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。
从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。
硬件主要包括计算机和网络设备，存储设备，数据输入、显示和输出的外围设备等等。
软件主要包括以下几类：
——操作系统软件
——数据库管理软件
——系统开发软件
——GIS软件，等等。
GIS软件的选型，直接影响其它软件的选择，影响系统解决方案，也影响着系统建设周期和效益。
数据是GIS的重要内容，也是GIS系统的灵魂和生命。数据组织和处理是GIS应用系统建设中的关键环节，涉及许多问题：
——采用何种方法进行数据的更新和维护，等等。
方法指系统需要采用何种技术路线，采用何种解决方案来实现系统目标。方法的采用会直接影响系统性能，影响系统的可用性和可维护性。
人是GIS系统的能动部分。人员的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重要因素。系统人员按不同分工有项目经理、项目开发人员、项目数据人员、系统文档撰写和系统测试人员等。各个部分齐心协力、分工协作是GIS系统成功建设的重要保证。
GIS系统由什么组成从计算机的角度看，地理信息系统（GIS系统）是由计算机硬件、软件、数据和用户4大要素组成。
1.计算机硬件系统；
2.计算机软件系统；
3.地理空间数据库；
4系统管理操作人员；
其中， 软硬件系统是GIS系统的核心，地理空间数据库反映了GIS的地理内容，而系统管理操作人员则决定GIS系统的工作方式和信息表示方式。
①硬件包括各类计算机处理机及其输入输出和网络设备，计算机硬件是GIS的物理外壳。GIS的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法，甚至软件等都受到硬件指标的支持或制约。GIS的硬件配置一般包括计算机主机、 数据输入设备、数据存储设备和数据输出设备4个部分。
1.计算机主机:包括机箱内部的各种硬件;
2.数据输入设备:包括数字化仪、图像扫描仪、手写笔、光笔等;
3.数据存储设备:包括光盘刻录机、磁带机、磁盘阵列、光盘塔、移动硬盘等;
4.数据输出设备:包括笔式绘图仪、喷墨绘图仪(打印机)、激光打印机等。
②软件是支持信息的采集、处理、存储管理和可视化输出的计算机程序系统；
计算机软件系统：
1.计算机系统软件：计算机系统软件是GIS日常工作所必需的，是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、程序说明等。
2.GIS软件和其他支撑软件：该部分既包括通用的GIS软件包，也可以包括数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图像处理系统、CAD软件等，用于支持对空间数据的输入、存储、转换、输出和与用户接口。
3.应用分析程序：应用分析程序是系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序，是系统功能的扩充与延伸。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优劣与成败。
③数据则包括图形和非图形数据、定性和定量数据、影像数据及多媒体数据等；
地理空间数据库：地理空间数据库主要用于储存、管理和检索地理空间数据。地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据，可以用图形、图像、文字、表格和数字等表示，由系统建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘或其他通信系统输入GIS,是系统程序作用的对象。不同用途的GIS,其地理空间数据的种类和精度都是不同的，但基本上都包括以下3种互相联系的数据类型。
1.某个已知坐标系中的位置：即几何坐标，用于标识地理景观在自然界或某个区域的地图中的空间位置，可以是经纬度、平面直角坐标、极坐标等，也可以是矩阵的行、列数等。
2.实体间的空间相关性：即拓扑关系，表示点、线、面实体之间的空间联系，如网络节点与网络线之间的枢纽关系、边界线与面实体之间的构成关系、面实体与点的包含关系等。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等都有重要意义。
3.与几何位置无关的属性：即通常所说的属性或非几何属性，是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，可分为定性属性和定量属性两种。其中，定性描述的属性包括名称、类型、特性等，如岩石类型、行政区划等:定量描述的属性主要是数量和等级，如面积、长度、河流长度、水土流失土量等。
④用户是地理信息系统所服务的对象，是地理信息系统的主人，GIS的用户分一般用户和从事系统的建立、维护、管理和更新的高级用户。
系统管理操作人员：人员是GIS的重要组成要素。GIS从设计、 建立、运行到维护的整个生命周期，都离不开人的作用。除了系统软硬件和数据之外，GIS系统还需要相关人员进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活应用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。
