王燕

摘 要：地理信息系統(tǒng)是空間科學(xué)之一，其有著空間思維和空間觀點(diǎn)的特點(diǎn)，事物的運(yùn)動(dòng)和空間分布的狀態(tài)都是地理信息的一部分。該文主要以地理空間為著手點(diǎn)，通過(guò)使用GIS技術(shù)，提出一系列的思考，從地球空間發(fā)展到宇宙空間，并且在發(fā)展的過(guò)程中構(gòu)建了月球GIS、宇宙GIS等；從室外空間設(shè)計(jì)到室內(nèi)空間，需要不斷的發(fā)展室內(nèi)GIS，并將此技術(shù)滲入到地下空間和水下控制之中；從宏觀空間到微觀空間，逐步將GIS發(fā)展到生命健康的管理方式之中和游戲體育之中；從小數(shù)據(jù)逐步向大數(shù)據(jù)發(fā)展，對(duì)大數(shù)據(jù)空間進(jìn)行不同層次的了解和研究，進(jìn)而推進(jìn)大數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng) GIS技術(shù) 宇宙GIS 大數(shù)據(jù)科學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）12（a）-0021-02

地理信息系統(tǒng)經(jīng)歷了50多年的歷史，其系統(tǒng)已經(jīng)逐步應(yīng)用在地理信息技術(shù)領(lǐng)域和地理信息科學(xué)領(lǐng)域，在災(zāi)害與應(yīng)急、環(huán)境與資源、生命健康與衛(wèi)生、區(qū)域和規(guī)劃等相關(guān)方向有了很大的發(fā)展進(jìn)步，逐漸成為我國(guó)信息發(fā)展過(guò)程中不可或缺的因素。面對(duì)當(dāng)前信息時(shí)代的大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在今后的發(fā)展和應(yīng)用面臨著極為重大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。本文主要從地理信息系統(tǒng)空間發(fā)展的思維角度著手，挖掘出GIS拓展的渠道和領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)其中的主要問(wèn)題和發(fā)展領(lǐng)域，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)存在各個(gè)角落的GIS技術(shù)。

1 從地球到宇宙

傳統(tǒng)的GIS主要應(yīng)用于地球表面，主要以測(cè)繪和地理科學(xué)為基礎(chǔ)，關(guān)注人們生活和工作的地表空間，此應(yīng)用需要一定的信息資源給予相應(yīng)的支持。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，GIS也逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，在海洋科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)和環(huán)境科學(xué)中也逐漸得到應(yīng)用，并在這些應(yīng)用中能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析和處理，并將處理之后的結(jié)果進(jìn)行制圖。在醫(yī)學(xué)方面，GIS被用于發(fā)現(xiàn)生命健康和環(huán)境之間的關(guān)系。力圖環(huán)境污染與癌癥的關(guān)系、自然環(huán)境與有先天性疾病兒童之間的關(guān)系等等。在犯罪心理學(xué)方面，GIS用于分析犯罪現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、罪犯特征等線索。在上述應(yīng)用過(guò)程之中，地理系統(tǒng)作為一門(mén)特立的學(xué)科，也逐漸被科學(xué)家所提及，并且其理論研究也得到了一定的重視，科學(xué)家所研究的核心便是統(tǒng)一時(shí)空架構(gòu)、分析時(shí)空數(shù)據(jù)和了解地球信息機(jī)理。地理信息技術(shù)和系統(tǒng)方法的不斷發(fā)展，推進(jìn)了地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，同時(shí)社會(huì)科學(xué)、空間科學(xué)和生命科學(xué)等相關(guān)應(yīng)用得到了進(jìn)一步的深化[1]。

2 從室外到室內(nèi)

由于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)定位和移動(dòng)通信的發(fā)展，將世界上的一切生物和事物都連在了一起，形成了“人機(jī)物”混合世界。地理系統(tǒng)在建立的過(guò)程中應(yīng)該著重關(guān)注人們一天之中有五分之四的時(shí)間所依存的室內(nèi)空間，在室內(nèi)空間表達(dá)模式之中，將即將面臨是室內(nèi)往年提進(jìn)行詳細(xì)的分析，構(gòu)建出符合室內(nèi)精小物品管理機(jī)制，將使其機(jī)制能夠與室外進(jìn)行相關(guān)聯(lián)系。因此，室內(nèi)GIS是現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)所需要發(fā)展的目標(biāo)。利用一定的技術(shù)，將地球上所有的建筑聯(lián)系在一起，逐步施行精密的管理。在室內(nèi)GIS技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)之上，適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展水下空間和地下空間的管理。GIS地下空間的應(yīng)用可以有效的提高現(xiàn)代社會(huì)的安全系數(shù)，給人們的生活安全帶來(lái)的極大的保障[2]。

3 從宏觀到微觀

目前GIS的使用僅僅局限于低速運(yùn)動(dòng)的空間之中，其規(guī)律和牛頓定律差不多。但是作為一種空間技術(shù)和科學(xué)，就必須就其進(jìn)行相應(yīng)的改善，使其逐步向小尺寸和微型空間的方面發(fā)展[3]。例如：體育競(jìng)技之中或者是人體科學(xué)之中。目前，生命科學(xué)已經(jīng)和地理信息系統(tǒng)相互促進(jìn)、相互發(fā)展，并且在一定程度上相互交融。在人們的生活中可以使用GIS對(duì)生命微循環(huán)和人體管理等現(xiàn)象進(jìn)行分析和描述。由此，人體地理信息系統(tǒng)也將是GIS所要發(fā)展的方向。從宏觀到微觀發(fā)展，是GIS在發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重要突破，因此，在今后的發(fā)展過(guò)程中，一定要對(duì)所要發(fā)展的方面進(jìn)行一定的了解。

4 從小數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)

地理信息系統(tǒng)是分析和處理空間數(shù)據(jù)的一門(mén)技術(shù)，綜合觀測(cè)系統(tǒng)、傳感網(wǎng)和社交網(wǎng)等相關(guān)的發(fā)展，推動(dòng)了大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，并使當(dāng)今社會(huì)社會(huì)提前進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代，挖掘大數(shù)據(jù)的發(fā)展和知識(shí)已經(jīng)逐步成為現(xiàn)代科學(xué)所要發(fā)展的方向，地理信息系統(tǒng)也將面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇[4]。就大數(shù)據(jù)的研究方面來(lái)看，主要包含以下五點(diǎn)。

4.1 理論分析

在理論方面，應(yīng)著重研究人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)、物理空間、信息空間和社會(huì)空間的實(shí)質(zhì)，并對(duì)其相互映射關(guān)系進(jìn)行一定的理解，逐漸構(gòu)建出多元化的空間，在構(gòu)建的過(guò)程中使用統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)，將多元化空間控制在一定的時(shí)間范圍之內(nèi)。歸一化的的特點(diǎn)便是多語(yǔ)義、多尺度、多模態(tài)和多元化，通過(guò)相應(yīng)的手段使大數(shù)據(jù)的空間逐漸具有可靠性和協(xié)同性。

4.2 空間特征分析

在大數(shù)據(jù)的空間特征分析方面，主要對(duì)設(shè)定樣本評(píng)價(jià)和空間采樣的模型，建立起樣本質(zhì)量和大小之間的關(guān)系模型，探索樣本傳遞過(guò)程中的估計(jì)誤差，尋找樣本質(zhì)量和樣本大小之間的閾值，討論樣本質(zhì)量給區(qū)域總量預(yù)算帶來(lái)的影響等進(jìn)行相關(guān)分析[5]。

4.3 地理要素分析

在地理要素分析方面，主要的工作便是大數(shù)據(jù)應(yīng)用在陸地表層和時(shí)空關(guān)聯(lián)之中，并在此基礎(chǔ)之上建立起陸地表層曲面模型和時(shí)空關(guān)聯(lián)模型。對(duì)多元空間機(jī)制進(jìn)行一系列的了解與分析，對(duì)時(shí)空關(guān)鍵性銀子進(jìn)行識(shí)別，建立起地理系統(tǒng)認(rèn)知機(jī)制，將大數(shù)據(jù)按平穩(wěn)類(lèi)型區(qū)分，可以分為空間非平穩(wěn)型和空間平穩(wěn)型，形成相應(yīng)的分布模式，構(gòu)建出時(shí)空算法庫(kù)，實(shí)現(xiàn)批量信息處理。

4.4 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析

在數(shù)據(jù)分析方面，發(fā)展大數(shù)據(jù)的距離測(cè)度和表達(dá)模型，使大數(shù)據(jù)能夠在不同的時(shí)空軌跡中運(yùn)行。建立此模型的目的便是能夠?qū)⒙肪W(wǎng)軌跡、時(shí)空軌跡和連續(xù)成等空間測(cè)度進(jìn)行一定的分離，并且在分離的基礎(chǔ)之上對(duì)空間測(cè)度軌跡的索引和表達(dá)建立其相應(yīng)的模型。與此同時(shí)，分析出不同測(cè)度空間下測(cè)度空間的運(yùn)行軌跡和運(yùn)行方向，對(duì)軌跡的時(shí)間和空間進(jìn)行挖掘和分析，并建立起模型。總額和社會(huì)因素和環(huán)境因素等相關(guān)因素進(jìn)行檢驗(yàn)、分析和論證。

4.5 解析技術(shù)分析

在解析技術(shù)方面，研發(fā)高性能的計(jì)算機(jī)，逐步為大數(shù)據(jù)解析平臺(tái)創(chuàng)造出良好的分析環(huán)境，對(duì)計(jì)算并行算法庫(kù)切實(shí)的應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域中。同時(shí)對(duì)高性能時(shí)空軌跡也要切實(shí)跟蹤和掌握其發(fā)展趨勢(shì)。逐步構(gòu)建出海洋時(shí)空和城市動(dòng)力發(fā)展的數(shù)據(jù)分析和實(shí)際應(yīng)用模式。

5 結(jié)語(yǔ)

地理信息系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，已經(jīng)應(yīng)用于許多方面，并且在應(yīng)用的過(guò)程中也得到了許多科學(xué)家的認(rèn)可。在相關(guān)領(lǐng)域之中，使用GIS技術(shù)可以有效的對(duì)環(huán)境、資源和區(qū)域進(jìn)行一定的分析，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建出相應(yīng)的模型。本文主要從地理環(huán)境空間的視角下進(jìn)行論述，并對(duì)地理環(huán)境將要發(fā)展的空間進(jìn)行詳細(xì)闡述。希望相關(guān)學(xué)者在思索科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的同時(shí)，將GIS合理的運(yùn)用到其中，使GIS技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)全空間地理信息系統(tǒng)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧羽，劉盛和，蔡建明，等.中國(guó)中部地區(qū)城市影響范圍劃分方法的比較[J].地理研究，2013，11（7）：1220-1230.

[2] 王麗，鄧羽，牛文元.城市群的界定與識(shí)別研究[J].地理學(xué)報(bào)，2013，5（8）：1059-1070.

[3] 李江.復(fù)雜空間數(shù)據(jù)三維可視化關(guān)鍵技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2014，13（9）：197-198-200.

[4] 馬振剛，李黎黎，許學(xué)工.自然地理學(xué)的大數(shù)據(jù)研究[J].地理與地理信息科學(xué)，2015，13（3）：54-58-64.

[5] 林志明，張瑞霞，湯品森，等.全域視角下的鎮(zhèn)域村鎮(zhèn)布局規(guī)劃編制探討[J].規(guī)劃師，2014，8（9）：94-99.