PAGEPAGE1第一章緒論學(xué)習(xí)目標(biāo)·理解GIS的相關(guān)概念·掌握GIS的特點(diǎn)、類型與組成·了解GIS的基本功能和用途·描述GIS和相關(guān)學(xué)科的關(guān)系·了解GIS的發(fā)展概況地理學(xué)的發(fā)展與人類生產(chǎn)活動(dòng)中的技術(shù)進(jìn)步有密切關(guān)系。如果說地理大發(fā)現(xiàn)和地理制圖技術(shù)的革新促進(jìn)了近代地理學(xué)的誕生，那么計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)的應(yīng)用，為信息時(shí)代地理學(xué)的發(fā)展，展示出更加廣闊的前景。信息時(shí)代的地理學(xué)，對地理信息的采集、管理、分析提出了更高的要求,于是地理信息系統(tǒng)(GIS)應(yīng)運(yùn)而生。地理信息系統(tǒng)技術(shù)的興起，使地理學(xué)向精密科學(xué)邁進(jìn)。地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)技術(shù)和全球定位系統(tǒng)(GPS)三者有機(jī)結(jié)合(稱之為3S技術(shù)),使GIS應(yīng)用的深度和廣度達(dá)到一個(gè)新水平，構(gòu)成地理學(xué)日臻完善的技術(shù)體系,引起世界各國普遍的重視。GIS是以地圖為基礎(chǔ)，管理和分析空間數(shù)據(jù)的技術(shù)，它能及時(shí)提供有關(guān)國土整治、區(qū)域規(guī)劃、可持續(xù)發(fā)展等宏觀的輔助決策信息，作為生產(chǎn)、管理和決策的依據(jù)。第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念一、數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)是通過數(shù)字化或直接記錄下的可以被鑒別的符號，是一種未經(jīng)加工的原始資料。數(shù)據(jù)是客觀事物的屬性、數(shù)量、位置及其相關(guān)關(guān)系等的抽象表示。不僅數(shù)字是數(shù)據(jù)，而且文字、符號和圖像也是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是用以載荷信息的物理符號，在計(jì)算機(jī)化的地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的格式往往和具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。信息是向人們或機(jī)器提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界各種事實(shí)的知識，是數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，它不隨載體的物理形式的改變而改變。信息是通過數(shù)據(jù)形式來表示的，是加載在數(shù)據(jù)之上的，對數(shù)據(jù)具體含義的解釋。信息的主要特點(diǎn)如下：(1)信息的客觀性。任何信息都是與客觀事實(shí)緊密相關(guān)的，是現(xiàn)實(shí)世界的反映，這是信息正確性的保證。(2)信息的適用性。信息對決策是十分重要的，建立GIS的目的就是為生產(chǎn)、管理和決策服務(wù)的，因而信息具有適用性。(3)信息的傳輸性。信息可以在信息發(fā)送者和接受者之間傳播，既包括系統(tǒng)把有用信息傳送至終端設(shè)備和以一定形式或格式提供給有關(guān)用戶，也包括信息在系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)之間的流動(dòng)和交換以及網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。(4)信息的共享性。信息與實(shí)物不同，它可以傳輸給多個(gè)用戶，為多個(gè)用戶共享，而其本身并無損失。信息的這些特點(diǎn)，使信息成為當(dāng)代社會發(fā)展的一項(xiàng)重要資源。數(shù)據(jù)與信息有區(qū)別又有聯(lián)系。信息與數(shù)據(jù)是不可分離的，數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。數(shù)據(jù)本身并沒有意義，數(shù)據(jù)只有對實(shí)體行為產(chǎn)生影響時(shí)才成為信息。要從數(shù)據(jù)中得到信息，處理和解釋是非常重要的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)處理是對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、排序、轉(zhuǎn)換、分類、篩選、檢索等，其目的就是為了得到數(shù)據(jù)中包含的信息。對同一數(shù)據(jù)每個(gè)人的解釋可能不同，因而獲得信息量的多少與人的知識水平和經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。信息與數(shù)據(jù)雖然有詞義上的差別，但GIS的建立和進(jìn)行，就是信息(或數(shù)據(jù))按一定方式流動(dòng)的過程，在通常情況下，并不嚴(yán)格區(qū)分使用數(shù)據(jù)和信息兩個(gè)術(shù)語。二、地理信息與地圖地理信息是指表示地理環(huán)境諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征及其相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。從地理實(shí)體到地理數(shù)據(jù)，從地理數(shù)據(jù)到地理信息的發(fā)展，是人類認(rèn)識地理事物的一次飛躍。地理信息的主要特征有：(1)地理信息屬于空間信息。這是地理信息區(qū)別于其他類型信息的顯著標(biāo)志。地理信息位置的識別是通過經(jīng)緯網(wǎng)或方里網(wǎng)建立的地理坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)空間位置的識別。(2)地理信息具有多維結(jié)構(gòu)的特征。在二維空間的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)，而各個(gè)專題型、實(shí)體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進(jìn)行的。(3)地理信息的時(shí)序特征十分明顯?？梢园凑諘r(shí)間尺度將地理信息劃分為超短期的(如臺風(fēng)、地震)、短期的(如江河洪水、寒潮)、中期的(如土地利用、作物估產(chǎn))、長期的(如水土流失、城市化)、超長期的(如氣候變化、地殼變動(dòng))等。地圖是地理環(huán)境諸要素按照一定的數(shù)學(xué)法則，運(yùn)用符號系統(tǒng)并經(jīng)過制圖綜合縮繪于平面上的圖形，以傳遞各種自然和人文現(xiàn)象的數(shù)量與質(zhì)量的空間分布和聯(lián)系以及隨時(shí)間的發(fā)展變化。地圖是一種符號圖形，從地圖上可以獲得一個(gè)區(qū)域或整個(gè)地球表面的同一時(shí)間的空間表象，它是自然世界的一種模型，是制圖者根據(jù)對自然世界的認(rèn)識，用簡化和概括的遍使用的第二語言。地圖是地理信息的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源，GIS的查詢與分析結(jié)果的表示手段主要是地圖。因此，地圖學(xué)理論和地圖分析方法是GIS的重要學(xué)科基礎(chǔ)。三、信息系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)是具有采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)。信息系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)某些特定功能，由人、機(jī)器、數(shù)據(jù)、程序或方法按一定的相關(guān)關(guān)系聯(lián)系起來進(jìn)行工作的集合體，內(nèi)部要素之間的相互聯(lián)系通過信息流實(shí)現(xiàn)。信息系統(tǒng)由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四個(gè)主要部分組成。另外，智能化的信息系統(tǒng)還包括知識。信息系統(tǒng)根據(jù)所處理的信息特征可分為空間信息系統(tǒng)和非空間信息系統(tǒng)（如圖1-1所示）。非空間信息系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)的記錄和操作，如目前流行的人事檔案信息系統(tǒng)、圖書情報(bào)信息系統(tǒng)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)等?？臻g信息系統(tǒng)是一種十分重要而又與其它類型信息系統(tǒng)有顯著區(qū)別的信息系統(tǒng)，它所采集、管理、處理和更新的是空間信息。因此，這類信息系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上也比一般信息系統(tǒng)復(fù)雜得多，功能上也較其他信息系統(tǒng)強(qiáng)得多。信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)空間信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)CAD/CAM區(qū)域信息系統(tǒng)專題信息系統(tǒng)圖1-1信息系統(tǒng)的分類地理信息系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，對地理環(huán)境諸要素進(jìn)行采集、存儲、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。簡單地說，地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)。也稱為土地資源信息系統(tǒng),在我國有時(shí)也稱為資源與環(huán)境信息系統(tǒng)。目前，國內(nèi)外已研制了一批GIS工具軟件，如美國環(huán)境系統(tǒng)研究所研制的ARC/INFO系統(tǒng)、中國地質(zhì)大學(xué)研制的微機(jī)地理信息系統(tǒng)工具M(jìn)APGIS等。第二節(jié)地理信息系統(tǒng)的特征和類型一、地理信息系統(tǒng)的特征地理信息系統(tǒng)具有以下特征:(1)公共的地理定位基礎(chǔ)。所有的地理要素，要按地理坐標(biāo)或者特定的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的空間定位，才能使具有時(shí)序性、多維性、區(qū)域性特征的空間要素進(jìn)行復(fù)合和分解，將隱含其中的信息進(jìn)行顯示表達(dá)，形成空間和時(shí)間上連續(xù)分布的綜合信息基礎(chǔ)，支持空間問題的處理與決策。(2)具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力。(3)系統(tǒng)以分析模型驅(qū)動(dòng)，具有極強(qiáng)的空間綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息。(4)以提供地理信息服務(wù)為目的，是一個(gè)人機(jī)交互式的空間決策支持系統(tǒng)。GIS的外觀表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)，其內(nèi)涵是由計(jì)算機(jī)程序和地理數(shù)據(jù)組成的地理空間信息模型，一個(gè)邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)，從視覺、計(jì)量和邏輯上對地理系統(tǒng)進(jìn)行模擬，信息的流動(dòng)及信息流動(dòng)的結(jié)果，完全由計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的變換來仿真，也可以快速地模擬自然過程的演變和思維過程，取得地理預(yù)測和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，選擇優(yōu)化方案，避免錯(cuò)誤的決策。二、地理信息系統(tǒng)的類型1.按內(nèi)容分類GIS按內(nèi)容可分為專題地理信息系統(tǒng)、區(qū)域地理信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)工具三大類。(1)專題地理信息系統(tǒng)：是以某一專業(yè)、任務(wù)或現(xiàn)象為主要內(nèi)容的GIS，為特定的專門目的服務(wù)，如森林動(dòng)態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)和土地管理信息系統(tǒng)等。(2)區(qū)域地理信息系統(tǒng)：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)。區(qū)域可以是行政區(qū)，如國家級、省級、市級和縣級等區(qū)域信息系統(tǒng)；也可以是自然區(qū)域，如黃土高原區(qū)、黃淮海平原區(qū)和黃河流域等區(qū)域信息系統(tǒng)；還可以是經(jīng)濟(jì)區(qū)域，如京津唐區(qū)和滬寧杭區(qū)等區(qū)域信息系統(tǒng)。(3)地理信息系統(tǒng)工具：它是一組包括GIS基本功能地軟件包。一般包括圖形圖像數(shù)字化、存貯管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等功能，GIS工具軟件適合用于建立專題或區(qū)域性實(shí)用GIS的支撐軟件，也可作教學(xué)軟件，如ARC/INFO、MAPGIS和CITYSTAR等均屬此類。2.按用途分類GIS按用途的不同可分為多種地理信息系統(tǒng)，如自然資源查詢信息系統(tǒng)、規(guī)劃與評價(jià)信息系統(tǒng)和土地管理信息系統(tǒng)。除此之外，GIS還可以按照系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶類型、數(shù)據(jù)容量等進(jìn)行分類。第三節(jié)地理信息系統(tǒng)的組成地理信息系統(tǒng)主要由四部分組成，即計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和應(yīng)用人員。GIS的組成如圖1-2表示。輸入設(shè)備輸入設(shè)備存貯設(shè)備輸出設(shè)備應(yīng)用分析程序GIS軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件硬件系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)用戶地理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)存貯信息輸出系統(tǒng)操作系統(tǒng)支撐地理分析圖1-2地理信息系統(tǒng)的組成一、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件一般由四部分組成，如圖1-3所示。輸入設(shè)備輸入設(shè)備數(shù)字化儀掃描儀鍵盤數(shù)字相機(jī)計(jì)算機(jī)主機(jī)輸出設(shè)備顯示器繪圖機(jī)打印機(jī)校片記錄儀存儲設(shè)備軟盤磁帶機(jī)硬盤光盤讀寫器圖1-3GIS主要硬件組成二、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是指GIS運(yùn)行所必須的各種程序，它是GIS的靈魂。一般由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件、地理信息系統(tǒng)軟件和應(yīng)用分析軟件組成，如圖1-4所示。應(yīng)用分析軟件應(yīng)用分析軟件GIS軟件用戶接口模塊數(shù)據(jù)輸入和校驗(yàn)數(shù)據(jù)存貯和管理數(shù)據(jù)變換分析數(shù)據(jù)顯示和輸出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)匯編程序編譯程序服務(wù)程序圖1-4GIS的軟件系統(tǒng)組成GIS軟件的配置應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1）能最大限度地滿足本系統(tǒng)的需要，便于使用與開發(fā)。（2）軟件公司技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)，軟件維護(hù)、更新和升級有保障。（3）有較強(qiáng)的力量支持，并且有一個(gè)較大的用戶群體。（4）性能穩(wěn)定可靠，價(jià)格相對合理。三、地理數(shù)據(jù)地理數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照，描述自然和社會經(jīng)濟(jì)要素的數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、數(shù)字和表格等。GIS數(shù)據(jù)包括相互聯(lián)系的三個(gè)方面：1.幾何數(shù)據(jù)是描述地理實(shí)體本身位置和形狀大小等的量度信息。其表達(dá)手段是坐標(biāo)串。2.關(guān)系數(shù)據(jù)是描述各個(gè)不同地理實(shí)體之間空間關(guān)系的信息，如接近度、鄰接、關(guān)聯(lián)、包含和連通等。其表達(dá)手段是建立實(shí)體之間的連接信息，用拓?fù)潢P(guān)系來表示，“關(guān)系”也是一種數(shù)據(jù)。關(guān)系數(shù)據(jù)的存在有助于各種應(yīng)用和空間分析。3.屬性數(shù)據(jù)即非空間數(shù)據(jù)，是各個(gè)地理單元中的自然、社會、經(jīng)濟(jì)等專題數(shù)據(jù)。其表達(dá)手段是字符串或統(tǒng)計(jì)觀測數(shù)值串。屬性數(shù)據(jù)是GIS的主要處理對象，是對地理實(shí)體專題內(nèi)容更廣泛、更深刻的描述，是對空間數(shù)據(jù)強(qiáng)有力的補(bǔ)充。數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫地理數(shù)據(jù)庫位置坐標(biāo)關(guān)系數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)詢問輸入數(shù)據(jù)變換檢索圖1-5地理數(shù)據(jù)庫的組成地理數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫進(jìn)行組織和存貯，并通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行管理，如圖1-5所示。地理數(shù)據(jù)屬于空間數(shù)據(jù)。四、應(yīng)用人員GIS應(yīng)用人員包括系統(tǒng)開發(fā)人員和GIS技術(shù)的最終用戶，他們的業(yè)務(wù)素質(zhì)和專業(yè)知識是GIS工程及其應(yīng)用成敗的關(guān)鍵。人是GIS中重要的構(gòu)成因素，僅有系統(tǒng)軟件、硬件和數(shù)據(jù)還構(gòu)不成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人進(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、應(yīng)用程序開發(fā)并采用地理分析模型提取多種信息，為地理研究和地理決策服務(wù)。GIS只是一種技術(shù)手段和工具，它的作用在很大程度上取決于用戶的水平、技能和經(jīng)驗(yàn)。系統(tǒng)可快速地采集和顯示所需的數(shù)據(jù)，執(zhí)行指定的分析計(jì)算，提供結(jié)果信息，幫助用戶制定決策，系統(tǒng)本身并不作決策，它只是輔助或支持用戶，而不是代替用戶決策。因此，GIS是一個(gè)決策支持系統(tǒng)。第四節(jié)地理信息系統(tǒng)的功能在建立一個(gè)實(shí)用的地理信息系統(tǒng)過程中，從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備到系統(tǒng)完成，必須經(jīng)過各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，每個(gè)轉(zhuǎn)換都有可能改變原有的信息。一般的地理信息系統(tǒng)包括以下幾項(xiàng)基本功能：一、數(shù)據(jù)采集與輸入數(shù)據(jù)采集與輸入，是將系統(tǒng)外部的原始數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，并將這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)便于處理的內(nèi)部格式的過程。對多種形式和多種來源的信息，輸入的方式也有多種。主要有圖形數(shù)據(jù)輸入、柵格數(shù)據(jù)輸入、測量數(shù)據(jù)輸入和屬性數(shù)據(jù)輸入等。將系統(tǒng)外部的原始數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，并將這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)便于處理的內(nèi)部格式通常是經(jīng)過數(shù)字化、規(guī)范化和數(shù)據(jù)編碼三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的。（1）數(shù)字化是指根據(jù)不同信息類型，經(jīng)過跟蹤數(shù)字化或掃描數(shù)字化，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)變換等，形成各種數(shù)據(jù)文件，存入數(shù)據(jù)庫內(nèi)。（2）規(guī)范化是指對不同比例尺、不同投影坐標(biāo)系統(tǒng)和不同精度的外來數(shù)據(jù)，必須統(tǒng)一坐標(biāo)和記錄格式，以便在同一基礎(chǔ)上進(jìn)一步工作。（3）數(shù)據(jù)編碼就是根據(jù)一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和目標(biāo)屬性特征，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)識別和管理的代碼或編碼字符。數(shù)據(jù)輸入方式與使用的設(shè)備密切相關(guān)，常用的有三種形式，即手扶跟蹤數(shù)字化、掃描數(shù)字化和鍵盤輸入。二、數(shù)據(jù)編輯與更新數(shù)據(jù)編輯主要包括圖形編輯和屬性編輯。圖形編輯主要包括圖形修改、增加和刪除、圖形整飾、圖形變換、圖幅拼接、投影變換、誤差校正和建立拓?fù)潢P(guān)系等。屬性編輯通常與數(shù)據(jù)庫管理結(jié)合在一起完成，主要包括屬性數(shù)據(jù)的修改、刪除和插入等操作。數(shù)據(jù)更新是以新的數(shù)據(jù)項(xiàng)或記錄來替換數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)或記錄，它是通過修改、刪除和插入等一系列操作來實(shí)現(xiàn)的。由于地理信息具有動(dòng)態(tài)變化的特征，人們所獲取的數(shù)據(jù)只反映地理事物某一瞬間或一定時(shí)間范圍內(nèi)的特征，隨著時(shí)間的推進(jìn)，數(shù)據(jù)會隨之改變。因此，數(shù)據(jù)更新是GIS建立地理數(shù)據(jù)的時(shí)間序列，滿足動(dòng)態(tài)分析的前提，是對自然現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展做出科學(xué)合理的預(yù)測預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。三、數(shù)據(jù)存儲與管理數(shù)據(jù)存儲是將數(shù)據(jù)以某種記錄格式在計(jì)算機(jī)內(nèi)部或外部存儲介質(zhì)上。其存儲方式與數(shù)據(jù)文件的組織密切相關(guān)。數(shù)據(jù)管理是處理數(shù)據(jù)存取和數(shù)據(jù)運(yùn)行的各種管理控制?？臻g數(shù)據(jù)管理是GIS數(shù)據(jù)管理的核心。四、空間查詢與分析空間查詢與分析是GIS的核心，是GIS區(qū)別于其它信息系統(tǒng)的本質(zhì)特征。主要包括數(shù)據(jù)操作運(yùn)算、數(shù)據(jù)查詢檢索、數(shù)據(jù)綜合分析。綜合分析功能可以提高系統(tǒng)評價(jià)、管理和決策的能力，分析功能可在系統(tǒng)操作運(yùn)算功能的支持下建立專門的分析軟件來實(shí)現(xiàn)，主要包括信息量測、屬性分析、統(tǒng)計(jì)分析、二維模型分析、三維模型分析和多要素綜合分析等。五、數(shù)據(jù)顯示與輸出數(shù)據(jù)顯示是指中間處理過程和最終結(jié)果的屏幕顯示。通常用人機(jī)對話方式選擇顯示對象和形式，對于圖形數(shù)據(jù)可根據(jù)要素的信息量和密集程度，選擇放大或縮小顯示。輸出是將GIS的產(chǎn)品通過輸出設(shè)備（包括顯示器、繪圖機(jī)、打印機(jī)等）輸出。GIS不僅可以輸出全要素地圖，還可以根據(jù)用戶需要，分層輸出各種專題地圖、各類統(tǒng)計(jì)圖、圖表、數(shù)據(jù)和報(bào)告等?？傊?，GIS的基本功能一方面是統(tǒng)一支配相關(guān)的海量信息，加快信息的處理速度、節(jié)約時(shí)間、提高效率，快速響應(yīng)社會需求，直接創(chuàng)造社會財(cái)富；另一方面贏得預(yù)測、預(yù)報(bào)的時(shí)間，減少損失，間接獲得經(jīng)濟(jì)效益。第五節(jié)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用由于GIS本身的綜合性，決定了它具有廣泛的用途。GIS在各方面的應(yīng)用主要是通過系統(tǒng)中的多要素空間數(shù)據(jù)、各種數(shù)學(xué)模型以及應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)。概括起來講，GIS的主要應(yīng)用功能如下：一、統(tǒng)計(jì)與量算利用GIS將多種數(shù)據(jù)源信息匯集在一起，通過系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)和疊置分析功能，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計(jì)和進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的快速再現(xiàn)。GIS是一種空間信息系統(tǒng)。通過GIS的有關(guān)應(yīng)用程序，分別可以在一維、二維和三維空間里實(shí)現(xiàn)對各種研究對象的長度、面積和體積的快速量算，為用戶提供各種有用的數(shù)據(jù)。二、規(guī)劃與管理規(guī)劃與管理是GIS應(yīng)用的一個(gè)重要方面。區(qū)域規(guī)劃和城市規(guī)劃中涉及到諸多方面和眾多因素，如人口、交通、經(jīng)濟(jì)、文化、教育、金融和基礎(chǔ)設(shè)施等多個(gè)地理變量和大量數(shù)據(jù)。GIS技術(shù)能夠進(jìn)行多要素分析，它具有為規(guī)劃部門快速提供大量信息的能力。三、預(yù)測與監(jiān)測在GIS中，預(yù)測主要采用統(tǒng)計(jì)方法，通過分析歷史資料和建立數(shù)學(xué)模型，對事物進(jìn)行定量分析，并對事物的未來作出判斷和預(yù)測，例如洪水預(yù)報(bào)模型。監(jiān)測是借助遙感遙測數(shù)據(jù)的搜集，利用GIS對環(huán)境污染、森林火災(zāi)、洪水災(zāi)情等進(jìn)行監(jiān)視推測，為環(huán)境治理和救災(zāi)搶險(xiǎn)決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。四、輔助決策GIS在其多要素空間數(shù)據(jù)庫的支持下，通過構(gòu)建一系列決策模型，并對這些決策模型進(jìn)行比較分析，為各部門決策提供科學(xué)的依據(jù)，輔助政府部門決策的制定?？傊S著社會的進(jìn)步，科技的發(fā)展，GIS的應(yīng)用將越來越廣泛，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。第六節(jié)地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容一、研究內(nèi)容地理信息系統(tǒng)研究內(nèi)容主要有基本理論、技術(shù)系統(tǒng)和應(yīng)用方法三個(gè)方面。1.基本理論GIS的基本理論主要包括：GIS的概念、定義、內(nèi)涵；GIS的構(gòu)成、特點(diǎn)、功能和任務(wù)；GIS的理論體系；（4）GIS發(fā)展史與發(fā)展趨勢等。2.技術(shù)系統(tǒng)GIS的技術(shù)系統(tǒng)包括：系統(tǒng)的硬件配置；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與表示；數(shù)據(jù)輸入、輸出系統(tǒng)；地理數(shù)據(jù)管理；用戶界面；（6）GIS工具的研制等。3.應(yīng)用方法GIS的應(yīng)用方法包括：應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)采集與校驗(yàn)；專題分析模型；GIS與遙感技術(shù)及GPS的結(jié)合；（5）地學(xué)專家系統(tǒng)等。GIS產(chǎn)生于地學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐，GIS的應(yīng)用使得技術(shù)系統(tǒng)日趨完善，并逐漸形成和發(fā)展了GIS的理論；理論研究又指導(dǎo)開發(fā)新一代高效GIS，并不斷拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，加深應(yīng)用的深度；GIS的應(yīng)用，又對理論研究和技術(shù)方法提出了更高的要求。因此，理論、技術(shù)與方法這三個(gè)方面的研究內(nèi)容是相互聯(lián)系相互促進(jìn)的。二、相關(guān)學(xué)科地理信息系統(tǒng)本身就是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它是以地球科學(xué)及部分生命科學(xué)為基礎(chǔ)，是集多學(xué)科為一體的新興邊緣學(xué)科。GIS的發(fā)展，明顯地體現(xiàn)出多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，這些交叉學(xué)科包括地理學(xué)、地圖學(xué)、攝影測量學(xué)、遙感技術(shù)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)等。1.地理信息系統(tǒng)與地理學(xué)地理學(xué)是一門研究人類賴以生存的空間的科學(xué)。在地理學(xué)研究中，空間分析的理論方法具有悠久的傳統(tǒng)歷史，它為地理信息系統(tǒng)提供了有關(guān)空間分析的基本觀點(diǎn)與方法，成為GIS的基本理論依托。而GIS的發(fā)展也為地理問題的解決提供了全新的技術(shù)手段，并使地理學(xué)研究的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)得到充分發(fā)揮。2.地理信息系統(tǒng)與地圖學(xué)從歷史的發(fā)展看，地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，并成為地圖信息的又一種新的載體形式，它具有存儲、分析、顯示和傳輸功能，尤其是計(jì)算機(jī)制圖為地圖特征的數(shù)字表示、操作和顯示提供了成套方法，為GIS的圖形輸出設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持；同時(shí)，地圖仍是GIS的重要數(shù)據(jù)源之一。但二者有著一定的差別，地圖強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)載體、符號化與顯示，而GIS則注重于信息分析。同時(shí)，地圖學(xué)理論與方法對GIS的發(fā)展有著重要的影響，并成為GIS發(fā)展的根源之一。3.地理信息系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展對GIS的發(fā)展有著深刻的影響。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是現(xiàn)代GIS不可缺少的