一．地理信息系统概述
GIS即地理信息系统（Geographic Information System），是在20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究新成果，是由地理学、计算机科学、测绘科学、遥感、城市科学、环境科学、信息科学、空间科学、管理科学等融为一体的新兴学科。GIS系统是多学科集成并应用于多领域的基础平台，这种集成是对信息的各种加工、处理过程的应用、融合和交叉渗透并实现各种信息的数字化的过程，具有数据采集、输入、编辑、存储、管理、空间分析、查询、输出和显示功能，为系统用户进行预测、监测、规划管理和决策提供科学依据。
GIS以地理空间为基础，利用地理模型的分析方法及时提供多种空间、动态的地理信息，从而为有关经济决策服务。在具体的应用领域中，GIS可以帮助分析解决下列问题：
1、定位（Location）：研究的对象位于何处？周围的环境如何？研究对象相互之间的地理位置关系如何？
2、查询（Query）: 满足条件的空间对象包括哪些？它们的空间关系如何？其空间信息的属性特征包括哪些？有哪些地方符合某项事物（或业务）发生（或进行）所设定的特定经济地理条件？
3、趋势（Trends）:研究对象或环境从某个时间起发生了什么样的变化？今后演变的趋势是怎样的？
4、模式（Pattern）:研究对象的分布存在哪些空间模式？
5、模拟（Modeling）：如果发生假设条件时，研究对象会发生哪些变化？引起怎样的结果？
GIS最明显的作用就是能够把数据以地图的方式表现出来，把空间要素和相应的属性信息组合起来就可以制作出各种类型的信息地图。专题地图的制作从原理上讲并没有超出传统的关系数据库的功能范围，但把空间要素和属性信息联系起来后的应用功能大大增强了，应用范围也扩展了。
各数据区域在传统的关系数据库中是平等的，它们按照关系规范化理论分别组织起来。而在GIS系统中，空间信息和属性信息是密不可分的有机整体，它们分别描述地理实体的两面，以地理实体为主线组织起来。
除此之外，空间信息还包括了空间要素之间的几何关系，因而GIS能够支持空间查询和空间分析，而传统的关系数据库却不能做到这一点，空间分析往往是制定规划和决策的重要基础。
地理信息系统的概念：
GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术。要给出GIS的准确定义是困难的，因为GIS涉及的面太广，站在不同的角度，给出的定义就不同，通常可以从4种不同的途径来定义GIS：
1、面向功能的定义：GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统
2、面向应用的定义：这种方式根据GIS应用领域的不同，将GIS分为各类应用系统，例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等。
3、工具箱定义方式：GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合，这种定义强调GIS提供的用于处理地理数据的工具。
4、基于数据库的定义：GIS是这样一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询。
我们认为，虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科，但其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析；因此，可以这样定义：GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。
二．地理信息系统构成
1、技术构成
- 地理信息系统（ GIS）
空间信息处理的基础平台
- 全球定位系统（GPS）
提供精确的位置信息
- 遥感（RS)
空间数据采集的主要途径
2、GIS要素构成
人 员 数 据 硬 件 软 件 方 法（应用模型）三．GIS的功能
u 空间数据采集
u 空间数据处理(包括编辑)
u 空间数据存储
u 分析模型建立
u 空间信息分析
u 空间信息输出
u 各种地图制作
四、地理信息系统前瞻问题探讨
1. 地理信息的表达
从现实世界中提取空间信息的方法是一个非常值得研究的理论课题。
地 图
现实世界
除了地图是否还有其他形式？
2．地理信息的描述语言
1、自然语言（第一代）
（东、南、西、北）
2、地图（第二代）（模拟方式）
3、GIS（第三代）（数字方式）形式语言（GML）
3．GIS—— 一个通用的技术
GIS是一个特别有用的决策支持工具。人们喜爱GIS图像。为什么？因为GIS利用了人类对图形信息的喜爱，这些信息被早期的人类在沙土上以画一幅图的形式展现。现在，无论是商业有关的决策，还是与一些政府职能有关的政策，地理信息系统都有不断增长的需求。为什么？对一些人来说，包括我自己，有一种天生的、自然的吸引力。
4. 地理信息系统的性质
是一门科学 有其完整的学科体系
是一门技术 与计算机技术紧密结合，有大量的核心算法
是一种应用 涉及到几乎所有的国民经济部门要素（土地、国土、规划、房产、军事、商业、旅游、测绘等）
是一门艺术 专题地图的表达，丰富的色彩
四．地理信息与空间数据模型
描述地理对象（Object)或要素(Feature)的特征（空间位置、几何特征及其非它属性）的数据。
描述地理对象（Object)或要素(Feature)的特征（空间位置、几何特征及其非它属性）的数据。
5. 现代科学技术与GIS的融合
1.面向对象(Oject-Oriented)程序设计技术
2.图形用户界面（Graphic User Interface）
3.组件(COM/DCOM/CORBA)技术
4.分布式计算(Distributed Computing)
5.多媒体(Multimedia)技术
6.Internet/WWW(World Wide Web) 技术
6. GIS技术与IT的融合
1.Internet的发展与Web GIS应用
2.GIS嵌入信息家电，拓展空间信息应用
3.商业GIS与社区服务与管理
4.GIS与全球定位系统(GPS)-汽车导航
5.未来发展-高分辨卫星遥感的民用化与GIS
7．GIS与CAD的区别
CAD和GIS之间有大量的技术重叠，两者都用计算机图形，相似的输入输出设备，和生成漂亮的彩色图像，这是它们的相似之处。
同GIS相比，CAD较简单，这就是随着计算机图形学的发展，它进展更快的主要原因。下面是一个对比：（Newell and Theriault,1990）
l CAD的几何形状主要由制图员构造，而GIS的几何形状是被扫描、数字化或测量。
l CAD几何形态包含水平和垂直线段，通常线段间的夹角是规则的。GIS实际上不包含水平或垂直线段，除了直角，其它的规则夹角很少。另一方面，形状破碎的线段，例如等高线和海岸线，则很平常。
l 在CAD中，圆弧和曲线是基本的；在GIS中它们实际上不存在，它通过线段的无限逼近来实现，尽管在城区范围曲线频繁出现。
l 在CAD中，一个典型的多边形有四个顶点；在GIS中，一个多边形可能有上千个顶点。
l 在CAD中，诸如映射、旋转、比例、拷贝之类的操作频繁地出现，在GIS中不常用。
l 在CAD中图形绘制，例如那些用于表示电子电路的设计图，是特别新颖的；GIS中，这些布局反映现实世界。然而，两者的拓扑关系很相似。
l 在CAD中，目标间的拓扑关系实际上不存在；在GIS中，拓扑是主要的考虑之一。
在CAD中，栅格很少用，但在GIS中，这是获取地图库或卫星数据的一个有效、经济的方法。
8.计算机如何记录地理信息
五．GIS+GPS+遥感一体化技术
地理信息：
GIS+GPS+遥感 (Remote Sensing)
动态观测数据（水文、气象、地震）
发展趋势
“3S”的一体化
“3S”的动态获取
“3S”与其他信息技术的融合与集成
六．空间要素的分类
点状地理信息的完整表达 线状地理信息的完整表达 面状地理信息的完整表达 比例尺对地理要素表达的影响七．GIS的分析功能
- GIS应用非常广泛，应用模型多种多样，抽象起来，可以有几种模型：
ü 空间量算
ü 路径分析 网络分析
ü 空间叠加
ü 缓冲分析
ü 三维分析（剖面图）
ü 通视分析
