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GIS，全稱：Geographic Information Science，地理信息科學(xué)的縮寫。1992年Goodchild提出的，與地理信息系統(tǒng)相比，它更加側(cè)重于將地理信息視作為一門科學(xué)，而不僅僅是一個技術(shù)實現(xiàn)，主要研究在應(yīng)用計算機技術(shù)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(xué)校和在行業(yè)里摸爬學(xué)習(xí)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(tǒng)？從地理信息談起

其實大多數(shù)人對地理這門學(xué)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(zhì)學(xué)和地理學(xué)的區(qū)別，認為地理學(xué)家整日需要風(fēng)吹日曬地研究石頭的成分。當然更多的人是一聽說你學(xué)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(xué)潛在的可能性。

其實，地圖、區(qū)劃等是地理學(xué)的基礎(chǔ)，所有的信息都依靠這些基礎(chǔ)建立聯(lián)系，這種聯(lián)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(huán)境和人文環(huán)境，進而影響人類的活動。所以地理這門學(xué)科本身，雖然聽上去是一個學(xué)科，但其內(nèi)容卻涉及社會學(xué)（城市化、人口、住房、種族）、政治（國際關(guān)系）、環(huán)境科學(xué)（水資源利用與保護、野生動物保護）甚至是醫(yī)療和法律。地理學(xué)以位置為基礎(chǔ)，將與我們生活息息相關(guān)的所有部分串聯(lián)起來，找到其中的關(guān)聯(lián)，再用這種關(guān)聯(lián)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(shù)據(jù)（Census Data）作為例子，普查會將美國劃分為小的普查區(qū)（Census Tracks）或者街區(qū)群（Block Groups），這里的普查區(qū)和街區(qū)群就是地理標簽，對于每個地理標簽，數(shù)據(jù)庫中會詳細記錄該標簽下的實際信息，比如收入的中位數(shù)等。

所以，做一個合格的GISer的基礎(chǔ)，不是扎實的編程功底，也不是豐富的統(tǒng)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(xí)慣性地將信息和數(shù)據(jù)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(guān)聯(lián)來解決問題，是一個GISer與軟件工程師、統(tǒng)計師、歷史學(xué)家或是社會學(xué)家最大的區(qū)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(wǎng)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(guān)的空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，也高頻率地使用SQL和Spatial SQL。（空間SQL，與SQL在語言結(jié)構(gòu)上幾乎一致，但是可以篩選和管理的內(nèi)容有所區(qū)別）即使不做開發(fā)工作，編程知識在GIS學(xué)科之中也有舉足輕重的地位。

程序員的思維和習(xí)慣也是一個合格GISer必備的素養(yǎng)，即勤學(xué)、勤查。勤學(xué)在于這個學(xué)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(shù)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(xí)慣性地使用搜索引擎查閱工具和功能是GISer非常好的習(xí)慣，并且時常會帶給你驚喜。

但是！如果說GIS等于開發(fā)，或是GIS主要還是做開發(fā)，是有失偏頗的。GIS的核心是利用空間數(shù)據(jù)和空間分析解決問題，而非制造出更多的軟件。技術(shù)是GIS的工具，而非GIS真正的內(nèi)核。

數(shù)據(jù)是GIS的基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)是GIS的基礎(chǔ)，也就是我們上面所說的地理信息，沒有干凈、完整、準確的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)的收集和清理。數(shù)據(jù)的收集往往不是個人可以做到的，大多數(shù)GISer使用的都是所謂“二手數(shù)據(jù)”，即已經(jīng)存在的、由別的個人和組織已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)往往又有免費數(shù)據(jù)和收費的數(shù)據(jù)，免費數(shù)據(jù)（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(shù)據(jù)則通常由商業(yè)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(shù)據(jù)不好用、收費的數(shù)據(jù)買不起。我大學(xué)所在的西雅圖算是免費空間數(shù)據(jù)非常豐富的地方了，對于整個州的有WAGDA數(shù)據(jù)庫，還有King County GIS Portal，西雅圖自己也有非常豐富的GIS數(shù)據(jù)，但是依然有質(zhì)量層次不齊的問題，很多時候數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通常分為兩大部分，一部分是地圖部分，即顯示出來的區(qū)域，比如普查數(shù)據(jù)會有按照普查區(qū)劃分好的地圖呈現(xiàn)，另一部分是數(shù)據(jù)部分，也叫做Attribute Table。這個表格更像我們所想象的“數(shù)據(jù)”該有的樣子，打開之后像是excel的形式。

空間分析：有理有據(jù)

分析這個詞實質(zhì)都是對現(xiàn)實測量和猜測?？臻g分析的本質(zhì)其實是數(shù)據(jù)分析，只不過分析過程中使用的是地理信息和空間數(shù)據(jù)，進行疊加、合并、拆分、計算等各種運算，在其中尋找規(guī)律和結(jié)果，就是我們所說的空間分析（Spatial Analysis）。

舉例來說，我們經(jīng)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(wǎng)、是否有河流，如果有河流是否有橋梁，公路網(wǎng)、河流、橋梁每個都分別是一個數(shù)據(jù)層，經(jīng)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(shù)據(jù)。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(jié)

GIS的重點不在開發(fā)，也不是統(tǒng)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(shù)據(jù)和空間分析才是GIS真正的核心。