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GIS的前世今生

 东西二王 2019-09-07

GIS的发展是多种技术共同作用的结果,数据库、计算机制图、遥感、编程、地理、数学、计算机辅助设计等在GIS的发展中都发挥了关键作用。

2019年用户大会报名已经开启,在这场GIS圈盛宴即将开始之前,小编带你一起重温GIS的前世今生。

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霍乱时期的制图分析

在这里,首先要提到的就是那个You know nothing的囧诺用地图进行数据分析的先驱,英国医生John Snow,他打败的是另外一个同样带来死亡和毁灭的King,一种肆虐人类历史的瘟疫——霍乱。

放错了,是下面这位……

John Snow

1854年伦敦爆发严重霍乱,当时流行的观点是霍乱是通过空气传播的,而John Snow研究发现,霍乱是通过饮用水传播的。研究过程中,John Snow冒着生命危险走进病情高发区,挨家挨户统计每户病亡人数,每死亡一人标注一条横线,绘制了一张霍乱死亡地图。经过分析发现,大多数病例的住所都围绕在Broad Street水泵附近,结合其他证据得出饮用水传播的结论,于是移掉了Broad Street水泵的把手,霍乱最终得到控制。

现代流行病学的鼻祖John Snow描绘的伦敦Soho区的霍乱死亡地图

这不仅是空间分析的开始,也标志着整个【流行病学-疾病传播】研究领域的开始。直到今天,John Snow仍被称为流行病学之父。而死亡地图对人类做出的贡献远远超出了医学范畴,这种方法后来被广泛应用于犯罪,地理分析,建筑学等诸多领域的研究。后来GIS作为一门学科和广泛应用的技术的出现,也与之不无关联。

02
GIS发展阶段

如果John Snow今天活着,他绘制的【死亡地图】将存储在数据库中,他可以分析显示可能的污染原因,甚至可以利用空间统计学来解决伦敦的霍乱问题。

可想而知,从静态纸质地图到动态数字地图,从基本分析到解决更复杂的空间问题,GIS发展的每个阶段都引人注目。

1960年之前:GIS 的启蒙

在20世纪50年代,地图很简单,仅用于车辆路线,新发展规划和定位兴趣点等,而且这些都不是在计算机上完成的。

当时使用的一种方法是:筛选映射,即使用透明层来标识重叠区域。但这也带来了新的问题:计算面积几乎是不可能的,数据粗糙且经常不准确,测量距离也很麻烦。面对这些问题,制图师与用户都想要探索更多处理地理数据的计算方式。

在GIS的历史中,这就是促使人们从纸张转向计算机制图的主要原因。

1960年至1975年:GIS不断开拓

1960年代至1980年代初期是GIS开拓性时期:

  • 使用行式打印机将图形映射为输出。

  • 使用大型计算机进行数据存储。

  • 记录坐标作为数据输入。

计算领域的这些发展推动了GIS的下一步发展。但GIS真正需要的是一个聪明的“头脑”,把拼图拼在一起。

 Roger Tomlinson

这个时候就不得不提“GIS之父” Roger Tomlinson 。

早年间,Roger Tomlinson在阿卡迪亚大学担任副教授,并掌管安大略省渥太华市的斯巴达航空站电脑绘图部的工作,并与加拿大政府农林发展部开展合作,起初担任项目顾问,后来担任区域规划系统总监。在上世纪60年代,Roger Tomlinson发起、规划并指挥了加拿大地理信息系统(CGIS)的发展建设工作。地理信息系统的构想史无前例,该系统也成为全球首个计算机地理信息系统。他开创了全球收集、管理及使用地理信息数据的先河,颠覆了地理学科的原本面貌。

这是GIS历史上的关键时期,因为许多人认为CGIS是地理信息系统的根源。

而加拿大CGIS并不是这个时期唯一被投入使用的系统。

美国人口普查局也是GIS的早期使用者。正是美国人口普查局的开拓性工作,使1970年人口普查使用了数据格式GBF-DIME(地理基本文件-双独立地图编码)进行数字输入。GBF-DIME成为一种支持数字数据输入、错误修复、等值映射的文件格式。使用这种格式,美国人口普查局开始将人口普查的边界,道路和城市地区进行数字化。这是GIS历史上的一大进步。

英国地形测量局也利用GIS进行常规地形图的绘制。直到今天,英国地形测量局仍然在生产许多不同的GIS数据产品,包括英国每一个地区的每一所房子、每一道篱笆和每一条小溪。

1975年至1990年:GIS软件商业化

随着政府意识到数字化制图的优势,这影响到了哈佛计算机图形学实验室的研究。在20世纪70年代中期,哈佛计算机图形学实验室开发了第一个矢量GIS,称为ODYSSEY GIS。Esri的ARC / INFO使用了ODYSSEY GIS的技术框架,这项研究促成了GIS的下一个发展阶段 —— 软件商业化。

在20世纪70年代后期,随着计算机内存大小和图形功能不断改进,新的计算机制图产品包括GIMMS、MAPICS、SURFACE、GRID、IMGRID、GEOMAP等得以发展。

1982年,Esri的第一款GIS软件ARC/INFO问世,1986年,随着Intel微型计算机的生产,PC ARC/INFO问世。

“我最开始接触空间分析,是在哈佛大学的一个实验室里,之后实验室提出了一些将地理信息数字化的基本方法,通过这些方法,可以将信息在地图上可视化。当我意识到有可能将地理科学与决策管理联系起来时,我非常开心。我喜欢这样做,这使我的生活变得非常有意义。'——Esri创始人/总裁Jack Dangermond

左一:Jack Dangermond

1975年,第一届GIS会议在英国召开,其中包括一小部分学者。第一届Esri用户大会是在1981年,吸引了18位与会者(2019年Esri全球用户大会参会人数超过1.6万人)。GIS咨询公司这时也开始开始萌芽。Roger Tomlinson在1968年出版的《区域规划地理信息系统》一书中首次使用了“GIS”一词。

1990年至2010年:GIS真正腾飞

技术的发展更是促进了GIS真正走进用户群体中:

  • 更便宜,更快速,更强大的计算机

  • 多种软件选项和数据可用性

  • 新卫星的发射和遥感技术的集成

可以说,1990年至2010年是GIS历史上真正腾飞的时期。人们已逐渐认识到空间分析对决策的重要性。慢慢地,GIS被引入教育和商业。除了矢量和栅格数据,随着更多的卫星被送入轨道,这些从太空收集的数据可以用在GIS中。

GIS与卫星定位系统发展,也带我们走进了GIS历史的下一个发展阶段:数据爆炸。

2010年至今:数据爆炸

如今,计算机技术飞速发展,处理器现在的单位是千兆赫兹,显卡比以往任何时候都更加清晰。我们现在考虑的是都是以TB为单位存储GIS数据,不再是兆字节。

GIS数据变得越来越普遍,如TIGER数据,Landsat卫星影像,甚至LiDAR数据都可以免费下载。像ArcGIS Online这样的云GIS平台,不但存储了超大规模的各种空间数据,还提供大量开放的分析工具和模板,以及丰富的开发接口,可以提供用户享用。

每天,我们都在传递着GIS先驱的火炬,站在巨人的肩膀上,塑造GIS的未来。GIS的未来会怎么样,无法预测,但十分可期。

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