地理信息系统知多少?

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”。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。

久远的发展历史

古往今来,几乎人类所有活动都是发生在地球上,都与地球表面位置(即地理空间位置)息息相关,随着计算机技术的日益发展和普及,地理信息系统以及在此基础上发展起来的“数字地球”“数字城市”在人们的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。

1.5万年前,在拉斯考克(Lascaux)附近的洞穴墙壁上,法国的猎人画下了他们所捕猎动物的图案。与这些动物图画相关的是一些描述迁移路线和轨迹的线条和符号。这些早期记录符合了现代地理资讯系统的二元素结构,即一个图形文件对应一个属性数据库。

18世纪地形图绘制的现代勘测技术得以实现,同时还出现了专题绘图的早期版本,例如:科学方面或人口普查资料。约翰•斯诺在1854年,用点来代表个例,描绘了伦敦的霍乱疫情,这可能是最早使用地理方法的位置。他对霍乱分布的研究指向了疾病的来源——一个位于霍乱疫情爆发中心区域百老汇街的一个被污染的公共水泵。约翰•斯诺将泵断开,最终终止了疫情爆发。

20世纪60年代早期,在核武器研究的推动下,计算机硬件的发展导致通用计算机“绘图”的应用。1967年,世界上第一个真正投入应用的地理信息系统由联邦林业和农村发展部在加拿大安大略省的渥太华研发。罗杰•汤姆林森博士开发的这个系统被称为加拿大地理信息系统(CGIS),用于存储,分析和利用加拿大土地统计局收集的数据,并增设了等级分类因素来进行分析。

20世纪80年代和90年代产业成长刺激了应用了GIS的UNIX工作站和个人计算机飞速增长。至20世纪末,GIS在各种系统中的迅速增长使得其在相关的少量平台已经得到了巩固和规范。并且用户开始提出了在互联网上查看GIS数据的概念,这要求数据的格式和传输标准化。

强大的空间分析功能应用于统计服务,可以提高统计服务质量

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,以及对空间事物做出定量的描述。空间分析需要复杂的数学工具,其中最主要的是空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等,其主要任务是对空间构成进行描述和分析,以达到获取、描述和认知空间数据;理解和解释地理图案的背景过程;空间过程的模拟和预测;调控地理空间上发生的事件等目的。

移动GIS是通过与流动装置结合,地理资讯系统可以为用户提供即时的地理信息。一般汽车上的导航装置都是结合了卫星定位设备(GPS)和地理资讯系统(GIS)的复合系统;在香港曾经很流行的地图王,则是一套可以安装在PDA或手提电话上的即时地图系统。汽车导航系统是地理资讯系统的一个特例,它除了一般的地理资讯系统的内容以外,还包括了各条道路的行车及相关信息的数据库。这个数据库利用矢量表示行车的路线、方向、路段等信息,又利用网络拓扑的概念来决定最佳行走路线。地理数据文件(GDF)是为导航系统描述地图数据的ISO标准。汽车导航系统组合了地图匹配、GPS定位和来计算车辆的位置。地图资源数据库也用于航迹规划、导航,并可能还有主动安全系统、辅助驾驶及位置定位服务等高级功能。汽车导航系统的数据库应用了地图资源数据库管理。

地理信息系统由于有着强大的图像功能和空间分析能力,在统计分析工作中有着广泛的应用前景。

——地理信息系统支持跨区域分析,实现了传统数据库汇总数据无法实现的分析。随着跨行政区域的连片经济区,如:科技园区,特色工业、农业产品经济区,沿高速公路、高速铁路经济带等的发展,对环绕跨经济区域的统计信息和统计分析随之增长,而传统统计制度下的统计报表无法满足这种要求。统计地理信息系统信息系统的空间分析功能可以实现对任一区域信息进行分析,相对哪些区域进行分析,就用鼠标圈住哪些区域。

——地理信息系统使统计分析更加直观和生动,实现人机互动。传统的统计服务方式主要是提供统计分析报告,统计分析报告的表达方法主要有三种,即文字、表格、统计图。这三种方法的载体主要是纸质的统计报告,是静态的。阅读者只能阅读报告写作者提供的报告,只能接收写作者提供的信息和观点。地理信息系统强大的网络分析功能,可以极大地改变传统统计服务方式,充分满足信息需要者对统计信息的需求。地理信息系统后台可以把各种基层信息、分组信息、区域信息通过模块来反映,使用者根据自己的意愿和需要选择模块,可立即得到各种分组数据、并随着所选数据不同即时得到相应的统计表、统计图,以及区域空间展示效果。

——地理信息系统可以整合信息资源提高统计分析效率。在大数据时代,任何一个社会经济现象都是多种因素多种信息共同影响和作用的结果。地理信息系统有着强大的数据融合能力,统计地理信息系统可以整合各级各专业数据信息,使统计分析可以立足于全国各级各专业的整个信息平台上,从更长远的纵向和更广阔的横向,通览各级各专业数据发展变化情况,极大地减少查阅历年年鉴和统计资料的工作,提高统计分析效率。

地理信息系统自20世纪60年代诞生以来,已经大踏步应用于环境保护、土地管理、道路交通等诸多领域。由于统计数据显著的空间特征,将地理信息系统应用于统计工作必将发挥更大的作用。

广泛应用于普查和名录库建设,是统计发展过程中一次里程碑式的进步。

在地理信息系统已广泛应用于国内外诸多行业和领域的时代背景下,统计地理信息系统的建设将显著改进统计工作方法、改变统计服务方式,是统计发展过程中一次里程碑式的进步。

——地理信息系统应用于普查,保证调查单位的不重不漏。衡量普查工作质量的主要标志有两个方面,即普查的全面性和准确性。全面性首先表现为调查对象的不重不漏,准确性首先表现为调查单位的真实存在。为了确保调查单位的不重不漏和真实存在,以往普查的主要措施是各级普查机构包括国家、省、市、县、社区(乡镇)通过多次和反复的实地检查和抽查,耗费大量的人力、物力、财力和时间。地理信息系统应用于普查可以通过网络有效控制和监督普查过程,减少实地核查次数,确保调查单位的不重不漏和真实存在。以经济普查为例,首先,利用手持终端设备(PDA)对每一个调查单位所在的建筑物位置进行经纬度的定位,定位信息自动被记录进PDA,形成具有全部调查单位建筑物准确位置信息的普查区图。其次,普查员对电子地图中已经准确定位的单位进行入户登记。由于调查单位位置信息已经在电子地图上得到记录,普查员每调查完成一个单位,电子地图上会用特定的颜色对该单位进行显示,反之遗漏的单位会用特定的颜色进行显示,直到普查员完成全部单位的调查。而且,PDA设置特别功能,记录普查员入户登记时间及报表填报时间,监督和验证普查报表是否为现场填报。

经过以上两个步骤,实现普查的事前(普查入户登记前)控制和事中监督(入户登记中),而控制和监督均可通过网络远程进行,不仅使信息化功能在普查中发挥更大作用,最大限度减少普查机构实地核查工作量,降低普查成本,而且普查完成后电子地图具有定位信息的每个调查单位,对“地毯式”普查给予了切实的证明。从而使普查的不重不漏和真实存在成为可以看得见的事实。

——地理信息系统应用于名录库管理工作,保证名录库中单位增减变动的真实可靠。名录库管理工作不仅是各级政府及时掌握单位增减变动的需要,也肩负着为下一次普查奠定基础的重任。因而把地理信息系统应用于名录库管理工作,将更加有力地保证单位增减的真实可靠。地理信息系统应用于名录库管理,要求名录库中的全部单位都有自己的空间位置信息,特别是单位的增减变动,首先是空间位置信息的增减变动,当统计人员能够提供每一个新增单位空间位置信息,则保证了基本单位名录库中每个单位的真实可靠。

来源:中国信息报

作者:朴仲新

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