以計(jì)算機(jī)為核心的信息處理系統(tǒng)技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)后科技革命的主要標(biāo)志之一。在信息的諸多類型中與空間相關(guān)的信息是十分重要的一類。人類生存的地球這個(gè)三維空間中的萬物無不與空間位置相關(guān)，如何利用計(jì)算機(jī)處理空間相關(guān)信息是地理信息系統(tǒng)(geographic information system，簡稱GIS)產(chǎn)生和發(fā)展的原動(dòng)力.GIS技術(shù)在國防、城市規(guī)劃、交通運(yùn)輸、環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)等與國民經(jīng)濟(jì)乃至國家命脈相關(guān)的重要領(lǐng)域的成功應(yīng)用，極大地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，同時(shí)，也極大地刺激了GIS技術(shù)的迅速發(fā)展，使之成為世界各國激烈競爭的高科技熱點(diǎn)之一.國家科委將其列入九五重中之重科技攻關(guān)項(xiàng)目.MAPGIS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批優(yōu)秀國產(chǎn)GIS軟件已經(jīng)開始在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為國內(nèi)GIS市場一支不可忽視的力量。本文將側(cè)重從GIS技術(shù)的角度討論GIS的定義、研究內(nèi)容及研究動(dòng)態(tài).
1.GIS的定義和研究內(nèi)容
1.1 GIS的定義
GIS是計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測量學(xué)、地圖學(xué)等多門學(xué)科綜合的技術(shù).要給出GIS的準(zhǔn)確定義是困難的，因?yàn)镚IS涉及的面太廣，站在不同的角度，給出的定義就不同.通?？梢詮?種不同的途徑來定義GIS.
(1)面向功能的定義.GIS是采集、存儲(chǔ)、檢查、操作、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng).
(2)面向應(yīng)用的定義.這種方式根據(jù)GIS應(yīng)用領(lǐng)域的不同，將GIS分為各類應(yīng)用系統(tǒng)，例如土地信息系統(tǒng)、城市信息系統(tǒng)、規(guī)劃信息系統(tǒng)、空間決策支持系統(tǒng)等.
(3)工具箱定義方式.GIS是一組用來采集、存儲(chǔ)、查詢、變換和顯示空間數(shù)據(jù)的工具的集合.這種定義強(qiáng)調(diào)GIS提供的用于處理地理數(shù)據(jù)的工具.
(4)基于數(shù)據(jù)庫的定義.GIS是這樣一類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)有空間次序，并且提供一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的操作集合，用來回答對(duì)數(shù)據(jù)庫中空間實(shí)體的查詢.
我們認(rèn)為，雖然GIS是一門多學(xué)科綜合的邊緣學(xué)科，但其核心是計(jì)算機(jī)科學(xué)，基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫、地圖可視化及空間分析(見圖1)；因此，可以這樣定義：GIS是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計(jì)算機(jī)系統(tǒng).
雖然GIS使用了地圖、可視化、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，但與CAD系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)地圖系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等均有很大的區(qū)別.
CAD系統(tǒng)提供交互式的圖形處理功能，以輔助象建筑、VLSI等人造對(duì)象的設(shè)計(jì)，其主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)者與計(jì)算機(jī)模型的交互.目前許多CAD開始支持對(duì)象的非圖形性質(zhì)，而GIS處理的數(shù)據(jù)大多來自現(xiàn)實(shí)世界，較之CAD的人造對(duì)象更為復(fù)雜，數(shù)據(jù)量更大.另外，CAD中的拓?fù)潢P(guān)系較為簡單.更重要的是，GIS強(qiáng)調(diào)對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析，CAD這方面的功能要弱得多.
計(jì)算機(jī)地圖系統(tǒng)側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動(dòng)符號(hào)化，具有輔助設(shè)計(jì)地圖和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量形式的輸出機(jī)制.它強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)據(jù)分析，地理數(shù)據(jù)往往缺少拓?fù)潢P(guān)系；另外，它與數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系通常是一些簡單的查詢.
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是各種類型信息系統(tǒng)的核心.通用數(shù)據(jù)庫側(cè)重非圖形數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲(chǔ)與查詢，其圖形查詢與顯示功能極為有限，其數(shù)據(jù)分析功能也很有限.然而，數(shù)據(jù)庫的一些基本技術(shù)，如數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)檢索等，都在GIS中廣泛采用，成為GIS的核心技術(shù).?
由此可見，GIS已經(jīng)形成了一個(gè)獨(dú)立的、具有鮮明特色的研究領(lǐng)域.GIS的研究內(nèi)容很廣泛，下面我們從輸入、存儲(chǔ)、操作和分析、輸出4個(gè)方面來討論GIS的研究內(nèi)容.
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