GIS类型与特点

GIS发展迅速，应用广泛，GIS的类型划分也无一定之规。一般地，可根据GIS的研究内容、功能和作用等对GIS进行类型划分，如表1.7所示。

表1.7  GIS类型

                       

GIS   类型	按   功   能   分	应用   功能	工具型   应用型（包括专题型和区域型）   大众型
		软件   功能	专业GIS（Professional GIS）   桌面GIS（Desktop GIS）   手持GIS（Hand-held GIS）   组件GIS（Component GIS）   GIS浏览器（GIS Viewer）
	按数据结构分		矢量GIS   栅格GIS   矢-栅GIS
	按维数分		2D GIS   2.5D GIS   3D GIS   TGIS（时态GIS）
	按软件与   支持环境分		GIS模块   集成式GIS   模块化GIS   核心式GIS   组件式GIS（包括Web GIS）   互操作GIS

一、按GIS功能分类

从功能角度，GIS可分为应用功能和软件功能两大类，前者强调GIS的社会服务功能，可再分为工具型GIS、应用型GIS和大众型GIS三类，后者侧重GIS软件自身功能，一般分为专业GIS、桌面GIS、手持GIS、组件GIS、网络GIS等类型。

1.应用功能

工具型GIS也称为地理信息系统开发平台或外壳，它将GIS数据处理与应用分析的共性化功能凝练，形成基本的便于组合开发的工具（以函数、模块、组件等形式），可供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台。前面已谈及GIS是一个复杂庞大的软件系统，而用GIS解决实际问题尚需用户进行一定程度的二次开发。但如果每一用户在实际应用时都需从底层开发，将会造成人力、物力和时间上的浪费。工具型GIS为GIS用户提供一种技术支持，使用户能借助GIS并加上专题应用模型完成相应的任务。目前比较流行的工具型GIS软件如ArcGIS、MapInfo、Idrisi、GeoStar、MapGIS等。

    应用型GIS是根据用户的需求和应用目的而设计的一类或多类专门型GIS，它一般是在工具型GIS的平台上，通过二次开发完成。应用型GIS除具备GIS的基本功能外，还具有解决与专业相关的模型构建和求解功能。应用型GIS按研究对象性质和能力又分为专题GIS和区域GIS两种类型。

（1）专题GIS：是为特定专业服务的、具有很强专业特点的GIS，如交通规划GIS、水资源管理GIS、城市管网设计GIS、土地覆盖和利用GIS等。

（2）区域GIS：主要以区域综合研究和全面信息服务为目标，按区域大小可以有国家级、地区、省级、市级等不同行政区域的GIS，如福建省GIS基础数据库系统；也可以按照自然相对独立的单元划分，如闽江流域GIS，黄土高原GIS等。

大众型GIS是一种面向大众服务、不涉及具体专业的GIS，使用者只需要有一般的计算机常识就可以操作GIS，例如为普及和加强公众的环境意识而开发的环境教育信息系统。随着GIS技术的日趋完善，GIS最终将实现大众化，如同手机等移动设备，成为人们日常生活的基本配备。

2.软件功能

按照GIS软件功能的强弱，GIS软件可分为专业GIS(如： ArcGIS)、桌面GIS（如Arcview、Arc/Info等）、移动GIS（如ArcPAD）、组件GIS、网络GIS等，其中专业GIS功能最强。

GIS软件功能不同，应用范围是不同的，服务对象也是有所差异。例如：

（1）移动GIS：通过与移动装置的结合，地理资讯系统可以为用户提供即时的地理信息。一般汽车上的导航装置都是结合了卫星定位设备(GPS)和地理信息技术的复合系统，当前广泛使用的车载导航系统即是该功能的应用。

汽车导航系统是地理信息系统的一个特例，它除了一般的地理信息系统的内容以外，还包括了各条道路的行车及相关信息的数据库。这个数据库利用矢量表示行车的路线、方向、路段等信息，又利用网络拓扑的概念来决定最佳行走路线。地理数据文件(GDF)是为导航系统描述地图数据的ISO标准。汽车导航系统组合了地图匹配、GPS定位和来计算车辆的位置。地图资源数据库也用于航迹规划、导航，并可能还有主动安全系统、辅助驾驶及位置定位服务(Location Based Services, LBS)等高级功能。汽车导航系统的数据库应用了地图资源数据库管理。

（2）组件式GIS：是GIS技术与组件技术结合的产物。其基本思路是把GIS的各种功能模块进行分类，划分为不同类型的控件，每个控件完成各自相应的功能。各个控件之间，以及GIS控件与其他非GIS控件之间，通过可视化的软件开发工具集成，形成满足用户特定功能需求的GIS应用系统。组件式GIS代表了GIS开发的发展方向。它不仅有标准的开发平台和简单易用的标准接口，还可以实现自由、灵活的重组。组件式GIS开发工具的核心技术是微软的组件对象模型（COM）技术，新一代组件式GIS开发工具多是采用ActiveX控件技术实现的。比较常见的组件式GIS开发工具有：TatukGIS公司的DeveloperKernel、ThinkGeo公司的Map Suite GIS、Intergraph 公司推出的Geomedia，ESRI公司推出的MapObjects，GEOCONCEPT集团推出的Geoconcept Development Kits等。组件式GIS在无缝集成和灵活性方面优势明显。GIS开发者不必掌握专门的GIS系统开发语言，只要熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境，了解控件的属性、方法和事件，就可以实现GIS系统开发了。基于Internet平台的GIS，是利用网络技术来扩展和完善GIS的新技术，则是WebGIS。WebGIS目前还在不断发展，但已有不少公司推出了WebGIS开发工具，TatukGIS公司的Internet Server (IS)、 ThinkGeo公司的Map Suite Web Edition、MapInfo公司的MapInfo ProSever、Intergraph公司的GeoMedia Web Map、GEOCONCEPT集团的Geoconcept Internet Server（GCIS）等。开发的WebGIS具有可扩展性和跨平台特性，使GIS真正实现大众化。

（3）集成式GIS：开发工具集合了各种功能模块的GIS开发包。比较常见的有：ESRI公司推出的ArcGIS、MapInfo 公司的MapInfo、GEOCONCEPT集团的Geoconcept等。集成式GIS优势在于各项功能已形成独立的完整系统，且提供了强大的数据输入输出功能、空间分析功能、良好的图形平台和可靠性能，缺点是系统复杂、庞大和成本较高，并且难于与其它应用系统集成。

（4）模块式GIS：开发工具是把GIS系统按功能分成一些模块来运行。比较常见的有：Intergraph公司的MGE。模块式GIS优势在于开发的GIS系统具有较强的针对性，便于二次开发和应用。

二、按数据结构分类

从数据结构上，GIS可以分为矢量GIS、栅格GIS和矢量-栅格一体化GIS三种类型，这种划分是以GIS系统的主要数据处理和管理对象为依据的。本书将以这种分类在第5章介绍GIS空间分析。尽管一个GIS软件可以划归为某一GIS类型（如矢量GIS或栅格GIS），但不代表该软件只能处理这种格式的空间数据，而不能处理其他结构的空间数据，只是强调功能上有强弱的问题。用户可根据自己手头的数据结构有效地利用GIS软件。

三、按数据维数分类

从数据维数的角度，GIS可分为2D GIS、2.5DGIS、3D GIS和时态GIS（Temporal GIS，简称TGIS）等类型。

以平面制图和平面分析为主的GIS，称之为2D GIS，当增加了高程信息并将高程信息看作是属性时，所构建的数字高程模型（DigitalElevation Model,简称DEM）或数字地形模型（Digital TerrainModel简称DTM）的GIS，称之为2.5D GIS。若平面位置和高程信息相互独立，即形成所谓的3D GIS。TGIS是将时间概念引入到GIS系统中，用以反映空间信息随时间变化的GIS。

要说明的是，随着GIS从低维向高维的发展，关于2.5D GIS和3D GIS之间学术界有存在分歧的意见。如一些出版物在2.5D GIS和3D GIS上，先后出现了一些新的名词，如2.75D GIS、表面3D GIS、3D城市模型、假3D GIS、真3D GIS等。实际上，不管是2.5 D、2.75 D、假3 D GIS，他们与真3D GIS的区别主要在于：前者描述的是三维空间实体的表面而不表达其内部属性，而后者不仅刻画实体表面，还表达实体内部的属性。它们在数学模型、高程特征、属性特征和建模方式等方面的区别如表1.8所示。

表1.8 GIS维数分析

                                                 

	2D  GIS	2.5D  GIS	表面3D GIS	真3D GIS
数学模型	F = f (x,  y)	H = f (x,  y)	H = f (x,  y, zi)	F = f (x,  y, zi)
高程特征	无高程信息	高程为点的属性	一点对应多个z值	一点对应多个z值
属性特征	平面抽象	表面抽象	无体内属性	有体内属性
建模方式	2D矢量或栅格	2D矢量或栅格	面元建模	3D矢量，体元建模

四、按软件开发模式和支撑环境分类

按软件开发模式及所支撑的环境，GIS软件可分为GIS模块、集成式GIS、模块化GIS、核心式GIS、组件式GIS和WebGIS以及互操作GIS等多种类型，这些类型实际代表了GIS软件开发和集成技术的发展历程，特点整理见表1.9。

表1.9 GIS软件及特点

                               

GIS软件	特点
GIS模块	是早期GIS开发的主要模式，只能满足于某些功能要求的一些模块，没有形成完整的系统，各个模块之间不具备协同工作的能力。
集成式GIS	随着软件开发技术的发展，各种GIS模块走向集成，逐步形成大型GIS软件包。集成式GIS则集成了GIS的各项功能并形成独立完善的系统。由于集成式GIS系统复杂且庞大，从而导致开发成本高。
模块化GIS	模块化GIS是把GIS按照功能划分为一系列模块，运行于同一的集成环境之上。模块化GIS具有较大的工程针对性，便于开发、维护和应用，但难以与管理信息系统、专业应用模型等进行无缝集成
核心式GIS	为解决集成式GIS与模块化GIS的缺点，提出了核心式GIS的概念。核心式GIS，就是提供一系列的GIS功能动态链接库，开发GIS应用系统时可以采用现有的高级编程语言，通过应用程序接口API访问和调用内核所提供的GIS功能。核心式GIS虽然可以与MIS集成，但开发过于底层，会给应用开发者带来一定的难度。
组件式GIS	组件式GIS基于标准的组件式平台，各个组件之间不仅可以自由灵活地重组，而且具有可视化的界面和使用方便的标准接口；因特网的发展为GIS发展带来了另外一个领域的发展，Web技术和GIS技术的结合产物就是WebGIS
互操作GIS	互操作GIS是指在计算机网络环境下，遵循一个公共的接口标准，能够实现空间数据和数据处理功能的共享和相互操作的GIS，互操作GIS的前提是GIS组件化。
移动GIS	云计算时代，随着3G4G等无线网络技术的飞速发展，移动GIS正快速进入人们的视野和日常生活。它以移动互联网为支持，以智能手机或平板电脑为终端，结合GPS或基站为定位手段，是继组件GIS，服务式后又一新的技术热点。可以认为运行在便携可移动终端上的GIS都可以称之为移动GIS。WebGIS的应用在经历了C/S(Client/Server)、B/S(Browser/Server)的发展历程后，正在向着M/S（Mobile/Server的方向快速发展。