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跋山涉水钻管道测绘画图敲代码——我们地理信息博士都是斜杠青年

发布时间:2019-07-23 19:10 来源:未知 编辑:admin

  原标题:跋山涉水钻管道,测绘画图敲代码——我们地理信息博士都是斜杠青年!

  有这样一种博士,他们要么活跃在山野和城区,上山、下水、爬楼梯,元气满满;要么端坐在屏幕前,遨游在数据的海洋里,不知疲倦。他们的专业脱胎于测量学,却同时涉猎数学、地理、测绘、遥感、计算机等学科领域。他们与当今的物流、电商、交通部门、医疗部门等等密切合作,为我们的便利生活添砖加瓦。

  (**专栏中所涉及的内容为嘉宾自身的经历,仅供参考,不同院校/专业/研究方向的博士在研究和生活方面都会有不同的体验哟**)

  我们这个专业实际上脱胎于测量学,甚至可以说是测量学的现代形态——什么是测量学呢?一句话概括就是将现实世界的信息采集并加工后,提供给众人做信息服务,是将地理学从描述性学科变成理工科的基石。

  举个例子,相信大家都背过 “北冥有鱼,其名为鲲……”的课文,而这段文字的出处——《山海经》就是我国历史上最著名的地理学著作之一。

  但是这本书里仅仅是用文字做出的描述,配合上一些抽象的插画,没有数学基础。但是行军打仗,只靠这些文字,将领们怎么制定精确作战计划?所以就需要有把文字变成直观图像的办法——那就是地图。

  上面这张古代地图,就只能算是个示意图,你不可能在地图上看出榆中到靖远的距离到底是多少公里,原因就是因为它没有数学基础。

  那么有数学基础的地图是什么样的呢?其实大家小时候见过的交通旅游图之类的地图就是有数学基础的了,它的显著标志就是拥有比例尺。所以在现代地图上用尺子量一量榆中到靖远之间的距离,再按照比例尺放大,就能得到现实世界中榆中到靖远的大致距离。

  那么地图是怎么被赋予数学基础的呢?这就要归功于数学和测量学了。想必大家学习数学的时候都有学过数学映射,我们将现实世界的地理元素理解成集合A,将地图理解成集合B,这两个集合之间拥有一一对应的关系,且在A中各个元素之间的相对位置的关系,也会在B中被表现出来。

  那么问题来了,现实世界中各个元素之间的相对位置关系,我们怎么知道呢?答案就是通过测量手段获取。举个例子,假设你正在读这篇文章的手机屏幕是矩形的,我说从你手机屏幕左下角的矩形顶点开始算,向右上方30度,5厘米处看一下,那么你凭眼睛就能大概找出来,如果借助量角器和尺子,你还能找到相当精确的点。那么我现在换一个说法,还以刚才的点作为原点,以你手机屏幕底边为X轴,以手机屏幕左侧边为Y轴,找出坐标点(X轴4cm,Y轴3cm)。发现了吗,这两个点其实是同一个点。

  测量其实就是这样,建立自己的坐标系,然后从已知的位置出发,通过距离、角度等数据去推算未知元素在坐标系里面的位置,在现实世界中,坐标的位置还有一个高度Z轴。知道了现实世界中各种地理元素的坐标,然后按照一定的数学公式计算,再将这些地理元素标注到地图相应的位置,就完成了地图的绘制(测绘就是如此概括测量与绘图的)。

  而这种对应的数学公式就叫做地图投影,并且不同的地图投影下,相同的地理元素们在不同地图上的位置也是有所不同的。篇幅所限这里就不做展开了。

  说起来,现实世界中除了位置信息外还有其它很多信息。比如一栋大楼,它不仅有位置的信息,还有材质,内部构造,住户,施工单位,物业维护等等,这些信息要如何表现在地图中呢?

  一栋大楼的材质,内部构造,住户等等信息要如何表现在地图中呢?图片来源:Pixabay

  而以往的地图的确是很难表现出来这些林林总总的信息的,理由很简单——纸张有限画不下。所以这栋楼的其它信息就只好交由别的部门登记造册了。

  直到上个世纪90年代,计算机图形技术与数据库技术突飞猛进,一些先行者们开始尝试用计算机来绘制地图,取代原先的手工绘图。然后他们又开始尝试将计算机图形与数据库相关联,点击某个图形查询的时候,除了位置信息之外,数据库里储存的其它信息也可以被查询到,比如上面说的大楼里面的内部结构,住户,甚至某个住户家里几口人,工作单位等大家想得到和想不到信息里面都能储存并查询。

  比如这张图上点击监测站的点,就可以查询工业污染、生活污染等信息。地理元素的信息收集的越详细,数据量就越大,那么这海量的数据怎么管理?另外这些数据又有什么价值?这就是我的专业——地理信息系统要解决的问题。

  所以我们专业平时干的事情,就是户外作业出去用测绘手段采集数据,然后回来将数据绘图并录入数据库,再对这些数据进行加工和处理,最后得出成果。

  这些成果很多,手机导航只能算冰山一角,但这其中也牵扯了数字地图的测绘,道路信息及商场、停车场、加油站、车站等其它地理数据的录入数据库及管理,导航路线的数学计算,而这一切都是通过计算机技术实现的。

  除了这些,我们能做的事情还有很多,比如与人脸识别技术结合,可以在数字城市中绘制犯罪分子的行动路线及时间;与公共卫生部门合作,可以检测传染病流行趋势;与军方合作,可以进行信息化指挥系统建设;与电商合作,可以直观反映哪里的人剁手最严重区域购买力与购买偏好;与物流合作,可以直观反映货运信息;如果所有的行业都跟我们合作,那么合作的产物就是传说中的物联网。

  我曾经的一些师兄毕业之后去了阿里巴巴写代码,如今各位双十一剁手,某猫,某宝查看自己宝贝物流信息的时候,那一个可爱的小车车在地图上划出的一道道轨迹,搞不好就有我师兄师姐的功劳;国家某部委使用的某可视化管理系统,就是我们专业某院士牵头设计的;各个城市的道路通行状况管理系统是我们专业设计的;

  作为应用型交叉学科,GIS专业的特点但可以干的事情很多,根据侧重不同,在同一个专业内突破的方向可是千差万别。

  不过,学习这个专业也要面临一些很尴尬的问题,那就是:写代码,我们不如计算机软件学出身的人;搞测绘,我们比不过大地测量系出身的人;建数学模型,数学系简直是吊打我们;比地理,自然地理学和人文地理学都比我们更深入,所以有时候就业的时候我们这个专业的学生就比较尴尬。

  有句话说的好,不想当厨子的裁缝,不是好司机。原先地理学和测绘学不能解决的海量数据管理与数据可视化问题,我们能解决;计算机对地理知识隔行如隔山的困难我们没有。所以在解决地理问题的时候,侧重地不同,今后的方向也就会非常不同。

  比如侧重计算机图形学,就可以将原本抽象的统计数据变成直观的图表,甚至是动画;侧重测绘学,就可以分析地理元素的空间分布规律;侧重地理学,就可以研究地理元素的时间分布规律;侧重数学,就可以实现地理数据的新陈代谢算法,自动更新。凡此种种,不一而足。

  我自己选择这个专业,一是兴趣使然,二是受父辈影响。家父是一位学者,受他的影响,我从小就有较强的好奇心和求知欲,喜欢探索新方法,而高中时期由喜欢计算机技术,所以本科报考了计算机专业。本科快毕业的时候觉得如果仅仅当个码农视野太窄,于是跨专业报考了GIS,并在这个过程中学习了测绘学和地理学的知识。

  对于一个好读书不求甚解的我来说,这种涉猎面广泛的专业蛮对胃口的。于是,硕士时候偏向数据可视化,到了博士阶段,又向定量分析方面进发。

  这种不断有新鲜感的感觉蛮不错的,但是想要钻精确实有相当的难度,而且对精力要求很大。我曾经有一段时间每天睡眠时间不足三四个小时,结果重病一场,差点丢了小命。做学问很辛苦,一点不夸张,但是成就感也是不小的。

  好了,就说这么多,马上又要到考研的日子了,最后祝愿每一个正在读研和准备读研的同学都能保护好头发,身体健康,学业顺利。

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