你只知GIS能畫圖，卻不知還有這樣的魅力！

發(fā)布日期：2018-10-15 00:00 瀏覽量：10660

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

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》系列電影的裝置，就是GIS（地理信息系統(tǒng)）專業(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瘛保@個(gè)能精確確定坐標(biāo)的儀器，就是有車一族必不可少的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。

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

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)于未來智慧城市的視頻中有這么一段話：

“我們可以回望過去，也可以展望未來，對(duì)于未來，我們有過驚鴻一瞥。

GIS在我們周圍無處不在，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，GIS在我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮了很大的作用，“GIS無處不在”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，下面讓我們一起來領(lǐng)略GIS的魅力吧。

GIS是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(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)。

簡單地說， 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，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)生活中的簡單例子：

試想，在你從家走到學(xué)校的路上，通過ATM取一次錢，買一張火車票，怎樣可以走最少的路？問題越細(xì)越好，比如說去哪家銀行的ATM，到哪個(gè)代售點(diǎn)去買票等等，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。

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，你可以將印在紙上的數(shù)據(jù)通過電腦數(shù)字化，或是對(duì)地物進(jìn)行實(shí)地測量，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)前面買票的問題，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)、火車票售票點(diǎn)數(shù)據(jù)等。當(dāng)你掌握了數(shù)據(jù)，就可以開始分析了，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？）等問題。

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

在買票問題中我們可以用到空間查詢、空間量測、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)火車票售票點(diǎn)，以學(xué)校為終點(diǎn)的最短路徑。

在這個(gè)問題中，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，甚至可以通過文字描述出來。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)域里的專家也不斷地意識(shí)到按地理信息系統(tǒng)的觀點(diǎn)來思考和工作所帶來的優(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)展等重大問題。

一、自然資源調(diào)查與管理

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

二、自然災(zāi)害監(jiān)測

借助遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)可有效地進(jìn)行森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報(bào)、洪水災(zāi)情監(jiān)測和洪水淹沒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。我國是地震多發(fā)國家之一，為了盡可能減少在未來地震中的生命和財(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)測和數(shù)據(jù)收集、建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和環(huán)境動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫、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設(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，通過—系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，可為國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。在我國三峽地區(qū)，通過利用GIS和機(jī)助制圖方法建立的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽宏觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢等可靠的數(shù)據(jù)。

六、作戰(zhàn)指揮

通過利用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，GIS將無處不在，由GIS開啟的未來也將充滿無限可能。