探索地理空间数据：GIS 工具及应用
在这个以数据驱动的世界中，如果能够将数据在地理上进行映射和分析，那无疑是非常强大的。地理信息系统（GIS）正可以实现这一点，并且操作相对简便。
借助数据科学和人工智能，GIS 可以分析环境、人口和地形数据，使其成为各行各业制定明智决策的实用工具。
让我们深入探讨 GIS 工具及其工作原理。
何为地理空间情报？
地理空间情报涵盖了地球上所能看到的一切。地球上的任何事物都与空间和时间相关联，这种关联即为地理空间。
因此，地理空间信息指的是任何可能为自然或人造地球特征的信息。 这些信息是根据位置和其他细节（如山脉或天气）来识别的。
地理空间情报可以解答以下问题：
- 我在哪里？
- 周围的自然和人造结构有哪些？
- 这个区域现在的状况如何？
- 该区域将如何应对突发事件？
地理空间数据与地理空间分析
地理空间数据是以下三种信息的结合：
1. 位置信息：通常是地理坐标。
2. 属性信息：关于事物、事件或现象的特征。
3. 时间信息：位置和属性存在的时间或持续时长。 该位置可以是短期的/静态的（例如，洪灾或贫困人口），也可以是动态的（例如，行驶的车辆、天气变化或传染病的传播）。
地理空间数据通常用于 GIS 中，以了解地理或空间关系。这些数据通常来自各种来源的大型数据集，例如卫星图像、人口普查数据、气象数据、移动电话数据、绘图图像和社交媒体数据。 通过这些数据可以生成地图来描绘这些关系。您可以利用 GIS 来管理、修改和分析地理空间数据。
地理空间数据格式
地理空间数据的格式包括：
- 矢量和形状：位置的特征，如点、线和多边形等。
- 点云：由 LiDAR 系统生成的 3D 模型。
- 栅格和卫星图像：使用高分辨率图像从上方观察地球。
- 人口普查数据：发布特定区域的人口普查数据，以了解社区趋势。
接下来，我们来探讨如何分析地理空间数据。
地理空间分析是一种数据可视化方式，包括地图、图表、统计数据等。 它将时间和位置信息添加到传统数据中，以了解现象并发现人与地点之间复杂关系的趋势。因此，地理空间分析使得预测或决策更加容易和精确。
借助地理空间分析，您可以轻松访问全球海量数据（地理和几何）。 用户可以通过跨时间和空间的数据比较，快速掌握事物的变化。
地理空间数据的优势
以下是地理空间数据的更多优势：
易于理解的洞察：通过地图和图像图表等可视化格式获取数据，可以更容易地了解正在发生的事件。
实时分析：通过检查跨越时间和地理的数据，用户可以快速了解事物从几天到几年的演变过程。
针对性的解决方案：对特定位置的分析有助于理解任何事件在任何地点发生的原因。
现在让我们看看一些优秀的地理空间/GIS 工具。
批量地理 (BatchGeo)
通过简单的复制/粘贴或拖放操作，您可以将表格地理数据（例如 excel、CSV 文件）转换为地图。 批量地理 提供了这种便捷的功能。
BatchGeo 的特点：
- 支持 Excel
- 地图包
- 嵌入式地图
- 映射开放数据
- 地图分组
苹果、财富 500 强公司、亚马逊、Bose、可口可乐等大型组织都从这款工具中获益。
ArcGIS Online
ArcGIS Pro 通过功能区用户界面、64 位处理和 3D 集成等改进，提升了地理信息系统的体验。 此次重大更新强调速度、创造力和制图能力。
ArcGIS Online 的功能：
- 三维一体化
- 清晰定义的制图和标签
- 与 ArcGIS Online 集成
- 基于上下文的功能区界面
- 64 位处理
- 改进和直观的编辑功能
- 超过 1500 种地理处理工具（35 个工具箱）
这种基于云的工具可以帮助用户创建、共享地图和应用程序、进行协作、分析和处理数据。
Carto
Carto 是一款开源且强大的 GIS 工具，是一款适用于 Web 和移动应用程序的拖放式分析工具。 它可以读取 Shapefiles 和 GeoJSON 数据。
Carto 的特点：
- 自定义底图
- 地理编码
- 路由服务
- 等值线
- 数据观测站
Carto 提供了一个云原生平台，用于空间分析并将位置数据转化为易于理解的报告。 它还提供了一个名为 Spatial Data Catalog 的数据平台，可以访问高级数据集。
Carto 可以与 Google Cloud、Snowflake、Databricks 和 Amazon Redshift 良好兼容。
GRASS GIS
该软件在一个软件包中提供光栅、矢量和地理空间处理引擎。GRASS GIS 提供生态系统建模、评估器和矢量数据可视化、水文、地理空间数据分析和管理、航空影像和卫星处理的工具。
GRASS GIS 的特点：
- 超过 350 个高品质模块的地理处理功能
- 激光雷达和网络分析
- 大量文档和教程
- 免费且开源
- 具有复杂功能的卫星图像工具
- 3D 栅格渲染和定制
- 文档完善
- 栅格、矢量、影像和时态工具
GRASS GIS 是一款免费开源软件，可在 Windows、Mac 和 Linux 上运行，并带有内置 GUI。
QGIS
QGIS 是一个开源的 GIS 程序； 您可以使用它来可视化、管理、修改、分析和创建打印的地图。
QGIS 的特点：
- 地理编码
- 将不同形式的数据组合成一个图像
- 将所有收集的数据发布到一张地图中。
- 实时流媒体
- 缓冲区查询
使用 QGIS，可以在 Windows、Mac、Linux、BSD 和移动设备上创建、编辑、可视化、分析和发布地理空间数据。
GeoDa
在统计技术和分析方面，GeoDa 是专家。 使用这款免费的 GIS 软件，您可以检查地理统计数据。 它是空间建模的优秀工具。
GeoDa 的特点：
- 现代化界面和设计
- 统计分析专家
- 用于理解统计的数据探索
- 带有数据显示的地理模拟
- 免费且开源
- 当代图形和图表
GeoDa 支持 GeoJSON、shapefiles、MapInfo、GML、geodatabase、KML 等矢量数据格式，以及 GDAL 库支持的其他格式。
它还支持通过链接图表和地图对统计结果和模型进行可视化和检查的多层支持。
白盒地理空间公司（Whitebox Geospatial）
它是一款强大、灵活且快速的 GIS 工具。白盒地理空间 的前端 GUI 界面包含了 500 个地理空间分析工具。
白盒地理空间的特点：
- 强大的地理空间分析能力
- 白盒激光雷达和遥感扩展
- 水文建模能力
- 开源
- 遥感功能
Whitebox 平台由四个核心产品和工具组成：Whitebox LiDAR & Remote Sensing Extension、Whitebox DEM & Spatial Hydrology Extension、Whitebox Agriculture Extension、Whitebox General Toolset Extension (GTE) 和 WhiteboxTools Open Core (OC)。
这些扩展为平台带来了不同的功能，例如云和图像数据处理、数字高程模型处理和水文建模、处理有噪声的作物产量数据。
Geocodio
Geocodio 为美国和加拿大的地址提供简单易用的地理编码、反向地理编码和数据匹配服务。
Geocodio 的特点：
- 用于更多地址的批量地理编码 API
- 地理编码电子表格
- 灵活的使用条款，无限制
- 为地址或坐标添加国会选区、时区、FIPS 代码等信息。
- 拼写纠正和地址解析
Geocodio 产品包括 API、Geocode 电子表格和 Geocodio 地图。 这些工具可以帮助用户上传大量地址或坐标，并将地址转换为经度或纬度。
MapInfo Pro
MapInfo Pro 是一款全面的桌面制图应用程序，使地理信息系统 (GIS) 分析师能够显示、分析、编辑、解释和导出数据，以显示连接、模式和趋势。
MapInfo Pro 的功能：
- 易于使用和 64 位处理
- 查询和改进的表管理
- 强大的寻址和地理编码服务
- 并排映射，以改进可视化集成
- 基于功能区的智能导航，方便访问工具
该工具可以用于探索位置，并使用建模工具将位置数据与其他数据点集成，构建模型。
Global Mapper
在 GIS 分析中，Global Mapper 起到“瑞士军刀”的作用。 它虽然操作简单，但具有出色的灵活性。 例如，它在 64 位应用程序中具有强大的仰角和 LiDAR 显示功能。
Global Mapper 的特点：
- 强大的 LiDAR 显示和处理
- 读取多种格式
- 高级高程操作工具
- 用户友好的 64 位界面
- 通过 MangoMap 发布 Web 地图
Global Mapper 提供数据导入/导出、OTF 阅读器模块、地形分析、地图打印和发布、图像校正、栅格计算器、图形和图表管理器等多种功能。
Simple GIS Software
Simple GIS Software 提供强大的分析能力，帮助解决空间规划和交通等现实问题。
Simple GIS Software 的特点：
- 优质软件，价格合理
- 提供试用，购买前可测试
- 简单而强大
- 提供免费资源和教程
这款用户友好且价格实惠的 GIS 软件允许捕获、存储、操作、分析和呈现空间和地理数据。
Maptitude 制图软件
该软件允许创建地理信息的地图、图表和其他图形显示，用于分析和演示。Maptitude 是最具成本效益的一体化 GIS 平台之一。
Maptitude 制图软件的特点：
- 分析路线以改进交付路线
- 提供多种专题制图的可能性。
- 学习曲线低，易于理解
- 支持运输、TransModeler 和 TransCAD
- 良好的产品支持和文档
- 地理和表格查找器可以定位地球上任何地方的站点。
- 颜色、图案/图标、点密度、图表、缩放符号和 3D 棱镜主题是主题可视化的一些示例。
- 地图单位、道路左侧或右侧路线、文件权限、地理编码参数以及用户可以自定义的更多变量。
Maptitude 制图软件为银行、房地产、能源、保险、医疗保健、营销、销售等行业提供定制解决方案。
Maptive GIS 制图软件
借助Maptive GIS 制图软件，用户可以通过将多行地理数据转换为地图，快速获得洞察力、制定决策，并轻松理解大量数据。
Maptive GIS 制图软件的特点：
- 多变量分组
- 共享、发送和嵌入地图
- 谷歌街景
- 地理边界领土工具
- 全球覆盖
- 移动友好
- 强大而直观
Maptive GIS 带有桌面和 Web 界面。 GIS 软件允许用户存储、分析和可视化数据。
它适用于销售团队、特许经营商、营销人员、房地产经纪人、城市规划师、开发商等。
结论
GIS 对任何企业或组织来说都是一个卓越的系统。 许多行业（无论是私营、政府还是个人）都通过分析地理空间数据并进行相应的规划而受益。这有助于他们通过做出更精确的决策来更好地为用户的生活服务。
电信和网络服务、城市规划、交通规划、环境影响分析、农业应用、灾害管理和减灾等行业都在不断发展，并通过地理空间技术和数据为未来做好准备。