 不同于一幅地圖，它是一個動態(tài)的地理模型，僅有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)還不能構(gòu)成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人進行系統(tǒng)組織、管理、維護和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴充完善、應(yīng)用程序開發(fā)，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務(wù)。對于合格的系統(tǒng)設(shè)計、運行和使用來說，地理信息系統(tǒng)專業(yè)人員是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵，強有力的組織是系統(tǒng)運行的保障。一個周密規(guī)劃的地理信息系統(tǒng)項目應(yīng)包括負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)計和執(zhí)行的項目經(jīng)理、信息管理的技術(shù)人員、系統(tǒng)用戶化的應(yīng)用工程師，以及最終運行系統(tǒng)的用戶。

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SQL Server 2008為大地測量空間數(shù)據(jù)提供了geography數(shù)據(jù)類型，為平面空間數(shù)據(jù)提供了geometry數(shù)據(jù)類型。這兩個都是Microsoft .NET Framework通用語言運行時(CLR)類型，并且可以用來存儲不同種類的地理元素，例如點、線和多邊形。這兩個數(shù)據(jù)類型都提供了你可以用來執(zhí)行空間操作的屬性和方法，例如計算位置間的距離和找出兩者間交叉的地理特性(例如一條河流經(jīng)一個城鎮(zhèn)。)

地理信息與地理信息系統(tǒng)

地理信息是有關(guān)地理實體的性質(zhì)、特征和運動狀態(tài)的表征，它是對表征地理特征與地理現(xiàn)象之間的地理數(shù)據(jù)的解釋。地理數(shù)據(jù)包括空間位置、屬性特征及時域特征三部分?？臻g位置數(shù)據(jù)描述地物所在位置; 屬性特征數(shù)據(jù)是屬于一定地物，且描述其特征的定性或定量指標(biāo); 時域特征數(shù)據(jù)是指地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時段/時刻 ( 如在礦井瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)中，如瓦斯?jié)舛?、巷道風(fēng)速、井下壓力隨時間變化等) ( 劉橋喜等，2004) ?？臻g位置、屬性特征及時域特征是地理空間分析的三個基本要素。

地理信息系統(tǒng)是融計算機圖形和數(shù)據(jù)庫于一體，對空間數(shù)據(jù)進行采集、存儲、更新、分析、輸出等處理的工具。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫包括空間數(shù)據(jù) ( 又稱圖形數(shù)據(jù)) 和屬性數(shù)據(jù)兩部分，空間數(shù)據(jù)主要負(fù)責(zé)點 ( point) 、線 ( line，arc) 、面 ( surface) 等圖形實體的管理，而各類圖形實體的屬性管理則由 SQLServer，Oracle 等數(shù)據(jù)庫來承擔(dān)。事實上，人類對地球三維空間中任意實體的表達(dá)，應(yīng)該是圖形和屬性的并集，這樣，才能對物體進行較為精確的描述。所以，只有地理信息系統(tǒng)才能對空間目標(biāo)進行有效的描述 ( 石磊等，2005) 。

地理信息系統(tǒng)是集計算機科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)為一體的新興邊緣科學(xué)。GIS 把這些技術(shù)與學(xué)科有機地融合在一起，并與不同數(shù)據(jù)源的空間和非空間數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過空間操作和模型分析，提供對規(guī)劃、管理和決策有用的信息產(chǎn)品 ( 劉鐵民等，2004) 。

地理信息系統(tǒng) ( GIS) 與管理信息系統(tǒng) ( Manger Information System，MIS，如礦井巷道檢索系統(tǒng)、通風(fēng)管理系統(tǒng)等) 的主要區(qū)別在于: GIS 要對圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫共同管理、分析和應(yīng)用，GIS 的軟硬件設(shè)備要復(fù)雜、系統(tǒng)功能要強; 而 MIS 則是只有屬性數(shù)據(jù)庫的管理，即使存儲了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢，沒有拓?fù)潢P(guān)系。如圖 2. 3 所示，有一張煤層區(qū)域地質(zhì)圖，在計算機中沒有存儲圖形，只存儲了右邊的列表。

圖 2. 3 煤層區(qū)域圖信息

圖 2. 3 中數(shù)據(jù)是按矩陣排列，一行稱為一個 “記錄”，一列是同類項稱為一個 “域”，每一行代表一個獨立的礦井單元所具有的屬性。查詢時可以做邏輯運算，不受域和記錄個數(shù)的限制。例如，可以檢索煤層厚度大于 4m，瓦斯含量大于 15m3/ t 的礦井，查詢結(jié)果為林北礦，安東礦和洪陽 2 井。這里雖然管理的是礦井資源信息，但沒有反映空間結(jié)構(gòu)( 與地理位置無關(guān)) ，因而該系統(tǒng)仍屬于 MIS 的類型。

地理信息系統(tǒng)和地圖數(shù)據(jù)庫雖然都有空間查詢、分析和檢索功能，但是地圖數(shù)據(jù)庫不可能像 GIS 那樣去綜合圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行深層次的空間分析，提供輔助決策的信息。

地理信息系統(tǒng)與計算機輔助制圖系統(tǒng) ( CAD) 的共同特點是二者都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形數(shù)據(jù)，但 CAD 圖形功能較強，屬性庫功能相對要弱 ( 劉鐵民等，2004) 。相對而言，GIS 完善了上述各種系統(tǒng)存在的不足。實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、存儲、編輯，操作運算，數(shù)據(jù)查詢、檢索，應(yīng)用分析，數(shù)據(jù)顯示，結(jié)果輸出等功能。其他各種功能，下述各章還會進行詳細(xì)介紹。

地理信息系統(tǒng)需要掌握的一些重要軟件一哪些?

本人是地理信息系統(tǒng)研究生，我來說說我的意見：

重要軟件包括：arcgis，envi， erdas，matlab，oracle

其他就是編程知識：包括現(xiàn)在主流編程語言如：c語言，C++，java，idl，以及matlab編程等等。

當(dāng)然還包括arcengine編程等等。

新聞名稱：sqlserver地理,SQLSERVER存儲過程
鏈接URL：http://jinyejixie.com/article32/dsdgpsc.html

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