地理信息系统主要由四个部分组成,即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据库和系统管理人员。
一、计算机硬件系统
中央处理机(CPU)与磁盘驱动器连接在一起提供存储数据和程序的空间;数字化仪或其它数字化设备将地图或航片等被数字化材料转换成数字形式送入计算机;绘图仪或其它类型的显示设备用于表示数据处理结果;磁带(盘)机主要用来存储数据和程序或与其它系统进行通讯。用户通过可视显示器(VDU)或终端控制计算机和外围设备(绘图仪、打印机、数字化仪等)。
二、计算机软件系统
计算机软件系统是指地理信息系统运行所必须的各种程序。通常包括:
1.计算机系统软件:由计算机厂家提供的为用户开发和使用计算机提供方便的程序系统。通常包括操作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、库程序以及各种维护使用手册。
2.地理信息系统软件:地理信息系统软件应包括五类基本模块,即下述诸子系统:数据输入和检验、数据存储和管理、数据变换、数据输出和表示、用户接口等。
(1)数据输入和校验:包括能将现有地图、外业观测数据、传感器获取的数据转换成计算机兼容的数字形式的各种转换软件。许多计算机工具都可用于输入,例如人机交互终端(键盘与显示器)、数字化仪、扫描仪(卫星或飞机上直接记录数据或用于地图或航片的扫描仪)以及从磁带、磁盘、磁鼓上读取数字或数据的装置等。数据检验是通过观测、统计分析和逻辑分析检查数据中存在的错误,并通过适当的编辑方式加以改正。事实上数据输入和检验都是建立地理数据库必须的过程。
(2)数据存储和管理:是地理信息系统的关键组成部分之一。数据存储和数据库管理涉及地理元素(表示地表物体的点、线、面)的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织,使其便于计算机处理和系统用户理解等。用于组织数据库的计算机程序,称为数据库管理系统(DBMS)。地理数据库包括数据格式的选择和转换、数据的联结、查询、提取等。
(3)数据变换:包括两类操作:①变换的目的是从数据中消除错误,数据更新,与其它数据库匹配;②为回答GIS提出的问题而采用的大量数据分析方法。空间数据和非空间数据可单独或联合进行变换运算。比例尺变换、数据与投影匹配(投影变换)、数据的逻辑检索、面积和边长计算等,都是GIS中一般的变换特征。其它一些变换处理可能极其偏重于专业应用,也可能是将数据合并到一个只满足特定用户需要的专门化GIS系统。
这里特别要指出的空间分析函数变换,它是指对单幅或多幅图件及其属性数据进行分析运算和指标量测。在这种操作中,以一幅或多幅图作为输入,而分析运算结果则以一幅或多幅新生成的图件表示,在空间定位上仍与输入的图件一致,故可称为函数转换。空间函数转换可分为基于点或像元的空间函数,如基于像元的算术运算、逻辑运算或聚类分析等;基于区域的空间函数如叠加分类、区域形状量测等;基于邻域的空间函数如像元连通性、扩散、最短路径搜索等。量测包括对面积、长度、体积、空间方位、空间变化等指标的计算。
对空间数据的处理和分析,是地理信息系统功能的主要体现,也是系统应用数学方法的重要前提,其目的是为了取得系统应用所需要的信息,或对原有信息结构形式的转换。由上面的分析可知,这些转换、分析和应用类型是极其广泛的,它既包括比例尺和投影的数字变换、数据处理和分析,还包括地理或空间模型的建立。
(4)数据显示与输出:是指地理信息系统内的原始数据或经系统分析和处理的结果传输给用户,它以报表、统计图、查询应答、地图形式在屏幕上显示,或通过打印机、绘图仪输出,也可通过通讯网络传输到其它计算机系统供用户使用。
本文标题:地理信息系统的组成
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