一个实用的地理信息系统，要支持对空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本构成包括以下四个主要部分: 系统硬件、系统软件、数据库系统、系统管理和操作人员。这里，计算机系统软、硬件是其核心部分，空间数据反映 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式 ( 图 10-2) 。
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图 10-2 GIS 的组成
1. 系统硬件
GIS 由于其任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称，可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，是 GIS 的物理外壳。GIS 系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持和制约。构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出设备、中央处理单元 ( CPU) 、存储器 ( 包括主存储器、辅助存储器) 等，这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息，使其完成任务，并将处理得到的结果或信息提供给用户，同时保存数据以备现在或将来使用。图 10-3 为常见的实现输入/输出功能的计算机外围设备。
图 10-3 GIS 的硬件组成
2. 系统软件
GIS 软件是系统的核心，用 于 执 行 GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等，按照其功能分为 GIS 专业软件、数据库软件和系统管理软件等，如图 10-4 所示。
GIS 专业软件一般指具有丰富功能的通用 GIS 软件，它包含了处理地理信息的各种高级功能，可作为其他应用系统建设的平台。代表产品有 Arc/Info，MGE，MapInfo，MapGIS 等。它们一般都包含如下核心模块:数据输入与编辑、空间数据管理、数据处理与分析、数据输出、用户界面、系统二次开发功能。
图 10-4 GIS 的软件层次
数据库软件除了在 GIS 专业软件中用于支持复杂空间数据的管理以外，还包括服务于非空间属性数据为主的数据库系统，这类软件有: Oracle，Sybase，Informix，DB2，SQLserver 等。由于这类数据库软件具有快速检索、满足多用户并发和数据安全保障等功能，目前能在这些现成的关系型商业数据库中存储 GIS 的空间数据。
系统管理软件主要指计算机操作系统，如 Windows XP，Vista，Linux 等，它们关系到GIS 软件和开发语言使用的有效性，因此也是 GIS 软硬件环境的重要组成部分。
3. 数据库系统
数据库系统是地理信息系统的操作对象与管理内容，它是指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据。这些数据可以是数字、文字、表格、图像和图形等，它们由系统建造者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他输入设备输入到地理信息系统中，其相应的区域信息包括位置信息、属性信息和空间关系等。
地理信息系统中的数据类型有空间数据和非空间的属性数据两大类。
空间数据用来确定图形和制图特征的位置，是以地球表面空间位置为参照。根据地理实体的空间图形表示形式，可将空间数据抽象为点、线、面三类元素。空间数据具体反映了两方面信息: ①在某个已知坐标系中的位置，也称几何坐标，主要用于标识地理景观在自然界或包含某个区域的地图的空间位置，如经纬度、平面直角坐标、极坐标等; ②实体间的空间相关性，即拓扑关系 ( Topology) ，用于表示点、线、网、面等实体之间的空间联系，如边界线与面实体间的构成关系，面实体与岛或内部点的包含关系等。空间拓扑关系对于地理空间数据的编码、录入、格式转换、存储管理、查询检索和模型分析都有重要意义，是地理信息系统的特色之一。
非空间的属性数据用来反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。非几何属性分为定性和定量两种，前者包括名称、类型、特性等，如岩石类型、土壤种类、土地利用、行政区划等; 后者则包括数量和等级等，如面积、长度、土地等级、人口数量、降雨量、水土流失量等。任何地理实体至少包含一个属性，而地理信息系统的分析、检索主要是通过对属性的操作运算来实现的。
4. 系统管理和操作人员
人是 GIS 中的重要构成因素。GIS 不同于一幅地图，它是一个动态的地理模型，仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。对于合格的系统设计、运行和使用来说，地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键，强有力的组织是系统运行的保障。一个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师，以及最终运行系统的用户。
关于GIS大学生涯规划的思考
当前的GIS教育现状，大家或多或少有所了解。我在《GIS初学者》第一期的《中国GIS本科生学习现状调查报告》一文中进行了简单的调查、阐述与分析。由于有太多的阻力因素存在，教学改革不是一朝一夕就能开展的，因此迷茫的朋友们，还是不要指望学校会给你喂好饭吧。作为一个成年人，应该有自己的思想和意志，走自己的路。
路径选择，首先要知道自己在哪儿，要去哪儿——这是给自己的所在地和目的地定位。所在地的定位没什么问题，能考上大学的人，差不多都对自己的知识和技能、素质和能力、性格和品格有一定 的认识，只是精度不同而已。目的地的定位却是个大问题，大多数人只能笼统地说出找工作、做学问或创业，再想看清晰一点却是难于上青天。窃以为这是很多人迷茫的一个重要的方面。想当初，从小喜爱地图的我怀着一腔热情报考GIS专业，却也弄不清自己到底想做什么，使得两年的大好时光白白浪费（尽管用传统的衡量“好学生”的标准我可谓是相当成功），加上考研，一共是三年青春向东流，现在 每每想来，总是痛心不已。值此毕业之际，我将自己的思想整理了一下，希望能为迷茫的朋友做个导航。
方向1：开发工程师
毕业后要找工作的朋友，得考虑下有哪些工作和自己喜欢什么工作。由于目前GIS就业市场的形势是供大于求、僧多粥少，因此更多的还是考虑市场需求比较好。
据《GIS开发者》第六期的《中国GIS人才生存状况调查报告》一文，“在众多GIS单位中，其主营业务大多是工程开发或软件研发和销售。从事数据处理的单位比例也达18%”，“单位对人才需求最多的是资深开发人员，其次是程序员和项目经理。由此也可看出，如果想从事GIS行业，较强的编程能力才是‘通行证’”。打开各大论坛的求职招聘版，也可以看到几乎每个单位都招开发人员。这里找了很典型的一则招聘启事：
职位：GIS开发工程师
要求：熟练掌握C#/C++使用；熟练掌握ArcGIS Engine 9.0以上版本的使用；有C#/C++结合Engine项目经验者优先；
这则启事简单明了，一共三点要求：语言、组件、经验。客观地说，对应聘者的要求还是很低的，我想一个普通的高中毕业生认真地自学一年应该能够胜任。然而，按部就班的“优秀”本科毕业生却未必能满足这些要求。第一，学校基本上只教VB和C这两门基础的教学语言，目标是过二级、三级，然而考级对编程的要求与工作中对编程的要求完全是两码事，不是一个方向。第二，曾经风靡的两种GIS组件MapX和MO正在退出社会舞台，然而在课堂上仍然是主打。第三，有开发经验的学生太少了，很多学校完全不教二次开发，即使教，对学生的要求也不高，实现简单的浏览、查询就行了，这根本算不上项目经验。因此，想从事开发工作的朋友们，必须在校园里开展自助学习。个人认为，认认真真地参加一次ESRI或超图办的开发组比赛，就可以达到普通公司的要求了。下面再看一则要求比较高的：
1、计算机或GIS专业本科及以上学历；
2、熟练掌握C/C++语言、Java、JSP、C#等语言，熟悉VC++、JBuilder编程环境；
3、熟悉设计模式、UML，能用Rose等建模工具构建系统模型；
4、熟练掌握Supermap、Arcgis等主流GIS平台及二次开发技术，有GIS软件平台底层开发背景，熟悉GIS常用算法， 对Web Gis系统的技术架构、性能、安全等有较深刻的理解；
5、熟悉SQLServer、Oracle数据库开发。
6、有良好的团队精神，有良好的交流与沟通能力，具有跨平台软件开发或嵌入式软件开发经验者优先；
这份工作网友们有说工资少于5000没人干的，也有说这种高人没有10K是供不起的。但其实认真自学四年，满足这些要求是绰绰有余的。用一年自学计算机基础、语言（除了VB或C，C#、C++、Java、VB.NET四者应当有一）、网络开发，用一学期学习商业GIS桌面软件和组件开发（建议参加比赛），用一学期学大型数据库和分布式系统，用一学期学软件工程、系统分析与架构，用一年学习开源GIS软件并练习底层开发（比二次开发技术含量高，钻研能力强的人可以走这条路。需学习算法与数据结构、计算机图形学、数字图像处理。很多学校开了这些课，但一是跟GIS结合不紧，二是实践不够以至于理论不能掌握。），用一学期了解跨平台、嵌入式、虚拟现实等前沿技术。
肯定有人会指责，这样的规划一是过于偏重IT而轻视地学和数学，二是太理想化没人能学出来，三是要学校还有什么用。正常来说，应该有少数人会冷嘲热讽或破口大骂的。下面我“未雨绸缪”，提前一一作答。第一，上文只是对想从事开发工作的人说的，对开发人员来说，计算机技术是最重要的。对这部分GISer，只要能把G的基本知识和发散思维引入IS，就非常好了，术业有专攻嘛。至于其它的路，下文还有探讨。第二，世上无难事，为之，则难者亦易矣，不为，则易者亦难矣，对于毅力匮乏、眼高手低、光说不练的人而言，这的确太理想化了。另外，上文所列的内容只是指引方向，并不是要求全部掌握，而且学校毕竟不是工作，不用每样都学很深。第三，对于想走这一方向的人来说，除了学位证书那一纸遮羞布，学校确实用处不大。从课程设置和教学内容来看，大多数学校似乎都是想培养科研人才的——当然培养方式还有待改进。不只是GIS专业，很多学科都存在理论脱离实践、教学脱离实际、校园脱离社会的问题，何必盲从呢？成绩可以光耀门楣，可以赚取奖金，就是不能给你带来一份好的工作——你看拿家GIS公司的招聘要求里写了“成绩优异者优先录取”？当然，在大家能力都不行的情况下，成绩好的便成了矮个里的将军。
小结一下，这条路是通向开发工程师的，发展得好可以成为项目经理吧。这里需要补充的是，开发并不仅仅是指编程，需求分析和软件架构也是开发的重要组成部分，这些工作不做好，编程的时候就会比较乱，而且系统的健壮性也不容易好。不愿意编程的人，比如说女生，可以考虑往这方向走，不过最好对GIS编程也有一定接触。
方向2：三维工程师
其实也应该属于开发，只是觉得很多初学者对三维比较感兴趣，因此单列出来。还是先看一则招聘启事吧：
职位描述： 在高级开发工程师/系统工程师指导下进行地学三维相关模块的设计与开发工作；
职位要求：
1.计算机、地理信息系统、应用数学或者相关专业本科以上学历；
2.掌握VC开发技巧，熟悉c/c++编程，对OpenGL或者D3D技术有一定了解,；
3.英文水平良好，阅读英文技术资料没有障碍；
4.较强的逻辑分析能力, 学习能力, 创新能力和团队协作能力；
5.有三维仿真、游戏引擎开发经验者优先
这应该出乎很多初学者的意料：搞三维也得会编程的！没错，三维开发可以简单地分为两块：建模和编程。用GIS软件建立的地面模型和用3DMAX等软件建立的地物模型是静止的，要对他们进行动态控制需要编程。举个小例子，桥梁每时每刻都因受到风和汽车的力而发生形变，要想了解形变的情况，可以在桥梁上装上若干GPS即时的获取位置信息，同时用软件建立桥梁模型，通过编程使得GPS数据和桥梁模型关联起来并加以夸张，这样每当GPS数据发生了改变，模型上的桥梁也就发生相应的可观察的形变。
要想从事这种工作，在计算机方面要自学3DMAX或MAYA，在编程上要深入学习用C++进行OpenGL技术开发，在GIS上要注重学习DEM和虚拟现实的内容。这些课堂上基本都是很少涉及的，必须自学。
方向3：数据工程师
数据是GIS的血液，一个项目很大一部分资金都是注入到数据的采集、生产和维护中的，因此这也是一个比较大的方向。还是先看一则招聘启事：
职位要求：
1.相关专业本科毕业，应届也可
2.有良好的专业知识，熟悉ARCGIS软件操作
3.有地图数字化方面工作经验，有数据库相关操作经验
4.对GIS工作抱有热情，有良好的团队合作精神
岗位描述：GIS数据的生产和维护
我的感觉，这是一个很辛苦的、技术含量最低的GIS工作。前些时候去江苏省基础地理信息中心参观，看到数据处理的地方就像一个工厂车间，很宽敞，一排排的电脑，大家就带着立体镜根据测量图纸在ArcGIS中的遥感影像立体像对上矢量化，录入到空间数据库中。矢量化是我们的拿手好戏，这里就不赘述了。这种工作，一般中专生培训培训也能做。
再有就是遥感和航测数据处理，学过遥感和摄影测量课程，会用ERDAS或ENVI或ER MAPPER，以及VirtuoZO就行。
当然，随着GPS导航的兴起，导航数据和电子地图成为了一个热点。这一方面我没有接触过，因此不能提出看法。可以搜索一下做导航的一些公司的招聘启事。
方向4：销售/市场/企划
越来越讲究工作经验的要求。我了解的不多。
方向5：软件测试/技术支持
小公司能专门设置这样的职位么？
方向6：项目管理/文档编写
文字功底扎实，专业知识全面，洞悉行业。
方向7：提供解决方案或辅助决策服务
不开发系统，只是用桌面软件进行空间分析，为客户提供解决方案或辅助决策的服务。比如说，某超市要选址，需要特地做个系统么？没必要，在ArcMap中用VBA写程序，得出最优解，写份报告就行了。
我导师这边就是把GIS作为区域规划的辅助工具，在ArcGIS中进行空间分析，为国土部门提供辅助决策服务。不过有这样的公司吗？
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方向8：转到应用行业
在高校中走方向7的人，有很大一部分就转到了相关应用领域工作，把GIS作为处理该领域的一种工具，而不再做一个纯的GISer。比如说搞土地应用的进了国土局，搞林业应用的进了林业局，搞水利应用的进了水利局……毕竟，如果把GIS作为一种技术，那她只有在广阔的应用领域中才能充分展现自己的魅力，需要有学GIS的人专注于把这门技术深入地应用到某一个领域中。
我导师曾说过：当GIS被融入IT主流时，是幸运也是不幸。对那些无法在IT的浪潮中辗转腾挪、上下翻飞、搏激弄潮的朋友们而言，不关注技术本身，转而投身到应用中，或许是一个明智的选择。
不错，大城市的这个局那个局很少招本科生了（有关系的不算），那么小地方呢？或是其它领域呢？为什么不能到GIS还没有涉足到的区域去开疆拓土呢？与其他人相比，你具有非专业优势。胡乱打个比方，同样做村长，你至少比学行政管理、只会纸上谈兵的毕业生多了一个高科技手段，手握盗版软件的你可以用GIS来科学地管理村子。至于怎么应用，我一时半会吹不出来，但人类80%的信息都和空间位置有关，肯定有你能挖掘出来的东西，当你带着GIS的思维去工作，只要是有心人，肯定能在工作中发现用的到GIS的地方，只有想不到的，没有做不到的。用了之后，只要有效果（或者吹出效果），不就成了建设新农村和创新型国家的典型？
GIS需要我们推广！
------------------------------全中国GIS初学者们，团结起来！------------------------
方向9：升学
越来越多的人考研究生，据《GIS开发者》第七期的《要不要考研？考什么样的研？》一文，绝大部分是为了逃避就业压力。可是研究生毕业也要工作呀，无非也就是上面那几条路。大家知道现在的研究生教育也不咋的，有些人是“做”几篇没意义的论文毕业了事，与当年本科毕业的同学相比，多了一层遮羞布，却少了三年工作经验。精明的企业老板是不会看重学历的，因此研究生的就业情况也不容乐观。有人这样说保研：用浪费三年时间的代价换来继续浪费三年时间的资格。当然优秀的研究生还是比本科生多一些机会，尤其是事业单位对学历还是比较看重的吧。
读研，第一年上课，第二年“自由活动”，第三年（或最后半年）做毕业论文。除了毕业论文，在读研期间还需要在期刊上发表一些论文，各个学校对论文数量和质量的要求是不一样的。剩下的时间主要是做导师的项目和自己充电。项目通常分为“纵向项目”和“横向项目”两种。纵向项目，俗称“国家给钱的”，是由政府长期设立的各类研究基金支持的项目，主攻前沿课题；而横向项目，俗称“社会给钱的”，是企业或者其他单位就某些课题委托的项目。因此这里实际上又有两条路可选：想走科研道路的，选择以纵向项目为主的导师；不想走科研道路的，选择以横向项目为主的导师。
那么GIS科研主要做什么呢？个人认为还可以分成四条路：基础理论、实现技术、深度应用和新应用。基础理论是整个学科的核心与灵魂，这里多列举几个研究方向：空间数据库的准确性研究；空间关系语言研究；空间数据的多种表达方式研究；地理信息的使用和价值研究；海量空间数据库的结构体系研究；地图制图的规范化研究；地理信息数据共享的研究；GIS中时空关系的研究；GIS和空间分析研究；法律、信息政策和空间数据库关系研究；地理信息系统的互操作研究；地理世界的规范化模式研究。再举几个实现技术的科研方向：空间决策支持系统；空间信息的可视化研究；遥感和 GIS的集成研究；GIS的用户接口研究；通过协作形成空间决策系统的研究。再举几个深度应用的科研方向：GIS在全球变化中的作用研究；在社会背景中，如何在 GIS中表达人、空间与环境的研究。至于新应用，则是让GIS技术渗透到生产生活各个方面的，比如上面提到的村长GIS，还有在《GIS初学者》第一期中《访南京师范大学学生胡雷地》一文中提到的家谱GIS。
搞基础理论估计是最底层的，也是最难的，当然只有走这条路你才有可能成为院士、科学家、行业的核心引领者和推动者。想走这条路的人，在本科期间重在打基础，尤其要有深厚的数学功底，不仅是高等数学、线性代数、概率统计，还有必要自学离散数学、数值分析、拓扑学等科目。在计算机上需要对C++、算法与数据结构、数据库原理、计算机图形学、数字图像处理有一定理解，并能熟练使用Matlab、IDL等科研常用软件。在GIS上，在有一定实践能力的基础上，更加注重对基础理论的理解，多读一些GIS书籍。到硕士研究生阶段，根据学校及导师情况大致选择自己的方向，进一步打基础。这样，在博士期间有望有所创新和突破。
搞实现技术比基础理论少一些抽象，而对计算机的要求可能更高一些，数学仍然很重要。我在书店看到过有常用算法与实现代码的书，觉得比较适合本科生钻研。
GIS只有在应用中才能体现其生命力，而深度应用最能体现GIS的强大。想走这条路的人可以在大学期间选中一两个应用方向，如物流、矿产等，多看一些GIS在该领域的应用论文。在研究生阶段，也就只专注于一个领域的应用。
我个人则希望能够在将来成为拓展GIS应用领域的人，这需要对各种技术有所认识，但不用深入钻研，更重要的是会用GIS的思想来思考问题。我用活跃的思维和火热的热情来引导学习，或许比较适合这个方向。又想起闾国年教授的话：“做学者，不做学生”。
--------------------------------自主！共进！-------------------------------------
方向10：彻底转行
实在对GIS没兴趣，不如彻底转行。要舍得放弃。但请不要辱骂GIS。
结语
本文相当于一篇需求分析，阐述了GIS学生未来的走向，并简单地谈了选择不同的路在大学期间应该分别做些什么。我知道很多人是被调剂到GIS专业的，你们也不知道自己是否喜欢这个专业，那么我建议你：合理的判断是建立在充分的阅读与思考上的。充分利用网络资源吧。
还有两句话不能不提：万事开头难；GIS对勤奋的人来说是机遇，对懒惰的人来说是噩梦。毅力匮乏是我们这一代人（当然不是指每个人）很突出的一个毛病，在这个节奏快速、物欲横流的时代，有几人能不浮躁？坚持到底就是胜利，这是最浅显也是最深刻的道理。这里引用三句诗来描述GIS学习的三个阶段（是反复循环以至无穷的），希望能对大家有所帮助：
昨夜西风凋敝处，独上高楼，望断天涯路。——在迷茫中寻路
衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。——在信念中摸黑
众里寻她千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。——在反思中突破
最后说明一下，本人发帖时是普通学校大四临毕业的学生，目前已在研究生导师的实验室里工作近两个月。个人认为自己只有大三的四分之三学年和这两个月在学习GIS，水平很低。在实践方面，自己摸过VB二次开发、C#、ASP、SuperMap Objects、ArcEngine、Rose，学得都很浅。加上个人阅历和社会经历也比较肤浅，文中难免有大量主观臆断的内容，可能会误导大家。因此，恳请读者们把自己的感想写下来，不管是正面的还是负面的，理性的还是感性的。我会根据大家的看法校准自己的思路，优化过的文章将在《GIS初学者》第五期上和大家见面。
另，GIS大学论坛的《GIS初学者》版上有一些讨论或许会对您有帮助。《GIS初学者》也很渴望您投稿，尤其急缺实践类的文章。学习中的点点滴滴、一个小问题的产生和解决、一次课堂实验，都会使读者受益匪浅，从而推动我们的GIS教育。谢谢您！真心地祝您，祝我们共同进步。
您好，我是西南交大GIS的。
首先，我想说的是GIS这个专业，可以说这两年已经逐渐发展起来了，在很多行业领域都被广泛运用，如建筑、环境、城市规划等。不出几年，就能达到顶峰。学习GIS最后能否就业及就业好坏的关键在于你研究的方向，以及在你所擅长领域的精通程度。例如开发，月薪五千以上也不是什么难事。学GIS的人出来以后依然在干本行的一般有三个方向，空间数据库管理（矢量化工作之类的）、开发（客户端、网络端、移动端）、制图（出图），看你的兴趣爱好了。
其次，对于成都理工大学我还是有所了解的，GIS的学生出来以后还是比较好找工作的，起码在成都范围内是这样的，另外一个就是成都理工大学是有GIS的硕士点的，也能看出该校的研究实力，我有个同学就今年考上成都理工大学的研究生了。
