二、计算机软件系统

计算机软件系统是指地理信息系统运行所必须的各种程序。通常包括： 1.计算机系统软件：由计算机厂家提供的为用户开发和使用计算机提供

方便的程序系统。通常包括操作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、库程序以及各种维护使用手册。

1. 地理信息系统软件：地理信息系统软件应包括五类基本模块（图 1-

1. ，即下述诸子系统：数据输入和检验、数据存储和管理、数据变换、数据输出和表示、用户接口等。

   1. 数据输入和校验：包括能将现有地图、外业观测数据、传感器获取的数据转换成计算机兼容的数字形式的各种转换软件（图 1-5）。许多计算机工具都可用于输入，例如人机交互终端（键盘与显示器）、数字化仪、扫描仪（卫星或飞机上直接记录数据或用于地图或航片的扫描仪）以及从磁带、磁盘、磁鼓上读取数字或数据的装置等。数据检验是通过观测、统计分析和逻辑分析检查数据中存在的错误，并通过适当的编辑方式加以改正。事实上数据输入和检验都是建立地理数据库必须的过程。

   2. 数据存储和管理：是地理信息系统的关键组成部分之一。数据存储和数据库管理（图 1-6）涉及地理元素（表示地表物体的点、线、面）的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织，使其便于计算机处理和系统用户理解等。用于组织数据库的计算机程序，称为数据库管理系统（DBMS）。地理数据库包括数据格式的选择和转换、数据的联结、查询、提取等。

1. 数据变换（图 1-7）：包括两类操作：①变换的目的是从数据中消除错误，数据更新，与其它数据库匹配；②为回答 GIS 提出的问题而采用的大量数据分析方法。空间数据和非空间数据可单独或联合进行变换运算。比例尺变换、数据与投影匹配（投影变换）、数据的逻辑检索、面积和边长计算等，都是 GIS 中一般的变换特征。其它一些变换处理可能极其偏重于专业应用，也可能是将数据合并到一个只满足特定用户需要的专门化 GIS 系统。

这里特别要指出的空间分析函数变换，它是指对单幅或多幅图件及其属性数据进行分析运算和指标量测。在这种操作中，以一幅或多幅图作为输入， 而分析运算结果则以一幅或多幅新生成的图件表示，在空间定位上仍与输入的图件一致，故可称为函数转换。空间函数转换可分为基于点或像元的空间函数，如基于像元的算术运算、逻辑运算或聚类分析等；基于区域的空间函数如叠加分类、区域形状量测等；基于邻域的空间函数如像元连通性、扩散、最短路径搜索等。量测包括对面积、长度、体积、空间方位、空间变化等指标的计算。

对空间数据的处理和分析，是地理信息系统功能的主要体现，也是系统应用数学方法的重要前提，其目的是为了取得系统应用所需要的信息，或对原有信息结构形式的转换。由上面的分析可知，这些转换、分析和应用类型是极其广泛的，它既包括比例尺和投影的数字变换、数据处理和分析，还包括地理或空间模型的建立。

1. 数据显示与输出（图 1-8）：是指地理信息系统内的原始数据或经系统分析和处理的结果传输给用户，它以报表、统计图、查询应答、地图形式在屏幕上显示，或通过打印机、绘图仪输出，也可通过通讯网络传输到其它计算机系统供用户使用。

1. 用户接口模块：该模块用于接收用户的指令和程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面，程序接口与数据接口。由于地理信息系统功能复杂，且用户又往往为非计算机专业人员，用户界面（或人机界面）是地理信息系统应用的重要组成部分，它通过菜单技术、用户询问语言的设置，还可采用人工智能的自然语言处理技术与图形界面（GUI）等技术， 提供多窗口和光标或鼠标选择菜单等控制功能，为用户发出操作指令提供方便。该模块还随时向用户提供系统运行信息和系统操作帮助信息，这就使地理信息系统成为人机交互的开放式系统。而程序接口和数据接口可分别为用户联接各自特定的应用程序模块和使用非系统标准的数据文件提供方便。

1. 应用分析软件：是指系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析的模型编制的用于某种特定应用任务的程序，是系统功能的扩充和延伸。应用程序作用于地理专题数据或区域数据，构成

   GIS 的具体内容，这是用户最为关心的真正用于地理分析的部分，也是从空间数据中提取地理信息的关键。用户进行系统开发的大部分工作是开发应用程序，而应用程序的水平在很大程度上决定系统的实用性优劣和成败。