GIS硬件平台的基本类型如图1-3所示，用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间数据。计算机与一些外部设备及网络设备的联接构成GIS的硬件环境。计算机是GIS的主体，它是硬件系统的核心，包括从主机服务器到桌面工作站，用作数据的处理、管理与计算。GIS外部设备包括输入设备即数字化仪、扫描仪、键盘、鼠标、GPS、全站仪和解析和数字摄影测量仪器等；输出设备即绘图仪、打印机和高分辨率显示装置等；数据存贮与传送设备即磁带机、光盘机、活动硬盘和硬盘阵列等。网络设备包括布线系统、网桥、路由器和交换机等，具体的网络设备根据网络计算的体系结构来确定。

GIS软件是系统的核心，用于执行功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面（GUI）等。GIS软件层次可分为GIS功能软件、基础支撑软件和操作系统软件（图1-4）。

（1）GIS功能软件。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。其代表产品有ArcGIS、SuperMap、MapGIS、MapInfo、Skyline等。一般包含有数据输入和编辑、空间数据管理、数据处理和分析、数据输出、用户界面、系统二次开发能力等核心模块。

（2）基础支撑软件。主要包括数据库系统软件和系统库，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软件以外，还包括服务于以非空间属性数据为主的数据库系统。这类软件有：Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQL Server、Ingress等。它们也是GIS软件的重要组成部分，而且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，目前已实现在现成的关系型商业数据库中存储GIS的空间数据，例如SDE（Spatial Database Engine）等。

（3）操作系统。主要指计算机操作系统来调用、运行和管理相关软件，如Windows系列、Unix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。

GIS的操作对象是空间数据，它具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征。空间特征是指地理实体的空间位置及其相互关系；属性特征表示地理实体的名称、类型和数量等；时间特征指实体随时间而发生的相关变化。 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，它们的数据表达可以采用矢量和栅格两种组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构。 在地理信息系统中，空间数据是以结构化的形式存储在计算机中的，称为数据库。数据库由数据库实体和数据库管理系统组成。数据库实体存储有许多数据文件和文件中的大量数据，而数据库管理系统主要用于对数据的统一管理，包括查询、检索、增删、修改和维护等。 由于GIS数据库存储的数据包含空间数据和属性数据，它们之间具有密切的联系。因此，如何实现两者之间的联接、查询和管理，是GIS数据库管理系统必须解决的重要问题。目前采用的解决方法有以下三种方式。 （1）混合式。混合式数据库管理系统是利用两个子系统分别存储空间数据和属性数据，其中空间数据存储在线状或面状实体的弧段文件中，属性数据存储在关系数据库管理系统中，两个子系统之间通过标识码（ID）进行连接。如Arc/Info、MGE和SICAD等。 （2）扩展式。扩展式数据库管理系统是在标准RDBMS的顶层，通过将地理结构查询语言（GeoSQL）转化成标准的SQL查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作。如System、Smallworld和Geovision等。 （3）开放式。开放式数据库管理系统是利用专门开发的DBMS来统一管理空间数据和属性数据，如TIGRIS、Geo Tropics等。 空间数据库是GIS的重要组成和应用资源，它的建立和维护是一项非常复杂的工作，其技术也在不断发展，其中空间数据库引擎（Spatial Data Engine）代表着这一技术的最新进展。