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：14377

在很多人眼里GIS是做什么的?多數(shù)人可能會說“GIS就是畫地圖的”。然而事實上，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坐標，指揮軍艦用電磁炮準確地擊中狂派的“大力神”，這個能精確確定坐標的儀器，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玻璃不但可以顯示當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，則是基于GIS專業(yè)中的Telematics實現(xiàn)的——運用遠程衛(wèi)星信號將附近路況傳到車載導航上并顯示出來。

2016年Esri全球用戶大會，Lauren Bennnett女士展示的一段關于電影、關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，可能你會想到電影《獨立日2：復活》《瘋狂動物城》。”

可見，GIS在我們日常生活中發(fā)揮了很大的作用，“GIS無處不在”是一句大實話。當然，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略GIS的魅力吧。

GIS是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策時所需信息的技術系統(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）的層信息結合在一起，通過這些信息可以使你更好地認識這個位置（地方）。你可以根據(jù)自己的需要選擇使用這些層信息，比如找一個更好的地段設立店鋪、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常與繪制地圖聯(lián)系起來，其實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在生活中的應用實例

想深入了解GIS是什么？我們舉個生活中的簡單例子：

試想，在你從家走到學校的路上，通過ATM取一次錢，買一張火車票，怎樣可以走最少的路？問題越細越好，比如說去哪家銀行的ATM，到哪個代售點去買票等等，只有這樣，它才可以為你量身訂制結果。

要知道，你應用的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)特征決定著GIS用何種方法進行分析。由于GIS的核心是一個地理數(shù)據(jù)庫。

所以，進行分析的第二步是將現(xiàn)實中的每個對象用數(shù)字數(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，或是對地物進行實地測量，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等課程的知識。

你的需求和預算決定了使用何種數(shù)據(jù)以及如何得到它們。針對前面買票的問題，你需要的數(shù)據(jù)是：一定范圍內的道路數(shù)據(jù)、居民地數(shù)據(jù)、學校數(shù)據(jù)、ATM數(shù)據(jù)、火車票售票點數(shù)據(jù)等。當你掌握了數(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與計算機制圖軟件相區(qū)別的主要特征。空間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)絡分析、空間統(tǒng)計分類等多個方面。

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

在這個問題中，網(wǎng)絡分析起到了至關重要的作用。網(wǎng)絡分析是依據(jù)網(wǎng)絡拓撲關系（線與線之間，線與點之間，點與點之間的連結、連通關系），通過考察網(wǎng)絡元素的空間、屬性數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡的性能特征進行多方面地分析計算，再由近及遠尋找起點到其他所有結點的最佳路徑，直至到達目標結點。

一旦選擇了分析方法，你就要按照你的需求處理數(shù)據(jù)。如果你想對某個事件的位置繪制地圖，那么你需要對你的數(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。

最后一個步驟就是查看分析結果并且根據(jù)這個結果指導行為。這些結果既可以通過數(shù)字地圖顯示，并且打印成紙質地圖，也可以結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)都強調制圖功能，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果。

GIS在各領域的應用

目前，每個領域里的專家也不斷地意識到按地理信息系統(tǒng)的觀點來思考和工作所帶來的優(yōu)越性，于是GIS在眾多領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)和科學管理提供依據(jù)。

二、自然災害監(jiān)測

借助遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)和GIS技術可有效地進行森林火災的預測預報、洪水災情監(jiān)測和洪水淹沒損失的估算及抗震救災等工作，為救災搶險和決策提供及時準確的信息。

此外，RS與GIS技術在抗震救災中也有廣泛應用。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產(chǎn)損失，必須建立一套地震應急快速響應信息系統(tǒng)。

三、對環(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)濟發(fā)展的要求。而GIS技術可為環(huán)境評價、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、建立基礎數(shù)據(jù)庫和環(huán)境動態(tài)數(shù)據(jù)庫、建立環(huán)境污染的有關模型、提供環(huán)境管理的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和報表輸出、環(huán)境作用分析和環(huán)境質量評價、環(huán)境信息傳輸和制圖等。

四、城市管理

在城市公共基礎設施管理中，GIS可幫助管理人員查詢設施管線、管網(wǎng)（包括供水、排水、供電、供氣及電纜系統(tǒng)等）的分布，追蹤流量信息和運行質量監(jiān)控；

在城市公共事業(yè)管理中，GIS主要用于公共事業(yè)設施的分布及需要公共事業(yè)服務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、土地調查和地籍管理、災害監(jiān)測和環(huán)境管理等方面；

在城市經(jīng)濟空間結構管理方面，GIS主要處理各經(jīng)濟要素的空間分布，如產(chǎn)業(yè)空間布局、商貿中心的分布、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張的規(guī)律；

在城市社會管理中，GIS主要進行城市社會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)服務設施分布、影響社會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）等高新尖端技術迅速集結部隊及武器裝備，以較低的代價取得了極大的勝利。

綜上所述，告訴了我們GIS的幾個主要任務：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科，它既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應用工程技術，又是跨越地球科學、信息科學和空間科學的應用基礎學科。

未來，GIS將無處不在，由GIS開啟的未來也將充滿無限可能。