簡介
地理信息系統GIS可以分為以下五部分：
人員，是GIS中最重要的組成部分。開發人員必須定義GIS中被執行的各種任務，開發處理程式。熟練的操作人員通常可以克服GIS軟體功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟體也無法彌補操作人員對GIS的一無所知所帶來的負作用。
數據，精確的可用的數據可以影響到查詢和分析的結果。
硬體，硬體的性能影響到軟體對數據的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。
軟體，不僅包含GIS軟體，還包括各種資料庫，繪圖、統計、影像處理及其它程式。
過程，GIS要求明確定義，一致的方法來生成正確的可驗證的結果。
地理信息系統的組成
GIS屬於信息系統的一類，不同在於它能運作和處理地理參照數據。地理參照數據描述地球表面(包括大氣層和較淺的地表下空間)空間要素的位置和屬性，在GIS中的兩種地理數據成分：空間數據，與空間要素幾何特性有關；屬性數據，提供空間要素的信息。
地理信息系統（GIS）與全球定位系統(GPS)、遙感系統(RS)合稱3S系統。地理信息系統(GIS)是一種具有信息系統空間專業形式的數據管理系統。在嚴格的意義上,這是一個具有集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統。例如，根據在資料庫中的位置對數據進行識別。實習者通常也認為整個GIS系統包括操作人員以及輸入系統的數據。
地理信息系統（GIS）技術能夠套用於科學調查、資源管理、財產管理、發展規劃、繪圖和路線規劃。例如，一個地理信息系統(GIS)能使應急計畫者在自然災害的情況下較易地計算出應急反應時間，或利用GIS系統來發現那些需要保護不受污染的濕地。
發展歷史
史前
15,000年前，在拉斯考克（Lascaux）附近的洞穴牆壁上，法國的CroMagnon獵人畫下了他們所捕獵動物的圖案。與這些動物圖畫相關的是一些描述遷移路線和軌跡線條和符號。這些早期記錄符合了現代地理資訊系統的二元素結構：一個圖形檔案對應一個屬性資料庫。
18世紀
18世紀地形圖繪製的現代勘測技術得以實現，同時還出現了專題繪圖的早期版本，例如：科學方面或人口普查資料。約翰·斯諾在1854年，用點來代表個例，描繪了倫敦的霍亂疫情，這可能是最早使用地理方法的位置。他對霍亂分布的研究指向了疾病的來源----一個位於霍亂疫情爆發中心區域百老匯街的一個被污染的公共水泵。約翰·斯諾將泵斷開，最終終止了疫情爆發。20世紀初期
20世紀初期將圖片分成層的“照片石印術”得以發展。它允許地圖被分成各圖層，例如一個層表示植被和另一層表示水。這技術特別用於印刷輪廓-繪製，這是一個勞力集中的任務，但他們有一個單獨的圖層意味著他們可以不被其他圖層上的工作混淆。這項工作最初是玻璃板上繪製，後來，塑膠薄膜被引入，具有更輕，使用較少的存儲空間，柔韌等等的優勢。當所有的圖層完成，再由一個巨型處理攝像機結合成一個圖像。彩色印刷引進後，層的概念也被用於創建每種顏色單獨的印版。儘管後來層的使用成為當代地理信息系統的主要典型特徵之一，剛才所描述的攝影過程本身並不被認為是一個地理信息系統-因為這個地圖只有圖像而沒有附加的屬性資料庫。60年代早期
GIS之父：羅傑·湯姆林森60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬體的發展導致通用計算機“繪圖”的套用。
1967年，世界上第一個真正投入套用的地理信息系統由聯邦林業和農村發展部在加拿大安大略省的渥太華研發。羅傑·湯姆林森博士開發的這個系統被稱為加拿大地理信息系統（CGIS），用於存儲，分析和利用加拿大土地統計局（CLI，使用的1:50,000比例尺，利用關於土壤、農業、休閒，野生動物、水禽、林業和土地利用的地理信息，以確定加拿大農村的土地能力。）收集的數據，並增設了等級分類因素來進行分析。
CGIS是“計算機製圖”套用的改進版，它提供了覆蓋，資料數位化/掃描功能。它支持一個橫跨大陸的國家坐標系統，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的“弧”，並在單獨的檔案中存儲屬性和區位信息。由於這一結果，湯姆林森已經成為稱為“地理信息系統之父”，尤其是因為他在促進收斂地理數據的空間分析中對覆蓋的套用。
CGIS一直持續到20世紀70年代才完成，但耗時太長，因此在其發展初期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業地圖套用軟體的供應商競爭。CGIS一直使用到20世紀90年代，並在加拿大建立了一個龐大的數位化的土地資源資料庫。它被開發為基於大型機的系統以支持一個在聯邦和省的資源規劃和管理。其能力是大陸範圍內的複雜數據分析。CGIS未被套用於商業。微型計算機硬體的發展使得象ESRI和CARIS那樣的供應商成功地兼併了大多數的CGIS特徵，並結合了對空間和屬性信息的分離的第一種世代方法與對組織的屬性數據的第二種世代方法入資料庫結構。20世紀80年代和90年代產業成長刺激了套用了GIS的UNIX工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末，在各種系統中迅速增長使得其在相關的少量平台已經得到了鞏固和規範。並且用戶開始提出了在網際網路上查看GIS數據的概念，這要求數據的格式和傳輸標準化。
建模系統
數據建模
將濕地地圖與在機場、電視台和學校等不同地方記錄的降雨量關聯起來是很困難的。然而，GIS能夠描述地表、地下和大氣的二維三維特徵。例如，GIS能夠將反映降雨量的雨量線迅速製圖。
這樣的圖稱為雨量線圖。通過有限數量的點的量測可以估計出整個地表的特徵，這樣的方法已經很成熟。一張二維雨量線圖可以和GIS中相同區域的其它圖層進行疊加分析。
拓撲建模
在過去的35年，在濕地邊上有沒有任何加油站或工廠經營過？有沒有任何滿足在2英里內且高出濕地的條件的這類設施？GIS可以識別並分析這種在數位化空間數據中的這種空間關係。這些拓撲關係允許進行複雜的空間建模和分析。地理實體間的拓撲關係包括連線（什麼和什麼相連）、包含（什麼在什麼之中）、還有鄰近（兩者之間的遠近）。網路建模
如果所有在濕地附近的工廠同時向河中排放化學物質，那么排入濕地的污染物的數量要多久就能達到破壞環境的數量？GIS能模擬出污染物沿線性網路(河流)的擴散的路徑。諸如坡度、速度限值、管道直徑之類的數值可以納入這個模型使得模擬得更精確。網路建模通常用於交通規劃、水文建模和地下管網建模。GIS
地理信息只是一堆數字紀錄，需要有合適的軟體去把它表示出來；與此同時，地理信息資料庫的建立，亦有賴合適軟體的幫助，把地理數據信息化。現時在工商界方面的市場普遍被兩大地理資訊系統巨頭ESRI及Mapinfo所壟斷，但他們亦能夠提供一套整全的地理資訊系統，以供客戶使用。政府及軍方機構往往用到特別打造的軟體，例如開源的GRASS或其他專門的系統，以配合他們的特殊需要。雖然現時有不少自由的閱覽GIS資料的工具，一般大眾可以輕易取得的地理信息，還得依靠GoogleEarth或微軟的VirtualEarth之類的系統。這些系統所提供的資料更往往偏重地域中心，例如：你可以清楚找到一個位於美國偏遠小鎮的停車位，但卻不能看得清楚一條位於首爾江南區的大街。網際網路連結編程界面
在網際網路服務普及的今天，不少地理資訊系統都提供編程界面，讓用戶通過這些界面及其系統建立各自的地理資訊信息頁面。這些編程界面，有利用VBA或JavasScript的。讓用戶很容易就可以提供衛星圖片或地圖的連結頁面，甚至加上行車路線或道理位置等信息。
移動GIS
通過與流動裝置的結合，地理資訊系統可以為用戶提供即時的地理信息。一般汽車上的導航裝置都是結合了衛星定位設備(GPS)和地理資訊系統(GIS)的複合系統；在香港曾經很流行的地圖王，則是一套可以安裝在PDA或手提電話上的即時地圖系統。
汽車導航系統是地理資訊系統的一個特例，它除了一般的地理資訊系統的內容以外，還包括了各條道路的行車及相關信息的資料庫。這個資料庫利用矢量表示行車的路線、方向、路段等信息，又利用網路拓撲的概念來決定最佳行走路線。地理數據檔案(GDF)是為導航系統描述地圖數據的ISO標準。汽車導航系統組合了地圖匹配、GPS定位和來計算車輛的位置。地圖資源資料庫也用於航跡規劃、導航，並可能還有主動安全系統、輔助駕駛及位置定位服務(LocationBasedServices,LBS)等高級功能。汽車導航系統的資料庫套用了地圖資源資料庫管理。
RTK
移動定位系統，精確定位誤差厘米級。
開發工具
組件式工具
組件式GIS開發工具是計算機技術發展的產物，代表了GIS開發的發展方向。它不僅有標準的開發平台和簡單易用的標準接口，還可以實現自由、靈活的重組。組件式GIS開發工具的核心技術是微軟的組件對象[2]模型（COM）技術，新一代組件式GIS開發工具多是採用ActiveX控制項技術實現的。比較常見的組件式GIS開發工具有：TatukGIS公司的DeveloperKernel、ThinkGeo公司的MapSuiteGIS、Intergraph公司推出的Geomedia，ESRI公司推出的MapObjects，GEOCONCEPT集團推出的GeoconceptDevelopmentKits等。優勢：在無縫集成和靈活性方面優勢明顯。GIS開發者不必掌握專門的GIS系統開發語言，只要熟悉基於Windows平台的通用集成開發環境，了解控制項的屬性、方法和事件，就可以實現GIS系統開發了。
集成式工具
集成式GIS開發工具意思是集合了各種功能模組的GIS開發包。比較常見的有：ESRI公司推出的ArcGIS、MapInfo公司的MapInfo、GEOCONCEPT集團的Geoconcept等。優勢：各項功能已形成獨立的完整系統，提供了強大的數據輸入輸出功能、空間分析功能、良好的圖形平台和可靠性能，缺點是系統複雜、龐大和成本較高，並且難於與其它套用系統集成。
模組式工具
模組式GIS開發工具是把GIS系統按功能分成一些模組來運行。比較常見的有：Intergraph公司的MGE。優勢：開發的GIS系統具有較強的針對性，便於二次開發和套用。
網路工具
WebGIS是指基於Internet平台的GIS地理信息系統，是利用網路技術來擴展和完善GIS地理信息系統的新技術。WebGIS還處於初級發展階段，不過已經有很多公司推出了WebGIS開發工具，TatukGIS公司的InternetServer(IS)、ThinkGeo公司的MapSuiteWebEdition、MapInfo公司的MapInfoProSever、Intergraph公司的GeoMediaWebMap、GEOCONCEPT集團的GeoconceptInternetServer（GCIS）等。優勢：開發的GIS系統具有良好的可擴展性和跨平台特性，使GIS真正實現大眾化。
原則和要求
地理信息有多種來源和不同特點，地理信息系統要具有對各種信息處理的功能。從野外調查、地圖、遙感、環境監測和社會經濟統計多種途徑獲取地理信息，由信息的採集機構或器件採集並轉換成計算機系統組織的數據。這些數據根據資料庫組織原理和技術，組織成地理資料庫。地理資料庫是系統的核心部分。庫中各種地理數據通常以多邊形（矢量）方式和格線（光柵）方式進行組織。多邊形作為區域的基本單元可以是某一級行政、經濟區劃單位，或某一地理要素的類型輪廓，它是由地理要素的專題信息（如類型代碼）和幾何信息（多邊形邊界的x、у 坐標值及其拓撲信息）構成（見多邊形數據系統）。格線方式對某一區域按地理坐標或平面坐標建立規則的格線，並對每個格線單元按行、列順序賦於不同地理要素代碼，構成矩陣數據格式（見格線數據系統）。為了實現數據資源的共享和互換，地理資料庫必須做到數據規範化和標準化，並有效地對各種地理數據檔案進行管理，實現對數據的監控、維護、更新、修改和檢索。地理數據通過軟體的處理，進行分析計算，並加以顯示。顯示的方式有地理圖、統計表和其他形式。
組成
包括硬體設備和軟體系統兩大部分。地理信息系統主要硬體設備有：①數據採集裝置，有各種類型的數位化儀；②人機圖形互動裝置，可採用高解析度的彩色圖形顯示器和輸入部件；③中央處理裝置，通常使用不同類型的數字計算機；④數據存儲設備，作為計算機的外存設備，主要是大容量的磁碟和磁帶機；⑤圖形輸出設備，有矢量式或光柵式繪圖機、靜電式符號列印設備等。地理信息系統軟體分為系統軟體和套用軟體。系統軟體包括計算機系統提供的作業系統、語言編譯系統、資料庫管理系統和數學庫，還有數位化操作軟體、基本的顯示繪圖軟體等。套用軟體範圍廣泛，功能多樣，如處理多邊形信息和格線信息的各種程式、多元統計分析程式、各種地理分析程式以及套用繪圖程式等。
特點
公共的地理定位基礎；具有採集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力；
系統以分析模型驅動，具有極強的空間綜合分析和動態預測能力，並能產生高層次的地理信息；
以地理研究和地理決策為目的，是一個人機互動式的空間決策支持系統。
產品分類
按功能
專題地理信息系統(ThematicGIS)區域地理信息系統(RegionalGIS)
地理信息系統工具(GISTools)
按內容
城市信息系統自然資源查詢信息系統
規劃與評估信息系統
土地管理信息系統等
GIS中使用的技術
信息來源
如果能將你所在州的降雨和你所在縣上空的照片聯繫起來，就可以判斷出哪塊濕地在一年的某些時候會幹涸。一個GIS系統就能夠進行這樣的分析，它能夠將不同來源的信息以不同的形式套用。對於源數據的基本要求是確定變數的位置。位置可能由經度、緯度和海拔的x，y，z坐標來標註，或是由其他地理編碼系統比如ZIP碼，又或是高速公路英里標誌來表示。任何可以定位存放的變數都能被反饋到GIS。一些政府機構和非政府組織正在生產製作能夠直接訪問GIS的計算機資料庫。可以將地圖中不同類型的數據格式輸入GIS。GIS系統同時能將不是地圖形式的數字信息轉換可識別利用的形式。例如，通過分析由遙感生成的數字衛星圖像，可以生成一個與地圖類似的有關植被覆蓋的數字信息層。同樣，人口調查或水文表格數據也可在GIS系統中被轉換成作為主題信息層的地圖形式。
資料展現
GIS數據以數字數據的形式表現了現實世界客觀對象(公路、土地利用、海拔)。現實世界客觀對象可被劃分為二個抽象概念:離散對象(如房屋)和連續的對象領域(如降雨量或海拔)。這二種抽象體在GIS系統中存儲數據主要的二種方法為：柵格（格線）和矢量。柵格（格線）數據由存放唯一值存儲單元的行和列組成。它與柵格（格線）圖像是類似的，除了使用合適的顏色之外，各個單元記錄的數值也可能是一個分類組（例如土地使用狀況）、一個連續的值（例如降雨量）或是當數據不是可用時記錄的一個空值。柵格數據集的解析度取決於地面單位的格線寬度。通常存儲單元代表地面的方形區域，但也可以用來代表其它形狀。柵格數據既可以用來代表一塊區域，也可以用來表示一個實物。
矢量數據利用了幾何圖形例如點、線（一系列點坐標），或是面（形狀決定於線）來表現客觀對象。例如，在住房細分中以多邊形來代表物產邊界，以點來精確表示位置。矢量同樣可以用來表示具有連續變化性的領域。利用等高線和不規則三角形格網（TIN）來表示海拔或其他連續變化的值。TIN的記錄對於這些連線成一個由三角形構成的不規則格線的點進行評估。三角形所在的面代表地形表面。
利用柵格或矢量數據模型來表達現實既有優點也有缺點。柵格數據設定在面內所有的點上都記錄同一個值，而矢量格式只在需要的地方存儲數據，這就使得前者所需的存儲的空間大於後者。對於柵格數據可以很輕易地實現覆蓋的操作，而對於矢量數據來說要困難得多。矢量數據可以像在傳統地圖上的矢量圖形一樣被顯示出來，而柵格數據在以圖象顯示時顯示對象的邊界將呈現模糊狀。
除了以幾何向量坐標或是柵格單元位置來表達的空間數據外，另外的非空間數據也可以被存儲。在矢量數據中，這些附加數據為客觀對象的屬性。例如，一個森林資源的多邊形可能包含一個標識符值及有關樹木種類的信息。在柵格數據中單元值可存儲屬性信息，但同樣可以作為與其他表格中記錄相關的標識符。
資料採集
數據採集——向系統內輸入數據——它占據了GIS從業者的大部分時間。有多種方法向GIS中輸入數據，在其中它以數字格式存儲。印在紙或聚酯薄膜地圖上的現有數據可以被數位化或掃描來產生數字數據。數位化儀從地圖中產生向量數據作為操作符軌跡點、線和多邊形的邊界。掃描地圖可以產生能被進一步處理生成向量數據的光柵數據。
測量數據可以從測量器械上的數字數據收集系統中被直接輸入到GIS中。從全球定位系統（GPS）——另一種測量工具中得到的位置，也可以被直接輸入到GIS中。遙感數據同樣在數據收集中發揮著重要作用，並由附在平台上的多個感測器組成。感測器包括攝像機、數字掃瞄器和雷射雷達，而平台則通常由航空器和衛星構成。大部分數字數據來源於圖片判讀和航空照片。軟拷貝工作站用來數位化直接從數字圖像的立體象對中得到的特徵。這些系統允許數據以二維或三維捕捉，它們的海拔直接從用照相測量法原理的立體象對中測量得到。現今，模擬航空照片先被掃描然後再輸入到軟拷貝系統，但隨著高質量的數字攝像機越來越便宜，這一步也就可被省略了。衛星遙感提供了空間數據的另一個重要來源。這裡衛星使用不同的感測器包來被動地測量從主動感測器如雷達發射出去的電磁波頻譜或無線電波的部分的反射係數。遙感收集可以進一步處理來標識感興趣的對象和類例如土地覆蓋的光柵數據。
除了收集和輸入空間數據之外，屬性數據也要輸入到GIS中。對於向量數據，這包括關於在系統中的對象的附加信息。
輸入數據到GIS中後，通常還要編輯，來消除錯誤，或進一步處理。對於向量數據必須要“拓撲正確”才能進行一些高級分析。比如說，在公路網中，線必須與交叉點處的結點相連。像反衝或過沖的錯誤也必須消除。對於掃描的地圖，源地圖上的污點可能需要從生成的光柵中消除。例如，污物的斑點可能會把兩條本不該相連的線連在一起。
資料操作
GIS可以執行數據重構來把數據轉換成不同的格式。例如，GIS可以通過在具有相同分類的所有單元周圍生成線，同時決定單元的空間關係，如鄰接和包含，來將衛星圖像轉換成向量結構。由於數字數據以不同的方法收集和存儲，兩種數據源可能會不完全兼容。因此GIS必須能夠將地理數據從一種結構轉換到另一種結構。
系統轉換
財產所有權地圖與土壤分布圖可能以不同的比例尺顯示數據。GIS中的地圖數據必須能被操作以使其與從其它地圖獲得的數據對齊或相配合。在數字數據被分析前，它們可能得經過其它一些將它們整合進GIS的處理，比如，投影與坐標變換。地球可以用多種模型來表示，對於地球表面上的任一給定點，各個模型都可能給出一套不同的坐標（如緯度，經度，海拔）。最簡單的模型是假定地球是一個理想的球體。隨著地球的更多測量逐漸累積，地球的模型也變得越來越複雜，越來越精確。事實上，有些模型套用於地球的不同區域以提供更高的精確度（如北美坐標系統，1983-NAD83-只適合在美國使用，而在歐洲卻不適用）。投影是製作地圖的基礎部分，它是從地球的一種模型中轉換信息的數學方法，它將三維的彎曲表面轉換成二維的媒介（比如紙或電腦螢幕）。不同類型的地圖要採用不同的投影系統，因為每種投影系統有其自身的合適的用途。比如一種可以精確反映大陸形狀的投影會歪曲大陸的相對尺寸（翻譯的是英文的維基百科）
空間分析
空間分析能力是GIS的主要功能，也是GIS與計算機製圖軟體相區別的主要特徵。空間分析是從空間物體的空間位置、聯繫等方面去研究空間事物，以及對空間事物做出定量的描述。一般地講，它只回答What（是什麼？）、Where（在哪裡？）、How（怎么樣？）等問題，但並不（能）回答Why（為什麼？）。空間分析需要複雜的數學工具，其中最主要的是空間統計學、圖論、拓撲學、計算幾何等，其主要任務是對空間構成進行描述和分析，以達到獲取、描述和認知空間數據；理解和解釋地理圖案的背景過程；空間過程的模擬和預測；調控地理空間上發生的事件等目的。空間分析技術與許多學科有聯繫，地理學、經濟學、區域科學、大氣、地球物理、水文等專門學科為其提供知識和機理。除了GIS軟體捆綁空間分析模組外，也有一些專用的空間分析軟體，如GISLIB、SIM、PPA、Fragstats等。
行業概況
供求關係是一個地理信息系統行業能否快速發展的前提。目前來看，市場需求是很大的，而供應方面卻略顯不足，尤其是擁有核心智慧財產權，專利產品及服務質量過硬的企業並不多，行業整體缺乏品牌效應。在需求旺盛的階段，行業需求巨大，發展前景好，這是毋庸置疑的。業內企業共同努力，尤其需要發揮盡善盡美的研發精神，進一步提高研發技藝，降低成本，真正解決客戶的實際困難，嚴把質量關，提供最可靠的產品及服務。類型
按性質分為靜態非空間模式、靜態空間模式、動態非空間模式和動態空間模式 4種地理信息系統。靜態非空間模式系統以瞬時段經濟社會數據為主要管理對象，它與現行的手工統計信息系統接口；動態非空間模式系統處理隨時間變化的經濟社會數據，它與手工統計信息系統有密切關係；靜態空間模式系統和動態空間模式系統的特點要與地圖數據、空間遙感數據接口，反映各種地理要素的空間變化特徵和過程。一個大型的地理信息系統,根據各地理要素的數據性質包含上述4種模式，而以動態空間數據模式為其核心。小型、初級地理信息系統則僅採用靜態非空間模式，以滿足地方或小城鎮對地理信息的需求。
按套用功能分為專題地理信息系統、區域地理信息系統和地理信息技術處理系統。專題地理信息系統是根據專門地理問題的需求而建立的，如土地利用信息系統、能源信息系統、水資源信息系統、旅遊信息系統、城市規劃管理信息系統。區域地理信息系統以一定的區域作為研究對象，既有區域綜合地理信息系統，也有區域專題信息系統，直接服務於區域發展的部門和綜合數據管理。地理信息技術處理系統是面向技術處理的，如遙感數據處理系統、計算機輔助製圖系統、地理數據分析系統等。
性質定位
地理信息系統是地理科學、信息科學及計算機科學等的交叉學科，是一門新興的學科，在社會、經濟建設中有著非常廣泛的套用。北京大學於1990年開始在地理類本科生課程中開設地理信息系統概論，並定為必修科目，1998年正式設立地理信息系統本科專業，是我國最早開設這一專業的院校之一，為社會培養了大批的高層次人才。
在地理信息系統本科專業的課程設定中，地理信息系統概論是一門骨幹必修基礎課，也是學生第一門地理信息系統專業課程。目前，地理信息系統概論已經是北京大學地球與空間科學學院的及環境科學學院的本科必修課程，同時也是眾多相關院系的選修課程。這門課程的基礎定位是：使學生掌握正確的專業基本概念和基礎認識，掌握地理信息系統的基本框架結構，了解地理信息系統的套用及發展狀況，從而為其後續專業及相關的學習和研究指引正確方向、打好堅實基礎。
指導思想
地理信息系統是一門綜合性的套用學科，它對於學生的地理科學及信息科學、計算機科學基礎要求比較高。同時，地理信息系統目前發展非常迅速，套用越來越廣泛，因而儘管本課程是一門基礎課程，其內容的更新速度確實非常迅速的。結合這些特點，基於課程目的和課程定位，本課程建設的基本指導思想是：1、堅持理論與實踐相結合。本課程作為本科生的入門課程，對相關的基礎概念、基礎知識及基本原理需要進行充分、翔實的講解，使學生牢固的予以掌握
2、堅持基礎理論體系與最新進展相結合。本課程講授地理信息系統的完整的理論體系與框架，以便為學生的後續學習研究打好基礎。
3、堅持個性化教育的原則。地理信息系統是一個交叉學科，需要的專業背景知識較多，包括地理科學、信息科學及計算機科學等，同時其套用方向又非常廣泛。
4、積極運用新型的教學手段。針對課程中的重點與難點，本課程積極採用文字、圖片、視頻、動畫等新型教學手段，以提高課程的趣味性，提高學生的參與程度，幫助學生進行理解和記憶。由於地理信息系統本身就是軟體系統，因而課堂教學講授中還採用了現場操作、現場演示的教學方法，並大力鼓勵學生走上講台進行操作，大大提高了學生的參與程度。
教學內容
本課程教學的主要內容包括四個主要模組：模組一：基本概念和理論
要點1：概述
地理信息系統的基本概念：信息、數據、地理數據、地理信息；地理信息系統及其重要類型；地理信息功能概述；地理信息系統的研究內容；地理信息系統發展簡史
要點2：從現實世界到比特世界
對現實世界的地理認知：認知與認知模型；現實世界的抽象：現實世界－概念世界－地理空間世界－緯度世界－項目世界；比特世界
要點3：空間數據模型
空間數據模型基本概念；場模型；要素模型；基於要素的空間關係分析；網路結構模型；時空模型；三維模型
要點4：空間參照系與地圖投影（本部分系針對非地理專業學生設定，不是正式授課內容）
地球橢球體；坐標系；地圖投影基本問題；高斯-克呂格投影；地形圖的分幅與編號
要點5：GIS中數據
數據涵義與類型；數據的測量尺度：命名量－次序量－間隔量－比率量；地理信息系統數據質量：數據質量來源與控制；空間數據元數據：元數據的基本概念－元數據的套用－元數據的獲取－元數據的存儲與功能實現。
模組二：地理信息系統的框架與功能
要點1：空間數據獲取與處理
地圖數位化：概述－地圖數據類型－數位化儀數位化－掃描矢量化及常用算法；空間數據錄入後處理：坐標變化－圖形拼結－拓撲生成。
要點2：空間數據管理
空間資料庫：空間資料庫－GIS內部數據結構；柵格數據及其編碼：柵格數據結構－決定柵格單元代碼的方式－編碼方法；矢量數據結構及其編碼：矢量數據結構－編碼方法；矢量與柵格結構的比較與轉換算法；空間索引機制；空間信息查詢：基於屬性特徵的查詢－基於空間關係和屬性特徵的查詢（SQL）－空間擴展sql查詢語言（GSQL）。
要點3：空間分析
空間查詢與量算；空間變換；再分類；緩衝區分析；疊加分析；網路分析；空間插值；空間統計分類分析
要點4：數字地形模型(DTM)與地形分析
DEM與DTM；DEM的主要表示方法：規則格線模型－等高線模型－TIN模型－層次模型；DEM模型的相互轉換：不規則點生成TIN-格線DEM轉成TIN；等高線轉為格網DEM－利用格網DEM提取等高線－TIN轉為格網DEM；DEM建立：DEM數據採集方法－數字攝影測量－DEM數據質量控制；DEM的分析與套用：格網DEM套用－TIN分析套用。
要點5：空間建模與空間決策支持
空間分析過程及其模型；空間決策支持模型：空間分析決策的複雜性，基本理論與方法－空間決策系統－空間決策的模型管理；專家系統：專家系統的基本組成、知識處理與系統實例；數據倉庫與空間數據挖掘：數據倉庫－數據挖掘－空間數據挖掘；GIS空間分析與空間動態建模：GIS與空間動態模型的結合方式－元胞自動機簡介－元胞自動機模擬林火蔓延模型－元胞自動機的局限性；空間相互作用與位置（分配模型）：空間最佳化模型的定義與分類－靜態離散空間最佳化模型的數學表達（線性規劃）。
要點6：空間數據表現與地圖制度
地理信息系統數據表現與地圖學：數學法則－符號－製圖綜合；地圖的符號；專題信息表現：分類與內容－表現方法－表現手段；專題地圖設計：圖幅基本輪廓設計－區域範圍的確定－專題地圖數學基礎的設計－圖面設計；製圖綜合：概念－影響因素－基本方法；地理信息的可視化：基本概念－地學可視化類型－虛擬地理環境。
模組三：地理信息系統套用
要點1：3S集成技術
遙感簡介；GPS簡介；GIS/RS的集成及具體技術；GIS/GPS的集成及具體技術；GIS/RS/GPS的集成。
要點2：網路地理信息系統
網路的基本概念；分散式地理信息系統：分散式系統和C/S模型－網路地理信息系統的組合方式－網路地理信息系統的概念設計；WebGIS：簡介與實現技術。
要點3：地理信息系統套用實例
城市規劃、建設管理；農業氣候區劃；大氣污染監測管理；道路交通管理；地震災害和損失估算；地貌研究；醫療衛生；軍事套用。
要點4：地理信息系統套用項目組織與管理
地理信息系統套用項目簡介：模式與分類－開發方式；套用項目策略規劃；套用項目契約；套用項目軟硬體規劃；子項目劃分與管理；項目預算；人員管理；開發與數據管理；項目控制與評估；軟體研製與開發質量管理：ISO9000－CMM模型。
要點5：地理信息系統軟體工程技術
軟體工程簡介；GIS領域的體系結構與構件；GIS需求分析；數據管理設計；界面設計；GIS設計模式；使用CASE工具。
模組四：地理信息系統的前沿問題與發展趨勢
要點1：地理信息系統標準
地理信息系統標準簡介；ISO/TC211；OpenGIS。
要點2：地理信息系統與社會
GIS的社會化；GIS的社會化的相關問題：產業－政策－法律－教育與評估認證；社會對GIS發展的影響。
要點3：地球信息科學和數字地球
地球信息科學的概念與研究內容；數字地球的產生背景與概念；數字地球核心技術綜述；國家信息基礎設施和國家空間數據基礎設施。
課程特色
地圖學1、堅持理論與實踐相結合。本課程作為本科生的入門課程，對相關的基礎概念、基礎知識及基本原理需要進行充分、翔實的講解，使學生牢固的予以掌握。同時，為了改變學生在基礎課程中容易“死記硬背”的問題，突出地理信息系統的套用特點，在課堂教學中引用大量套用實例；本課程還設定了專門的實習課，並安排了專門的實習課教師，布置了具體的實習作業，以使學生能夠掌握常見的套用系統的使用和操作，並提高學生的實際動手解決問題的能力。
2、堅持基礎理論體系與最新進展相結合。本課程講授地理信息系統的完整的理論體系與框架，以便為學生的後續學習研究打好基礎。同時，考慮到學科的快速發展，在基礎理論的基礎上，增加了地理信息科學與數字地球、地理信息系統與社會、地理信息系統標準、地理信息系統工程的章節，以使學生對學科的最前沿發展有所了解、有所掌握。
3、堅持個性化教育的原則。地理信息系統是一個交叉學科，需要的專業背景知識較多，包括地理科學、信息科學及計算機科學等，同時其套用方向又非常廣泛。針對這個特點，我們在教材編制中涵括了常見的基礎知識，如部分計算機及網路常識、地圖學的基本原理等，並在課程中對基礎知識有欠缺的同學進行有針對性的輔導。同時，在安排專題講座及課程實習時，也不是千篇一律，而是針對學生的專業方向進行了相應的安排。
4、注重提高學生的實踐動手能力。考慮到地理信息系統學科的套用特色，本課程非常注重提高學生實際的動手能力。在授課現場增加了提問，實際操作等內容，並通過課程作業、實習、綜合作業的方式要求學生實際動手解決問題。這最終又加強了學生對基礎知識的掌握。
5、積極運用新型的教學手段。針對課程中的重點與難點，本課程積極採用文字、圖片、視頻、動畫等新型教學手段，以提高課程的趣味性，提高學生的參與程度，幫助學生進行理解和記憶。由於地理信息系統本身就是軟體系統，因而課堂教學講授中還採用了現場操作、現場演示的教學方法，並大力鼓勵學生走上講台進行操作，大大提高了學生的參與程度。
教學方式
在地理信息系統概論的教學中，教學組非常注重學生的主動思考，主動學習，並大力強調學生的動手實踐。
1、本課程的基本教學方式是課堂講授。
2、有針對性的課下作業。
3、實習教學是教學的重要一環。
4、鼓勵學生參與科研。
5、提供網路交流平台輔助教學。
語義學
全球資訊網聯盟的語義網運動中出現的工具和技術被證明在信息系統的數據集成問題中十分有用。相應地，這種技術已被提議作為一種促進GIS套用之間的互操作性和數據重用的手段，並啟用了新的分析機制。本體是這種語義方法的關鍵組成部分，因為它們遵循一個在特定領域的概念和關係下被機器可讀的正式規範。反過來，這使得地理信息系統專注於一個的數據的意義，而不是它的語法或結構。臨時本體是在GIS套用領域開發的，例如由英國地形測量局和美國宇航局噴氣推進實驗室開發的SWEET本體開發得水文本體論。此外，簡單的本體和語義元數據標準正在由全球資訊網聯盟地理培育集團發表出來以便在網路上表述地理空間數據。
社會套用
隨著GIS在決策中的普及，學者們已經開始審議地理信息系統的社會影響。有人認為，地理信息的生產、分配、利用和表述的很大程度上與社會環境有關。其他相關議題包括著作權、隱私和審查的討論。較為樂觀的GIS社會套用是將它作為一個公眾參與的工具來套用。規劃
測繪地理信息發展“十二五”總體規劃綱要
國家測繪地理信息局日前印發了《測繪地理信息發展“十二五”總體規劃綱要》，目標是到2015年，建成數字中國地理空間框架和信息化測繪體系。規劃還提出，爭取把地理信息產業納入國家戰略性新興產業規劃。
統計顯示，截至“十一五”末，我國地理信息產業總值突破1000億元；而到“十二五”末，這一數字有望突破2000億元。倍增的規模將給地理信息產業鏈上下游企業帶來巨大的市場空間。
推進地理信息資源整合
規劃提出，要加快推進地理信息資源整合和數字城市建設。據統計，“十一五”期間，我國數字城市建設試點和推廣城市已達130個。國家測繪地理信息局副局長王春峰表示，“十二五”期間將在全國全面推進數字城市建設，力爭完成全部333個地級市和部分有條件的縣級市的數字城市建設。
國家測繪地理信息局日前發布的2011年測繪工作要點明確要求，進一步加快數字城市建設步伐，力爭在2011年完成100個以上、啟動100個以上數字城市建設，使數字城市覆蓋全國2/3以上的地級城市。業內人士指出，基於這樣的建設速度，未來3-5年，數位化城市管理平台的市場容量將超過100億元。
值得注意的是，“十一五”末，公眾版國家地理信息公共服務平台“天地圖”開通並產生重要影響。規劃提出，“十二五”期間將“天地圖”服務功能延伸到省級和市級，並加大“天地圖”推廣套用工作力度，將其打造成為網際網路內容服務的中國自主品牌。
爭取納入新興產業規劃
規劃還表示將繼續完善產業發展政策，爭取把地理信息產業納入國家戰略性新興產業規劃。鼓勵地理信息企業參與政府採購，推動企業自主創新產品在政府投資項目中的套用，努力實現重大測繪工程中國產裝備使用比例超過50%。
規劃還提出，要深入挖掘基於位置的地理信息服務等方面的市場潛力，大幅度提高地理信息服務業務覆蓋範圍和市場盈利水平。其中包括加大地理信息技術與有關技術的集成套用，培育新的經濟成長點。加大地理信息技術和位置服務產品在電子商務、電子政務、智慧型交通、現代物流等方面的套用；開發基於地理信息的電子遊戲產品、地理信息電視頻道以及基於物聯網的位置服務產品等。
隨著多項引導性政策的出台，地理信息產業鏈上下游企業將迎來巨大的市場機遇。
巡更套用
地理信息系統(GeographicInformationSystem)，簡稱GIS系統。它是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行採集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。GIS通常和GPS結合使用。對於大範圍的、露天的巡更巡檢，巡更人員手持GPS巡檢器，實時接收GPS衛星定位訊息(時間、經緯度)，並按預先設定的時間間隔自動傳送或者在特定地點手動傳送定位信息到無線通訊前置機。無線通訊前置機在收到定位信息後將數據傳輸到管理系統平台，系統軟體採用GIS電子地圖技術，動態顯示和回放巡檢軌跡，交由GIS分析可得該巡邏點的詳細信息
專業設定
培養目標
本專業培養具備地理信息系統與地圖學的基本知識、基本技能，能在科研機構或高等學校從事科學研究或教學工作，能在城市、區域、資源、環境、交通、人口、住房、土地、基礎設施和規劃管理等領域從事與地理信息系統有關的套用研究、技術開發、生產管理和行政管理等工作的地理信息系統高級專門人才。培養要求
本專業學生主要學習地理信息系統和地圖學、遙感技術方面的基本理論和基本知識，受到套用基礎研究和技術開發方面的科學思維和科學實驗訓練，只有較好的科學素養，具有地理信息系統研究、設計與開發的基本技能及初步的教學、研究、開發和管理能力。知識能力
1、掌握數學、物理、計算機科學等方面的基本理論和基本知識；2、掌握地理信息系統和地圖學的基本理論、基本知識和基本實驗技能，以及地理信息系統技術開發的基本原理和基本力法；
3、了解相鄰專業如地理學、資源環境與城鄉規劃管理、測繪工程等的一般原理和方法；
4、了解國家科學技術政策、智慧財產權、可持續發展戰略等有關政策和法規；
5、了解地理信息系統的理論前沿、套用前景和最新發展動態，以及地理信息系統產業發展狀況；
6、掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法；具有-定的實驗設計、創造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。
主幹學科
地理學、地圖學、計算機科學與技術、攝影測量與遙感學、GPS。主要課程
自然地理學、人文地理學、經濟地理學、地圖學、遙感技術、資料庫技術、地理信息系統原理、地理信息系統設計與套用等。實踐教學
普通物理實驗、自然地理實習、測量學實習、地圖學實習、GIS原理實驗、空間資料庫設計、空間分析課程設計、GIS項目開發與設計、數字圖像處理實驗、遙感技術與方法實驗等。根據課程要求，最好從一年級時便安排教學實習，也可到高年級時安排。包括室內與野外實習、生產實習和畢業論文等，一般安排10--20周。中國的發展
目前中國處於高速發展階段，它是數字城市的支撐技術之一，很多行業都引入了GIS軟體平台，提高信息化水平，多數高校都開設了該學科，培養的學生就業率也高，國內GIS公司有數千家，國產GIS軟體占據國內市場份額75%以上，打破了國外GIS軟體壟斷市場的局面。IT辭彙
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