地理信息系统及其应用(GIS)

   
       地理信息系统(GIS)是集计算机科学、测绘遥感学、地理学、环境科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科。GIS研究计算机技术与空间地理分布数据的结合,通过一系列空间操作和分析方法,为各行各业提供对规划、管理、决策和营运有用的信息,回答用户提出的有关问题,成为现代企业和各级政府管理部门制定科学经营和管理的重要手段,它的作用正在深入各行各业,目前已形成诸如资源与环境,灾害监测和防治农林牧副渔,工商企业管理,城市管理、运行和规划,工矿生产管理及各部门办公室GIS等。GIS作为一门以应用为目的的信息产业,根据统计1991年世界范围内其总收入为70亿美元。GIS市场的年增长率为35%以上,目前从事GIS的厂家已超过300家。地理信息是指与所研究对象的空间地理分布有关的信息,GIS是一种特定而又十分重要的空间信息系统,它是以采集、储存、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层)与空间和地理分布有关数据的空间信息系统。由于地球是人类赖以生存的基础,所以GIS是与人类的生存、发展和进步密切关联的一门信息科学与技术,越来越受到人们的重视。
  地理信息系统的提出和发展是与计算机技术和遥感技术的发展密切联系的。1963年,加拿大测量学家R.F.Tomlnson首先提出了地理信息系统这一术语,并建立了世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统(CGIS),用于自然资源的管理和规划。80年代是GIs普及和推广应用的阶段。与卫星遥感技术相结合,GIS开始用于全球性问题,例如全球沙漠化、全球可居住区的评价、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散及核废料以及全球变化与全球监测。我国地理信息系统起步稍晚(七十年代初),但发展相当迅猛。进入八十年代以后,在大力开展遥感应用的同时,GIS也全面进入试验阶段,以农业为对象,研究有关质量评价和动态分析预报的模式与软件,并用于水淹没损失、水资源估算、土地资源清查、环境质量评价与人口趋势分析等多项专题的试验研究。开展了黄土高原信息系统以及洪水灾情预报与分析系统等专题研究试验。用于辅助城市规划的各种小型信息系统在城市建设和规划部门获得了认可。目前沿海、沿江经济开发区的发展,土地的有偿使用和外资的引进等急需GIS为之服务。各种形式的专题GIS将在“八五”期间建立和运转起来,其中包括用于农作物估产和灾害监测的遥感与GIS运行系统以及在大中小城市建立的城市信息系统或土地信息系统。
  GIS一般是建立在工作站、PC机上,也有少数建立在小型计算机上。DEC公司的工作站(如SUN)占有最多的用户,其它是HP/Apollo;微机一般在AT—386上。GIS软件是指在计算机图形、数据库、Window等标准软件基础上开发的软件系统,它包括GIs基本功能软件包、GIS应用软件包、GIS与用户的接口和通讯软件三个层次。G1S软件有五大子系统,即:数据输入与转换,图形及文本编辑,空间数据库管理,空间查询与空间分析,数据输出和显示。其基本功能为:数据(图形数据和属性数据)的采集和编辑;数据库的管理(建立和保护,操作,通讯);制图;空间查询与空间分析(拓扑空间查询,缓冲区分析,叠置分析,空间集合分析,地学分析),地形分析等。应用软件开发的费用往往要占支出的65%。作为一个地理信息系统的寿命一般认为:GIS的硬件平均寿命为3—5年,软件的寿命一般为7—10年。而GIS数据的有效期,在发达国家较长,在发展中国家可能较短。若能不断更新,数据的寿命可以达到50年。
作为一门多技术多交叉的空间信息科学。GIS的发展将形成地学信息工程学(目前全世界正在为它取名)。GIS必将向集成化和智能化方向发展,即图形数据与属性的结合,GIS与遥感(RS)相结合,GIS与全球定位系统(GPS)和CCD(电符耦合器材)技术(如:CCD立体摄影系统)相结合,GIS与专家系统(ES)相结合,同时将解决多种不同分辨率、不同精度、不同时间的数据源数据的复合、从目前的2—2.5维GIS发展为真三维和带时间坐标的四维GIS。建立GIS质量控制和处理GIS数据不确定性。建立一个面向用户,易于学习和掌握的“高级傻瓜”式的用户界面。
  当前,要积极发挥气象在GIS中的作用,不仅是因为气象作为空间信息的一部分,而且由于气象部门在计算机和遥感技术的应用上是走在前面,具有丰富的经验。

 

1.1 概念
地理信息系统(Geographic Information System或 Geo-Information system,GIS)有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
位置与地理信息既是LBS的核心,也是LBS的基础。一个单纯的经纬度坐标只有置于特定的地理信息中,代表为某个地点、标志、方位后,才会被用户认识和理解。用户在通过相关技术获取到位置信息之后,还需要了解所处的地理环境,查询和分析环境信息,从而为用户活动提供信息支持与服务。
地理信息系统(GIS,Geographic Information System)是一门综合性学科,结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学,已经广泛的应用在不同的领域,是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统,随着GIS的发展,也有称GIS为“地理信息科学”(Geographic Information Science),近年来,也有称GIS为"地理信息服务"(Geographic Information service)。GIS是一种基于计算机的工具,它可以对空间信息进行分析和处理(简而言之,是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析)。 GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作(例如查询和统计分析等)集成在一起。

1.2 发展
IT技术从虚拟化、云计算、大数据、AI、VR/AR/MR一路走来,GIS一路跟随,IT技术的发展在推动GIS的发展,GIS将这些新技术纳入自身,随之而来的就是应用范围的扩展,越来越实用化。

2 应用
大数据可视化
如阿里的数据大屏DataV,双11订单在全球的分布情况等。

购物
淘宝、京东、拼多多、当当等

金融
支付宝、各银行客户端。
蚂蚁金服在搞 L7,比较接近GIS的,地理信息数据可视化、统计图。


各购物软件


美团、饿了么


贝壳、房天下等


高德、百度地图、滴滴、滴答、永安行、摩拜等。
智能驾驶公司地图系统,如华为的地图。

社交
微信定位功能。

其他
共享充电宝等。

3 发展
3.1 国外
3.2 国内
现状
早期的国产GIS软件,有两种研发思路,一是完全自主研发,二是基于国外开源软件进行改造开发。
自主研发的三维GIS软件,在前期普遍存在着一系列天然的问题,比如性能不高,面对大数据量空间数据存储和渲染的时候,表现力不从心。还有就是开发便利性不够,表现为跨平台支持较差,开发语言的支持有限,二次开发接口不够完善等。还有最主要的问题是由于用户基数少,积累的使用经验少,导致软件BUG不断。
优点有:可定化程度高、价格低、服务好。
国产三维GIS平台软件
超图公司的supermap:产品功能齐全,大而全。
臻图信息的ZTMapGIS:在三维GIS以及BIM渲染方面做得比较好,性价比高。
凌图的GIS产品:在测绘方面比较有特色
钟迪数码的GIS产品:在水利领域做得比较好

有趣实例
四大名著地图
玄奘西行地图
http://www.sdmzh.com.cn/map/index.html

水浒108将地图
http://www.sdmzh.com.cn/map/map10836.html

三国古城池地图
http://www.sdmzh.com.cn/map/gcc.html

红楼大观园平面图

 

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