第1章GIS概述
本章导读
21世纪是信息时代，地理空间信息技术已被各行各业的人们广泛使用。在信息技术带动下的信息产业正在成为当代人类社会一个新兴的、快速增长的产业。空间化、信息化管理、决策已经成为当今关注的焦点。地理空间信息技术覆盖许多领域，其中包括遥感、地图制图、测绘和摄影测量。但要在地理空间信息技术中将这些不同领域的数据整合起来，则需要GIS。本章主要介绍GIS相关概念、GIS与其他学科的关系、GIS与其他信息系统的区别和联系。并从GIS的系统硬件、系统软件、空间数据、应用模型(方法)、人员等方面介绍GIS构成、功能和类型。最后，阐述了GIS发展简史及发展趋势。
1.1GIS相关概念
1.1.1数据、信息和地理信息
1. 数据和信息

数据(Data)是对客观事物的符号表示。数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。数据是用以载荷信息的物理符号，数据本身并没有意义。数据在计算机科学中是指所有能输入计算机并被计算机程序处理的符号的总称。它可以是文字符号、图形、图像或声音。数据的基本单元称为数据项，数据项可以按目的组织成数据结构。但数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。
信息(Information)是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们(或系统)提供关于现实世界新的事实和知识，作为管理、分析和决策的依据。信息源自数据，信息是经过加工后的数据，它对接受者有用，对决策或行为有现实或潜在的价值。将数据与上下文联系通过解译产生了语义、关联、时效等特征，可回答事物或现象的状态、性质、过程等特征问题，这时便产生信息。目前对“信息”仍未形成完全一致的观点。主要有： ①信息论的创始人香农从作用或功能的角度定义为“信息是用来消除随机不确定性的东西”。据此可理解为信息是不确定性熵的减少量。②控制论的创始人维纳则认为： “信息是人们在适应外部世界，并使这种适应反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行交换的内容的名称”。③还有人将“信息”理解为集合的变异度、事物的差异或关系，以及系统的有序性等。广义的信息是物质运动状态和状态改变的方式，它通过数字、语音、图像、文本、图形等媒体形式来表现，它蕴含事物相互间联系、发展趋势、过程规律等。信息的行为过程包括获取、再生、时效、传递、系统优化或自组织、智能化等过程，对信息进一步加工凝练，通过集成融合和认知推理，获得抽象概念、规则、因果联系等，便获得知识。④现代人认为信息指音信、消息、通信系统传输和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容。信息是一个高度概括的抽象概念，因其表现形式的多样性而定义不同。
信息是近代科学的一个专门术语，因其在现代社会中的重要性逐渐产生了专门收集、管理、处理和分析信息的体系——“信息系统”，而随着现代计算机技术的发展，“信息系统”与计算机的软、硬件之间产生了密切的联系。
信息对决策是十分重要的，信息系统将地理空间的巨大数据流收集、组织和管理起来，经过处理、转换和分析将其变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息。
信息具有一些基本属性，即客观性、传输性、共享性、适用性、等级性、可压缩性、扩散性、增殖性、转换性、不确定性等。但其最主要的特点如下： 
(1) 客观性，任何信息都是与客观事实紧密相关的，具有本质意义特征，它是对客观事物存在状态、行为过程、现象规律的外在表征表达，这是信息正确性和精确度的保证。
(2) 传输性，信息可以在信息发送者和接收者之间传输，发送者将信息编码后在信息通道中实时转移，接收者获取后对其进行解译，这便是“香农”信息熵传输过程。在信息系统中既包括系统把有用信息送至终端设备(包括远程终端)和以一定的形式或格式提供给有关用户，也包括信息在系统内各个子系统之间交换，如网络传输技术等。
(3) 共享性，信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资源。
(4) 适用性，不同的信息运用在不同的场合。对一个人是信息，而对其他人可能是数据； 信息必须是有意义或有用的； 使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。人的知识、经验作用到数据上，可以得到信息，而获得信息量的多少，与人的知识水平有关。
信息与数据既有区别但又不可分离。信息是与物理介质有关的数据表达，数据中所包含的意义就是信息。数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可以由一种数据形式转换为其他数据形式，但其中包含的信息的内容不会改变。数据是信息的载体，但并不是信息。只有理解了数据的含义，对数据做出解释，才能提取数据中所包含的信息。对数据进行处理(运算、排序、编码、分类、增强等)就是为了得到数据中包含的信息。虽然日常生活中数据和信息的概念区分得不是很清楚，但它们有着不同的含义。我们可以把数据比作原材料，而信息是对原材料加工的结果。数据与信息既有区别又有联系，数据是原始事实，信息是对数据处理的结果，是对数据的具体描述。
从数据到信息是人们对事物现象认识的跃升，进一步地，对信息深加工便可产生知识。知识是将信息集成融合，经认知推理获得的抽象概念、证实规则、逻辑联系、适用性策略，为人、群体、社会拥有。知识是在信息的基础上获得的关于事物现象的系统化、体系化、本质性的特征表达。
2. 地理数据和地理信息
地理信息源自地理数据。地理数据是对与地球表面位置相关的地理现象和过程的客观表示。地理信息则指与研究对象的空间地理分布有关的信息，可表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征。例如，遥感影像通过像素的灰度、纹理、波谱特征记录了地表的现象分布，为原始的“数据”表达，通过加工处理对影像数据进行解译，获得不同用地类型的分布，即为“信息”内容。地理信息技术的工作目标就是从数据获取到信息加工，再到知识发现的过程。
地理信息除了具有一般信息的特点外，更强调空间相关性、区域性、层次性、动态性、多维性等。
(1) 相关性： 空间距离造成了相邻的地理事物与地理现象更相似，远离的则相异(地理学第一定律)； 同时也造成隔离，促成个性的形成和发展，即空间异质性(地理学第二定律)。地理现象间的相关性可分为同类现象间的自相关和异类现象间的互相关。
(2) 区域性： 地理信息属于空间信息，是通过地理空间位置进行标识的，区域性即空间分布特性。这是地理信息区别于其他类型信息的最显著标志，是地理信息的空间定位特征。区域性能够实现空间位置的识别，并可以按照指定的区域进行信息的合并或分解。其位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的。先定位后定性，并在区域上表现出分布特点。
(3) 层次性： 地理现象在空间分布上具有“整体—部分”的多级剖分结构，在属性描述上具有上下层类型归并的树状结构，在时态特征表达上具有多粒度划分的时间单位记录形式。这些特征显示出地理信息具有明显的层次性，是地理现象尺度特征的表征。层次性首先体现在同一区域上的地理对象具有多重属性，其属性表现为多级划分的层次结构。针对地理环境复杂系统的层次性特征，GIS技术通过不同粒度的抽象概括获得现象的不同层次水准的认识，通过尺度变换与地图综合技术实现不同层次表达的转换。
(4) 动态性： 任何地理实体或地理现象都是随时间而变化的，具有时序特征，即时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。动态性表现为位置移动、区域扩展、性质变更、类型归并、目标消失等不同形式。动态特点可以用随时间变化的函数加以表示，有离散变化、连续变化之分。动态性不仅描述地理事物或地理现象在某一时刻点的状态，也能表达某一个时间片段或全生命周期的行为。
(5) 多维性： 地理信息在几何表达上具有点状、线状、面状、体状等多维特征，描述几何形体的结构性质。另外，在属性描述上地理信息内容丰富，形式复杂多样，在同一位置上可有多种专题的信息结构，通常采用多维向量来描述该特征。对地理信息的处理可通过降维、升维以及分析不同维度要素之间的关系来揭示地理规律。
基于特定的专业模型通过一定的科学计算，人们从大量的数据中挖掘出隐藏的有价值的信息，包括空间现象的分布规律、过程趋势、现象机理等，这是目前人们最感兴趣的数据挖掘和基于数据的知识发现(DMKDD)。有关数据挖掘技术、虚拟现实、人工智能等技术与GIS结合也是未来GIS发展的方向(相关内容后续章节介绍)。
1.1.2系统、信息系统和GIS
1. 系统

由相互联系、相互依存又相互协调的事物构成的统一体称为系统。每一个系统都是由其内部要素所构成，而该系统又可能是更大系统的组成部分。系统具有如下特征： 
(1) 总体性，系统的构成元素按照统一性要求而构成一个集合，它不是简单的组合，而是具有总体大于部分之和的效应。
(2) 关联性，系统的各元素相互联系、相互作用、相互影响。
(3) 功能性(目的性)，系统具有特定功能，为特定目标服务。
(4) 环境适应性，其他外部元素构成系统的环境，系统与环境要进行物质、能量、信息的交换，系统有适应外部环境变化的功能。
从系统论观点来看，地球就是一个既有序又复杂的相互联系的系统。在地球表层，气候、水文、土壤、植被、地形等各地理要素构成的相互联系的物质、能量和信息的空间体系称为地理系统，包括物质循环、能量流动、信息交流等体系。
2. 信息系统和GIS
信息系统是现代管理与决策工作的重要手段，即指具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。一个信息系统的优劣应根据它所提供的信息质量和数量来判断，而这又取决于信息系统中的数据分析功能和数据分析模型。智能化的信息系统是当今信息系统的发展趋势。根据数据处理对象可分为空间信息系统和非空间信息系统。前者主要处理带有位置和属性特征的数据，而后者则只有一般事务性数据(不含空间特征)； 从应用层次上考虑，信息系统有事务处理系统、管理信息系统(企业、事业管理信息系统、财务管理信息系统等)、决策支持信息系统等。GIS在处理对象上属于空间信息系统，在应用层次上则属于决策支持系统。常见的GIS同义词，见表1.1。


表1.1GIS同义词



类别GIS术语

美国术语地理信息系统（Geographical Information System，GIS）
欧洲术语地理信息系统（Geographical Information System，GIS）
测绘专业（加拿大术语）地球信息科学（Geomatique）
基于技术的术语地学相关的信息系统（Georelational Information System，GIS）
基于学科的术语资源和环境信息系统（Resources and Environmental Information System，REIS）
非地理学术语
地球科学或地质信息系统（Geoscience or Geological Information System，GIS）

空间信息系统（Spatial Information System，SIS）
基于系统的术语空间数据分析系统（Spatial Data Analysis System，SDAS）
现代地球信息科学术语地球信息科学（GIS）
由于人们研究和应用领域的侧重点不同，目前没有统一的GIS定义。早期一些学者认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的数字系统”，或“GIS是一种特殊的信息系统，其数据库包含有关分布空间上的(可以点、线或面)现象、活动或事件的观察数据。GIS处理的是反映空间分布现象的地理数据”，或“GIS是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显示空间数据的一组有力工具”，或“GIS是存储空间数据的数据库系统，以及一套用于检索数据库中有关空间实体的数据程序”，或“GIS是一种存储、分析和显示空间与非空间数据的信息技术”。
20世纪90年代，Goodchild定义： GIS是采集、存储、管理、分析和显示有关地理现象信息的空间信息系统，认为GIS中的“S”不是简单的“System（系统）”，而应是“Science（科学）”；   Clarke定义： GIS是采集、存储、提取分析和显示空间数据的自动化系统；  Chrisman定义： GIS是人们在与社会结构相互作用的同时，测量、描述地理现象，再将这些描述转换成其他形式的有组织活动。
21世纪初，关于GIS的定义： 美国国家地理信息与分析中心给出“GIS是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统”。英国教育部认为“GIS是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统”。美国联邦数字地图协调委员会（Federal Interagency Coordinating Committee on Digital Cartography，FICCDC）认为“GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题”。

从上述这些定义来看，有的侧重GIS的技术内涵，把GIS描述为一个工具箱，其中包含一套用于采集、存储、管理、处理、分析和显示地理数据的计算机软件工具。或认为GIS是信息系统的特例，除了处理地理数据的特殊性以外，GIS具备一般信息系统的共同特点。有的则强调GIS的应用功能或社会作用，认为GIS从根本上改变了一个组织或部门运作的方式。GIS是计算机化的技术系统，它针对的对象是地理实体，是现实世界在计算机中的反映。GIS的技术优势在于它的混合数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等。其中，通过地理空间分析可以产生常规方法难以获得的重要信息，实现在系统支持下的地理过程动态模拟和决策支持，这既是GIS的研究核心，也是GIS的重要贡献。
基于上述定义，可以认为GIS是个发展的概念，内容主要有两部分。其一，GIS是一门交叉学科，是目前正在发展的地球信息科学的主要内容； 其二，GIS是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统(图1.1)，目前我国多数教材采用美国联邦数字地图协调委员会关于GIS的定义及概念。


图1.1GIS概念框架和构成


综上所述，GIS可以认为是： 在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，主要用于分析和处理一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
总之，从概念的提出到现代对概念的理解，GIS是一门不断发展、不断完善的学科和技术。关于它的英文全称，多数人认为是“Geographical Information System/Science或Spatial Information System/Science”，也有人基于技术内涵认为是“Georelational Information System或Geoinformation System”。在加拿大和澳大利亚，把GIS当成Land Information System。在我国，通常把GIS认为是Resources and Environmental Information Systems。全称虽有差异，但简称都是GIS。基本上都强调三点： ①处理对象，GIS处理的是空间数据和空间信息； ②处理过程，GIS是基于计算机完成的； ③学科和技术，GIS强调学科的综合和空间数据的集成技术。
根据其研究空间尺度，GIS可分为全球性信息系统和区域性信息系统； 根据其应用领域，可分为土地信息系统、资源管理信息系统、地学信息系统等； 根据其研究内容，GIS也可分为专题信息系统和综合信息系统； 根据其使用的数据结构或模型，GIS又可分为矢量型信息系统、栅格型信息系统和混合型信息系统，根据系统应用方式，可分为网络地理信息系统、桌面地理信息系统和移动地理信息系统等。
由于技术的发展以及相关领域应用的驱动，地球信息学的内涵与外延也在不断变化，这其中主要体现在“S”的含义上。从20世纪80年代至今，先后经历了从GISystem 到GIScience再到GIService和GIStudies的发展，形成了理论研究、技术开发、工程应用与产业化管理的完善体系，几个不同侧重阶段的发展时期如图1.2 所示。


图1.2不同历史时期GIS含义的变化


GISystem，是从技术层面的角度论述GIS，即面向区域、资源、环境等规划、管理和分析，是指处理地理数据的计算机技术系统，但更强调其对地理数据的管理和分析能力，GIS从技术层面意味着帮助构建一个GIS工具，如给现有GIS增加新的功能或开发一个新的GIS或利用现有GIS工具解决一定的问题，如一个GIS项目可能包括以下几个阶段： 
(1) 定义一个问题； 
(2) 获取软件或硬件； 
(3) 采集与获取数据； 
(4) 建立数据库； 
(5) 实施分析； 
(6) 解释和展示结果。
这里的地理信息系统技术(Geographic Information Technologies)是指收集与处理地理信息的技术，包括全球定位系统(GPS)、遥感(RS)和GIS。从这个含义看，GIS包含两大任务： ①空间数据处理，②GIS应用开发。
GIScience，是广义上的地理信息相关问题理论方法体系，常称之为地理信息科学，是地理信息学科中共性的地理信息表达、建模、决策分析的理论方法与知识体系，它不依赖于特定的技术支撑和设备环境，将空间认知、地理信息模型、时空推理方法等集成，构成了地理信息学科的理论基础。地理信息科学是GIS发展到一定阶段的必然产物，它关注地理信息的基本和普遍的科学问题，重视GIS应用所涉及的社会、经济、组织和管理问题，并从信息科学的普遍规律出发，深化GIS的研究，推动GIS向科学、工程方向不断发展。
GIService代表信息服务，面向政府、社会公众、个人及特定专业领域，提供用户感兴趣的问题解决方案，在位置导航、空间决策、时空规划等方面为用户展示信息功能。随着遥感等信息技术、互联网技术、计算机技术等的应用和普及，GIS已经从单纯的技术型和研究型逐步向地理信息服务层面转移，如交通线路的需求催生了导航GIS，著名的搜索引擎Google也增加了Google Earth功能，GIS成为人们日常生活中的一部分。当同时论述GIS技术、GIS科学或GIS服务时，为避免混淆，一般用GIS表示技术，GIScience或GISci表示地理信息科学，GIService或GISer表示地理信息服务。
GIStudies是代表研究有关地理信息技术引起的社会问题(Societal Context)，如法律问题(Legal Context)、私人或机密主题、地理信息的经济学问题等。
因此，GIS是一种专门用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统，它既是表达、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的“工具”，又是人们用于解决空间问题的“资源”，同时还是一门关于空间信息处理分析的“科学技术”。
在本书中，如果没有特别说明，GIS指的是“地理信息系统”。
1.1.3GIS与相关学科
GIS作为传统科学与现代技术相结合的产物，为各门涉及空间数据分析的学科提供了新的技术方法，而这些学科又都不同程度地提供了一些构成GIS的技术与方法。因此，GIS明显地具有多学科交叉的特点，它既要吸取诸多相关学科的精华，又逐步形成独立的边缘学科，并被多个相关学科所运用，并推动它们的发展。所以，认识和理解GIS与这些相关学科的关系，对理解和应用GIS有很大的帮助。
与GIS相关的科学技术如图1.3所示。尽管GIS涉及众多的学科，但与之联系最为紧密的还是地理学、测绘学、地图学、计算机科学等。


图1.3与GIS相关的学科 


1. GIS与地理学和测绘学
地理学是研究地理环境的科学，地理学是GIS的理论依托，为GIS提供有关空间分析的基本观点和方法。GIS是地理技术学科的主要内容。地理学系统的观点、区域的观点、发展的观点以及地理学定律为GIS提供了丰富的空间分析方法。时空概念是GIS不可缺少的重要基础理论。GIS空间分析是基于地理现象和过程的时空布局的地理数据分析技术，目的在于提取、变换、传输和表达空间信息，建立复杂非线性地球系统数学模型(GNSS、RS、GIS、大数据、云计算、人工智能)。
测绘学是运用系统的方法，集成各种手段来获取和管理空间数据，并作为科学、管理、法律和技术服务的一部分参与空间信息生产和管理的一门应用学科。它为GIS提供各种定位数据、光谱数据等，测绘学所建立的各种地表定位参考系为GIS地理信息表达提供了定位基础，测绘学的关于坐标变换、误差传播、数据可靠性分析等理论和方法可直接用于空间数据的变换和处理。
2. GIS与地图学
地图学是研究地图的理论、编制技术与应用方法的科学，是一门研究以地图图形反映与揭示各种自然和社会现象空间分布、相互联系及动态变化的科学、技术与艺术相结合的学科。地图学是重构复杂非线性的现实世界的一门科学，是研究地图信息的表达、处理和传输的理论和方法，以地理信息可视化为核心，探讨地图的制作技术和使用方法的学科。GIS事实上就是地图学的一个延续，是用信息系统扩展地图工作的内容。所以，我们可以认为GIS脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式。地图是GIS的重要数据来源之一，地图学理论与方法对GIS有重要的影响。地图强调的是基于可视化理论对数据进行符号化表达，而GIS则注重于信息分析，通过地理数据的加工处理而获得空间分布规律； 地图也具有一定的图示空间分析功能，但它的定量分析主要局限于比例尺量测距离和用求积仪量测面积。一旦印刷成图，地图便成为自成体系的模拟化信息表达显示，所包含的信息很难与其他信息相结合，它是一种对信息静态的表达。而GIS在专业化地学分析模型支持下，其空间分析功能要比纸质地图强大得多，通过特定接口（指程序等），它可以方便地与其他数据集成，并对信息进行多维动态表达。通过GIS图层的操作可及时生成新的信息，反映地表动态变化的最新信息。
与传统地图集相比，电子地图系统(Electronical Map System，EMS)有许多新的特征，如声、图文、多媒体集成； 查询检索和分析决策功能； 图形动态变化功能； 良好用户界面、读者可以介入地图生成； 多级比例尺的相互转换。一个好的电子地图(制图)系统应具有GIS的基本功能。
如果要严格区分GIS与地图的差别，GIS强调地理信息的分析，旨在发现地理现象的分布规律、空间特征和时空演变趋势； 地图则主要担当地理现象的可视化表达，通过视觉语言展示在何处有何物。GIS在实施空间分析过程中需要应用图形可视化方式表达分析结果，也需要依赖形象化地可视化分析揭示空间分布规律。而地图可视化的对象内容往往会突破简单的地物分布，向深度发展则涉入深层次的地学知识内容。两者的差别体现在历史发展不同时期所赋予各自的任务差异。
由于地图学与GIS的紧密联系，在专业学科名称上两者通常结合在一起。在我国，与此相关的测绘科学与技术下的二级学科名称为“地图制图学与地理信息工程”，而地理学下的二级学科名称为“地图学与地理信息系统”。
3. GIS与计算机科学
20世纪60年代初，在计算机图形学的基础上出现了计算机化的数字地图，在此基础上，GIS 发展起来。GIS与计算机科学是密切相关的。计算机辅助设计(CAD)为GIS提供了数据输入和图形显示的基础软件； 数据库管理系统(DBMS)更是GIS的核心。几何学、拓扑学、统计学、优化论等数学方法被广泛应用于GIS空间数据的分析。
1) GIS与CAD和CAM
管理图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GIS，如计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)和计算机辅助制图(Computer Aided Map，CAM)与GIS既有联系又有区别。从计算机应用的角度来看，CAD或CAM对建筑物和基础设施的设计和规划起到很大的促进作用。这些系统设计需要装配固有特征的组件来产生整个结构，并需要一些规则来指明如何装配这些部件，但对地理数据的空间分析能力有限。目前CAD系统（AutoCAD）虽已经扩展可以支持地图设计，但对管理和分析大型的地理数据库仍然很有限。比较见表1.2和表1.3。


表1.2GIS与CAD的区别和联系



比 较 项 目GISCAD/AutoCAD
不
同
点
数据类型有空间分布特性，由点、线、面及相互关系构成。

GIS采用地理坐标系
主要为描绘对象的图像数据。CAD中的拓扑关系较为简单，一般采用几何坐标系

数据源数据采集的方式多样化； 

图形图像及地理特征属性； 

GIS处理的数据大多来自现实世界，不仅复杂，而且数据量大规则图像。CAD研究对象为人造对象，即规则几何图形及其组合。

图形功能强，特别是三维图形功能强，属性库的功能相对较弱

软件要求高，价格昂贵CAD是计算机辅助设计，是规则图形的生成、编辑与显示系统，与外部描述数据无关

处理内容（采用目的或分析内容）GIS的属性库结构复杂，功能强大； 

强调对空间数据的分析，图形与属性交互使用频繁； 

GIS集规则图形与地图制图于一身，且有较强的空间分析能力图像处理


共
同
点都有空间坐标系统，都能将目标和参考系联系起来。两者均以计算机为核心。人机对话，交互作用程度高




表1.3GIS与CAM的区别和联系



比 较 项 目GISCAM
不
同
点
数据类型有空间分布特性，由点、线、面及相互关系构成主要为描绘对象的属性数据或统计分析数据
数据源图形图像及地理特征属性表格、统计数据、报表
软件GIS是综合图形和属性数据，能进行深层次的空间分析，提供辅助决策信息CAM是GIS的重要组成部分，CAM强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺乏拓扑关系。

它与数据库的联系通常是一些简单的查询。

CAM为适合地图制图的专用软件，缺乏深层次的空间分析能力

处理内容（采用目的或分析内容）用于系统分析、检索、资源开发利用或区域规划，地区综合治理，环境监测，灾害预测预报CAM侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图的输出机制

工作方式人机对话，交互作用程度高人为干预少

共
同
点都有地图输出、空间查询、分析和检索功能

2) GIS与数据库管理系统(DBMS或MIS)
数据库管理系统(Data Base Management System，DBMS)是数据库系统的核心。它解决如何高效存储、分析、管理所有类型的数据，其中包括地理数据。DBMS使存储和查找数据最优化，许多GIS为此而依靠它。相对于GIS，DBMS没有空间分析和可视化的功能。但GIS离不开数据库技术，数据库中的一些基本概念，如数据模型、数据存储、空间查询、数据检索等都是GIS广泛使用的核心技术。GIS是对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用的系统，而一般数据库系统，如管理信息系统(Management Information System，MIS)侧重于非图形数据(属性数据)的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件的格式存储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限，比较见表1.4。如电话查号台就是一个MIS，它能回答用户询问的电话号码，而通信服务信息网就是GIS应用系统之一，该系统除了可查询电话号码外，还提供用户的地理分布、空间密度、最近的邮局等空间关系信息。此外，饭店管理信息系统、工资管理信息系统等都是MIS的应用。
上述提及的常规DBMS是面向非空间数据管理的，如Oracle、Access等数据库管理系统，主要针对关系数据。通过扩展功能后的空间DBMS，已引入空间概念，拓宽了空间参数的功能，如Oracle Spatial数据库管理系统、ArcGIS的Geodatabase数据库管理系统。
利用结构化查询语言(Structured Query Language，SQL)的查询功能，与空间概念集成后产生了空间SQL查询语言，不仅数据类型从简单的整数、小数、字符等扩展为复杂的空间数据类型点、线、多边形、复杂线、复杂多边形等，查询的操作谓词也扩展到针对空间数据的处理，有人归纳为三类，即几何操作(如空间参考系确立、外接矩形生成、边界提取等)、