Yuanchuang Call for Papers｜GISER開発者は高エネルギーの武器を持っている必要があります

序文

       技術が完全に開発された今、GISERの割合がどのくらいかわかりませんか？GIS の分野は IT に占める割合が比較的小さく、実践者も少ない。しかし、国は現在、本物の中国の建設、スマートシティの確立など、新しい国家インフラを精力的に推進しています。GIS の分野に多くの注目が集まっていますが、IoT、ビッグデータ、人工知能の恩恵を受けて、新たな要件に直面して、GIS 開発者のスキルに対する要求が高まっています。ソフトウェアを使用して画像を作成するだけでなく、データを処理し、データ マイニングを実施し、隠された知識の脈を見つけるシナリオが増えています。たとえば、高精細な衛星リモート センシング画像を使用して、作物の識別、土地と空間の使用の制御、農地の非食用利用の検出、水質汚染の検出、農村地域の違法住宅の監視などを行います。

       GIS の時代が到来し、トレンドが次々と到来しています.GIS 開発者は、トレンドに立ち向かい、時代のトレンドセッターにならなければなりません. 新しい時代では、スマート シティ、デジタル ツイン、メタバース、新しいテクノロジが絶えず出現しており、Internet of Everything、モノのインターネット、およびビッグ データの恩恵により、GIS の実践者に対する要求が高まっています。この記事では、データ処理、データの取得と保存、データの視覚化などに関連するソフトウェアを共有します。同僚は、コミュニケーションと修正を歓迎します。

 1. データ処理

       データはすべての情報システムの基盤であり、これらのデータを効率的に処理する方法は、GIS が習得する必要があるスキルです。ここでは、日常業務で使用している GIS データ処理ソフトウェアとハ​​ードウェアを、ソフトウェアとハ​​ードウェアの側面からいくつか紹介します。

1、アークギス

        ArcGIS 製品ラインは、スケーラブルで包括的な GIS プラットフォームをユーザーに提供します。ArcObjects には、きめ細かいオブジェクト (個々のジオメトリ オブジェクトなど) から粗いオブジェクト (既存の ArcMap ドキュメントと対話するマップ オブジェクトなど) に至るまで、多くのプログラム可能なコンポーネントが含まれており、統合された包括的な GIS 機能を開発者に提供します。

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       ArcGIS デスクトップ ソフトウェアを例にとると、ArcGIS デスクトップには、対応するモジュールを実行するための豊富なコンポーネントがあります。編集や設計に GIS 情報を使用する GIS 専門家にとっては、デスクトップ GIS が主流です。GIS の専門家は、標準的なデスクトップをツールとして使用して、地理情報を設計、共有、管理、公開しています。ArcGIS Desktop は、多くの高度な GIS アプリケーションを統合するソフトウェア スイートで、ユーザー インターフェイス コンポーネント (ArcMap、ArcCatalogTM、ArcTooboxTM、ArcGlobe など) を備えた一連の Windows デスクトップ アプリケーションが含まれています。ArcGIS Desktop には、ArcReader、ArcView、ArcEditorTM、および ArcInfoTM の 3 つの機能レベルがあり、それぞれのソフトウェア パッケージに含まれている ArcGIS Desktop 開発キットを使用してカスタマイズおよび拡張できます。

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       arcgis は非常に機能が豊富で、基本的にすべての GIS の使用シナリオをカバーできますが、有料のソフトウェアであり、海外製品であるため、現在のローカリゼーションと自治の要件の下で、他のソリューションを探しています。オープン ソース製品、または独立した研究開発など。

2、QGIS

      QGIS (以前は Quantum GIS と呼ばれていました) は、フリー ソフトウェアのデスクトップ GIS ソフトウェアです。データの表示、編集、分析機能を提供します。QGIS は、Linux、Unix、Mac OSX、Windows などのプラットフォームで実行できる、ユーザー フレンドリーなデスクトップ地理情報システムです。QGIS は、Qt に基づいて C++ で開発された、使いやすいクロスプラットフォームのオープン ソース デスクトップ地理情報システムです。QGIS プロジェクトは 2002 年 5 月に開始されました。これは、クロスプラットフォーム グラフィック ツール Qt ソフトウェア パッケージに基づいて C++ 言語で開発された GIS ソフトウェアです。現在の開発は非常に活発で、現在 (2014 年) の最新バージョンは QGIS バージョン 2.4 です。QGIS ソース コードは、GNU General Public License プロトコルの下でリリースされています。qgis の共通機能は、arcgis とほぼ同じです。arcgis でできることは、基本的に qgis でニーズを満たすことができます。サポートされているデータ形式が少ない可能性があるだけなので、arcgis の独自の形式など、いくつかのシナリオでは、慎重に評価する必要があります。

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   QGIS ソフトウェアの主な機能は次のとおりです。

1. 複数の GIS データ ファイル形式をサポートします。GDAL/OGR 拡張機能により、最大数十のデータ形式をサポートできます。
2. POSTGIS データベースをサポートします。
3. WMS、WFS サーバーからのデータ取得のサポート
4. Grass の一部の機能を統合します。
5. 属性の編集や変更など、GIS データの基本的な操作をサポートします。
6. マップ作成のサポート。
7. プラグインによる機能拡張に対応

 3、ジオツール

       上記の両方は、パッケージ化された機能を提供するデスクトップソフトウェアであり、ユーザーはそれらを使用するだけで対応する機能を完了することができます。機能のカプセル化に関するもう 1 つの問題は、それを拡張またはカプセル化したい場合、それはほとんど不可能だということです。では、プログラムのロジックとビジネス ルールを自分で定義するにはどうすればよいでしょうか。自由な拡張方法で開発できます。GeoTools など。GeoTools は、標準に準拠した地理情報システムの開発に使用できるオープン ソースの Java GIS ツールキットです。GeoTools は、開発用に OGC (Open Geospatial Consortium) 仕様の実装を提供します。GeoTools は、Web サービス、コマンド ライン ツール、デスクトップ アプリケーションなど、多くのプロジェクトで使用されています。

 geotools 機能のリスト:

1.  重要な空間概念とデータ構造のインターフェイスを定義する

2. 関数アクセス、トランザクション サポート、スレッド間のロックをサポートするクリーンなデータ アクセス API

3. ステートレスな低メモリ レンダラー。特にサーバー側の環境で役立ちます

4. GML コンテンツへの XML スキーマ バインディングを使用した強力なスキーマ支援解析手法

5. GeoTools Plugins: 他のジオメトリを教えることができるオープン プラグイン システム

6. コア ライブラリの空間機能を使用して構築された追加機能を提供する GeoTools 拡張機能。 

Geotools に関しては、私の個人的なブログ、 Introduction to GeoTools、dry goods! Use Geotools to parse shap data instances      に、いくつかの入門的な例と関連する紹介があります。興味のある友人は読むことを選択できます。

4、GDAL

      一般に、geotools を使用すると、通常のビジネス ニーズを満たすことができますが、投影変換、さまざまなベクター データ、ラスター データ、およびさまざまな形式の読み取りなど、より責任のあるニーズがある場合、この場合、geotools の処理能力は多少引き伸ばされます。戦闘力をアップグレードするには、別のライブラリ gdal が必要です。

  

      GDAL (Geospatial Data Abstraction Library) は、X/MIT ライセンス契約に基づくオープン ソースのラスター空間データ変換ライブラリです。抽象データ モデルを利用して、サポートされているさまざまなファイル形式を表現します。また、データの変換と操作のためのコマンド ライン ツールのコレクションもあります。OGR は、ベクトル データのサポートを提供する GDAL プロジェクトのフォークです。ESRI の ARCGIS 9.3、Google Earth、クロスプラットフォームの GRASS GIS システム、オープン ソースの世界の GDAL など、多くの有名な GIS 製品が GDAL/OGR ライブラリを使用しています。Linux ベースの地理空間データ管理システムは、GDAL/OGR ライブラリを使用して、ベクターおよびラスター ファイル データのサポートを提供できます。

      原稿に限りがあり、関連するgdalの紹介をブログにしましたので、参考までにgisツールのGdal(1)、 gdalのjava開発環境構築、windows下でのgdal、gisツールのGdal(2)shpデータ読み込みを参照してください。 、Gdalのgisツール(3)gdbデータ読み込み。興味のある友人はそれを参照できます。

2. データ管理

       従来の測量およびマッピング部門の基本的な測量およびマッピング、衛星リモート センシング データ、そして現在は UAV レーダー データなど、GIS 空間データのソースは多数あります。これらのデータはどこから入手できますか? このセクションでは、GIS データ取得および管理ソフトウェアのソースに焦点を当てます。あなたが科学研究に従事している同級生であろうと、職場の友人であろうと、これらの専門的で正式な Web サイトから、道に迷うことなく、献身的にデータを取得する必要はありません。

1.天図マップ 

       Tiantu は、国、省、市 (郡) レベルの地理情報部門、ならびに関連する政府部門、企業、機関、社会団体、および一般市民の調査およびマッピングからの地理情報公共サービス リソースを統合し、信頼できる標準を提供します。 、およびさまざまなユーザーへの統合サービス 統合されたオンライン地理情報サービス。それは「デジタルチャイナ」の重要な部分です。Tiantu の目的は、地理情報リソースの共有と効率的な利用を促進し、公共サービスの能力と地理情報の調査とマッピングのレベルを向上させ、地理情報の調査とマッピングの結果のサービス モードを改善し、国家情報のニーズをよりよく満たすことです。建設、公共の仕事に役立ち、生活は利便性を提供します。

  

      実績カタログでは、下の図に示すように、全国地理情報リソース カタログ サービス システムを入力できます。

  

  

2.国家気象科学データセンター: http://data.cma.cn/

       国立気象科学データセンターでは、より多くの気象データや降水量、気温などの地上観測データを提供しており、ログイン後にダウンロードできるデータの種類が多く、操作も簡単です。

 

 

       これらのデータは国立センターから提供されたもので、科学研究に非常に役立ちます. 科学研究論文を公開したい場合は、通常、データ ソースに関するステートメントを作成するだけで済みます.

3. PostGIS 空間データベース

       空間データを取得した後、これらのデータを管理するには、空間データベースを使用する必要があります。空間データは、リレーショナル データベースの拡張機能です。一般的な SQL を使用して空間データを入力、クエリ、および削除できますが、さまざまな空間分析関数が提供されます。PostgreSQL は、オブジェクト リレーショナル データベース管理システム (ORDBMS) であり、最も強力で機能豊富な複雑なフリー ソフトウェア データベース システムです。これは、バークレーのデータベースで最も強力で機能が豊富で複雑な研究​​プログラムから生まれました. 最も重要なオープン ソース データベース製品開発プロジェクトの 1 つであり、非常に幅広いユーザーがいます.

      PostGIS は多くの空間処理機能を提供します。

       以下は、空間包含の関数定義です.PostGISには、空間関数の計算を支援するための多くの関数関数が組み込まれています:

CREATE OR REPLACE FUNCTION "public"."_st_contains"("geom1" "public"."geometry", "geom2" "public"."geometry")
  RETURNS "pg_catalog"."bool" AS '$libdir/postgis-3', 'contains'
  LANGUAGE c IMMUTABLE STRICT
  COST 10000

      空間データベース ツールである PostGIS は、持つ価値があるに違いありません. PostGIS に基づいて、多くの想像力に富んだ機能的なアプリケーションを開発できます。

3. データの可視化

       空間データの視覚化は、複雑で大量の空間データと地理情報を直感的に表示し、多次元分析し、ディープ マイニングし、応用を拡張するための重要な手段であり、学際的な理論、方法、および新技術です。グラフィック、イメージチャート、シンボリックカラーテクスチャ、ライトレンダリング透明度、アニメーションビデオなどの表現形式を使用して、空間データとその変化の2次元および3次元の直感的な表現と動的な表示は、人々の視覚的認識を高めるだけではありません。多次元データ複雑な空間データの内部相関と隠れた情報を分析し、その空間分布と変化規則を探索して取得することも役立ちます。

1. LeafLet.js 二次元データ可視化ツール

       時空間データの静的可視化では、一般的に、時間変化を記述できる要素を二次元地図に重ね合わせて、時空間属性データを記述し、空間範囲内の変化特性を表現します。これらの時空間属性データを表現する要素は、異なる記号、注記、プロット記号、統計図などで表現でき、複数回の主題図を同時に表示して比較することもできます。2次元データ表示に関しては、Leaflet.jsが利用できます。

        Leaflet は、モバイル フレンドリーなインタラクティブ マップ用の主要なオープン ソース JavaScript ライブラリです。わずか約 39KB の JS で、ほとんどの開発者が必要とするすべてのマップ機能を備えています。リーフレットは、シンプルさ、パフォーマンス、使いやすさを念頭に置いて設計されました。すべての主要なデスクトップおよびモバイル プラットフォームで効率的に動作し、多数のプラグインで拡張可能で、美しく、使いやすく、十分に文書化された API と、シンプルで読みやすいソース コードを備えています。Leafletを使えば、ダイナミック風フィールドやダイナミックルート表示など、面白い機能がたくさん実現できます。

 2. Cesium.js 3D ビジュアライゼーション マスター

       セシウムは時空間データ事業を手掛ける株式会社AGIに所属。セシウムの本来の意味は、原子時計の製造における重要な要素である化学元素セシウムです. 名前は、セシウム製品が時空間データに基づくリアルタイムの視覚化アプリケーションに焦点を当てていることを強調しています. 英語での AGI のフルネームは Analytical Graphics Incorporation. 3 人の創設者は、ゼネラル モーターズの航空宇宙部門のエンジニアであり、STK (System/Satellite Toolkit Kit) と Cesium の 2 つの製品を提供しました。数年にわたる時空間データの蓄積の後、AGI は徐々に多数の 3D 視覚化技術を習得し、あらゆる分野から大量の 3D データに対する強い需要を感じ、2012 年に cesiumjs オープン ソース プロジェクトを作成しました。安全で信頼性が高く、スケーラブルで、プラットフォームに依存しないエンタープライズ レベルのソリューションです。

       リアル シーンの 3D システムを構築していて、傾斜データ、点群データなどを包括的に表示する必要がある場合は、このオープン ソースの成熟したコンポーネントを選択して、アプリケーションの結果を迅速に生成することができます。

3. Mars3D 国内基本アプリエキスパンダー

  Mars3D三维可视化平台 マーステクノロジーが開発した WebGL 技術 (opens new window) をベースとした 3D クライアント開発プラットフォームです. 最適化・改善と B/S アーキテクチャ設計に基づき, 多業種展開に対応する軽量で高性能な GIS 開発です.インストール

        Mars3D プラットフォームを使用すると、プラグイン、クロス オペレーティング システム、およびクロス ブラウザを使用せずに 3D GIS アプリケーションを構築できます。このプラットフォームは、ハードウェア アクセラレーション グラフィックスに WebGL を使用し、クロスプラットフォームおよびクロスブラウザを使用して、実際のダイナミックなビッグデータ 3D ビジュアライゼーションを実現します。Mars3D 製品は、ブラウザやモバイル端末で美しく滑らかな 3D マップ プレゼンテーションと空間分析をすばやく実現できます。

       国内のリソースが比較的限られていることと、ほとんどの開発者が英語を習得する能力が限られていることを考慮して、Mars3D には完全な中国語の開発ドキュメントがあり、セシウムの関連知識を非常に包括的に紹介し、セシウムとソースコードの豊富な事例を提供しています。そのオープンな学習リソースを学習することで、関連するセシウムの開発知識を習得できます。

 

 4. まとめと業界の見通し

       将来を見据えて、まず GIS テクノロジーが現在どの業界で使用されているかを見てみましょう。

1. 資源管理: 主に農林業の分野で使用され、農林業の分野におけるさまざまな資源の分布、分類、統計、およびマッピングを解決します。
2. リソースの割り当て: このタイプのアプリケーションにおける GIS の目標は、最も合理的なリソースの割り当てを確保し、利益を最大化することです。最近では、過去数年間の流行の間、市内のさまざまな公共施設、災害救援と軽減のための物資の配布、全国的なエネルギー安全保障、食料供給、およびさまざまな場所での施設の割り当てはすべてリソース割り当ての問題です。
3. 都市計画と管理: 空間計画は GIS の重要な応用分野であり、都市計画と管理が主な内容です。例えば、大規模な都市インフラ建設における緑地の割合と合理的な配分をどのように確保するか、学校、公共施設、スポーツ施設、サービス施設などに最大のサービスエリアを確保する方法（都市資源配分の問題） ）など
4. 緊急時対応: 洪水、戦争、原子力事故などの自然災害または人災による大規模な災害が発生した場合、最適な人員の避難経路をどのように手配し、対応する輸送および支援施設を装備するか。
5. 地球科学の研究と応用: 地形分析、流域分析、土地利用研究、経済地理学研究、空間意思決定支援、空間統計分析、マッピングなどはすべて、地理情報システム ツールの助けを借りて完了することができます。
6. 事業と市場：商業施設の設立は、その市場の可能性を十分に考慮します。例えば、大型ショッピングモールの開設にあたっては、他のショッピングモールの分布や周辺の住宅地の分布、周辺の人口などを考慮しないと、想定した市場規模を達成できない可能性があります。完了後のサービス範囲。場合によっては、ショッピング モールの多様性や市場でのポジショニングを、人口構造 (年齢構成、性別構成、教育レベル) および建設されるエリアの消費レベルと組み合わせて考慮する必要があります。これらの問題を解決できるのがGISの空間解析とデータベース機能です。GISの機能は、不動産の開発や販売における意思決定や分析にも活用できます。
7. インフラ管理：都市の地上および地下インフラ（通信、水道、道路交通、天然ガスパイプライン、下水施設、電力施設など）は都市の隅々に広く分布しており、これらの施設には明らかに地理的な参照特性があります。それらの管理、統計、および要約はすべて GIS の助けを借りて完了することができ、作業効率が大幅に向上します。
8. ネットワーク分析: 交通ネットワーク、地下パイプライン ネットワークなどのコンピューター モデルを確立し、トラフィック フローを調査し、交通ルールを実装し、地下パイプラインの緊急事態 (パイプの破裂、回路遮断) およびその他の緊急治療に対処します。警察や医療救助のルート最適化、車両ナビゲーションなども GIS ネットワーク解析アプリケーションの例です。
9. 可視化アプリケーション: デジタル地形モデルに基づいて、都市、地域、または大規模な建設プロジェクト、有名な景勝地の 3D 可視化モデルを確立し、広報、都市および地域で広く使用できるマルチアングル ブラウジングを実現します。計画、大規模プロジェクトの管理とシミュレーション、観光、その他の分野。

       以上が今回の共有の主な内容であり、GISERが日常業務で頻繁に使用するソフトウェアを、データ処理、データ管理、データ可視化、GIS業界の展望の4つの側面から簡単に紹介します。GIS 開発は学際的なテーマであり、ここではコンピュータ サイエンスの観点から一般的に使用されるこれらのソフトウェアを紹介します。この記事の著者も GIS の分野の初心者であり、知識を少ししか習得しておらず、多くの意見や研究はまだプロジェクト エンジニアリングにありますが、GIS の将来に自信を持っています。

      この記事のスクリーンショットの多くは、関連する公式 Web サイトからのものです. GIS の構築と技術研究に関して、友人や先輩は、批判と修正、および交換と詳細情報の共有を歓迎します.