地理信息系统的功能

3.1.3　地理信息系统的功能

一个GIS软件系统通常具备五项基本功能，即数据输入、数据编辑、数据库、空间查询与分析、可视化表达与输出(图3-2)。

图3-2　地理信息系统的功能构成

数据输入指将各种数据源如地图数据、统计数据和文字报告等输入、转换成GIS可识别的数字形式的过程。对多种形式、多种来源的信息，有多种方式的数据输入，如图形数据输入、栅格数据输入、GPS测量数据输入、属性数据输入等。用于地理信息系统空间数据采集的主要技术有两类，即使用数字化仪的手扶跟踪数字化技术和使用扫描仪的屏幕跟踪识别数字化技术。手扶跟踪数字化是在早期空间数据采集的主要方式。目前，它已经逐渐被更为简单易操作的屏幕跟踪识别数字化技术所取代。后者则已经成为空间数据采集普遍采用的技术。随着扫描仪性能的不断提升及扫描处理软件的日益完善，扫描数字化技术的自动识别和跟踪的正确率也在不断提高。

数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。图形编辑主要包括图幅拼接、图形变换、投影变换、误差校正、图形编辑、图形整饰以及拓扑关系建立等功能。属性编辑通常与数据库管理结合在一起完成。

数据库是地理信息系统的核心，用于存储与管理空间对象的数据，主要包括空间与非空间数据的存储、查询检索、修改和更新等。同一般数据库相比，地理信息系统数据库不仅要管理属性数据，还要管理大量的图形数据，以及描述空间位置的拓扑关系等。这些特点决定了地理信息系统既要遵循常用关系型数据库管理系统来管理属性数据，又要采用一些特殊的技术和方法来解决通常数据库没法管理的空间数据问题。矢量数据结构、光栅数据结构、矢栅一体化数据结构是存储GIS的主要数据结构。数据结构的选择在相当程度上决定了系统的功能。数据结构确定后，在空间数据的存储与管理中，关键是确定空间与属性数据库的结构以及空间与属性数据的连接。目前广泛使用的GIS软件大多数采用空间分区、专题分层的数据组织方法，用GIS管理空间数据，用关系数据库管理属性数据。而最新的数据库管理软件(如Oracle)则已经可以提供空间数据和属性数据的协同管理，成为真正的空间数据库。

空间查询与分析是GIS有别于其他信息系统的本质特征。GIS的空间分析可分为三个层次的内容:①空间检索。包括从空间位置检索空间目标及其属性、从属性条件检索空间目标。②空间拓扑叠加分析。实现空间特征(点、线、面或图像)的相交、相减、合并等，以及特征属性在空间上的连接。③空间模型分析。如数字地形高程分析、BUFFER分析、网络分析、图像分析、三维模型分析、多要素综合分析及面向专业应用的各种特殊模型分析等。

GIS分析的结果通常以可视化的形式表达出来。常以人机交互方式来选择显示的对象与形式。对于图形数据，根据要素的信息密集程度，可选择放大或缩小显示。GIS不仅可以输出全要素地图，也可以根据用户需要，分层输出各种专题图、各类统计图、图表及数据等。