软件系统组成

5.3.1　软件系统组成

通用GIS软件系统既独立于各种具体的应用系统，又为这些应用系统进一步扩展提供有力的技术支持，因此它是加速GIS产业发展和应用的关键。通用GIS软件工具的功能越齐全、性能越可靠，它的应用范围就越广泛，产生的效益就越显著。

不同规模和水平的GIS通用软件工具，其内容和技术水平有很大的差别。就GIS的计算机硬件规模而言，目前大体上可分为微机型和工作站或中小型机型两类。在发展GIS软件系统时要注意不同机型和水平的配套，为此，要尽可能采用一致的数据结构或格式，使不同规模的软件工具能联网运行，以便充分有效地实现系统资源的共享和利用，减少不必要的重复浪费。

在设计和建造GIS软件系统时，应注意遵循如下原则:

(1)系统地应用计算机科学中已发展起来的技术和方法，如软件工程、数据库理论、算法、计算机图形学、人工智能以及自然语言处理等。

(2)综合使用相关学科中较成熟的科技方法，包括遥感、数字制图、影像理解、计算机视觉等。GIS和遥感的有效结合是GIS发展的一个必然趋势和重要内容。特别是随着遥感技木的不断发展，人们可以动态地从遥感图像中提取大量有用和现势性好的信息，这是快速更新GIS数据的主要途径。因此，在GIS软件中一般应提供这方面的功能。

(3)在大型数据库中，对复杂空间目标的查询是一件很困难的事情。查询的效率在很大程度上取决于存储的数据量、数据编码方法和文件结构没计，对这个问题需要认真研究解决，尽可能避免使用低效率的搜索技术。

(4)方便用户使用，易于掌握，并且尽可能满足多用户的需要。

GIS软件工具一般包括如下主要部分或模块:

1.空间数据库管理系统

它是GIS软件工具的核心部分，统一管理属性和空间数据，具有初始化、输入、更新、删除、检索、变换、量测、维护等功能，并为其他模块提供基本图形图像支持工具和接口。

2.图形图像处理系统

该系统不仅要包括通用图形处理功能，如图形数据输入、编辑、构建拓扑关系、地图整饰、图幅接边等，而且应具有图像处理功能，如几何纠正、滤波、边缘提取、图像分类等。图形图像处理系统应作为一个整体，处于同一界面之下，以实现GIS和遥感的完全结合。

3.数字高程(地面)模型模块

数字高程(地面)模型是一种特殊的数据模型，在地球科学和区域规划设计中有广泛的用途。一般将它设计成一个单独的模块。

4.空间数据分析系统

空间数据的处理、分析是GIS软件的又一重要内容和特色所在。关于空间数据分析可分为三个不同的层次:一是简单的空间搜索、空间叠加，如缓冲区分析、网络通路、资源分配、多边形叠加等，可称为传统手工操作的计算机化;二是空间格局的关系及其描述，包括对空间格局在数量上的描述和定性的趋势分析，如空间目标的聚散度分析;三是空间模拟，如空间过程机理、空间动态模型、预测空间格局的发展变化等。

自20世纪60年代以来，空间统计分析的技术方法取得了很大发展，如破碎度、离散度、优势度、分数维等特征值表述，自相关、遥相关等相关方法，profile、趋势面等空间过程，以及点模式、空间统计插值、空间推理等方法。然而，由于GIS技术应用目标(任务)的复杂性，计算机技术发展水平的限制，以及人们对空间统计分析理论和技术方法的掌握还不够，因而这些方法还基本上没有被地理信息系统所接纳，在空间分析系统的研究和建设方面任务艰巨，内容丰富。

5.智能专家系统工具

该系统工具以人工智能为基础，是通用的GIS软件工具，它具有组织和使用知识及不充分、不准确数据，模仿专家的思维、推理。进行分析和解决问题的能力是一个有待发展和令人鼓舞的领域。

6.输入输出支持系统

该系统应能实现常用GIS数据格式间的转换，能够支持多种形式的数据输入，如文本、数字、矢量和网格图形数据的输入。在输出功能方面，应具有文本、表格、图形和图像等多种形式数据的功能。包括点阵打印、矢晕绘图仪，甚至栅格绘图仪，以及自动分色排版等。