第三节 地理信息系统概述
地理信息系统（Geographic Information System（GIS））或称资源与环境信息系统（Resources and Environment Information System（REIS）），是 60 年代以来，随着电子计算机技术的发展及其广泛应用，在地理学中发展起来的一种新的工作手段和方法。它是遥感技术、计算机辅助制图技术在地理学中应用的进一步延伸和发展，是地理学的又一新进展。一、地理信息系统的概念地理信息系统是一种在计算机软、硬件支持下，实现地理空间数据存储、查询检索、处理分析以及输出显示的计算机系统。在这里“地理”限定了系统应用的专业领域，同时又指出了系统的基本特征。即所收集和存储、处理分析的信息是依据统一地理坐标或相互位置关系组织起来的地理空间信息。地理信息系统是一种对空间数据（信息）管理及处理分析的系统。它主要服务于资源与环境领域，在区域的管理、规划及其科学决策中得到广泛地应用。信息是一个抽象的社会概念，它是自然界和人类社会一切事物或现象特征的表现，它具有物质性，但本身又不是物质，它的存在依赖于作为信息载体的物质。因此，可以说信息是社会共享的一切知识、学问以及从客观事物或现象中提练或发出的各种消息、资料、数据的总称，是表征事物或现象特征或标志事物现象的一种普遍形式。信息通常是以文字、符号、图形、图像以及语言和声音等形式出现的。地理信息则是指表征地理环境中事物或现象的状态、数量、质量、分布等特征，以及表现地理事物间的关系和变化规律的数字、文字、图形、图像等形式的信息。在地理信息系统中，地理信息往往是以数字或符号的形式出现，数字或数据是信息的一种常见的表现形式，只有数据（或数字）具有实际含义才成为信息，信息是数据（或数字）所包含的实际内容。系统是指处于某一环境中相互作用、相互依存的若干部分（要素）组成的具有一定结构，有着固定目标和功能的统一体。每个系统都是由两个或两个以上的部分（要素）构成的。而且系统又可成为更大系统的组成部分（子系统），系统是客观存在的。地理学本身就是一个系统，它是由众多的自然要素和人文要素等构成的一个“层次复杂多变，内部关系非常错综复杂的系统”，我国著名科学家钱学森教授称之为“开放的复杂巨系统”。对于这样一个复杂巨系统的研究，要以现代科学理论——系统论、信息论、控制论为理论基础，充分运用现代高科技如电子计算机技术、空间技术等为技术手段进行研究。系统论的一个基本观点就是强调整体性。系统整体的功能往往要大于或优于各组成部分功能的总和。地理信息系统就是为了充分发挥各种地理信息的潜力和作用构成的系统，它为地理学进一步发挥区域性和综合性的优势，提供了一种现代化的先进手段。地理信息系统的发展开始于本世纪60 年代初，经60 年代的起步及其试验研究，70 年代日臻成熟。经80 年代的发展到目前已从信息存储、数据库建立，以及查询检索、统计分析和自动制图输出等基本功能的实现，向建立多功能的分析评价模型、实现智能化专家系统、周期性的信息自动更新、实时评估和进行全球变化的系统研究等方面发展。地理信息系统已广泛深入地服务于国民经济建设和生活中，成为区域或工程管理、规划及辅助决策的一种现代化先进工具。
二、地理信息系统的构成
地理信息系统就是一种计算机系统，它是由信息的输入、存储、数据的分析处理和信息的输出三个基本部分组成，并在计算机软、硬件支持下运行工作的。
（一）地理信息系统的硬件构成地理信息系统的硬件是指为完成系统所规定的目标和任务，所设置的物理设备总称，图7-20 是地理信息系统硬件的基本配置示意框图。它是由输入设备、中央处理机和输出设备三部分组成。输入设备的作用是将各种地理信息转换成中央处理机（主机）可识别的信号进入并储存于计算机中。地理信息系统的输入设备，除一般计算机的键盘打字机外，还配置了用于地图、图形、图像等多种地理信息输入的数字化仪、扫描仪和磁盘驱动器等设备。中央处理机（即计算机主机）是地理信息系统的核心设备，它是指挥协调系统各部分有条不紊工作的司令部，又是进行信息处理分析的中心。因此，地理信息系统功能的强弱，规模大小，一般是以中央处理机的存储能力，运算速度来衡量的。输出设备是指输出分析处理结果的物理设备，它们在中央处理机的指挥下，将处理分析的结果处理转换成易被人们识别的信息形式提供给用户。如通常的监示显示器、绘图机、打印机、扫描仪等。硬件是整个系统的物理外壳，影响和决定了系统的规模、处理速度、功能的发挥等，是地理信息系统的物质基础和工作保证。