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你只知GIS能画图,却不知还有这样的魅力!

作者:飞燕遥感 发布日期:2018-10-15 00:00 浏览量:491


         在很多人眼里GIS是做什么的?多数人可能会说“GIS就是画地图的”。然而事实上,GIS不只是画地图。

 

谷歌发布的虚拟成像眼镜,能在用户眼前呈现虚拟影像,这个源于《黑客帝国》系列电影的装置,就是GIS(地理信息系统)专业中虚拟成像仪器的应用。

 

票房8.3亿的《变形金刚2》中,前“第七区”的探员通过与海军通报坐标,指挥军舰用电磁炮准确地击中狂派的“大力神”,这个能精确确定坐标的仪器,就是有车一族必不可少的GPS定位仪。

 

电影《碟中谍4》中,阿汤哥所驾驶的宝马概念车的挡风玻璃不但可以显示当前地图的信息和自身位置,还能在肉眼未看到路况前,呈现出行人和障碍物的影像。

 

这些从电影中走来的未来技术,则是基于GIS专业中的Telematics实现的——运用远程卫星信号将附近路况传到车载导航上并显示出来。

 

2016年Esri全球用户大会,Lauren Bennnett女士展示的一段关于电影、关于未来智慧城市的视频中有这么一段话:

 

“我们可以回望过去,也可以展望未来,对于未来,我们有过惊鸿一瞥。

 

GIS在我们周围无处不在,你将看到的是使用ArcGIS创建的一些绝美的3D可视化场景,可能你会想到电影《独立日2:复活》《疯狂动物城》。”

 

可见,GIS在我们日常生活中发挥了很大的作用,“GIS无处不在”是一句大实话。当然,从电影中看到这些只是GIS的冰山一角,下面让我们一起来领略GIS的魅力吧。

 

GIS是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供管理、决策时所需信息的技术系统。

简单地说, GIS系统,即地理信息系统,是将描述位置(地方)的层信息结合在一起,通过这些信息可以使你更好地认识这个位置(地方)。你可以根据自己的需要选择使用这些层信息,比如找一个更好的地段设立店铺、分析环境、在城市里给你带路等等。

 

基于某些原因,GIS软件常被称为“绘图软件”,GIS所做的绘图工作也会常与绘制地图联系起来,其实GIS不只是能绘制地图,还可以描绘任何你希望用图形显示的数据。比如人体,只要你把三围、身高、四肢长度等信息输进软件,它就能绘制出你想要的模型,又比如我们昨天微信公众号上分享的四大名著地图。

 

GIS是提供决策信息的系统,而在决策前往需要进行分析。GIS的分析通常是从明确你需要哪些信息开始的。

 

 

GIS在生活中的应用实例

 

 

想深入了解GIS是什么?我们举个生活中的简单例子:

试想,在你从家走到学校的路上,通过ATM取一次钱,买一张火车票,怎样可以走最少的路?问题越细越好,比如说去哪家银行的ATM,到哪个代售点去买票等等,只有这样,它才可以为你量身订制结果。

 

要知道,你应用的数据类型和数据特征决定着GIS用何种方法进行分析。由于GIS的核心是一个地理数据库。

所以,进行分析的第二步是将现实中的每个对象用数字数据的形式表现出来,你可以将印在纸上的数据通过电脑数字化,或是对地物进行实地测量,或是直接将卫星从空中得到的地面数字图像直接带入电脑。这里主要涉及测量学等课程的知识。

 

你的需求和预算决定了使用何种数据以及如何得到它们。针对前面买票的问题,你需要的数据是:一定范围内的道路数据、居民地数据、学校数据、ATM数据、火车票售票点数据等。当你掌握了数据,就可以开始分析了,空间分析能力是GIS的主要功能,也是GIS与计算机制图软件相区别的主要特征。空间分析是从空间物体的空间位置、联系等方面去研究空间事物,并对空间事物做出定量的描述。一般的讲,它可以回答人们What(是什么?)、Where(在哪里?)和How(怎么样?)等问题。

 

GIS空间分析的内涵极为丰富,包括空间查询、空间量测、叠置分析、缓冲区分析、网络分析、空间统计分类等多个方面。

在买票问题中我们可以用到空间查询、空间量测、网络分析等空间分析方法。我们首先使用空间查询确定家和学校的地理位置,以及ATM和火车票售票点的地理分布,再使用网络分析选择一条以家为起点,途经一个ATM及一个火车票售票点,以学校为终点的最短路径。

在这个问题中,网络分析起到了至关重要的作用。网络分析是依据网络拓扑关系(线与线之间,线与点之间,点与点之间的连结、连通关系),通过考察网络元素的空间、属性数据,对网络的性能特征进行多方面地分析计算,再由近及远寻找起点到其他所有结点的最佳路径,直至到达目标结点。

 

一旦选择了分析方法,你就要按照你的需求处理数据。如果你想对某个事件的位置绘制地图,那么你需要对你的数据赋予地理特征(比如经纬度或地址信息)以及属性值。如赋予家和学校地理位置信息,赋予道路数据连通性的信息,赋予ATM属于哪个银行的信息等,这些信息将给我们的分析提供辅助。

 

最后一个步骤就是查看分析结果并且根据这个结果指导行为。这些结果既可以通过数字地图显示,并且打印成纸质地图,也可以结合电子表格或图表显示,甚至可以通过文字描述出来。虽然许多GIS系统都强调制图功能,但是软件可以灵活地按照你的需要,以最佳的方式显示分析结果。


 

GIS在各领域的应用


 

目前,每个领域里的专家也不断地意识到按地理信息系统的观点来思考和工作所带来的优越性,于是GIS在众多领域都将扮演重要角色,不仅能帮助人们解决全球环境变化和区域可持续发展等重大问题。

 

一、自然资源调查与管理

以土地利用类型为例,可输出不同土地利用类型的分布和面积、按不同高程带划分的土地利用类型、不同坡度区内的土地利用现状及不同类型的土地利用变化等,为资源的合理利用、开发和科学管理提供依据。

 

二、自然灾害监测

借助遥感监测数据和GIS技术可有效地进行森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和洪水淹没损失的估算及抗震救灾等工作,为救灾抢险和决策提供及时准确的信息。

此外,RS与GIS技术在抗震救灾中也有广泛应用。我国是地震多发国家之一,为了尽可能减少在未来地震中的生命和财产损失,必须建立一套地震应急快速响应信息系统。

 

三、对环境管理

传统的环境管理方式已不断受到挑战,逐渐落后于我国经济发展的要求。而GIS技术可为环境评价、环境规划管理等工作提供有力工具,如环境监测和数据收集、建立基础数据库和环境动态数据库、建立环境污染的有关模型、提供环境管理的统计数据和报表输出、环境作用分析和环境质量评价、环境信息传输和制图等。

 

四、城市管理

在城市公共基础设施管理中,GIS可帮助管理人员查询设施管线、管网(包括供水、排水、供电、供气及电缆系统等)的分布,追踪流量信息和运行质量监控;

在城市公共事业管理中,GIS主要用于公共事业设施的分布及需要公共事业服务的特殊人群的分布分析等;

在城市资源与生态环境管理中,GIS的职能主要体现在资源清查与管理、土地调查和地籍管理、灾害监测和环境管理等方面;

在城市经济空间结构管理方面,GIS主要处理各经济要素的空间分布,如产业空间布局、商贸中心的分布、城市功能区的范围等,并分析其规模、形态和位置是否符合城市空间扩张的规律;

在城市社会管理中,GIS主要进行城市社会因素的空间特征的管理,如人口分布、不同人口密度的地区显示、社区服务设施分布、影响社会治安因素的分布分析及犯罪嫌疑人追踪等。

 

五、辅助决策

GIS利用特有的数据库,通过—系列决策模型的构建和比较分析,可为国家宏观决策提供依据。例如,系统支持下的土地承载力研究,可解决土地资源与人口容量的规划。在我国三峡地区,通过利用GIS和机助制图方法建立的环境监测系统,为三峡宏观决策提供了建库前后环境变化的数量、速度和演变趋势等可靠的数据。

 

六、作战指挥

通过利用GpS(全球定位系统)、GIS、RS(遥感)等高新尖端技术迅速集结部队及武器装备,以较低的代价取得了极大的胜利。

综上所述,告诉了我们GIS的几个主要任务:输入、处理、管理、查询和分析、可视化等,GIS是最具发展潜力的交叉学科,它既是管理和分析空间数据的应用工程技术,又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。

未来,GIS将无处不在,由GIS开启的未来也将充满无限可能。

 

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