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十八、地理信息系统 地理信息系统 简称GIS。在中国亦称资源与环境信息系统（REIS）。是为某种目标而建立，在计算机硬软设备支持下，对有关空间数据按地理坐标或空间位置进行预处理、输入、存贮、查询检索、运算、分析、显示、更新和提供应用的技术系统。以研究和处理各种空间实体及空间关系为主要特征。“地理”在此即为“空间”，它表迷信息空间位置和关系，故GIS可理解为“空间信息系统”。国际上GIS的发展始于20世纪60年代初期，经历了60年代的发展阶段，70年代的巩固阶段而进入80年代的突破阶段。主要服务于资源与环境领域，在区域管理、规划和科学决策中应用广泛。其主要功能为：对空间信息进行多条件、多方式查询检索，从而取得各种资源与环境要素的数据清单；对空间信息进行多种多样的统计分析；把查询检索和分析结果予以空间表达，在不同输出设备上，用图形和图像形式给用户提供直观形象；综合模型分析和预测预报；以专家经验和知识为基础的人工智能分析，形成专家系统，回答用户提出的咨询，提供决策方案。据应用目标和内容，GIS分为以下类型：以区域宏观综合分析为主的，如全球资源与环境信息系统、加拿大地理信息系统（CGIS）、辽宁省国土信息系统（省级）等；以某种专题为主体的，如全国森林资源信息系统、全国人口信息系统：以实现某种工程设计为目标的，如二滩环境信息系统（以进行水电站坝高设计和水库淹没损失计算为主要目标）。计算机性能、容量、速度、外围设备、软件系统和数据库技术的迅速发展和完善及遥感技术的不断提高，为GIS的发展提供了技术保证和丰富的数据源泉。目前GIS正朝着具有统一标准、多层次和分布式系统的方向，和遥感技术紧密结合与直接接口，以及具专家系统水平的智能分析与决策等方面深入发展。（何建邦） 信息 事物运动状态不确定性的描述。信息传输减少了对客观实体认识的不肯定性，是一种从不确定到确定，也就是消除不确定性的过程。广义的信息与物质、能量同属事物的三大基本属性，是事物性质、特征与变化过程的显示。信息必须通过物质载体才能进行传递和存贮。信息载体可以是语言、文字、图象等。在遥感和地理信息系统中，遥感图象和地图是主要信息载体，称为空间信息载体。信息量大小与关于目标（认识客体）的不肯定程度有关，而这种不肯定程度取决于研究范围内部类型的复杂程度或变异程度。在信息论中，信息量可由被传输消息和信号的概率来量测，用信息熵H（x）表示信息的数量特征： 式中xi为随机事件，P（xi）为xi的概率。当对数以2为底时，信息单位为比特（bit）。地理信息是关于地理实体、地理系统特征、动态、空间分布的信息。因地理实体具有空间分布的特点，故又将地理信息分为空间信息和属性信息两类。（丁成日 周心铁） 信息论 用数学方法研究信息传输与处理的基础理论。认为一个信息传输系统由信源、信道、编码器、译码器、噪声和信宿等基本部分组成。最初应用于通信系统，目的在于提高在有噪声系统中信息传输的可靠性与有效性。申农（C.E.Shannon）于1943年首先用概率论和数理统计方法对信息传输和提取进行了定量描述。目前信息的概念被人们理解为事物的基本属性之一，是事物、系统过程变化的显示。信息论已成为系统控制和系统组织的一个重要工具。（丁成日周心铁） 系统论 以系统的概念研究物质世界的结构、运动及其相互关系的基础理论。基本思想是：系统整体性。系统是由一定数量的具有各自独特功能的单元（或子系统）组成的有机整体，具有不同于各组成单元功能的整体功能。它由系统结构所决定，由系统整体运动表示出来。通过各单元的有效结合，整体功能大于部分功能之和；系统相关性。系统与外部环境之间、系统与各单元之间、单元与单元之间存在着一定的有机联系，它们相互作用，且有物质、能量和信息流动，即有输入、输出与变换关系；系统等级性。系统及其内部单元在时空上是有限的，系统与单元在空间尺度、结构与功能上具有一定的层次结构；系统目的性。系统根据一定目标而建立，其功能具有一定方向性。根据系统与其坏境（与系统有物质、能量、信息交流的事物）关系的特点，分为开式系统与闭式系统。前者指外部环境变化能引起系统结构变化的系统；后者指环境变化可对系统产生影响、干扰，但系统结构不产生变化的系统。根据系统与时间函数的关系还可分为动态系统与静态系统。系统论概念目前已广泛应用于不同科学领域，目的在于寻找或建立最优系统结构，充分有效地发挥系统的整体功能。在地理学中自然地理系统、生态环境系统概念的建立，正是应用系统论观点来研究最优区域结构形式，协调区域系统内部各要素关系，实现区域资源充分合理利用，改善和保护人类居住环境的体现。（丁成日周心铁） 信息系统 在计算机软、硬件支持下，按照一定目标和结构，进行信息采集、存贮、检索、处理、分析和显示的技术系统。是一个信息传输系统。与一般数据库系统的区别在于它有明确的目的性，服务于一定的应用目标。对一个信息系续可从系统功能、系统效率、系统适应性等方面进行评价。目前，信息系统已成为有关部门管理、预测和决策的重要工具。数据类型的区别决定了信息系统采用不同的数据输入、数据结构方式。地理信息系统与其它管理信息系统的一个重要区别，就在于所处理的事物主要是空间实体，其数据类型具有空间分布特征，如土地利用、森林分布、地质、道路、居民地等。地理信息系统适合于资源与环境数据管理。（丁成日周心铁） 环境信息系统 与环境、环境动态监测和环境生态效应有关，服务于区域规划与开发、工程建设和国土整治等地理信息系统的总称。从生态系统观点来研究资源与环境问题，揭示环境中各子系统之间的相互作用及变化动态，特别是人类对自然环境的影响，以实现对自然环境的改造和社会环境的优化，是环境科学研究的战略重点。坏境信息系统是解决上述问题的一种现代化技术保证。其建立必须是多层次、多专题，且具有一定的空间范围和时间尺度，如研究海一气交换、厄尔尼诺现象、温室效应等，要求全球性的环境信息系统。对于专题性环境信息系统，要根据环境要素动态变化的时间尺度来进行系统设计和采集数据。如超短期的台风、森林火灾等灾情预报信息系统；短期的江河洪水险情、旱涝灾害预报信息系统；长期的水土流失、防护林生态等动态监测系统。动态监测和预测预报是环境信息系统的主要功能。航天遥感、自动观测系统的发展为环境信息系统的数据更新提供了技术保证。综合性环境信息系统，如中国自然环境综合信息系统，是一种国家级、高层次通用系统，主要为经济建设规划部门提供全国性自然环境基础数据，为制订全国或区域性战略发展规划提供决策咨询以及为多用户提供与自然环境有关的信息共享。（陈洪经 黄绚） 资源信息系统 一种以资源清查、开发、利用、管理和保护等为内容，为区域规划、开发、管理和工程建设提供基础数据与宏观决策咨询的地理信息系统。有专题性的，有区域性的，且具有不同层次和规模。如美国森林调查局发展的全国统一使用的资源信息显示系统（RIDS）；加拿大用于土地清查的加拿大土地信息系统（CGIS）；美国水资源管理系统（WRDM-S）等。专题性资源信息系统应用领域广泛。以北美林业为例，它用于更新和管理现有森林清查数据，并为森林管理（如采伐、造林、道路结构和流域保护等）建立模型和进行规划。信息系统的主要作用不仅在于大大缩短森林清查周期，同时在采伐量计算、火灾模拟、管理决策规划等方面具有优越性。直至1936年，北美已建成不同规模和级别的系统数量在100个左右。中国从80年代起已着手建立国家土地资源信息系统。（陈洪经黄绚） 区域地理信息系统 在内容、结构、功能以及服务目标和对象上，具有区域综合特点的地理信息系统。比较全面地研究特定区域内的人地关系、社会生态或地理环境及其历史演变，并为区域发展服务。区域的大小、类型可多种多样。如以流域、城市、行政区域、经济区直至以全球为单元的区域地理信息系统。所谓综合特点，是诣地理要素或数据之间的相互联系，故区域性与专题性并不互相排斥。一个专题性地理信息系统，通常具有区域范围；一个区域地理信息系统，也可是专题性地理信息系统。在实际应用中，往往互相结合。（陈洪经 黄绚） 经济信息系统 一种包括多源经济信息的采集、加工处理、分析评价、应用决策以及信息发布和效果反馈等过程的技术系统。经济信息包括经济领域中生产、流通、分配、消费以及与经济发展密切相关的资源、环境、人口等信息。20世纪50年代末经济信息系统或经济管理信息系统开始出现。60年代初，美国、日本及西方一些国家的大公司，跨国公司相继建成各自的经济管理信息系统（MIS）。60年代中期苏联为了适应高度集中统一的计划体制的需求，用了3个五年计划时间，投资165亿卢布（约206亿美元）建立了约5000个自动化管理系统。中国国家经济信息管理系统亦于1933年开始研制。国家经济信息系统的设计，纵向为中央、省（市、自治区）、中心城市（地区、自治州、盟）和县4级；横向除主系统外，还包括银行与保险、财政（税收）、能源、商业与物资、铁道、自然资源（国土与地质矿产）以及国际经济等分系统。经济信息系统的主要任务是：承担社会经济统计和重大国情国力调查的数据处理；进行各种统计分析和预测，逐步建立国民经济发展的综合平衡模型；为中央和地方各级政府部门以及企事业单位制定经济和社会发展计划提供计算分析和辅助决策手段；为国家、地方经济管理部门进行生产调度指挥提供现代化手段；为国内主要经济部门间经济信息交流服务；为各级政府机关和经济部门的事务处理直至办公室自动化，提供技术支持和服务；为社会提供一定范围的公共信息服务等。（曹桂发 傅肃性） 人口信息系统 具有人口数据录入、组织、存储、管理、分析、计算、制图及输出功能的计算机软、硬件技术系统。主要是利用人口信息，包括国家或地区的各种人口数据，建立人口信息数据库，并运用系统的软件分析处理人口数量、构成及其变化等，用以研究人口的空间、时间分布和发展趋势，以及为人口的计划发展、劳动力资源的合理利用，人口的地域移动与城镇人口集聚及城市化发展趋势分析，制订人口政策，解决人口问题，拟定人口管理方案等提供决策咨询。目前世界上不少国家已相继建成使用人口信息系统。中国于1932年第三次全国人口普查时，在联合国帮助下，从中央到各省、市、自治区已建立了相应的人口统计信息系统，形成了全国的人口信息系统网络。从而为综合分析人口信息、研究人口信息与地理环境及社会经济之间的关系和人口信息制图等，提供了一种现代化的技术手段。（曹桂发傅肃性） 城市信息系统 用以反映城市规模、生产、功能结构、生态环境及其管理的信息系统。种类繁多，有综合的和专业性的。但信息源都包括社会经济与自然资源两类信息。建立城市信息系统，不仅对规划、管理、决策与合理分配社会服务是必要的，而且有关土地、环境、人口、居住、社会、经济、社会服务与基础结构方面的高质量信息，也是增加国民经济收入、提高人民物质和精神生活水平、减少社会劳动支出所必需的。一些工业发达国家的大、中城市，乃至大部分小城市均建立了信息系统，许多发展中国家的重要城市也开始建立信息系统。联合国人类居住中心曾在哥伦比亚的波哥大和印度的马德拉斯举办过几次城市与区域数据管理讨论班，1986年12月亚太地区经社理事会（ESCAP）与印度城市发展部联合在新德里召开了城市与区域规划信息系统国际讨论会，总结当前世界各国经验，在发展中国家推广区域、城市信息系统。中国一些大城市如北京、广州、上海等，目前正在开展城市信息系统的研究，并着手建立部门的和公用事业的信息管理系统，如地下管网信息管理系统，城市地理编码系统及用于宏观研究与管理的地理信息系统等。（曹桂发 傅肃性） 空间信息 反映地理实体空间分布特征的信息。空间分布特征包括实体的位置、形状及实体间的空间关系、区域空间结构等。地理学通过空间信息的获取、感知、加工、分析和综合，揭示区域空间分布、变化的规律。空间信息借助于空间信息载体（图像和地图）进行传递。图形是表示空间信息的主要形式。地理实体可被描述为点、线、面等基本图形元素。空间信息只有和属性信息、时间信息结合起来才能完整地描述地理实体。（丁成日周心铁） 信息标准化 研究、制定和推广应用统一的信息分类分级、记录格式及其转换、编码等技术标准的过程。利于实现不同层次、不同部门信息系统间的信息共享和系统兼容。信息标准的制定应遵循科学性、实用性和可行性原则，适合一定时期经济、社会和科学技术发展阶段，并为社会所公认和用法令形式予以推行，容许周期性修订和更新。地理信息标准化主要反映为：统一的地理坐标标准，包括地图投影标准、格网系统标准、区域乡边形标准；统一的地理信息分类体系和分级标准，包括各类信息详细分类分级、定义及其科学依据；统一的地理信息记录格式标准及不同标准格式之间的转换；统一的地理信息编码体系和标准等。（何建邦） 信息共享 指不同层次、不同部门信息系统间，信息和信息产品的交流与共用。是提高信息资源利用率，避免在信息采集、存贮和管理上重复浪费的一个重要手段。其基础是信息标准化和规范化，并用法律或法令形式予以保证。信息共享的效率依赖于信息系统的技术发展和传输技术的提高，必须严格在信息安全和保密的条件下实现。（何建邦） 数据 用于输入电子计算机进行处理，具有一定意义的数字、字母、符号和模拟量等的通称。是组成地理信息系统的最基本要素。种类很多，按性质分为：定位的，如各种坐标数据；定性的，如表示事物属性的数据（居民地、河流、道路等）；定量的，反映事物数量特征的数据，如长度、面积、体积等几何量或重量、速度等物理量；定时的，反映事物时间特性的数据，如年、月、日、时、分、秒等。按表现形式分为：数字数据，如各种统计或量测数据；模拟数据，由连续函数组成，又分为图形数据（如点、线、面）、符号数据、文字数据和图像数据等。按记录方式分为地图、表格、影像、磁带、纸带。按数字化方式分为矢量数据、格网数据等。在地理信息系统中，数据的选择、类型、数量、采集方法、详细程度、可信度等，取决于系统应用目标、功能、结构和数据处理、管理与分析的要求。（池天河） 数据源 提供某种需要的数据的器件或原始媒体。信息系统的数据源应可靠且具备更新能力。根据其种类分为：观测数据。即现场获取的实例数据，包括野外实地勘测。量算数据、台站观测记录数据、遥测数据等；分析测定数据。即利用物理和化学方法分析测定获取的数据；图形数据。各种地图图型记录资料等；统计调查数据。各种类型统计报告、社会调查数据等；遥感数据。利用航空、航天遥感获得的数据。目前，中国的数据源数量庞大。如：全国范围的土地资源清查及详查数据，航空摄影测量图像和国土普查卫星资料已覆盖全国，定位、半定位观测站网遍布全国，有地面调查、地图测绘等大量数据。（池天河） 数据类型 按一定标准划分的不同的数据类别。按数据处理过程的任务分为标识或排序数据、数量或数值数据和控制数据；按变更性分为基本数据、变更数据、库存数据和细目数据；按数据形成的地点分为外部数据和内部数据；按在数据处理过程中的位置分为输入数据、参考数据和输出数据；按表示法分为字符串数据、整形数据；实型数据、字节型数据、逻辑型数据和特殊符号数据；按组成方式分为数字数据和模拟数据；按结构分为格式化数据和非格式化数据；按在计算机中的存贮方式分为矢量数据和格网数据；按表达意义分为地理数据、坐标数据、统计数据等。（池天河） 数据词典 存放数据库中有关数据资源的文件说明、报告、控制及检测等信息。大部分是对数据库本身进行监控的基本信息。所描述的数据范围包括数据项、记录、文件、子模式、模式、数据库、数据用途、数据来源、数据地理方式、事务作业、应用模块及用户等。在数据词典中对数据作的规范说明应包括：符号。即给每一数据项一个具唯一性的简短标签；标志符。即标志数据项的名字，亦具唯一性；注解信息。即描述每一数据项的确切含义；技术信息。用于计算机处理，包括数据位数、数据类型、数据精度、变化范围、存取方法、数据处理设备以及数据处理的计算机语言等；检索信息。即列出各种起检索作用的数据数值清单、目录。（池天河） 地理数据 表示地理位置、分布特点的自然现象和社会现象的诸要素文件。包括自然地理数据和社会经济数据。如土地覆盖类型数据、地貌数据、土壤数据、水文数据、植被数据、居民地数据、河流数据、行政境界及社会经济方面的数据等。自然地理数据在计算机中通常按矢量数据结构或网格数据结构存贮，构成地理信息系统的主体。社会经济数据在计算机中按统计图表形式存贮，是地理信息系统分析的基础数据。（池天河） 坐标数据 确定平面上或空间中地面点位置的有次序的一组数据。分为平面直角坐标数据、空间直角坐标数据、极坐标数据、球面坐标数据、柱面坐标数据和地理坐标数据等。在直角坐标系中，坐标点用（x、y）（平面）或（x、y、z）（空间）坐标数据表示；在极坐标系中，平面坐标点用（、）坐标数据表示；在球面坐标系中，空间坐标点用（、）坐标数据表示；在柱面坐标系中，空间坐标点用（、Z）坐标数据表示；在地理坐标系中，坐标点用它所在经度和纬度坐标数据（、）表示。在地理信息系统中，坐标数据通常指明在给定参考格网或坐标系内某一点位置的线性量或角度量。（池天河） 统计数据 表示某一地理区域自然经济要素特征、规模，结构、水平等指标的数据。是定性、定位和定量统计分析的基础数据。表达形式有统计表格和统计地图两种。按表示方法分为：分区统计。即用图形的面积或同样图形的个数，代表所在区划单元内全部同类现象的总和；分级统计。即以统计图形式按行政区划或经济区划分级，以不同深浅的颜色或疏密不等的晕线、晕点表示现象相对指标的差异；定位统计。以统计图表形式表示某一点上的特种现象和变化规律。（池天河） 辅助数据 在主体数据处理中具有辅助作用的数据。不构成数据处理的主要实体，但有助于提高数据处理精度。如在遥感数据输入地理信息系统的过程中，需要对遥感数据进行有效地分类，在分类过程中惜助地理信息系统中的辅助数据（如该地区高程数据、地面坡度数据、地表坡向数据及土地利用数据等）的支持，可改善遥感数据的分类精度，以达到地理信息系统中数据处理的精度要求。（池天河） 矢量数据 计算机中以矢量结构存贮的内部数据。是跟踪式数字化仪的直接产物。在矢量数据结构中，点数据可直接用坐标值描述；线数据可用均匀或不均匀间隔的顺序坐标链来描述；面状数据（或多边形数据）可用边界线来描述。矢量数据的组织形式较为复杂，以弧段为基本逻辑单元，而每一弧段以两个或两个以上相交结点所限制，并为两个相邻多边形属性所描述。在计算机中，使用矢量数据具有存储量小，数据项之间拓扑关系可从点坐标链中提取某些特征而获得的优点。主要缺点是数据编辑、更新和处理软件较复杂。（池天河） 格网数据 又称网格数据。计算机中以栅格结构存贮的内部数据。是扫描式数字化仪的直接产物，适用于屏幕显示和行式打印输出。在格网数据中，把研究范围分成大小均匀的格网矩阵。存贮的信息可以是点、线、面实体，也可以是指向该单元有关属性的指针。格网越小，精度越高，但存贮量越大。因格网是有规则排列的，故实体的坐标位置可隐含在格网的存储地址中。格网数据便于数据处理、区域综合分析和评价。与矢量数据相比，其软件设计较简单，缺点是数据存储量大，特别是稀疏的空间数据，要浪费许多存储单元。适用于数字地形模型，遥感图像等信息的存储。（池天河） 模数与数模转换 把连续模拟量转换为离散数字量的过程称为模数转换。反之称为数模转换。它们是模拟和数字控制系统中的重要坏节。因由各种传感器所获得的信号值及机电装置的输入均是模拟电压或电流值，而这些模拟量值不能与数字信号通用，故其间必须经过模数与数模转换。这种相互转换广泛地应用于遥控遥测、数字仪表、计算元件、模拟数字混合计算机系统和数字化制图。（夏福祥） 数字化 地图制图和遥感制图自动化过程中的一个主要环节。其实质是将图形或图像的连续模拟量转换成离散的数字量，以便进行计算机处理。地图资料数字化一般通过数字化仪测量其平面坐标和记录特征编码，并存贮在磁带或磁盘上。遥感影像一般通过电子扫描装置实现数字化，输入计算机处理，特点是图像的全要素扫描。（夏福祥） 数字化仪 将图像（胶片或像片）和图形（包括各种地图）的连续模拟量转换为离散的数字量的装置。分跟踪数字化仪和扫描数字化仪。前者种类很多，早期机电结构式数字化仪现已被全电子式（电子感应板式数字化仪）所替代。20世纪70年代曾研制出半自动和全自动跟踪数字化仪，目前生产中仍以手扶跟踪数字化仪为主要设备。电磁感应式数字化仪的工作原理和同步感应器相似，利用游标线圈和栅格阵列的电磁耦合，通过鉴相方式，实现模（位移量）数（坐标值）转换。手扶跟踪数字化仪一般有点记录、增量、时间和栅格4种方式。后者是逐行扫描将图像或图形数字化的机电装置，有滚筒式扫描仪和平台式扫描仪两种。扫描数字化仪比跟踪数字化仪速度快，适用于图像的全要素数字化，但其不能自动识别和人工参与图中复合要素的处理，故对图件预处理要求高，实用性差。（夏福祥） 图形数字化 将线划图形的连续模拟量转换成离散的数字量的过程。在计算机辅助设计、机助制图及地理信息系统应用中，为了对图形进行计算机处理，输入的图形必须是数字化的图形数据，才能为计算机接受。图形数字化一般用数字化仪进行。依据数字化仪结构和工作方式的不同，数字化形式也各不同。如采用手扶跟踪数字化仪作业，则有点方式、线方式（时间增量或坐标增量方式）和栅格方式（按设定的格网形式记录其交叉点的坐标值）等。还可用人工读点方式进行，一般多用于以格网为基础的数字地形模型的建立，把读出的数据用键盘输入，记录在磁盘或磁带上。若采用扫描数字化仪，如摄像机扫描或激光扫描，则是一种逐点、逐行连续进行的面积方式数字化，对于复杂的图形，其速度快，但点、线间关系的处理则较复杂。（黄绚） 特征点 反映地物类型或区域地理分布特征的点。在地图上具有准确的地理位置和明确的地理属性及含义。大致包含：独立地物点。如纪念碑、烟囱、石油井、矿井、盐井、塔、天文台、发电厂、水文观测站以及天文测量和大地测量的控制点等。这些地物一般突出地面，具有较明确的方位意义；线型要素或面状要素边界线的拐点或折点。如河流、湖岸线、海岸线、公路以及卫星影像图上的山脊线、航空像片上楼房顶面或广场转折点或拐点等，这些点位于两个不同特性的地理类型面的交结线上，相对稳定，并控制这些线（图形）的几何形状和空间特征。有些线（图形）如行政界线在地面上不一定实际存在，但可通过测量等手段将其表示在地图上；各种线状要素及面状要素边线之间的交叉点。如3个或3个以上相邻行政区的公共点（节点）等，通过这些点，在地理信息系统中才建立起不同地理类型间的拓扑关系。将特征点的坐标按一定规则存入计算机并赋予一定特征码和属性码，便建立起地理信息系统中的地理空间数据库。（宫汝俊） 属性编码 为识别地理要素的不同属性而设置的编码。应考虑地理要素的通用性、系统一致性、标准化、可比性和适用扩展性原则。编码应包括码的内容、码位长度、分配和码位格式等。如水系要素可按上述规则分或若干级别，每一级水系给予一种编码，称为级别属性编码。数据处理时，可按此属性编码提取所需数据。对地理要素中点、线、面的空间特征的属性，也可直接进行编码。属性编码方法可视具体应用而定，科学合理的编码可减少存贮量，节省存储空间，且有利于数据处理。（夏福祥） 图形工作站 由电子计算机、图形显示终端、输入设备、输出设备、存贮器和图形软件等有机结合而形成的独立系统。有单用户和多用户两种形式。其输入设备有鼠标器、数字化板、光笔、键盘等；输出设备有彩色屏幕拷贝机、单色屏幕拷贝机、数控绘图机、图形打印机等。图形显示终端分辩率可达40964096线，采用光栅扫描显示图形。图形工作站均配有面向应用的大量图形软件及各种多功能标准软件包，且为用户提供了良好的软件开发环境。已在计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制图（CAC）和地理信息系统（GIS）等领域中得到广泛应用。（黄丰卉） 数据库 按一定数据结构组织的非冗余数据的集合。为各种应用程序提供数据共享。其系统下的用户可逻辑地、抽象地使用数据。数据库由数据库管理系统（DB-MS）进行集中管理。特点是：数据结构化。即在数据库中不仅描述数据本身，还以存取途径描述不同数据间的联系，以减少数据冗余；数据独立性。即应用程序与数据结构之间的互相独立性。严格地讲，数据库是面向数据，而不是面向应用程序的。在数据结构改变的情况下，一般不影响应用程序，故提高了数据库应用的灵活性；数据共享。指通过数据安全性、完整性、并发控制等3个方面的数据控制功能，实现多用户同时使用数据库。（周心铁） 关系数据库 建立在关系数据模型基础上的数据库。关系数据模型是用二维关系表达实体间的联系。关系表中的行称为元组，列称为属性，即数据项。可由一个或若干个属性的集合来标识一个元组。该属性或属性集合称为码（key），后者又称复合码。其余属性称非主属性。关系数据库中的关系必须是规范化的，即应当满足一定要求（范式）。通常按属性间的依赖情况来确定关系规范化条件，并分为第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（BCNF）和第四范式（4NF）等。lNF是最起码的规范化要求，即关系中的每一数据项不可再分。规范化目的是消除属性间的数据依赖，避免数据冗余，使数据库关系模式更为合理。（周心铁） 地理数据库 自然地理和人文地理诸要素文件的集合。地理数据包括观测数据、分析测定数据、遥感数据和统计调查数据。按内容分为自然条件和社会经济两类数据。图形数据经过数字化后，在计算机内将各要素数据按一定的数据结构建立地理数据库，包括两种基本数据类型：描述地理实体属性的数据。如土地利用类型、河流名称、道路宽度和质量等；描述地理实体空间分布的数据。如实体位置（X，Y坐标集合）、实体间相邻关系等。这两类数据的管理方式不同。对地理属性数据可采用通用数据库管理系统进行管理，而对地理空间数据则需采用专门的空间数据管理系统进行管理，并在两者之间建立有效的联结。地理数据库是地理信息系统中最主要的数据基础，应用于地理过程、地理环境分析评价与制图。（周心铁） 地图数据库 以地图数字化数据为基础的数据库。包含要素如控制点、居民地、交通线、水文、地形、土地类型、行政界线等。数据主要是在具有统一比例尺和地理坐标系统的地图上按规范化、标准化要求数字化而获取的。这就有可能在较大的区域范围，以至全国范围内分层次、分区域逐步建立地图数据库，最后进行集中的地图数据管理。加拿大、瑞典、日本等国均以该方式建立各自的全国性地图数据库。地图数据库的建立有利于地图数据的保存与查询，是区域决策的一个重要数据基础。同时也是地图自动制图及有关工程设计的基础数据。（周心铁） 地名库 关于地名信息文件的集合。地名信息包括地名（现名、历史名）、地理坐标（经纬度或X，Y坐标）、地名类型（居民地、河流、湖泊、山峰等）、地名等级、行政隶属、所在图幅等。地名库可作为地图数据库的一个子集，在数据库管理系统管理下建立与地理实体空间位置间的联系，以提供查询检索。（周心铁） 专题数据库 数据内容侧重于某一专题的数据库。常针对某种专业应用而建立。如道路数据库存贮的数据包括道路名、长度、宽度、密度、运载能力、类型、结构、途经居民点、交通状况（车流量、车速限制）、道路位置（X，Y坐标）等。适用于交通道路管理或设计部门了解道路现状、进行道路管理、设计、维护与规划。对于不同的专题应用，需据其数据需求，确定其数据项，进行数据采集。故专题数据库具有明显的专业或部门性特点。其数据内容经过扩充可发展为综合数据库。（周心铁） 综合数据库 包括自然和社会经济因素的综合数据的数据库。数据内容包含多种专题类型，可满足较多专业、部门的应用要求。用于区域地理信息系统或区域管理信息系统。因考虑到系统应用并不局限于某个专门领域，故对数据库数据内容的要求相对较广泛，可涉及农业、工业、土地利用、土壤、植被、水文、地形、交通、人口、行政区域等方面，有明显的综合特点。综合数据库与专题数据库之间存在着内在联系，可由专题数据库扩充而来。（周心铁） 图形数据库 将地图与其它类型的平面图中的图形描述为点、线、面等基本元素，并将这些图形元素按一定数据结构（通常为拓扑数据结构）建立起来的数据集合。包括两个层次：第一层次为拓扑编码的数据集合，由描述点、线、面等图形元素间关系的数据文件组成，包括多边形文件、线段文件、结点文件等。文件间通过关联数据项相互联系；第二层次为坐标编码数据集合，由描述各图形元素空间位置的坐标文件组成。图形数据库仍是目前地理信息系统中对矢量结构地图数字化数据进行组织的主要形式。（周心铁） 图像数据库 遥感图像的数据集合。遥感图像包含多谱段组成的图像数据，数据量庞大。图像数据是图像像元灰度值的记录，以行列数据矩阵表示。图像数据库由两个层次数据集合构成。第一层次为图像数据词典。数据内容包括对图像总体特征的描述，如波段、行数、列数、精度、记录格式、最大值、最小值、成像日期等；第二层次为图像基础数据，根据第一层次数据内容所提供的有关信息，可直接进入基础数据集合，进行检索、处理操作。（周心铁） 数字地形模型 简称DTM。用一系列地面点空间坐标值（X，Y，Z）描述地表形态的一种方式。通常按一定格网间距，对地表高程进行数值采样的数字文件。采用格网结构进行数据组织，构成地形特征值数据矩阵以表示连续的地表面。地形特征值包括绝对高程、相对高程、单元高差、粗糙度、坡度、坡向、坡形（凸或凹）、地表面积、类型（山脊或山谷）等。由绝对高程数据组成的地形特征矩阵称数字高程模型（digitalelevationmodel，即DEM），是数字地形模型最基本的数据子集。其它各种地形特征值均可由此派生。数字地形模型高程数据的采集一般有两种途经：直接采集。在立体测图仪器上由图像（目前主要是航空像片）像对建立立体模型，进行量测，并按指定格网单元大小直接获得高程数据矩阵；间接采集。在地形图上通过对等高线数字化，并进行插值计算或按格网单元直接量算而获得。数字地形模型在地学分析与工程设计中得到广泛应用。如提取等高线，进行地形制图，或制作正射影像地图。它为地学综合分析提供高程、坡度、坡向等基本分析因子。在工程设计，如道路、管线、水利工程设计中，可利用它描绘剖面图，计算填挖土石方、淹没范围，评价工程经济技术指标等。目前在遥感图像处理中，开始引入地形信息，进行信息复合处理，从而明显地提高了分类精度。（周心铁） 数据结构 数据库中数据的组织方式。有效地表达出数据元素（记录、数据项）间的关系。在信息系统的设计与建立中起着十分关键的作用，决定了数据采集（数字化）、存贮、检索和操作处理的基本方式。数据结构分为数据逻辑结构和数据物理结构（存贮结构）。前者描述数据元素间的逻辑关系，包括线性表、栈、串、数组、树和图等。后者是数据逻辑结构的计算机内部表示（映像），包括向量、链表等。（周心铁） 格网结构 以格网单元为基础的地理空间数据组织方式，通过对制图区域按一定大小划分而构成的格网炬阵。每个格网单元是最基本的信息存贮和处理单元。格网形式有三角形、六边形、正方形、矩形等，但多采用正方形格网形式。格网结构是地理信息系统常采用的数据结构之一。对于每一格网数据矩阵来说，其行、列号隐含了地理实体的空间分布位置及其空间关系。每个格网单元记录相应空间实体的属性类型码，即属性编码。如果对同一区域内格网单元不同专题类型的空间实体作属性编码，则在地学综合分析中每个格网单元成为多维判别空间中的一点，并可根据分析数学模型对各格网单元进行判别分类与制图。以格网结构为基础的地理信息系统，优点是数据结构与数据处理方法较简单，适用于地学综合分析，但几何精度较低，且占用较多存贮空间。通常采用游程编码（runlengthencoding）方法进行格网数据的压缩。（周心铁） 多边形结构 又称向量结构。以点、线、面等图形元素为基础的空间数据组织方式。适用于地理信息系统中面状地理实体的计算机信息表示。地图中面状特征数字化的数据可描述为点（point）、矢量（vector）、结点（node）、线段（line）和多边形（polygon）等基本数据元素。点为最基本的地图数据元素，由一对坐标（X，Y）确定在平面中的位置。矢量由连结两点构成，有方向性，取决于线段数字化方向。结点为线段的两个端点，分为起始结点和终止结点。线段由两结点及结点间的一组有序点组成，包含一个或若干个连接的矢量，是两个多边形的公共边界。多边形表示面状地理实体的平面分布，是由一条或若干线段组成的闭合范围。对面状图来说，仅多边形具有属性意义。多边形结构分两个层次来建立地图数据元素的联系。第一层次根据拓扑学原理描述多边形一线段、线段一结点间的连接关系；第二层次以线段为基础描述图中目标的具体空间位置（X，Y坐标）。两个层次之间有坐标指针相关联。多边形结构通过这两个层次实现对地理空间数据的完整描述。（周心铁） 拓扑数据结构 根据拓扑几何学原理进行空间数据组织的方式。对于一幅地图，拓扑数据结构仅从抽象概念来理解其中图形元素（点、线、面）间的相互关系，不考虑结点和线段坐标位置，而只注意它们的相邻与联接关系。在地理信息系统中，多边形结构是拓扑数据结构的具体体现。根据这种数据结构建立了结点、线段、多边形数据文件间的有效联系，便于提高数据存取效率。（周心铁） 数据格式 数据保存在文件或记录中的一种形式。可为数值、字符或二进制数等形式。由数据类型及数增长度来描述。其确定应满足一定条件：保证记录所需要的全部信息；提高存贮效率，保证存贮空间的充分利用；格式标准化，保证有关数据处理系统间数据的交换。根据数据记录长度的特点，一般分为定长格式和变长格式。前者文件中记录具有相同的长度，后者长度由记录值长短确定。（傅乐元 周心铁） 数据项 数据记录中最基本的、不可分的有名数据单位。可以是字母、数字或两者的组合。通过数据类型（逻辑的、数值的、字符的等）及数据长度来描述。数据项用来描述实体的某种属性。在地理信息系统中，数据项描述对象是地理实体各要素及其属性，分为几何属性（地理位置和形状）和非几何属性，包括标量属性（各种量测值）和名称属性（地名及地物名）等。（傅乐元） 数据块 一组或按顺序连续排列在一起的几组记录，是主存储器与输入、输出设备或外存储器之间进行传输的一个数据单位。是数据的物理记录，与数据的逻辑记录（逻辑上有联系，在存储器上占有一组邻接单元的数据单位）之间的对应关系有3种方式：一个块即为一个记录；一个块包含若干个逻辑记录；一个逻辑记录占有几个块。数据块的大小可以是固定的或是可变的，块与块之间有间隙。设计数据块大小，受到多方面因素的影响，包括输入、输出效率，存储空间代价以及计算机应用特点等。（傅乐元） 数据输入 数据处理系统中，将系统外部原始数据传输给系统内部，并将这些数据以外部格式转换为系统便于处理的内部格式的过程。其方式与使用设备密切相关。在地理信息系统中，数据输入的方式通常为：矢量跟踪数字化。主要输入有关图形点、线、多边形位置坐标；光栅扫描数字化。主要输入有关图像或网格图数据；键盘输入。主要输入有关图形、图像的属性数据。（傅乐元） 数据存储 数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。常用的存储介质为磁盘和磁带。数据存储组织方式因存储介质而异。在磁带上数据仅按顺序文件方式存取；在磁盘上则可按使用要求采用顺序存取或直接存取方式。数据存储方式与数据文件组织密切相关，其关键在于建立记录的逻辑与物理顺序间对应关系，确定存储地址，以提高数据存取速度。（傅乐元） 数据编辑 对输入系统的数据进行修改、处理的过程。任务主要有：对数据进行校验检查，包括检查遗漏数据、多余数据和错误数据，进行增加、删除和修改操作；把数据重新编排组织成便于内部处理的格式。在地理信息系统中，因处理对象为空间实体，故图形编辑是数据编辑的主要方式。通常在图形显示，人机交互环境下进行点、线段的增删和属性数据修改等操作，为下一步分析处理建立符合要求的数据基础。（傅乐元 周心铁） 数据检索 从文件、数据库或存储装置中查找和选取所需数据。按查询问题的要求，分为简单检索（即单一因素的检索）和综合检索（即综合条件检索）。数据文件组织方式不同，数据检索的技术方法亦不同。对于顺序结构文件，常见方法有顺序检索、分块查找法、两分检索等。对于随机结构文件，常采用直接地址法、杂凑（hash）法等。地理信息系统中空间数据检索常涉及目标空间分布范围（行政区域、地理范围或空间关系等）及目标属性类型（地形高度、坡度、土地利用现状等）两个方面的综合条件。（傅乐元） 数据显示 将系统内部或外部存储器中的数据以可见或可读形式输出。有数据值直接显示、数据表显示、各种统计图形显示等形式。在地理信息系统中，反映空间信息的数据还可以图形或图像形式显示。数据显示除与数据本身有关外，还与显示设备有关。对于高分辨彩色显示器、彩色绘图机，显示精度高，并可利用不同颜色表示出不同数值。对于单色显示器、打印机，需设计不同显示符号来表示不同数值，以提高显示效果。（傅乐元） 数据编码 根据一定数据结构和目标的定性特征，将数据转换为代码或编码字符，在数据传输中表示数据组成，并作为传送、接受和处理的一组规则和约定。数据通过编码可建立数据间的内在联系，便于计算机识别和管理。地理信息系统中主要的数据编码是服务于空间信息分析的地理编码。即为识别图形点、线、面或格网位置及属性而建立的编码方法，包括拓扑编码和坐标编码。前者是表示空间数据位置相邻逻辑关系的编码方法；后者是表示空间数据位置在某一坐标系统下的量度，可以是隐式的（对格网数据）或显式的。（傅乐元） 数据操作 指对数据进行分类、归并、排序、存取、检索和输入、输出等标准操作。在地理信息系统中，存储信息还包括大量图形、图像等空间数据。对这些空间数据进行数据操作还包括：拼接操作。即将同一专题的两个或两个以上地理位置相邻区域的图形或图像数据文件，拼接为一个完整区域的数据文件；剪辑操作。即将一个区域某一专题图形或图像数据文件，按指定地理范围进行剪辑，保留范围以内的数据并生成新的数据文件；合并操作。即将一幅图形或图像数据，从一种分级分类系统上升到高一级分级分类系统而完成的相关类型的合并；叠合操作。是将同一区域不同专题的图形或图像数据，按照相同位置关系进行叠合处理，产生有综合信息的新图形或图像数据文件。（傅乐元） 数据运算 对数据依某种模式而建立起来的关系进行处理的过程。最基本的数据运算有：算术运算，如加、减、乘、除、乘方、开方、取模等；关系运算，如等于、不等于、大于、小于等；逻辑运算，如与、或、非、恒等、蕴含等。（傅乐元） 数据更新 以新数据项或记录，替换数据文件或数据库中与之相对应的旧数据项或记录。通过删除一修改一再插入的操作来实现。是地理信息系统建立地理数据的时间系列，满足动态分析的前提。遥感数据因具多时相和快速获取的特点，是地理信息系统进行专题数据更新的重要来源和基础。实现这一过程的条件，是遥感影像数据几何精度和分类精度的有效改善，同时还要建立遥感数据处理系统与地理信息系统之间的系统接口，提高不同数据结构、数据转换的精度与效率。（傅乐元） 坐标转换 空间实体的位置描述，从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程。通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。是各种比例尺地图测量和编绘中建立地图数学基础必不可少的步骤。在地理信息系统中，有两种意义的坐标转换，一是地图投影变换，即从一种地图投影转换到另一种地图投影，地图上各点坐标均发生变化；另一是量测系统坐标转换，即从大地坐标系到地图坐标系、数字化仪坐标系、绘图仪坐标系或显示器坐标系之间的坐标转换。（傅乐元） 数据匹配 数据之间按照某种内在关系进行配准。对表示地理实体的空间数据而言，包含两个方面的处理：一是实体之间在空间位置上相互联系所要求的处理（如计算相互之间的距离、区域的重叠覆盖等）；一是数据本身由于数据源不同，数据获取方式或时间不同所要求的处理（如两点一致性检验，线段一致性检验等）。空间数据匹配是进行多种专题信息复合处理与分析的几何基础。（傅乐元） 数据管理 利用计算机硬件和软件技术对数据进行有效的收集、存储、处理和应用的过程。其目的在于充分有效地发挥数据的作用。实现数据有效管理的关键是数据组织。随着计算机技术的发展，数据管理经历了人工管理、文件系统、数据库系统3个发展阶段。在数据库系统中所建立的数据结构，更充分地描述了数据间的内在联系，便于数据修改、更新与扩充，同时保证了数据的独立性、可靠性、安全性与完整性，减少了数据冗余，故提高了数据共享程度及数据管理效率。（傅乐元） 数据库管理系统 一组管理数据的软件系统。通常包括数据描述语言、数据操作语言和数据库管理例行程序。数据描述语言（DDL）用来定义数据库全局逻辑数据结构（模式数据描述语言），定义用户逻辑数据结构（子模式数据描述语言）和定义物理数据库结构（物理数据描述语言）。数据操作语言（DML）是向用户提供存储、检索、修改、删除数据的工具。主要由一些操作数据的语句组成，包括增加数据库中记录的存储语句，更新或删除数据的修改语句，查找数据元素的检索语句，给出信号访问某子模式并完成对数据存取的控制语句。数据库管理例行程序包括系统运行控制程序（如系统控制、有效性检验等）、语言翻译处理程序（DDL翻译，DML处理，终端查询语言翻译和数据库控制语言翻译）和公用程序（模式定义和子模式定义的公用程序，数据库更新，数据库重编，数据库结构维护，数据库恢复和性能监视的公用程序等）。（张晋） ARC/INFO软件系统 地理信息系统中用于地理数据管理的专用软件系统。主要由ARC和INFO两大部分组成。其中，美国环境系统研究所（ESRI）开发的ARC是一个空间数据管理系统；美国亨科软件公