摘 要 從結構功能上分析了地理資訊系統的概念及主要研究內容，並且對當前地理資訊系統研究中的幾個熱點研究領域，如物件導向技術、三維技術、圖象處理和人工智慧技術等作了簡要介紹.
關鍵詞 地理資訊系統，計算機系統，空間資料庫.
以計算機為核心的資訊處理系統技術是二次世界大戰後科技革命的主要標誌之一.在資訊的諸多型別中與空間相關的資訊是十分重要的一類.人類生存的地球這個三維空間中的萬物無不與空間位置相關，如何利用計算機處理空間相關資訊是地理資訊系統(geographic information system，簡稱GIS)產生和發展的原動力技術在國防、都市計畫、交通運輸、環境監測和保護等與國民經濟乃至國家命脈相關的重要領域的成功應用，極大地推動了社會生產力的發展，同時，也極大地刺激了GIS技術的迅速發展，使之成為世界各國激烈競爭的高科技熱點之一［1］.國家科委將其列入九五重中之重科技攻關專案IS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批優秀國產GIS軟體已經開始在許多領域得到廣泛應用，成為國內GIS市場一支不可忽視的力量.
本文將側重從GIS技術的角度討論GIS的定義、研究內容及研究動態. 的定義和研究內容 1.1 GIS的定義 GIS是電腦科學、地理學、測量學、地圖學等多門學科綜合的技術.要給出GIS的準確定義是困難的，因為GIS涉及的面太廣，站在不同的角度，給出的定義就不同.通常可以從4種不同的途徑來定義GIS［2］.(1)面向功能的定義是採集、儲存、檢查、操作、分析和顯示地理資料的系統.(2)面向應用的定義.這種方式根據GIS應用領域的不同，將GIS分為各類應用系統，例如土地資訊系統、城市資訊系統、規劃資訊系統、空間決策支援系統等.(3)工具箱定義方式是一組用來採集、儲存、查詢、變換和顯示空間資料的工具的集合.這種定義強調GIS提供的用於處理地理資料的工具.(4)基於資料庫的定義是這樣一類資料庫系統，它的資料有空間次序，並且提供一個對資料進行操作的操作集合，用來回答對資料庫中空間實體的查詢.
我們認為，雖然GIS是一門多學科綜合的邊緣學科，但其核心是電腦科學，基本技術是資料庫、地圖視覺化及空間分析(見圖1)；因此，可以這樣定義：GIS是處理地理資料的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統. 雖然GIS使用了地圖、視覺化、資料庫等技術，但與CAD系統、計算機地圖系統、資料庫系統等均有很大的區別. CAD系統提供互動式的圖形處理功能，以輔助象建築、VLSI等人造物件的設計，其主要特點是設計者與計算機模型的互動.目前許多CAD開始支援物件的非圖形性質，而GIS處理的資料大多來自現實世界，較之CAD的人造物件更為複雜，資料量更大.另外，CAD中的拓撲關係較為簡單.更重要的是，GIS強調對空間資料的分析，CAD這方面的功能要弱得多.
計算機地圖系統側重於資料查詢、分類及自動符號化，具有輔助設計地圖和產生高質量向量形式的輸出機制.它強調資料顯示而不是資料分析，地理資料往往缺少拓撲關係；另外，它與資料庫的聯絡通常是一些簡單的查詢.
資料庫系統是各種型別資訊系統的核心.通用資料庫側重非圖形資料的優化儲存與查詢，其圖形查詢與顯示功能極為有限，其資料分析功能也很有限.然而，資料庫的一些基本技術，如資料模型、資料儲存、資料檢索等，都在GIS中廣泛採用，成為GIS的核心技術.
由此可見，GIS已經形成了一個獨立的、具有鮮明特色的研究領域的研究內容很廣泛，下面我們從輸入、儲存、操作和分析、輸出4個方面來討論GIS的研究內容. 1.2 GIS的研究內容
(1)輸入.地理資料如何有效地輸入到GIS中是一項瑣碎、費時、代價昂貴的任務，大多數的地理資料是從低質地圖輸入GIS.常用的方法是數字化和掃描.數字化的主要問題是低效率和高代價；掃描輸入則面臨另一個問題，掃描得到的柵格資料如何變換成GIS資料庫通常要求的點、線、面、拓撲關係屬性等形式.就這一領域目前的研究進展而言，全自動的智慧地圖識別短期內沒有實現的可能；因而，互動式的地圖識別是向量化方法的一種較為現實的途徑.市場上已有多種互動式向量化軟體出售.
目前GIS的輸入正在越來越多地藉助非地圖形式，遙感就是其中的一種形式.遙感資料已經成為GIS的重要資料來源.與地圖資料不同的是，遙感資料輸入到GIS較為容易，但如果通過對遙感圖象的解釋來採集和編譯地理資訊則是一件較為困難的事情；因此，GIS中開始大量融入圖象處理技術，許多成熟的'GIS產品，如MAPGIS中都具有功能齊全的圖象處理子系統. 地理資料採集的另一項主要進展是GPS技術可以準確、快速地定位在地球表面的任何地點，因而，除了作為原始地理資訊的來源外，GPS在飛行器跟蹤、緊急事件處理、環境和資源監測、管理等方面有著很大的潛力.
(2)儲存中的資料分為柵格資料和向量資料兩大類，如何在計算機中有效儲存和管理這兩類資料是GIS的基本問題.在計算機高速發展的今天，儘管微機的硬碟容量已達到GB級，但計算機的儲存器對靈活、高效地處理地圖這類物件仍是不夠的的資料儲存卻有其獨特之處.大多數的GIS系統中採用了分層技術，即根據地圖的某些特徵，把它分成若干層，整張地圖是所有層疊加的結果.在與使用者的交換過程中只處理涉及到的層，而不是整幅地圖，因而能夠對使用者的要求作出快速反應.
地理資料儲存是GIS中最低層和最基本的技術，它直接影響到其他高層功能的實現效率，從而影響整個GIS的效能.基於微機平臺的MAPGIS能夠快速、高效地處理多達上萬幅的海量地相簿，這不僅在國產GIS軟體中處於領先地位，即使與國外同類產品相比仍是其中佼佼者，這與MAPGIS較好地解決了地理資料的儲存問題密切相關.
(3)地理資料的操作和分析中對資料的操作提供了對地理資料有效管理的手段.對圖形資料(點、線、面)和屬性資料的增加、刪除、修改等基本操作大多可借鑑CAD和通用資料庫中的成熟技術；有所不同的是GIS中圖形資料與屬性資料緊密結合在一起，形成對地物的描述，對其中一類資料的操作勢必影響到與之相關的另一類資料，因而操作帶來的資料一致性和操作效率問題是GIS資料操作的主要問題.
地理資料的分析功能，即空間分析，是GIS得以廣泛應用的重要原因之一.通過GIS提供的空間分析功能，使用者可以從已知的地理資料中得出隱含的重要結論，這對於許多應用領域是至關重要的.