1.1 復(fù)習(xí)筆記

二、地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成

地理信息系統(tǒng)一般包括系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應(yīng)用人員和應(yīng)用模型五個主要部分。

1.系統(tǒng)硬件

地理信息系統(tǒng)系統(tǒng)硬件用以存儲、處理、傳輸和顯示地理或空間數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理設(shè)備與數(shù)據(jù)輸入、輸出設(shè)備連接構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的硬件環(huán)境。

(1)數(shù)據(jù)處理設(shè)備

目前運行地理信息系統(tǒng)的計算機(jī)包括大型機(jī)、圖形工作站、服務(wù)器和個人計算機(jī)等。其中基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的計算機(jī)硬件系統(tǒng)成為地理信息系統(tǒng)的主流。

①圖形工作站

圖形工作站是一種具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計、動畫制作、科學(xué)研究和模擬仿真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計開發(fā)的高性能微型計算機(jī)。圖形工作站具有處理器的性能高、圖形加速功能快及支持多種操作系統(tǒng)的特點。

②個人計算機(jī)

個人計算機(jī)因其相對較高的性價比，目前廣泛應(yīng)用于地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域。

③客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)

客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中重要的分布式體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)器整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)提供管理計算和存儲等功能的核心計算機(jī)，多臺客戶機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器相連，各自處理相應(yīng)的任務(wù)，共同實現(xiàn)完整的應(yīng)用。

(2)數(shù)據(jù)輸入設(shè)備

數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的作用是格地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字的形式存入計算機(jī)，以便進(jìn)行外理和分析計算筆工作。主要的輸入設(shè)備有圖形手扶跟蹤數(shù)字化儀、圖形掃描儀，以及各種類型的數(shù)字測量設(shè)備等。

①圖形手扶跟蹤數(shù)字化儀

圖形手扶跟蹤數(shù)字化儀簡稱數(shù)字化儀，由電磁感應(yīng)板、游標(biāo)和相應(yīng)的電子線路組成。圖形手扶跟蹤數(shù)字化儀的成本較高、工序繁瑣、對操作人員素質(zhì)要求較高，數(shù)字化的工作效率較低。

②大幅面圖形掃描儀

用于地圖數(shù)據(jù)輸入的大幅面圖形掃描儀也稱為工程掃描儀，它通常采用滾筒式或平推式的方法將大幅面地圖卷入掃描儀進(jìn)行掃描，能夠提供高分辨率、真彩色的近乎完美的圖像輸入效果。

③數(shù)字測量設(shè)備

數(shù)字測量設(shè)備是地理數(shù)據(jù)的采集設(shè)備，通常有數(shù)字?jǐn)z影測量工作站、全球定位系統(tǒng)等。

a.數(shù)字?jǐn)z影測量工作站

數(shù)字?jǐn)z影測量工作站利用計算機(jī)實現(xiàn)攝影測量，以數(shù)字方式提供從遙感影像中獲取空間定位信息的功能，能夠生成高精度的數(shù)字高程模型和數(shù)字正射影像圖等，以提供給地理信息系統(tǒng)進(jìn)行分析應(yīng)用。

b.全球定位系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)主要由GPS衛(wèi)星、地面監(jiān)控站和用戶接收機(jī)三部分組成。使用接收機(jī)用戶可以獲得所在地精確的地理位置坐標(biāo)。

(3)數(shù)據(jù)輸出設(shè)備

地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出設(shè)備主要有各種繪圖儀、打印機(jī)、計算機(jī)顯示器和大屏幕投影儀等。其作用是為地理信息系統(tǒng)軟件提供用戶操作的界面，并把地理信息系統(tǒng)的最終成果展現(xiàn)給用戶。

①繪圖儀

繪圖儀是最主要的輸出設(shè)備，有筆式和噴墨式兩種。

②計算機(jī)顯示器

計算機(jī)顯示器是地理信息系統(tǒng)的主要圖形交互操作人機(jī)界面，通常有CRT顯示器和LCD顯示器等兩種主要類型。

a.CRT 顯示器

CRT是一種使用陰極射線管的顯示器，具有可視角度大、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式和響應(yīng)時間極短等優(yōu)點。

a. LCD 顯示器

LCD是通過電路控制屏幕上的液晶單元，從而控制屏幕背后熒光燈上發(fā)出的光線能否通過來顯示圖像的。有體積小、節(jié)能和不閃爍的優(yōu)點，但同時存在視角不廣、彩色不夠理想、響應(yīng)時間長、分辨率固定等問題。

2.系統(tǒng)軟件

地理信息系統(tǒng)的軟件用于執(zhí)行包括數(shù)據(jù)輸入、處理、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析和數(shù)據(jù)輸出等各種操作。地理信息系統(tǒng)軟件按照功能分為地理信息系統(tǒng)功能軟件、基礎(chǔ)支撐軟件和操作系統(tǒng)軟件等。

(1)?GIS 功能軟件

①GIS 基礎(chǔ)軟件平臺

GIS基礎(chǔ)軟件平臺一般指具有豐富GIS專業(yè)功能的通用型GIS軟件，具有空間數(shù)據(jù)輸入和編輯、空間數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)處理和分析、空間數(shù)據(jù)輸出、圖形用戶界面及系統(tǒng)二次開發(fā)多種功能，可作為其他GIS應(yīng)用軟件系統(tǒng)建設(shè)的軟件平臺。

②GIS 應(yīng)用軟件

GIS應(yīng)用軟件是利用GIS基礎(chǔ)軟件平臺上提供的GIS數(shù)據(jù)處理與分析功能開發(fā)的，特別針對某一具體應(yīng)用的信息系統(tǒng)軟件。=

(2)基礎(chǔ)支撐軟件

b. 基礎(chǔ)支撐軟件主要包括系統(tǒng)庫軟件和數(shù)據(jù)庫軟件等。其中，系統(tǒng)庫軟件提供基本的程序設(shè)計語言以及數(shù)學(xué)函數(shù)庫等用戶可編程功能，數(shù)據(jù)庫軟件提供復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的存儲和管理功能。

(3)操作系統(tǒng)軟件

c. 操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中支撐應(yīng)用程序運行環(huán)境以及用戶操作環(huán)境的系統(tǒng)軟件，其功能包括對硬件的直接監(jiān)管、對各種計算資源的管理，以及提供諸如作業(yè)管理之類的面向應(yīng)用程序的服務(wù)等。

3.空間數(shù)據(jù)

地理信息系統(tǒng)的操作對象是地理數(shù)據(jù)，它具休描述地理現(xiàn)象的空間特征、屬性特征和時間特征，對應(yīng)得到空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和時態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)地理現(xiàn)象在空間上的幾何圖形表示形式，可將地理現(xiàn)象抽象為點、線、面三種類型。地理數(shù)據(jù)通常在邏輯上可以采用關(guān)量和柵格兩種數(shù)據(jù)組織形式，分別稱為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(表1-1)。在地理信息系統(tǒng)中，地理數(shù)據(jù)在物理上是以結(jié)構(gòu)化的形式存儲在計算機(jī)的地理數(shù)據(jù)庫中的。

4.應(yīng)用人員

地理信息系統(tǒng)應(yīng)用人員包括系統(tǒng)開發(fā)人員和地理信息系統(tǒng)的最終用戶，他們的業(yè)務(wù)素質(zhì)和專業(yè)知識是地理信息系統(tǒng)工程及其應(yīng)用成敗的關(guān)鍵。

5.應(yīng)用模型

地理信息系統(tǒng)應(yīng)用模型是為某一特定的實際工作而建立的運用地理信息系統(tǒng)的解決方案。應(yīng)用模型將人們對客觀世界的規(guī)律性認(rèn)識，經(jīng)過從概念到計算機(jī)信息表達(dá)的映射，形成計算機(jī)中可以行的軟件功能序列。構(gòu)建地理信息系統(tǒng)應(yīng)用模型的步驟包括:

(1)明確用地理信息系統(tǒng)求解問題的基本流程。

(2)根據(jù)模型的研究對象和應(yīng)用目的，確定模型的類別、相關(guān)的變量、參數(shù)和算法，構(gòu)建模型邏輯結(jié)構(gòu)框圖。

(3)確定地理信息系統(tǒng)空間分析方法。

(4)模型運行結(jié)果的驗證、修改和成果輸出。

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