摘要: 地理信息系统（Geo-spatial Information System,GIS） 是对地理空间实体和地理现象的特征要索进行获取、处理、表达、管理、分析、显示和应用的计算机空间或时空信息系统。 地理空间实体是指具有地理空间参考位置的地理实体特征要索，具有相对...
地理信息系统（Geo-spatial Information System,GIS） 是对地理空间实体和地理现象的特征要索进行获取、处理、表达、管理、分析、显示和应用的计算机空间或时空信息系统。
地理空间实体是指具有地理空间参考位置的地理实体特征要索，具有相对固定的空间位置和空间相关关系、相对不变的属性变化、离散属性取值或连续属性取值的特性。在一定时间内，在空间信息系统中仅将其视为静态空间对象进行处理表达，即进行空间建模表达。只有在考虑分析其随时间变化的特性时，即在时空信息系统中，才将其视为动态空间对进行处理表达，即时空变化建模表达。就属性取值而言，地理实体特征要素可以分为离散特征要素和连续特征要素两类。离散特征要素如城市的各类井、电力和通信线的杆塔、山峰的最高点、道路、河流、边界、市政管线、建筑物、土地利用和地表覆盖类型等，连续特征要索如温度、湿度、地形髙程变化、NDVI指数、污染浓度等。
地理现象是指发生在地理空间中的地理事件特征要素，具有空间位置、空间关系和属性随时间变化的特性。需要在时空信息系统中将其视为动态空间对象进行处理表达，即记录位置、空间关系、诚性之间的变化信息，进行时空变化建模表达。这类特征要索如台风、洪水过程、天气过程、地震过程、空气污染等。
空间对象是地理空间实体和地理现象在空间或时空信息系统中的数字化表达形式。具有随着表达尺度而变化的特性。空间对象可以采用离散对象方式进行表达，每个对象对应于现实世界的一个实体对象元素，具有独立的实体意义，称为离散对象。空间对象也可以采用连续对象方式进行表达，每个对象对应于一定取值范围的值域，称为连续对象，或空间场。
离散对象在空间或时空信息系统中一般采用点、线、面和体等几何要索表达。根据表达的尺度不同，离散对象对应的几何元素会发生变化，如一个城市，在大尺度上表现为面状要素，在小尺度上表现为点状要索；河流在大尺度上表现为面状要索，在小尺度上表现为线状要索等。这里尺度的概念是指制图学的比例尺，地理学的尺度概念与之相反。
连续对象在空间或时空信息系统中一般采用栅格要素进行表达。根据表达的尺度不同，表达的精度会随栅格要索的尺寸大小变化。这里，栅格要素也称为栅格单元，在图像学中称为像素或像元。数据文件中栅格单元对应于地理空间中的一个空间区域，形状一般采用矩形。矩形的一个边长的大小称为空间分辨率。分辨率越高，表示矩形的边长越短，代表的面积越小，表达楮度越高；分辨率越低，表示矩形的边长越长，代表的面积越大，表达的精度越低。
地理空间实体和地理现象特征要素需要经过一定的技术手段，对其进行测量以获取其位置、空间关系和属性信息，如采用野外数字测绘、摄影测量、遥感、GPS以及其他测量或地理调査方法，经过必要的数据处理，形成地形图，专题地图、影像图等纸质图件或调査表格，或数宇化的数据文件„这些图件、表格和数据文件需要经过数字化或数据格式转换，形成某个GIS软件所支持的数据文件格式。目前，测绘地理信息部门所提倡的内外业一体化测绘模式，就是直接提供GIS软件所支持的数据文件格式的产品。
对于获取的数据文件产品，虽然在格式上支持GIS的要求，但它们仍然是地图数据，不是GIS地理数据。将地图数据转化为GIS地理数据，还需要利用GIS软件，对其进行理和表达。不同的商业GIS软件，对地图数据转化为GIS地理数据的处理和表达方法存在差别。
GIS地理数据是根据特定的空间数据模型或时空数据模型，即对地理空间对象进行概念定义、关系描述、规则描述或时态描述的数据逻辑模型，按照特定的数据组织结构，即数据结构，生成的地理空间数据文件。对于一个GIS应用来讲，会有一组数据文件，称为地理数据集。
一般来讲，地理数据集在GIS中多数都采用数据库系统进行管理，但少数也采用文件系统管理。这里，数据管理包含数据组织、存储、更新、査询、访问控制等含义。就数据组织而言，数据文件组织是其内容之一。地理数据集是地理信息在GIS中的数据表达形式。为了地理数据分析的雒要，还箱要构造一些描述数据文件之间关系的一些数据文件如拓扑关系文件、索引文件等，这些文件之间也箝要进行必要的概念、关系和规则定义这形成了数据库模型，其物理结构称为数据库结构。数据模型和数据结构是文件级的，数据库模型和数据库结构是数据集水平的，理解上应加以区别。但在GIS中，由于它们之间存在密切关系，-些教科书往往会将其一起讨论，不做明显区分。针对—个特定的GIS应用，数据组织还应包含对单个数据库中的数据分层、分类、编码、分区组织以及多个数据库的组织内容。
空间分析是GIS的重要内容。地理空间信息是首先对地理空间数据进行必要的处理和计奠，进而对其加以解释产生的一种知识产品。一些对地理空间数据处理的方法形成了GIS的空间分析功能。
显示是对地理空间数据的可视化处理。一些地理信息需要通过计算机可视化方式展现出来，以帮助人们更好地理解其含义。
应用指的是地理信息如何服务于人们的需要。只有将地理信息适当应用于人们的认识行为、决策行为和管理行为，才能满足人们对客观现实世界的认识、实践、再认识、再实践的循环过程，这正是人们建立GIS的根本目的所在。
