你隻知GIS能畫(huà)圖，卻不知還(hái)有這(zhè)樣的(de)魅力！

發布日期：2018-10-15 00:00 浏覽量：9996

在很多(duō)人(rén)眼裏GIS是做(zuò)什(shén)麽的(de)?多(duō)數人(rén)可(kě)能會說“GIS就是畫(huà)地圖的(de)”。然而事實上，GIS不隻是畫(huà)地圖。

谷歌(gē)發布的(de)虛拟成像眼鏡，能在用(yòng)戶眼前呈現虛拟影(yǐng)像，這(zhè)個(gè)源于《黑(hēi)客帝國》系列電影(yǐng)的(de)裝置，就是GIS（地理(lǐ)信息系統）專業中虛拟成像儀器的(de)應用(yòng)。

票(piào)房(fáng)8.3億的(de)《變形金剛2》中，前“第七區(qū)”的(de)探員(yuán)通(tōng)過與海軍通(tōng)報坐(zuò)标，指揮軍艦用(yòng)電磁炮準确地擊中狂派的(de)“大(dà)力神”，這(zhè)個(gè)能精确确定坐(zuò)标的(de)儀器，就是有車一族必不可(kě)少的(de)GPS定位儀。

電影(yǐng)《碟中諜4》中，阿湯哥(gē)所駕駛的(de)寶馬概念車的(de)擋風玻璃不但可(kě)以顯示當前地圖的(de)信息和(hé)自身位置，還(hái)能在肉眼未看到路況前，呈現出行人(rén)和(hé)障礙物(wù)的(de)影(yǐng)像。

這(zhè)些從電影(yǐng)中走來(lái)的(de)未來(lái)技術，則是基于GIS專業中的(de)Telematics實現的(de)——運用(yòng)遠(yuǎn)程衛星信号将附近路況傳到車載導航上并顯示出來(lái)。

2016年Esri全球用(yòng)戶大(dà)會，Lauren Bennnett女(nǚ)士展示的(de)一段關于電影(yǐng)、關于未來(lái)智慧城(chéng)市的(de)視頻(pín)中有這(zhè)麽一段話(huà)：

“我們可(kě)以回望過去，也(yě)可(kě)以展望未來(lái)，對(duì)于未來(lái)，我們有過驚鴻一瞥。

GIS在我們周圍無處不在，你将看到的(de)是使用(yòng)ArcGIS創建的(de)一些絕美(měi)的(de)3D可(kě)視化(huà)場(chǎng)景，可(kě)能你會想到電影(yǐng)《獨立日2：複活》《瘋狂動物(wù)城(chéng)》。”

可(kě)見，GIS在我們日常生活中發揮了(le)很大(dà)的(de)作用(yòng)，“GIS無處不在”是一句大(dà)實話(huà)。當然，從電影(yǐng)中看到這(zhè)些隻是GIS的(de)冰山一角，下(xià)面讓我們一起來(lái)領略GIS的(de)魅力吧。

GIS是以地理(lǐ)空間數據庫爲基礎，在計算(suàn)機軟硬件的(de)支持下(xià)，運用(yòng)系統工程和(hé)信息科學的(de)理(lǐ)論，科學管理(lǐ)和(hé)綜合分(fēn)析具有空間内涵的(de)地理(lǐ)數據，以提供管理(lǐ)、決策時(shí)所需信息的(de)技術系統。

簡單地說， GIS系統，即地理(lǐ)信息系統，是将描述位置（地方）的(de)層信息結合在一起，通(tōng)過這(zhè)些信息可(kě)以使你更好地認識這(zhè)個(gè)位置（地方）。你可(kě)以根據自己的(de)需要選擇使用(yòng)這(zhè)些層信息，比如找一個(gè)更好的(de)地段設立店(diàn)鋪、分(fēn)析環境、在城(chéng)市裏給你帶路等等。

基于某些原因，GIS軟件常被稱爲“繪圖軟件”，GIS所做(zuò)的(de)繪圖工作也(yě)會常與繪制地圖聯系起來(lái)，其實GIS不隻是能繪制地圖，還(hái)可(kě)以描繪任何你希望用(yòng)圖形顯示的(de)數據。比如人(rén)體，隻要你把三圍、身高(gāo)、四肢長(cháng)度等信息輸進軟件，它就能繪制出你想要的(de)模型，又比如我們昨天微信公衆号上分(fēn)享的(de)四大(dà)名著地圖。

GIS是提供決策信息的(de)系統，而在決策前往需要進行分(fēn)析。GIS的(de)分(fēn)析通(tōng)常是從明(míng)确你需要哪些信息開始的(de)。

GIS在生活中的(de)應用(yòng)實例

想深入了(le)解GIS是什(shén)麽？我們舉個(gè)生活中的(de)簡單例子：

試想，在你從家走到學校的(de)路上，通(tōng)過ATM取一次錢，買一張火車票(piào)，怎樣可(kě)以走最少的(de)路？問題越細越好，比如說去哪家銀行的(de)ATM，到哪個(gè)代售點去買票(piào)等等，隻有這(zhè)樣，它才可(kě)以爲你量身訂制結果。

要知道，你應用(yòng)的(de)數據類型和(hé)數據特征決定著(zhe)GIS用(yòng)何種方法進行分(fēn)析。由于GIS的(de)核心是一個(gè)地理(lǐ)數據庫。

所以，進行分(fēn)析的(de)第二步是将現實中的(de)每個(gè)對(duì)象用(yòng)數字數據的(de)形式表現出來(lái)，你可(kě)以将印在紙上的(de)數據通(tōng)過電腦(nǎo)數字化(huà)，或是對(duì)地物(wù)進行實地測量，或是直接将衛星從空中得(de)到的(de)地面數字圖像直接帶入電腦(nǎo)。這(zhè)裏主要涉及測量學等課程的(de)知識。

你的(de)需求和(hé)預算(suàn)決定了(le)使用(yòng)何種數據以及如何得(de)到它們。針對(duì)前面買票(piào)的(de)問題，你需要的(de)數據是：一定範圍内的(de)道路數據、居民地數據、學校數據、ATM數據、火車票(piào)售票(piào)點數據等。當你掌握了(le)數據，就可(kě)以開始分(fēn)析了(le)，空間分(fēn)析能力是GIS的(de)主要功能，也(yě)是GIS與計算(suàn)機制圖軟件相區(qū)别的(de)主要特征。空間分(fēn)析是從空間物(wù)體的(de)空間位置、聯系等方面去研究空間事物(wù)，并對(duì)空間事物(wù)做(zuò)出定量的(de)描述。一般的(de)講，它可(kě)以回答(dá)人(rén)們What（是什(shén)麽？）、Where（在哪裏？）和(hé)How（怎麽樣？）等問題。

GIS空間分(fēn)析的(de)内涵極爲豐富，包括空間查詢、空間量測、疊置分(fēn)析、緩沖區(qū)分(fēn)析、網絡分(fēn)析、空間統計分(fēn)類等多(duō)個(gè)方面。

在買票(piào)問題中我們可(kě)以用(yòng)到空間查詢、空間量測、網絡分(fēn)析等空間分(fēn)析方法。我們首先使用(yòng)空間查詢确定家和(hé)學校的(de)地理(lǐ)位置，以及ATM和(hé)火車票(piào)售票(piào)點的(de)地理(lǐ)分(fēn)布，再使用(yòng)網絡分(fēn)析選擇一條以家爲起點，途經一個(gè)ATM及一個(gè)火車票(piào)售票(piào)點，以學校爲終點的(de)最短路徑。

在這(zhè)個(gè)問題中，網絡分(fēn)析起到了(le)至關重要的(de)作用(yòng)。網絡分(fēn)析是依據網絡拓撲關系（線與線之間，線與點之間，點與點之間的(de)連結、連通(tōng)關系），通(tōng)過考察網絡元素的(de)空間、屬性數據，對(duì)網絡的(de)性能特征進行多(duō)方面地分(fēn)析計算(suàn)，再由近及遠(yuǎn)尋找起點到其他(tā)所有結點的(de)最佳路徑，直至到達目标結點。

一旦選擇了(le)分(fēn)析方法，你就要按照(zhào)你的(de)需求處理(lǐ)數據。如果你想對(duì)某個(gè)事件的(de)位置繪制地圖，那麽你需要對(duì)你的(de)數據賦予地理(lǐ)特征（比如經緯度或地址信息）以及屬性值。如賦予家和(hé)學校地理(lǐ)位置信息，賦予道路數據連通(tōng)性的(de)信息，賦予ATM屬于哪個(gè)銀行的(de)信息等，這(zhè)些信息将給我們的(de)分(fēn)析提供輔助。

最後一個(gè)步驟就是查看分(fēn)析結果并且根據這(zhè)個(gè)結果指導行爲。這(zhè)些結果既可(kě)以通(tōng)過數字地圖顯示，并且打印成紙質地圖，也(yě)可(kě)以結合電子表格或圖表顯示，甚至可(kě)以通(tōng)過文字描述出來(lái)。雖然許多(duō)GIS系統都強調制圖功能，但是軟件可(kě)以靈活地按照(zhào)你的(de)需要，以最佳的(de)方式顯示分(fēn)析結果。

GIS在各領域的(de)應用(yòng)

目前，每個(gè)領域裏的(de)專家也(yě)不斷地意識到按地理(lǐ)信息系統的(de)觀點來(lái)思考和(hé)工作所帶來(lái)的(de)優越性，于是GIS在衆多(duō)領域都将扮演重要角色，不僅能幫助人(rén)們解決全球環境變化(huà)和(hé)區(qū)域可(kě)持續發展等重大(dà)問題。

一、自然資源調查與管理(lǐ)

以土地利用(yòng)類型爲例，可(kě)輸出不同土地利用(yòng)類型的(de)分(fēn)布和(hé)面積、按不同高(gāo)程帶劃分(fēn)的(de)土地利用(yòng)類型、不同坡度區(qū)内的(de)土地利用(yòng)現狀及不同類型的(de)土地利用(yòng)變化(huà)等，爲資源的(de)合理(lǐ)利用(yòng)、開發和(hé)科學管理(lǐ)提供依據。

二、自然災害監測

借助遙感監測數據和(hé)GIS技術可(kě)有效地進行森林(lín)火災的(de)預測預報、洪水(shuǐ)災情監測和(hé)洪水(shuǐ)淹沒損失的(de)估算(suàn)及抗震救災等工作，爲救災搶險和(hé)決策提供及時(shí)準确的(de)信息。

此外，RS與GIS技術在抗震救災中也(yě)有廣泛應用(yòng)。我國是地震多(duō)發國家之一，爲了(le)盡可(kě)能減少在未來(lái)地震中的(de)生命和(hé)财産損失，必須建立一套地震應急快(kuài)速響應信息系統。

三、對(duì)環境管理(lǐ)

傳統的(de)環境管理(lǐ)方式已不斷受到挑戰，逐漸落後于我國經濟發展的(de)要求。而GIS技術可(kě)爲環境評價、環境規劃管理(lǐ)等工作提供有力工具，如環境監測和(hé)數據收集、建立基礎數據庫和(hé)環境動态數據庫、建立環境污染的(de)有關模型、提供環境管理(lǐ)的(de)統計數據和(hé)報表輸出、環境作用(yòng)分(fēn)析和(hé)環境質量評價、環境信息傳輸和(hé)制圖等。

四、城(chéng)市管理(lǐ)

在城(chéng)市公共基礎設施管理(lǐ)中，GIS可(kě)幫助管理(lǐ)人(rén)員(yuán)查詢設施管線、管網（包括供水(shuǐ)、排水(shuǐ)、供電、供氣及電纜系統等）的(de)分(fēn)布，追蹤流量信息和(hé)運行質量監控；

在城(chéng)市公共事業管理(lǐ)中，GIS主要用(yòng)于公共事業設施的(de)分(fēn)布及需要公共事業服務的(de)特殊人(rén)群的(de)分(fēn)布分(fēn)析等；

在城(chéng)市資源與生态環境管理(lǐ)中，GIS的(de)職能主要體現在資源清查與管理(lǐ)、土地調查和(hé)地籍管理(lǐ)、災害監測和(hé)環境管理(lǐ)等方面；

在城(chéng)市經濟空間結構管理(lǐ)方面，GIS主要處理(lǐ)各經濟要素的(de)空間分(fēn)布，如産業空間布局、商貿中心的(de)分(fēn)布、城(chéng)市功能區(qū)的(de)範圍等，并分(fēn)析其規模、形态和(hé)位置是否符合城(chéng)市空間擴張的(de)規律；

在城(chéng)市社會管理(lǐ)中，GIS主要進行城(chéng)市社會因素的(de)空間特征的(de)管理(lǐ)，如人(rén)口分(fēn)布、不同人(rén)口密度的(de)地區(qū)顯示、社區(qū)服務設施分(fēn)布、影(yǐng)響社會治安因素的(de)分(fēn)布分(fēn)析及犯罪嫌疑人(rén)追蹤等。

五、輔助決策

GIS利用(yòng)特有的(de)數據庫，通(tōng)過—系列決策模型的(de)構建和(hé)比較分(fēn)析，可(kě)爲國家宏觀決策提供依據。例如，系統支持下(xià)的(de)土地承載力研究，可(kě)解決土地資源與人(rén)口容量的(de)規劃。在我國三峽地區(qū)，通(tōng)過利用(yòng)GIS和(hé)機助制圖方法建立的(de)環境監測系統，爲三峽宏觀決策提供了(le)建庫前後環境變化(huà)的(de)數量、速度和(hé)演變趨勢等可(kě)靠的(de)數據。

六、作戰指揮

通(tōng)過利用(yòng)GpS（全球定位系統）、GIS、RS（遙感）等高(gāo)新尖端技術迅速集結部隊及武器裝備，以較低的(de)代價取得(de)了(le)極大(dà)的(de)勝利。

綜上所述，告訴了(le)我們GIS的(de)幾個(gè)主要任務：輸入、處理(lǐ)、管理(lǐ)、查詢和(hé)分(fēn)析、可(kě)視化(huà)等，GIS是最具發展潛力的(de)交叉學科，它既是管理(lǐ)和(hé)分(fēn)析空間數據的(de)應用(yòng)工程技術，又是跨越地球科學、信息科學和(hé)空間科學的(de)應用(yòng)基礎學科。

未來(lái)，GIS将無處不在，由GIS開啓的(de)未來(lái)也(yě)将充滿無限可(kě)能。