GIS地圖開發：GIS的核心是什么？是開發、統計還是另有乾坤？
發布時間：2022-01-11閱讀次數：4362
GIS，全稱：Geographic Information Science，地理信息科學的縮寫。1992年Goodchild提出的，與地理信息系統相比，它更加側重于將地理信息視作為一門科學，而不僅僅是一個技術實現，主要研究在應用計算機技術對地理信息進行處理、存儲、提取以及管理和分析過程中提出的一系列基本問題。
這個樣的定義是所有人再熟悉不過的了。但GIS究竟是什么，即便是在學校和在行業里摸爬學習很多年的人也未必說的上來今天就一起探討一下究竟什么是GIS。
談系統？從地理信息談起
其實大多數人對地理這門學科的認知是有局限的，認為地理只是研究山川湖泊地形地貌，甚至分不清地質學和地理學的區別，認為地理學家整日需要風吹日曬地研究石頭的成分。當然更多的人是一聽說你學地理，就找個偏門的國家問問你首都是哪個城市。這種認知局限也限制了地理學潛在的可能性。
其實，地圖、區劃等是地理學的基礎，所有的信息都依靠這些基礎建立聯系，這種聯系得以建立的原則就是——每一個事物都影響其他的事物，但是對距離近的事物影響更大。位置影響自然環境和人文環境，進而影響人類的活動。所以地理這門學科本身，雖然聽上去是一個學科，但其內容卻涉及社會學（城市化、人口、住房、種族）、政治（國際關系）、環境科學（水資源利用與保護、野生動物保護）甚至是醫療和法律。地理學以位置為基礎，將與我們生活息息相關的所有部分串聯起來，找到其中的關聯，再用這種關聯去解決問題。因此，地理信息并不只是某座山的海拔或是某條河的冰期，而是所有帶有位置標簽的信息。
拿美國管理得比較出色的普查數據（Census Data）作為例子，普查會將美國劃分為小的普查區（Census Tracks）或者街區群（Block Groups），這里的普查區和街區群就是地理標簽，對于每個地理標簽，數據庫中會詳細記錄該標簽下的實際信息，比如收入的中位數等。
所以，做一個合格的GISer的基礎，不是扎實的編程功底，也不是豐富的統計知識，而是對于地理信息的深刻理解和對空間的思考能力。習慣性地將信息和數據中所包含的地理標簽帶進思考過程之中，并利用地理上的關聯來解決問題，是一個GISer與軟件工程師、統計師、歷史學家或是社會學家最大的區別。
編程究竟有多重要
編程知識在GIS之中所起到的作用是非常重要，不容輕視的，例如GISer最常用的軟件ArcGIS就可以利用Python Script大大提高操作的效率，一份完整的Python Script可以自動完成一個空間分析的流程，不需要操作者在其中做任何事情。許多網頁嵌入式的地圖及可視化工具更是大量使用JavaScript和HTML語言，而管理與GIS息息相關的空間數據的數據庫，也高頻率地使用SQL和Spatial SQL。（空間SQL，與SQL在語言結構上幾乎一致，但是可以篩選和管理的內容有所區別）即使不做開發工作，編程知識在GIS學科之中也有舉足輕重的地位。
程序員的思維和習慣也是一個合格GISer必備的素養，即勤學、勤查。勤學在于這個學科爆炸式的更新，新的工具和技能層出不窮，勤查則由于技術之繁雜。單一個ArcGIS就有成百上千中操作和分析工具，正如編程時有成百上千條語句控制著成百上千種功能，習慣性地使用搜索引擎查閱工具和功能是GISer非常好的習慣，并且時常會帶給你驚喜。
但是！如果說GIS等于開發，或是GIS主要還是做開發，是有失偏頗的。GIS的核心是利用空間數據和空間分析解決問題，而非制造出更多的軟件。技術是GIS的工具，而非GIS真正的內核。
數據是GIS的基礎
數據是GIS的基礎，也就是我們上面所說的地理信息，沒有干凈、完整、準確的數據，所有的分析都是空談。在一份GIS的項目里面，往往最耗時的部分就是數據的收集和清理。數據的收集往往不是個人可以做到的，大多數GISer使用的都是所謂“二手數據”，即已經存在的、由別的個人和組織已經收集的數據。數據往往又有免費數據和收費的數據，免費數據（在美國）通常是由政府或者其他NGO（非營利組織）收集的，而收費數據則通常由商業公司收集的。對于GIS的工作者來說，常常存在的問題是免費的數據不好用、收費的數據買不起。我大學所在的西雅圖算是免費空間數據非常豐富的地方了，對于整個州的有WAGDA數據庫，還有King County GIS Portal，西雅圖自己也有非常豐富的GIS數據，但是依然有質量層次不齊的問題，很多時候數據找回來，可能有的信息不完整或者不正確，就需要做GIS的人做非常多的功課，去做修改、重新分組或其他的刪除整理等工作。
GIS中使用的數據通常分為兩大部分，一部分是地圖部分，即顯示出來的區域，比如普查數據會有按照普查區劃分好的地圖呈現，另一部分是數據部分，也叫做Attribute Table。這個表格更像我們所想象的“數據”該有的樣子，打開之后像是excel的形式。
空間分析：有理有據
分析這個詞實質都是對現實測量和猜測。空間分析的本質其實是數據分析，只不過分析過程中使用的是地理信息和空間數據，進行疊加、合并、拆分、計算等各種運算，在其中尋找規律和結果，就是我們所說的空間分析（Spatial Analysis）。
舉例來說，我們經常使用的手機地圖，從某地到另一個地方的路徑，這個運算的過程其實就是使用了空間分析，考慮兩地之間的公路網、是否有河流，如果有河流是否有橋梁，公路網、河流、橋梁每個都分別是一個數據層，經過疊加和計算，分析出最短的路徑，如果需要計算出最快的路徑，那么還需要疊加道路限速、車流量和通行速度的數據。谷歌地圖在為用戶計算路徑的時候還會考慮到是否封路、路段是否收費等因素，雖然算法和達成方式可能不太一樣，但是基本的原理都是相同的。
總結
GIS的重點不在開發，也不是統計，更不是簡單的制圖和可視化，這些只是達成GIS的工具，而是空間思維、空間數據和空間分析才是GIS真正的核心。
