地理信息系统（GIS）
地理信息系统（GIS）的出现解决了人们生产与生活中很多与位置相关的问题，在土地调查、城市规划、灾害监测等诸多领域发挥了巨大作用。随着5G的普及，移动互联网技术飞速发展，移动GIS也成为GIS业界关注的焦点。移动GIS结合了GIS、移动定位、移动数据库等相关技术，能够解决传统GIS难以解决和无法跨越的问题，为GIS应用开辟了新的应用模式，如在大众应用导航、外业数据采集、移动巡检等方面都体现了传统GIS无法比拟的优势，给人们的生产生活带来了极大的便利。基于位置的服务需求日益增加，移动GIS在发展中不断为人们提供“随时、随地”的地理信息服务。本章将带你走进移动GIS的世界，了解移动GIS的过往与未来。
1.1 地理信息系统
1.1.1 GIS概述
1.1.1.1 GIS的基本概念
（1）地理信息。
地理信息是表征地理圈或与地理环境固有要素有关的物质的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是区别于其他类型的信息的最显著的标志。
地理信息具有区域性、多维性、时序性。它的区域性，是指通过经纬网或公里网建立的地理坐标来实现空间位置的识别。多维性表现为在二维空间的基础上实现多专题的三维结构。另外，地理信息的时序特征十分明显，可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低温）、中期的（如土地利用、作物估产）、长期的（如城市化、水土流失）、超长期的（如地壳变动、气候变化）等。
（2）信息系统。
能对数据和信息进行采集、存储、加工，并能回答用户一系列问题的系统称为信息系统。信息系统具有数据采集、管理、分析和表达这四大功能。
信息系统可以分为数据处理系统、管理信息系统、决策支持系统专家系统、虚拟办公室五种类型。不同类型的系统具有不同的作用、特点，扮演不同的角色。常见的信息系统有校园信息系统、图书管理信息系统、企业管理信息系统、人事档案信息系统、空间信息系统等。
（3）地理信息系统。
地理信息系统，英文名称为Geographic Information System，简称GIS。站在不同的角度，针对不同的目的、不同的应用，GIS的定义都不一样，目前还没有一种完全被普遍接受的定义，本书将从以下两方面来解释GIS的概念。
GIS是在计算机软件和硬件的支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，以及回答用户问题等为主要任务的计算机系统。
GIS具有处理和分析地理空间数据的能力，这也是GIS区别于其他信息系统的关键。
另外，从学科的角度来讲：GIS是记录、处理、分析和表达地球参考数据或地球空间数据领域的学科，是用来研究地球系统科学的一种技术手段，也是近几十年新兴的以计算机科学、地理学、测量学和地图学等多门学科为基础的边缘学科、交叉学科或综合学科。
GIS的发展简史
20世纪60年代中期为GIS的起始发展阶段。随着地图学、计算机科学的发展，人们对自然资源和环境的规划管理需求日益增长，促进了GIS的产生。世界上第一个GIS为加拿大地理信息系统（CGIS）。在这一时期，人们开始了对GIS思想和技术方法的探索，GIS研究组织和机构不断涌现。
20世纪70年代为GIS的发展巩固阶段。这一时期，计算机软件和硬件飞速发展，开始使用大容量存储设备，为GIS的迅速发展提供了有利条件。GIS的需求开始增多，短时间内世界各地就建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的GIS。同时，各种GIS软件相继研发成功，自然资源和环境领域开始使用GIS进行数据处理。
20世纪80年代为GIS的推广应用阶段。由于计算机技术的进一步发展，GIS也逐渐走向成熟，应用的范围、领域都在扩大，并开始应用在一些全球性的问题上，如全球沙漠化、全球气候变化等。GIS在这一时期具有突破性的进展，同时，我国的GIS也取得了巨大的进步。
从20世纪90年代开始，GIS进入产业化阶段。随着地理信息产品的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS已成为确定性的产业。目前，GIS在人们的生产、生活、学习、工作中都发挥了巨大的作用。
1.1.1.3 GIS的组成部分
GIS主要由计算机硬件系统、计算机软件系统、空间数据、应用分析模型、系统开发管理和使用人员五部分组成。
（1）计算机硬件系统。
计算机硬件系统由三部分组成：第一部分是数据处理设备，它是GIS硬件的主体、核心，如各种计算机、服务器和图形工作站；第二部分是数据输入设备，如数字化仪、扫描仪、数字测量设备等；第三部分是数据输出设备，如绘图仪、打印机等。
（2）计算机软件系统。
计算机软件系统可分为三部分：计算机系统软件，主要指的是计算机的操作系统，是GIS软件环境的基础部分；GIS软件，是整个GIS的核心部分，用于各种GIS功能的操作，如数据输入和校验、数据存储和管理、数据变换、数据输出和表示、用户接口等；数据库软件，GIS需要支持复杂的空间数据，所以对数据的存储、管理、检索、输出是非常重要的环节，目前比较成熟的数据库软件（如Oracle、SQL Server、开源数据库等）发挥了重要作用。
（3）空间数据。
空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是GIS的操作对象，来源于各种地图、遥感影像、位置观测数据、数字地面模型、大地测量成果等。它描述地理实体的空间特征、属性特征、时间特征。空间特征表现为地理实体的空间位置及其相互之间的关系；属性特征表现为地理实体的名称、类型、数量、质量等特征；时间特征表现为地理实体随着时间变化而发生的相关变化。空间数据一般都以数据库的形式存储在计算机中，便于用户处理和使用。
（4）应用分析模型。
基本的GIS工具无法满足所有特定应用需求，因此需要构建专门的应用分析模型。例如，土地利用分析模型、洪水淹没分析模型、医院选址模型、货物配送路径分析模型、水土流失模型等。GIS应用分析模型的建立和选择是GIS成功应用的重要因素，应用分析模型是GIS技术产生社会经济效益的关键所在，在GIS中占据了非常重要的地位。
（5）系统开发管理和使用人员。
具备了前面几个组成部分，还不足以形成一个完整的GIS，还需要人来完成系统的设计、开发、组织、管理、维护、更新，以及提取各种信息、支持决策等。