地理信息与地理信息系统

地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征，它是对表征地理特征与地理现象之间的地理数据的解释。地理数据包括空间位置、属性特征及时域特征三部分。空间位置数据描述地物所在位置; 属性特征数据是属于一定地物，且描述其特征的定性或定量指标; 时域特征数据是指地理数据采集或地理现象发生的时段/时刻 ( 如在矿乎返井瓦斯监控系统中，如瓦斯浓度、巷道风速、井下压力随时间变化等) ( 刘桥喜等，2004) 。空间位置、属性特征及时域特征是地理空间分析的三个基本要素。

地理信息系统是融计算机图形和数据库于一体，对空间数据进行采集、存储、更新、分析、输出等处理的工具宏野。地理信息系统的数据库包括空间数据 ( 又称图形数据) 和属性数据两部分，空间数据主要负责点 ( point) 、线 ( line，arc) 、面 ( surface) 等图形实体的管理，而各类图形实体的属性管理则由 SQLServer，Oracle 等数据库来承担。事实上，人类对地球三维空间中任意实体的表达，应该是图形和属性的并集，这样，才能对物体进行较为精确的描述。所以，只有地理信息系统才能对空间目标进行有效的描岁绝饥述 ( 石磊等，2005) 。

地理信息系统是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘科学。GIS 把这些技术与学科有机地融合在一起，并与不同数据源的空间和非空间数据相结合，通过空间操作和模型分析，提供对规划、管理和决策有用的信息产品 ( 刘铁民等，2004) 。

地理信息系统 ( GIS) 与管理信息系统 ( Manger Information System，MIS，如矿井巷道检索系统、通风管理系统等) 的主要区别在于: GIS 要对图形数据库和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS 的软硬件设备要复杂、系统功能要强; 而 MIS 则是只有属性数据库的管理，即使存储了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询，没有拓扑关系。如图 2. 3 所示，有一张煤层区域地质图，在计算机中没有存储图形，只存储了右边的列表。

图 2. 3 煤层区域图信息

图 2. 3 中数据是按矩阵排列，一行称为一个 “记录”，一列是同类项称为一个 “域”，每一行代表一个独立的矿井单元所具有的属性。查询时可以做逻辑运算，不受域和记录个数的限制。例如，可以检索煤层厚度大于 4m，瓦斯含量大于 15m3/ t 的矿井，查询结果为林北矿，安东矿和洪阳 2 井。这里虽然管理的是矿井资源信息，但没有反映空间结构( 与地理位置无关) ，因而该系统仍属于 MIS 的类型。

地理信息系统和地图数据库虽然都有空间查询、分析和检索功能，但是地图数据库不可能像 GIS 那样去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息。

地理信息系统与计算机辅助制图系统 ( CAD) 的共同特点是二者都有参考系统，都能描述图形数据，但 CAD 图形功能较强，属性库功能相对要弱 ( 刘铁民等，2004) 。相对而言，GIS 完善了上述各种系统存在的不足。实现数据输入、存储、编辑，操作运算，数据查询、检索，应用分析，数据显示，结果输出等功能。其他各种功能，下述各章还会进行详细介绍。