什么是地理信息系统?

什么是地理信息系统?

  • 最近更新2022年06月25日

什么是地理信息系统?

地理信息系统 (GIS) 存储、分析和可视化地球表面地理位置的数据。

GIS 代表地理信息系统,是一种基于计算机的工具,用于检查地理空间关系、模式和趋势。

它早在 1854 年就被用于绘制伦敦金融城的疾病爆发地图(当然没有计算机!)。从根本上说,我们今天仍在使用这种类型的空间分析,但方式更加复杂。

简而言之:

没有空间参考的数据不提供地理环境。如果没有地理背景,您将无法完全了解我们今天生活的世界。

这就是为什么我们需要地理信息系统 (GIS) 以及它为何会对我们的日常生活产生重大影响(您甚至可能没有注意到)。

阅读更多: 空间分析的力量:地理模式

什么是 GIS 制图?

GIS 图层

GIS 制图产生地理空间信息的可视化。地理信息系统 (GIS) 的 4 个主要思想是:

  • 创建地理数据。

  • 在数据库中管理它。

  • 分析和发现模式。

  • 在地图上显示它。

因为在地图上查看和分析数据会影响我们对数据的理解,所以我们可以使用 GIS 做出更好的决策。

它可以帮助我们了解什么哪里。分析变得简单。答案变得清晰。

因为在您了解数据与地理环境中其他事物的关系之前,您不会完全理解您的数据。

GIS的用例是什么?

每天,GIS 都在为全球数以百万计的决策提供支持。它对我们的生活产生了重大影响,你甚至可能没有意识到。例如,我们将 GIS 用于:

  • 确定新的商店位置

  • 报告停电

  • 分析犯罪模式

  • 汽车导航中的路由

  • 预测和预测天气

1000 个 GIS 应用程序说明了地理信息系统的所有潜在用例。

如何使用地图可视化地理

我想你会同意:

从电子表格中可视化纬度和经度坐标真的很难。

城市 纬度 经度
西雅图 47.5° -122.3°
纽约 40.7 -73.9°
迈阿密 25.8° -80.2°
洛杉矶 33.9° -118.2°

但是,当您在地图上添加这些位置时,电子表格突然变得栩栩如生。

位置图

那是因为地图使地理信息更容易理解。

当您有地理环境时,您不仅可以看到它们在地图上的位置。但是你可以:

  • 计算点之间的距离
  • 检查点是否针对模式和趋势进行聚类
  • 寻找城市之间的最佳路线

地理信息系统的组成部分

地理信息系统的三个主要组成部分是:

1. 数据

GIS 将位置数据存储为专题图层。每个数据集都有一个属性表,用于存储有关特征的信息。GIS 数据的两种主要类型是栅格和矢量

光栅像素

光栅

栅格数据看起来像网格,因为它们将数据存储在行和列中。它们可以是离散的或连续的。例如,我们经常将土地覆盖、温度数据和图像表示为栅格数据。

编辑轨迹

向量

向量是具有顶点的点、线和多边形。例如,消火栓、等高线和行政边界通常是向量。

2.硬件

硬件运行 GIS 软件。它可以是功能强大的服务器、移动电话或个人GIS 工作站。CPU 是您的主力,数据处理是游戏的名称。双显示器、额外的存储空间和清晰的图形处理卡也是 GIS 的必备品。

3. 软件

ArcGIS 和 QGISGIS 软件中的佼佼者。GIS 软件专门通过在地图中使用数学来进行空间分析。它将地理与现代技术相结合,以测量、量化和了解我们的世界。

通过空间分析推动决策

我们从未遇到过需要地理空间视角的紧迫问题。例如,气候变化、自然灾害和人口都是地理性质的。这些全球性问题需要基于位置的知识,而这些知识只能来自 GIS。

大多数人认为 GIS 只是“制作地图”。但是由于空间分析的洞察力,我们利用了 GIS 的力量。我们通过地图中的数学来使用空间分析。纸质地图很难进行空间分析,因此我们需要 GIS。以下是空间分析的示例:

缓冲

缓冲工具会在设定距离处围绕要素生成一个多边形。通过创建缓冲区,您可以找到缓冲区内的周围要素。

缓冲

热点

热点突出显示具有点簇的区域。而冷点的点密度很小。

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建立你的测绘事业

地理信息系统百分比 80% 20%

这句话的意思是,如果您获取所有政府数据的 80%,则 80% 具有地理背景。这句话源于罗伯特·威廉姆斯在他的论文“向政府决策者出售地理信息系统”中。[ 1 ]

但最近,研究人员在 2012 年将这一比例降至 60% 。[ 2 ] 无论哪种方式,地理都是数据的重要组成部分。

从规划管道到航行船舶,空间问题需要空间思考者。这就是地理信息系统扩展到无数学科的原因。GIS 职业正在蓬勃发展:

  • 制图师创建地图。事实上,“cartographer”的起源来自charta,意思是“纸片或纸片”和graph“绘制”
  • 数据库管理器将结构化集合中的信息存储并提取到空间数据库中。
  • 程序员编写代码并使冗余的 GIS 流程自动化。例如,GIS 编程语言包括 Python、SQL、C++、Visual Basic 和 JavaScript。
  • 遥感专家使用航空、卫星图像遥感软件
  • 空间分析员使用地理处理工具来操作、提取、定位和分析地理数据。
  • 土地测量员测量土地上的 3 维坐标。

阅读更多: GIS 薪资期望:攀登 GIS 职业阶梯

地方政府80%的信息需求与地理位置有关。

GIS 一切始于测绘霍乱

霍乱地图

1854 年,霍乱袭击了英国伦敦市。没有人知道这种疾病是从哪里开始的。因此,英国医生约翰·斯诺开始绘制疫情图。

这不仅仅是疾病。但他还绘制了道路、财产边界和水线。

当他将这些特征添加到地图中时,发生了一些有趣的事情。他注意到霍乱病例只发生在一条水线上。这是将地理与公共卫生安全联系起来的突破。但这不仅仅是空间分析的开始。它也标志着流行病学的开始,研究疾病的传播。

1968 年,一个名叫罗杰汤姆林森的人开始将现代计算与地图拼凑在一起。事实上,他首先在他的论文“ A Geographic Information System for Regional Planning ”中首次创造了“GIS”一词。[ 3 ]此时,GIS真正成为了一种基于计算机的地图数据存储工具。2014 年,罗杰·汤姆林森 (Roger Tomlinson) 去世,他将永远被人们铭记为“GIS 之父”。

阅读更多: GIS 的非凡历史


罗杰汤姆林森

“伟大的发现和改进总是需要许多人的合作。我可能因开辟了 GIS 的道路而受到赞誉。但当我看到后来的发展时,我觉得这归功于他人,而不仅仅是我自己。”

—地理信息系统之父罗杰·汤姆林森


GIS 用途和应用

地理信息系统充满了示例用例。例如,我们发现了1000 多个 GIS 用途和应用程序。以下是一些示例。

环境:到目前为止,最重的用户是环境。例如,环保主义者将 GIS 用于气候变化、地下水研究和影响评估。

地理信息系统分析师

军事和国防:军队是 GIS 的重度用户。他们将其用于位置情报、物流管理和间谍卫星

农业:农民将其用于精准农业、土壤测绘和作物生产力。

林业:林务员使用 GIS 管理木材、跟踪森林砍伐和清点林分。

商业:在商业方面,GIS 用于选址、消费者分析和客户勘探。

房地产:房地产领域的例子包括市场分析、房屋估价和分区。

公共安全: GIS 显示疾病的传播、灾害响应和公共卫生。

GIS 能为您做什么?

地理信息系统可以更好地回答有关位置、模式和趋势的问题。例如:

电话路线

1. 地物在哪里找到?如果您需要找到最近的加油站,GIS 可以为您指路。GIS 可以通过连接交通量、分区信息和人口统计信息来找到最佳位置。

2. 存在哪些地理模式?在保护方面,我们想通过 GPS 项圈和土地覆盖来了解动物栖息地。通过了解动物位置,我们可以将首选土地类型与 GPS 位置相关联。最后,我们拥有一个包含所有动物种类的庞大数据库。

3. 在给定的时间段内发生了哪些变化?时间是研究变化的缺失元素。例如,我们通过对环境的遥感来了解变化。此外,我们通过发现随时间的变化来更好地预测灾难。

4. 空间含义是什么?如果一家公司想要建立一个新项目,GIS 擅长存储环境数据。大多数环境评估使用 GIS 来了解项目对景观的影响。

摄影测量点云

什么是地理信息科学 (GISc)?

地理信息系统回答“什么”和“在哪里”,而地理信息科学 (GIScience) 则关注“如何”及其发展。

未来几年 GIS 将如何发展?这是地理信息科学最了解的问题。

地理信息科学提供了地理信息系统的所有构建块。它借鉴了计算机科学、数学、地理学、统计学、制图学和大地测量学

GIScience 将这些领域的知识整合到地理信息系统中。

  • 地理信息系统将什么地点联系起来。
  • 地理信息科学发现如何

什么是地理信息系统?

你可能会问自己:几个世纪以来,地理学家不是一直在回答这些问题吗?是的,他们有。但是地理学家可以通过地理信息系统更好地回答这些问题。

当我们第一次开始在纸质地图上记录库存时,这是一个相当乏味的过程。但我们真正需要的是什么?我们需要一个 GIS 来记录和存储观察结果。此外,我们需要一个表来存储数据的属性

底线是什么?地理信息系统 (GIS) 让我们能够解释数据理解关系、模式和趋势。然后,查看和分析地理数据会影响我们对世界的理解。

地理信息系统信息图 - 什么是 gis

参考

1. Williams, Robert (1987),向政府决策者出售地理信息系统。来自城市和区域信息系统协会 1987 年年会的论文。

2. Stefan Hahmann 和 Dirk Burghardt。地理空间参考了多少信息?网络和认知(第 1171-1189 页)。2012 年 6 月 27 日接收,2012 年 10 月 21 日接受,在线发表:2012 年 11 月 23 日。

3. 射频汤姆林森。用于区域规划的地理信息系统。林业和农村发展部。加拿大政府,1969 年出版。

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GIS 中的 R 编程
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