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GIS基本理论之一：GIS的概念、构成结构、功能

1地理信息系统的概念

地理信息系统(GeographicInformationSystem简称GIS)是一项以计算机为基础的新兴

技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科，它是以地理空间

数据库为基础，在计算机硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和

显示，并采用地理模型等分析方法，实时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决

策服务而建立起来的计算机技术系统。它的定义主要包含三个方面的内容：①GIS使用的工具：

计算机软硬件系统；②GIS研究对象：空间物体的地理分布数据及属性；③GIS数据建立过程：

采集、存贮、管理、处理、检索、分析和显示。

2地理信息系统与相关技术(CAD、数字化制图)之间的关系

地理信息系统与事务信息系、CAD和数字化制图都有很大的关系，但它们之间又存在着很多

的不同点。

与一般的事务信息系统相比，地理信息系统具有以下特征：①地理信息系统在分析处理问题

中使用了空间数据与属性数据，并通过数据库管理系统将二者联系在一起共同管理、分析和应用，

从而提供了认识地理现象的一种新的思维方法；而事务信息系统只有属性数据库的管理，不能进

行有关空间数据的操作；②地理信息系统强调空间分析，通过利用空间解析式模型来分析空间数

据；③地理信息系统的成功应用不仅仅取决于技术体系，而且依靠一定的组织体系；④虽然事务

信息系统对地理信息系统的发展起着重要的作用。但实践证明，人的因素在地理信息系统得发展

过程中越来越具有重要的影响作用，地理信息系统的应用问题已经超出了技术的范畴。

CAD是指计算机辅助设计，是采用计算机辅助进行各种设计，广泛用于机械、建筑、工程和

产品设计方面。GIS是在CAD基础上发展起来的一门学科，设计制图同时也是GIS的重要功能。

CAD和GIS的关系密切。二者都具有坐标参考系统，都能描述和处理图形数据，也能处理属性

数据。根本区别在于使用目的不同，从而导致了功能和数据组织等方式上的区别。从使用目的来

看，CAD主要偏向于制图和表达，而GIS更强调解决空间问题。因此，CAD的图形编辑功能较

强，具有较强的排版和制图能力，GIS的核心功能是空间分析。GIS比CAD的图形数据具有更

强的语义，表现在：①属性更为丰富；②空间对象之间的拓扑关系更强；③数据更海量。

数字化制图与地理信息系统从它们的形成开始一起到发展至今，都是紧密联系在一起，有时

很难区分。地理信息系统从建立到应用的各个环节，都需要数字化制图方法作为技术保证。地理

信息系统建立前必须对各种数据进行收集与处理，而处理图形和文字等非数字信息时就要采用数

字化制图中数字化的方法与原理。数据库建造中，从编码到建库都必须遵循一定的数据结构，数

据与数据之间形成的关系等均需应用有关数字化制图的知识。建库后的数据管理和更新也必须借

助数字化制图原理。地理信息系统成果的图形输出，更需要运用数字化制图的图形输出方法。它

们之间的不同主要有以下几个方面：①数字化制图的目的是快速、精确地编制高质量的地图，而

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地理信息系统则是为地理研究和地理决策提供服务；②它们在数据采集、处理、输出过程中的侧

重点有所不同；③数字化制图是利用计算机及其输入输出装置，通过数据库技术和图形数字处理

方法，来进行地图制图的工作。数字化制图的整个过程是以处理数字为主要内容。而这些数字载

负了地图或地理信息的具体内容。有了完整、精确的地图数据库，都能借助于计算机的处理，提

供查询、分析的评价制图信息，编成新的地图。

3地理信息系统的构成结构

地理信息系统主要由