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你只知GIS能畫(huà)圖,卻不知還有這樣的魅力!

發(fā)布日期:2018-10-15 00:00 瀏覽量:11982


         在很多人眼里GIS是做什么的?多數(shù)人可能會(huì)說(shuō)“GIS就是畫(huà)地圖的”。然而事實(shí)上,GIS不只是畫(huà)地圖。

 

谷歌發(fā)布的虛擬成像眼鏡,能在用戶眼前呈現(xiàn)虛擬影像,這個(gè)源于《黑客帝國(guó)》系列電影的裝置,就是GIS(地理信息系統(tǒng))專(zhuān)業(yè)中虛擬成像儀器的應(yīng)用。

 

票房8.3億的《變形金剛2》中,前“第七區(qū)”的探員通過(guò)與海軍通報(bào)坐標(biāo),指揮軍艦用電磁炮準(zhǔn)確地?fù)糁锌衽傻摹按罅ι瘛?,這個(gè)能精確確定坐標(biāo)的儀器,就是有車(chē)一族必不可少的GPS定位儀。

 

電影《碟中諜4》中,阿湯哥所駕駛的寶馬概念車(chē)的擋風(fēng)玻璃不但可以顯示當(dāng)前地圖的信息和自身位置,還能在肉眼未看到路況前,呈現(xiàn)出行人和障礙物的影像。

 

這些從電影中走來(lái)的未來(lái)技術(shù),則是基于GIS專(zhuān)業(yè)中的Telematics實(shí)現(xiàn)的——運(yùn)用遠(yuǎn)程衛(wèi)星信號(hào)將附近路況傳到車(chē)載導(dǎo)航上并顯示出來(lái)。

 

2016年Esri全球用戶大會(huì),Lauren Bennnett女士展示的一段關(guān)于電影、關(guān)于未來(lái)智慧城市的視頻中有這么一段話:

 

“我們可以回望過(guò)去,也可以展望未來(lái),對(duì)于未來(lái),我們有過(guò)驚鴻一瞥。

 

GIS在我們周?chē)鸁o(wú)處不在,你將看到的是使用ArcGIS創(chuàng)建的一些絕美的3D可視化場(chǎng)景,可能你會(huì)想到電影《獨(dú)立日2:復(fù)活》《瘋狂動(dòng)物城》?!?/span>

 

可見(jiàn),GIS在我們?nèi)粘I钪邪l(fā)揮了很大的作用,“GIS無(wú)處不在”是一句大實(shí)話。當(dāng)然,從電影中看到這些只是GIS的冰山一角,下面讓我們一起來(lái)領(lǐng)略GIS的魅力吧。

 

GIS是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下,運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論,科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù),以提供管理、決策時(shí)所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。

簡(jiǎn)單地說(shuō), GIS系統(tǒng),即地理信息系統(tǒng),是將描述位置(地方)的層信息結(jié)合在一起,通過(guò)這些信息可以使你更好地認(rèn)識(shí)這個(gè)位置(地方)。你可以根據(jù)自己的需要選擇使用這些層信息,比如找一個(gè)更好的地段設(shè)立店鋪、分析環(huán)境、在城市里給你帶路等等。

 

基于某些原因,GIS軟件常被稱(chēng)為“繪圖軟件”,GIS所做的繪圖工作也會(huì)常與繪制地圖聯(lián)系起來(lái),其實(shí)GIS不只是能繪制地圖,還可以描繪任何你希望用圖形顯示的數(shù)據(jù)。比如人體,只要你把三圍、身高、四肢長(zhǎng)度等信息輸進(jìn)軟件,它就能繪制出你想要的模型,又比如我們昨天微信公眾號(hào)上分享的四大名著地圖。

 

GIS是提供決策信息的系統(tǒng),而在決策前往需要進(jìn)行分析。GIS的分析通常是從明確你需要哪些信息開(kāi)始的。

 

 

GIS在生活中的應(yīng)用實(shí)例

 

 

想深入了解GIS是什么?我們舉個(gè)生活中的簡(jiǎn)單例子:

試想,在你從家走到學(xué)校的路上,通過(guò)ATM取一次錢(qián),買(mǎi)一張火車(chē)票,怎樣可以走最少的路?問(wèn)題越細(xì)越好,比如說(shuō)去哪家銀行的ATM,到哪個(gè)代售點(diǎn)去買(mǎi)票等等,只有這樣,它才可以為你量身訂制結(jié)果。

 

要知道,你應(yīng)用的數(shù)據(jù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)特征決定著GIS用何種方法進(jìn)行分析。由于GIS的核心是一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。

所以,進(jìn)行分析的第二步是將現(xiàn)實(shí)中的每個(gè)對(duì)象用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式表現(xiàn)出來(lái),你可以將印在紙上的數(shù)據(jù)通過(guò)電腦數(shù)字化,或是對(duì)地物進(jìn)行實(shí)地測(cè)量,或是直接將衛(wèi)星從空中得到的地面數(shù)字圖像直接帶入電腦。這里主要涉及測(cè)量學(xué)等課程的知識(shí)。

 

你的需求和預(yù)算決定了使用何種數(shù)據(jù)以及如何得到它們。針對(duì)前面買(mǎi)票的問(wèn)題,你需要的數(shù)據(jù)是:一定范圍內(nèi)的道路數(shù)據(jù)、居民地?cái)?shù)據(jù)、學(xué)校數(shù)據(jù)、ATM數(shù)據(jù)、火車(chē)票售票點(diǎn)數(shù)據(jù)等。當(dāng)你掌握了數(shù)據(jù),就可以開(kāi)始分析了,空間分析能力是GIS的主要功能,也是GIS與計(jì)算機(jī)制圖軟件相區(qū)別的主要特征??臻g分析是從空間物體的空間位置、聯(lián)系等方面去研究空間事物,并對(duì)空間事物做出定量的描述。一般的講,它可以回答人們What(是什么?)、Where(在哪里?)和How(怎么樣?)等問(wèn)題。

 

GIS空間分析的內(nèi)涵極為豐富,包括空間查詢、空間量測(cè)、疊置分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析、空間統(tǒng)計(jì)分類(lèi)等多個(gè)方面。

在買(mǎi)票問(wèn)題中我們可以用到空間查詢、空間量測(cè)、網(wǎng)絡(luò)分析等空間分析方法。我們首先使用空間查詢確定家和學(xué)校的地理位置,以及ATM和火車(chē)票售票點(diǎn)的地理分布,再使用網(wǎng)絡(luò)分析選擇一條以家為起點(diǎn),途經(jīng)一個(gè)ATM及一個(gè)火車(chē)票售票點(diǎn),以學(xué)校為終點(diǎn)的最短路徑。

在這個(gè)問(wèn)題中,網(wǎng)絡(luò)分析起到了至關(guān)重要的作用。網(wǎng)絡(luò)分析是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系(線與線之間,線與點(diǎn)之間,點(diǎn)與點(diǎn)之間的連結(jié)、連通關(guān)系),通過(guò)考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間、屬性數(shù)據(jù),對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面地分析計(jì)算,再由近及遠(yuǎn)尋找起點(diǎn)到其他所有結(jié)點(diǎn)的最佳路徑,直至到達(dá)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)。

 

一旦選擇了分析方法,你就要按照你的需求處理數(shù)據(jù)。如果你想對(duì)某個(gè)事件的位置繪制地圖,那么你需要對(duì)你的數(shù)據(jù)賦予地理特征(比如經(jīng)緯度或地址信息)以及屬性值。如賦予家和學(xué)校地理位置信息,賦予道路數(shù)據(jù)連通性的信息,賦予ATM屬于哪個(gè)銀行的信息等,這些信息將給我們的分析提供輔助。

 

最后一個(gè)步驟就是查看分析結(jié)果并且根據(jù)這個(gè)結(jié)果指導(dǎo)行為。這些結(jié)果既可以通過(guò)數(shù)字地圖顯示,并且打印成紙質(zhì)地圖,也可以結(jié)合電子表格或圖表顯示,甚至可以通過(guò)文字描述出來(lái)。雖然許多GIS系統(tǒng)都強(qiáng)調(diào)制圖功能,但是軟件可以靈活地按照你的需要,以最佳的方式顯示分析結(jié)果。


 

GIS在各領(lǐng)域的應(yīng)用


 

目前,每個(gè)領(lǐng)域里的專(zhuān)家也不斷地意識(shí)到按地理信息系統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)思考和工作所帶來(lái)的優(yōu)越性,于是GIS在眾多領(lǐng)域都將扮演重要角色,不僅能幫助人們解決全球環(huán)境變化和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等重大問(wèn)題。

 

一、自然資源調(diào)查與管理

以土地利用類(lèi)型為例,可輸出不同土地利用類(lèi)型的分布和面積、按不同高程帶劃分的土地利用類(lèi)型、不同坡度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀及不同類(lèi)型的土地利用變化等,為資源的合理利用、開(kāi)發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。

 

二、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)

借助遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)可有效地進(jìn)行森林火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、洪水災(zāi)情監(jiān)測(cè)和洪水淹沒(méi)損失的估算及抗震救災(zāi)等工作,為救災(zāi)搶險(xiǎn)和決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。

此外,RS與GIS技術(shù)在抗震救災(zāi)中也有廣泛應(yīng)用。我國(guó)是地震多發(fā)國(guó)家之一,為了盡可能減少在未來(lái)地震中的生命和財(cái)產(chǎn)損失,必須建立一套地震應(yīng)急快速響應(yīng)信息系統(tǒng)。

 

三、對(duì)環(huán)境管理

傳統(tǒng)的環(huán)境管理方式已不斷受到挑戰(zhàn),逐漸落后于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。而GIS技術(shù)可為環(huán)境評(píng)價(jià)、環(huán)境規(guī)劃管理等工作提供有力工具,如環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集、建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和環(huán)境動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、建立環(huán)境污染的有關(guān)模型、提供環(huán)境管理的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和報(bào)表輸出、環(huán)境作用分析和環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、環(huán)境信息傳輸和制圖等。

 

四、城市管理

在城市公共基礎(chǔ)設(shè)施管理中,GIS可幫助管理人員查詢?cè)O(shè)施管線、管網(wǎng)(包括供水、排水、供電、供氣及電纜系統(tǒng)等)的分布,追蹤流量信息和運(yùn)行質(zhì)量監(jiān)控;

在城市公共事業(yè)管理中,GIS主要用于公共事業(yè)設(shè)施的分布及需要公共事業(yè)服務(wù)的特殊人群的分布分析等;

在城市資源與生態(tài)環(huán)境管理中,GIS的職能主要體現(xiàn)在資源清查與管理、土地調(diào)查和地籍管理、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和環(huán)境管理等方面;

在城市經(jīng)濟(jì)空間結(jié)構(gòu)管理方面,GIS主要處理各經(jīng)濟(jì)要素的空間分布,如產(chǎn)業(yè)空間布局、商貿(mào)中心的分布、城市功能區(qū)的范圍等,并分析其規(guī)模、形態(tài)和位置是否符合城市空間擴(kuò)張的規(guī)律;

在城市社會(huì)管理中,GIS主要進(jìn)行城市社會(huì)因素的空間特征的管理,如人口分布、不同人口密度的地區(qū)顯示、社區(qū)服務(wù)設(shè)施分布、影響社會(huì)治安因素的分布分析及犯罪嫌疑人追蹤等。

 

五、輔助決策

GIS利用特有的數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)—系列決策模型的構(gòu)建和比較分析,可為國(guó)家宏觀決策提供依據(jù)。例如,系統(tǒng)支持下的土地承載力研究,可解決土地資源與人口容量的規(guī)劃。在我國(guó)三峽地區(qū),通過(guò)利用GIS和機(jī)助制圖方法建立的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),為三峽宏觀決策提供了建庫(kù)前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢(shì)等可靠的數(shù)據(jù)。

 

六、作戰(zhàn)指揮

通過(guò)利用GpS(全球定位系統(tǒng))、GIS、RS(遙感)等高新尖端技術(shù)迅速集結(jié)部隊(duì)及武器裝備,以較低的代價(jià)取得了極大的勝利。

綜上所述,告訴了我們GIS的幾個(gè)主要任務(wù):輸入、處理、管理、查詢和分析、可視化等,GIS是最具發(fā)展?jié)摿Φ慕徊鎸W(xué)科,它既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù),又是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。

未來(lái),GIS將無(wú)處不在,由GIS開(kāi)啟的未來(lái)也將充滿無(wú)限可能。

 

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