GIS应用创新方兴未艾

文 本刊记者 王柳

“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”。GIS过去被认为是一种高端而略显神秘且对使用者要求较高的专业领域技术，应用离人们生活较远；现在GIS不仅已走进人们的日常生活，为衣食住行带来了便捷，而且还逐渐成为了各种应用和管理的基础平台。随着GIS技术不断发展并与其他应用有机结合，在SMAC（社交、移动、大数据、云计算）发展迅猛的将来，人们拥有“超人”般透视俯瞰统领全局的能力，这将不再是科幻片中才会出现的情景。

美国纽约最近风靡一款名为“呼吸”的A P P应用，此应用可帮助一天之中需要到几个不同地点约谈事务的人，在中间等候时间打开“呼吸”查询并就近选择一间有沙发桌子并覆盖Wi-Fi信号的安静小公寓休息，按小时付费。该应用可直观显现出你所在街区空余的房间和路线，不仅为不喜欢咖啡馆的人提供了安静私密的休息空间，也为不少妈妈提供了“临时育婴房”。所以其刚推出不到一个月，就常常房间爆满、服务点还需增加。而此应用的基础平台就是展示房间地理位置的GIS（Geographic Information System地理信息系统）。

现在我们走到大街上，也经常会碰到下面的情形：

一群年轻人聚在地铁口，一边低头用手机搜索着附近的商圈及各种点评推荐，一边叽叽喳喳商量着去哪吃饭有团购、去哪看电影效果更好；马路上背着大包、风尘仆仆的旅行者，不再神色焦急地找人到处问路，而是看着路口的路牌与自己终端上的地图比对辨别方向，经常是手指在屏幕上滑动两下，便继续大步奔向景区或旅馆；在大卖场偌大的地下停车场，原来拎着大包小包找不到车的恼人情况也有了解决办法，在进停车场的门口显示屏上，通过感应扫描可告知车主停车的位置及到达路线；提供租房的网上现在配发了房子周边的街景地图，让租房人更直观感受房子的环境，而不仅是地图上的坐标点……

的确，现在日常生活中，基于GIS的LBS（Location Based Service基于位置的服务）应用已经非常普遍和便捷，让不少搞不清方向的“路盲”和很多自助旅行的爱好者们，有了更方便轻松和自由的出行体验。

前不久，阿里集团宣布全资收购高德地图，对高德股份价值估值约为15亿美元。花此巨资主要是为了完善阿里O2O产品布局，让地图成为阿里产品的切入点。

近两年阿里巴巴的淘宝“地图搜”，百度“云+端”推出的“百度身边”、“百度旅游”以及腾讯的“腾讯地图”和对微信开放的地图API，三大互联网公司纷纷打造自有地图资源，为建立自己的O2O生活服务体系圈定版图。

根据易观智库2014年4月发布的《2013年第四季度中国手机地图导航A PP市场季度监测报告》显示，截至2013年第四季度，中国手机地图导航APP市场的累计用户数已达11.5亿户，环比增长21.9%。地图已经成为了移动互联网O2O业务开展的基石型产品，而且在如此广大用户基础上，其发展空间可以说无法想象。

北京超图软件股份有限公司副总裁王康弘：“二三维一体化之后，可以将一套数据有两种展示方法，不仅节省了数据存储的空间，而且还能够使数据的更新工作更加高效。”

但其实，LBS只是GIS应用中很小很小的一部分，现在的GIS技术发展得已经可以作为一个地基似的平台，托起各种应用和管理了。

GIS的前世今生

GIS地理信息系统（也称地学信息系统），是一种特定的空间信息系统。这门综合性学科结合了计算机技术与地理学、地图学，在计算机软硬件系统的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述。简单来说，就是依靠计算机实现地理信息的收集、处理、存储、分析和应用的系统。

最早使用地理方法的案例可以追溯到1854年，一个叫约翰·斯诺的英国人，用点来代表个例，描绘了伦敦的霍乱疫情。他对霍乱分布的研究指向了疾病的来源—位于霍乱疫情爆发中心区域的一个被污染的公共水泵。约翰·斯诺将泵断开，最终终止了疫情的爆发。

后来，随着图层绘制地图、彩色印刷技术等方法的应用及计算机出现后数据库技术的不断发展，GI S系统逐渐广泛地应用在各个不同的领域。在大规模城市基础设施建设领域，GIS通过计算分析，可以合理规划绿地的比例及分布，从而保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面，从而解决城市资源配置的问题；在对城市电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等广泛分布于地上地下的基础设施，GIS对这些明显具有地理参照特征的设施进行管理、统计和汇总，也能够大大提高工作效率。

GI S系统不仅在传统的资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等覆盖了几乎所有国计民生的重大领域做出了贡献。近几年，随着大数据、云计算和移动等IT新技术的不断涌现，GI S与计算机技术相连接的部分也相应产生了巨大变化，各种应用自然也发展得如火如荼，成为人们关注的焦点。

多米诺的第一张

“可以将GI S理解为在三个层面起作用：第一个层面是在数据集成上，地理信息系统是一个空间载体，所有的信息都可以叠加在这个载体之上，而这个载体又有明确的指示性，因此以其作为人口、大气、地形等数据集成的平台是非常方便的；第二个层面，GIS是一个非常好的可视化工具，可以让人有一种直观的感受。毕竟我们对经纬度还不能很清晰地感受到，但如果将地理地貌反映出来，我们就可以非常直观了解那个地点的情况；第三个层面，GIS还是一个分析工具，它可以将各种叠加在这个平台上的信息进行分析，从而帮助人们进行综合复杂的分析和决策。”北京超图软件股份有限公司（以下简称超图软件）副总裁王康弘这样介绍GIS系统，让GIS的主要功能清晰起来。

新奥能源全国调度中心体系建设部主任李伟：“虽然大GIS系统平台的建设目前还很难量化其带来的经济效益，但是在日常的运营和管理中，它确实给我们带来了实实在在的帮助。”

超图软件从一开始就专注于GI S领域，而且伴随着IT技术的不断发展，也在开拓更多的成长空间。王康弘坦言，现阶段的GIS应用正处在一个关键的时刻，IT新技术的发展让GIS的应用延展到各行各业，看起来好像毫无边界，这是GIS发展的好机会；但与此同时，正是因为没有了边界，各行各业也同样可以自主研发GIS相关的应用和个性化定制需求，这让传统的GI S厂商也面临着非常大的挑战，因为这其中不仅仅有创新的机会，同时还有颠覆的可能。

“像某知名电商就自己研发系统，需求更加个性化。为应对这些挑战，我们在顺应IT技术的发展，在云GIS、移动GIS、二维三维一体化技术上，不断发展创新，希望能够适应时代的发展及客户不断更新的需求”，王康弘说，“比如在企业精细化管理需求方面，企业云GI S可以解决很大的问题，而且现在越来越感觉到，GI S就像是多米诺骨牌的第一张一样，可以开启一个完全不同以往的企业管理模式。”

2013年的“双十一”，大家可能都记住了天猫商城一天的总成交额达350亿元的创举，这其中各电商的贡献巨大。海尔当天的在线销售就非常火爆，根据亿邦动力网站统计：“双十一”当天海尔天猫官方旗舰店5分钟销售额就过1000万，8分钟突破2000万元，10小时突破1亿元。最终海尔商城当天成交额高达1.8亿元，而相应的订单数量有近10万单。但是，在数字突破历史新高的成交订单喜悦背后，给物流带来的可就是巨大的压力了。物流企业宅急送官网显示，在“双十一”当天接到的订单量高达189万单，单日峰值创下历史新高。

如此巨大的订单量，管理者应该如何快速分单派单、保证不遗漏和延迟，并让各个分拣点的人都能够面对一个合理的派送任务？怎样规划派送路线能够最高效地在其他竞争的快递员穿梭送单的拥挤城市道路中快速到达？怎样合理分配分拣点的接货量和派货量可以防止爆仓以最大限度地利用资源？怎样达到既让买家能够及时收到拍下的东西，又能够让快递公司正常高效低成本持续运转？这些问题在过去的传统管理软件系统管理下，是一个非常让人头疼崩溃的问题。

“超图云服务分单平台”凭借自身云GI S良好的伸缩性，快速复制扩充服务资源，在2013年的“双十一”期间，将虚拟机数量快速扩充到8倍，同时增加入口服务的带宽，保证了用户的峰值期需求。而过了“双十一”后，这个平台增加的服务资源再逐步释放，让用户能够投入较低成本。

“分单平台”还基于集群和消息服务总线来分发用户请求，从而实现多服务节点的并行处理能力。代理服务（Ngi n x）会把宅急送和海尔的分单请求分发到多个虚拟机的地址解析服务节点，来完成订单的自动地址匹配工作。为了避免海尔和宅急送客户端的请求集中访问一个虚拟机上的服务，造成单个虚拟机接收到来自单一I P来源请求量过大而被阿里云判定为恶意请求，超图提供了多个代理服务入口以分散请求，让每个代理服务的请求量都可控。这样分流后有效分散了海尔或宅急送瞬间爆发的大量地址解析请求，防止服务堆积导致的服务器故障，提升了整体服务性能。同时，“分单平台”还具备高容错性能，助力智能物流顺利升级。

芜湖市政府信息化办公室副主任、总工程师承孝敏：“建设智慧城市，看起来是为了更好地管理，但其实不仅是为管理而建设，而是为了更好地服务。”

其实，在此系统基础上搭建的智能物流系统，不仅能够应对高峰的服务请求，在平日的分单拣单工作中，也可实现地图可视化、区划管理、网点分布、地址解析等技术，从而打破传统物流的障碍，对网点及配送区域进行可视化高效管理，快速完成批量智能分单，提高分单效率和准确率，同时为区域的合理规划、网点的选址布局及各网点的人员管理也提供了重要依据。

新酒哪能旧瓶装

“对于一个传统能源企业来说，基于空间位置的新奥大GI S管理思维已逐渐形成，这让各级领导能够从集团的高度考虑问题、做出决策并进行管理。”新奥能源全国调度中心体系建设部主任李伟说。

新奥能源是我国国内规模较大的清洁能源分销商之一，截至2013年12月31日，公司在全国15个省、市、自治区运营13 4个城市燃气项目，为超过920多万居民用户及380 0 0多家工商业用户提供清洁能源产品与服务，铺设管道超过23000公里，覆盖城区人口6100多万，在105个城市投资运营448座天然气加气站，在20多个大中城市规划和实施清洁能源整体解决方案。仅这些数字摆在眼前，就足以让管理者眼花缭乱。

从李伟的介绍中，我们了解到新奥能源已经利用空间技术实现燃气管网、遥讯遥测、人员与物流定位等信息的整合，建设以空间位置为出发点的“大GIS”平台，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，打造城市燃气的物联网，这样新奥集团就能将能源公司最核心的能源供给、能源匹配和能源调度等方面的运营做到科学管理。

这个以GI S为基础平台的管理系统，为新奥能源带来了很大的改变和价值。

首先从能源整体稳定供应来看，新奥能源目前有多个城市要进行非管道输送燃气，即需要车辆运输燃气，这就必须考虑到车辆的运营调度管理及库存量的把握，因为无论想怎样提升效率增加效益，只有稳定地长期供应燃气才能获得市场的认可和企业持续健康的发展。

李伟举例说，2012年，为开封市供气的中石化中开线发生天然气严重泄露事故，开封面临全市停气的风险。新奥调度中心调度运营人员通过“大GIS”平台进行了24小时监控门站进出站压力及全市管网压力变化的情况，适时调节了非管输气补充，从而确保了全市稳定供气，让当地居民的生活用气不受影响。

其次是保障安全，这对于能源公司可谓重中之重。哪里出现问题，必须能够做到快速响应、合理应对。拿2013年底山东青岛石油管道爆炸事故来说，在事发10分钟后，新奥能源监控人员就通过“大GI S平台”快速锁定当地属于新奥的管道和设备信息并快速排查当地管线情况，保障了燃气的安全供应。

当然，除了这种突发性的事故应急处理外，平时对于燃气管道的巡视维护也在这个平台的管理下变得更加科学有效。李伟介绍说，因施工时间不同，各个地方各个区段的燃气管道的使用年限也不同，因此在巡视维护时需区别对待。要隔段时间就进行设施检测并划分等级。“过去是人工在图纸上标号，第一容易出错，第二不易保存，现在经过系统处理，哪段管道需要重点维护、哪段管道容易受到天气和地理地貌的影响、哪段管道需要及时更换，一目了然，非常透明直观。”

另外，李伟还介绍集团在发展过程中，通过“大GIS”平台进行扁平化管理并做出合理决策给企业带来的益处：“现在我们通过平台来管理交叉施工，能够做到应急预案在前，先锁定影响用户的范围，再通过短信等多种方式实现与客户的沟通，从而提升对客户的服务，提高其满意度；另外通过与智能巡检终端的结合，我们还可以及时发现并反馈各类隐患，做到智能化地处理危险源与调度，比如就近派工等，力求保证城市燃气的安全运行。”

仙亦羡慕新瑶台

在智慧城市的建设过程中，很多城市都意识到共享各部门信息资源、打破“信息孤岛”是非常重要的一个环节，也是智慧城市能够真正“智慧”起来，从而做到惠民、利民、便民的关键。但这个信息共享平台应该搭建在什么基础上却是让人头疼的问题。因为这个决策的失误，很可能会“差之毫厘，谬以千里”，如果顶层设计不科学合理，那么这之后的城市管理将一团糟。

“我们选择GI S作为信息共享的基础平台不是偶然的，这是我们从‘数字城管’试点后不断探索总结的结果。每个城市只有一个面貌，因此可将像建筑物、人口、城市部件等以不同专题形式展现出来，集中存放到一个大的系统，便于进行统一协调管理。”芜湖市政府信息化办公室副主任、总工程师承孝敏在谈到当初选择基础平台时介绍说。

芜湖市是安徽省次中心城市，位于安徽省长江南部，风景优美，是安徽三大旅游城市之一，也是我国住房和城乡建设部“数字化城市管理”的试点城市，2009年就开始了数字化城市管理的尝试，并在此基础上搭建了全市的“地理信息共享平台”。

平台搭建至今，已完成了全市域地理框架数据的建库并建立了更新机制。共享51个部门（大类）的数据，建成住房信息管理、雨雪洪涝灾害管理、污水管理、智能公交等18项应用。这种建立在GIS基础上打破“信息孤岛”的做法让芜湖的智慧城市建设事半功倍。

“过去每个部门都要独自建立地理信息系统，从成本上说，强GIS应用部门，像规划局等近十多个单位每家就500万元，加上其他弱GIS应用，总共要花费几千万元甚至上亿元，这对于一个中小型城市来说太高了，根本不可行。而现在集中在一个‘地理信息共享平台’上，给各应用部门提供地理信息服务，以供应用开发，将节约成本近70%。”承孝敏在谈到地理信息共享平台的建设时禁不住给记者算起了账。

做好了地理信息共享平台后，城市的管理者和居民能感受到哪些便利呢？据承孝敏介绍，地理信息共享平台主要承担了两方面的功能，一方面是政务管理功能，主要给管理者提供数据共享和业务协同的基础平台和数据；另一方面是公众的公共服务功能，主要提供基于位置的各类服务，将城市的公共服务产品和准公共服务产品精准地推送到不同类型的需求者，做到人性化服务。

“一方面为方便居民办理事务，优化办事流程和简化审批手续，芜湖市推出了‘易户网’公众服务门户，让居民足不出户登录网页就可以实现独生子女光荣证、二胎证、义务教育卡、医疗保险、养老保险、公积金等各类行政审批和非行政审批事项的预申请，还能够搜索附近的衣、食、住、行、娱、购、游等各类实时信息。最近‘易户网’的各类移动客户端应用也推出了，真正给居民带来便利。”另一方面，承孝敏介绍，由于部门数据资源的全面共享和业务系统的充分协同，不仅减轻了社区工作者的负担，提高了办事效率，也将逐步实现各类事项的“同城通办”，让数据跑腿，老百姓受益。

基于GI S的网格化管理，不仅便于社区居委会（村委会）的科学自治，还能调动广大居民积极参与到城市管理中来，形成“全民社管”。像身边发生的市容、交通、消防等各类事件，广大居民和政府部门能够形成良性的互动，从而进一步提升城市的治理水平，提高人民群众的满意度。

紫光捷通科技股份有限公司工程软件部产品经理宋嘉：“GIS系统未来会为智慧高速的建设带来更广泛的应用和创新空间。”

除了在社区管理用到GI S而让服务的方式发生重大改变外，其他行业采用GI S后也有变化。拿公交为例，过去芜湖市有些公交车转个弯都能把整车的人甩到一边去，而现在公交车上安装了视频监控，通过地理信息共享平台和GPS可对公交车的行驶位置和速度进行监测，还能对某一站点的公交数量进行规划和调度。这样即使交通管理部门管不到的真空地段，芜湖智能公交系统通过调用共享平台的空间数据，也能轻松解决实际管理难题。

谈到交通，紫光捷通科技股份有限公司工程软件部产品经理宋嘉也非常有感触，他拿出手机，给记者演示了高速公路的移动监控系统，类似google earth的显示界面，手指滑动屏幕即可以放大需要监控的路段，点开摄像头所在的位置即可看到远在几百公里外的公路及隧道的实时情况。

宋嘉介绍说：“现在我们有一种基于超图GIS平台的高速巡检应用。在高速公路监控中心的大屏幕上，可以看到一个高速公路的三维场景，在场景中会有一辆正在行进的巡检车。每当它路过一个公路沿线监控摄像头的时候，系统就会自动给观看者切换到摄像头的实时画面，让其看到现场真实的路况信息，并按照设计的行驶轨迹，来巡检公路沿线的各类监控设备，以及设备的运行状态。”这种应用对很多需要在艰苦路段进行巡检的工作人员来说，简直是太大的福音。

“其实，GIS在高速公路机电系统中的应用还不是太多，主要是GIS三维场景建模的成本较高，而且大量的GIS基础数据还需要现场采集和场景建设。但是客户普遍都很喜欢GIS呈现出来的三维实景图，给人带来的体验很好。”

宋嘉还补充道：“随着移动互联网技术的发展，特别是在移动技术和智能终端技术的带动下，很多时候，我们的客户需要拿着手机或者平板在非本单位的监控室内查看某条公路的状况。虽然这对3G有一定的要求，但是有基于GI S三维数据的展示，会给客户带来更好的体验和感受。”

风物长宜放眼量

所谓“风物长宜放眼量”，很多事物都需要我们从长远来进行考量。从过去GI S的传统应用到现在各行各业以GIS为平台的创新探索，我们看到了过去神秘高深的地理信息系统正逐渐成为人们日常生活的亲密伙伴，而且在传统应用领域也有了巨大发展。

超图软件副总裁王康弘透露，在2008年汶川地震的时候，获得震中的地图影像是大概两天之后，而2013年雅安地震出震中图的时间就变成了两个小时后。人们在以GIS基础平台和无人机拍摄的突发应急救灾和指挥上有了更多的经验。在日本，通过GI S系统和其他系统的结合，已实现让灾难预警快于灾难的到来。王康弘认为：“GIS应该是第一个按钮，任何事情都从它启动，后续一连串的响应机制随之而发。”

过去通过网络建模，G I S可以让人们看到环境污染的情况，比如在湿地附近的工厂向河中排放化学物质，GI S能够模拟出污染物沿线性网络（河流）的扩散的路径，如坡度、速度限值、管道直径之类的数值都可以纳入分析模型，使模拟更精确。现在GI S更能够向人们直观展现破坏的严重后果。面向企业机构和个人用户的“地图汇”，就将候鸟迁徙路径中的被捕杀的地点做了地图展示，让人看到鸟类被捕杀的残酷现状。

智能手机可以演示“高速公路移动监测系统”的实时路况信息，便捷而直观。

中科院资深研究人员项波向我们讲述了GIS在金融、交通、培训、养老、遗产监测、旅游等领域的应用前景。在金融领域的应用，他以保险为例，车联网的应用有庞大的用户群，当将车辆的状态属性信息和GI S信息结合起来后，保险公司通过分析就可以判断出驾驶员是熟手还是生手，及其驾驶习惯如何，据此会为驾驶员制定保险方案。还有的保险公司收集了GI S和RS（遥感）数据，将某地的气象、地面沉降等环境信息汇总在一起，就可以判断出该地发生自然灾害的概率，从而使该地保险方案的精算更加精准，同时在受灾时可及时对灾害损失进行全局监控，然后配合地面抽样调查，极大地提高了查勘定损的精度和效率，为灾后理赔提供精准的数据支持。

还有以全程语音导航技术为代表的各种Telematics应用，也是结合地理信息系统、卫星导航系统、无线通信技术、呼叫中心技术和车载电脑的综合车载服务产品，让车主只要一键就能联系上客服中心，全程语音问路并提出要求；客服中心帮车主提供导航路线、路况信息、车辆安全技术状况、周边行车服务信息及娱乐服务等信息。

项波还介绍到，飞行员可以在三维GI S模拟的环境中训练飞行，既节约成本还能够真实感受各种突发的事件；老人的可穿戴设备和GI S相结合，让社区的独居老人能够被定位并监测到身体相关的健康指标，确保老人及时获得关照；在自然文化遗产数字化过程中，将自然文化遗产相关的各种地理信息要素输入到系统中，可对遗产状况进行全面数字化监测，能够提前预警并提醒控制参观的人流量，防止遗产遭受自然、人为损坏。而使用增强现实技术，将被破坏的遗迹在原地通过数字化手段复原，可让电子导游为各国游客讲名胜、观原貌。

总之，人们在GIS的平台上，想象的空间十分巨大。