大數(shù)據(jù)背景下GIS可視化在高校信息化建設(shè)中的應(yīng)用探索①

周杰

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?隨著互聯(lián)網(wǎng)科技、云計(jì)算科學(xué)的興起和快速發(fā)展，在現(xiàn)代化教育建設(shè)中智慧校園已成為一種必然趨勢。結(jié)合當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景，對GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）在智慧校園信息化建設(shè)中的功能應(yīng)用進(jìn)行探索性研究。通過介紹GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化功能，并結(jié)合應(yīng)用實(shí)例展示GIS在高?？臻g分布整體表達(dá)方面的優(yōu)勢，以此為高校信息化建設(shè)提供技術(shù)支持。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?GIS可視化;大數(shù)據(jù);智慧校園;信息化建設(shè)

[中圖分類號] ?G647 ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）16-0048-02

一、GIS概述及應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或Geo-Information System，GIS）又稱“地學(xué)信息系統(tǒng)”。GIS最初是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，應(yīng)用在對整個(gè)或部分地球表層空間中的有關(guān)地理時(shí)空分布信息進(jìn)行獲取、處理及表達(dá)的過程中。GIS作為一種基于計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展而來的技術(shù)工具，它將視覺化效果和地理分析功能與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫操作集成在一起，可以對通過傳感器獲取的空間信息根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理，最終以數(shù)字可視化形式呈現(xiàn)出來，這對提高數(shù)據(jù)信息利用率有顯著的積極作用。隨著科技日新月異的發(fā)展與現(xiàn)代社會需求的不斷變革，地理信息系統(tǒng)已逐漸發(fā)展為一門綜合性學(xué)科，基于地理學(xué)與地圖學(xué)，結(jié)合新興的遙感科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。

作為信息技術(shù)發(fā)展中的先進(jìn)技術(shù)手段，地理信息系統(tǒng)從最開始的一些基礎(chǔ)信息應(yīng)用向更為廣闊、復(fù)雜的領(lǐng)域拓展，如智慧城市建設(shè)、氣候變化研究、物流服務(wù)設(shè)計(jì)以及相關(guān)軍事應(yīng)用等。目前，地理信息系統(tǒng)與多種學(xué)科相互貫通，在為其他學(xué)科提供技術(shù)和方法的同時(shí)，在技術(shù)實(shí)施和理論研究上也獲得了進(jìn)一步的完善。GIS與測繪的結(jié)合，可提高測量的精度與準(zhǔn)確性;GIS與遙感的結(jié)合，可使其空間分布更加完整;GIS與地圖學(xué)和CAD等的結(jié)合，可描述更多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)。而在智慧校園建設(shè)中，基于大數(shù)據(jù)背景，結(jié)合GIS技術(shù)對高校信息進(jìn)行科學(xué)的整合與優(yōu)化，對推動我國教育現(xiàn)代化、科學(xué)化、智慧化發(fā)展有重要意義。

二、大數(shù)據(jù)背景下的GIS可視化

（一）數(shù)據(jù)可視化

數(shù)據(jù)可視化是一種關(guān)于數(shù)據(jù)視覺表現(xiàn)形式的科學(xué)技術(shù)研究，通過某種概要形式將相應(yīng)所需信息的各種屬性和變量信息進(jìn)行提取的較為高級的技術(shù)方法，借助圖形化、數(shù)字化手段，清晰有效地傳達(dá)與溝通信息。這種技術(shù)方法是基于圖形信息、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺及用戶界面，通過表達(dá)、建模以及對立體、表面、屬性以及動畫的顯示，對數(shù)據(jù)加以可視化解釋。與其他特殊技術(shù)方法（如立體建模等）相比，數(shù)據(jù)可視化所涵蓋的技術(shù)方法要廣泛得多。

（二）GIS可視化

GIS可視化技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、地圖技術(shù)、認(rèn)知技術(shù)和信息傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)，動態(tài)、直觀和形象地解釋地理空間信息，并發(fā)現(xiàn)其中的信息規(guī)律。主要包括地圖數(shù)據(jù)可視化、地理信息可視化、分析結(jié)果可視化三方面內(nèi)容?；贕IS的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可視化流程分為兩點(diǎn)：一是從行政單元直接進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查詢;二是從選擇指標(biāo)入手，先構(gòu)造數(shù)據(jù)庫查詢語句，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查詢。先將查詢結(jié)果在數(shù)據(jù)表格中展示出來，然后對表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、空間插值分析，最后再將分析結(jié)果直觀、便捷、形象地表達(dá)出來。

基于當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景下，GIS是目前空間信息表達(dá)最有效的手段，通過GIS可視化技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析的空間表達(dá)不足，可以更加直觀地分析、表達(dá)數(shù)據(jù)，并揭示空間信息的演化規(guī)律。GIS三維可視化功能突破了空間信息在二維平面地圖中單一表達(dá)的限制，在高校這種各空間信息具有極強(qiáng)的功能性，建筑信息極具穩(wěn)定性的特定范疇，從空間角度，為各種教學(xué)活動、社交活動、師生生活行為提供更高效、更優(yōu)質(zhì)的輔助決策支持。

三、GIS可視化功能在高校信息化建設(shè)中的應(yīng)用

隨著數(shù)字校園的發(fā)展，智慧校園的概念也應(yīng)運(yùn)而生，它是建立在數(shù)字校園基礎(chǔ)上的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代教育發(fā)展所必須經(jīng)歷的階段之一。伴隨著社會科技的高速發(fā)展，現(xiàn)代教育對高校信息化建設(shè)的要求越來越高，智能化、精細(xì)化、可持續(xù)的智慧校園建設(shè)已經(jīng)成為高校信息化建設(shè)的必然趨勢。而依托計(jì)算機(jī)科學(xué)的、具有強(qiáng)大空間分析功能的GIS技術(shù)則為智慧校園建設(shè)提供了必要的技術(shù)支持。

（一）教學(xué)活動可視化

教學(xué)活動可視化是基于智能化環(huán)境感知和監(jiān)控設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。智慧校園管控的數(shù)據(jù)設(shè)備操作簡單、應(yīng)用便捷，以現(xiàn)有設(shè)備為基礎(chǔ)、以樓為單位，每棟樓的監(jiān)控設(shè)備都可作為一個(gè)前端傳感器，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行過程中所捕獲的各種信息數(shù)據(jù)可及時(shí)被采集，并實(shí)時(shí)傳遞到監(jiān)控管理終端。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息已具備的前提下，下一步就是如何對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行智能統(tǒng)計(jì)分析并有效運(yùn)用?；贕IS的強(qiáng)大統(tǒng)計(jì)功能可實(shí)現(xiàn)可視化地圖的視頻調(diào)閱，結(jié)合GIS空間信息展示功能，監(jiān)控?cái)z像頭的分布情況可在校園微地圖上一覽無遺，打破傳統(tǒng)拓?fù)鋱D呈現(xiàn)方式，更加直觀地查看探頭的位置信息、品牌型號等基本信息，管理使用者可選擇查看當(dāng)前攝像頭的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，支持校園內(nèi)不同樓宇單位跨樓層的設(shè)備呈現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)精確到樓層的監(jiān)控設(shè)備的調(diào)閱。并有效提高監(jiān)控管理效率，做到精確管理校園、保障校園環(huán)境的安全。

（二）社交活動可視化

社交活動可視化旨在為師生個(gè)性化提供優(yōu)質(zhì)的辨別服務(wù)?？梢暬O(shè)計(jì)能將其中最有價(jià)值的關(guān)鍵數(shù)據(jù)整合呈現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)之間的有機(jī)結(jié)合，并以最明了的方式全方位展現(xiàn)全部校園活動信息，有助于決策管理者更直觀地了解多維度可視化數(shù)據(jù)，以便更高效地做出科學(xué)智慧的決策。此外，GIS信息可視化在智慧校園終端的顯示應(yīng)當(dāng)是多元的，不僅限于基礎(chǔ)網(wǎng)頁P(yáng)C端，還可在目前便于用戶操作的手機(jī)移動端，以及常用于校園宣傳展示的戶外屏幕端等。

通過GIS對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析和空間插值分析，在高校智能信息服務(wù)平臺上，教師和學(xué)生將享受與個(gè)人信息相匹配、與興趣需求相適應(yīng)的個(gè)性化推送，無用信息流將被有效減少，這對教師教學(xué)、學(xué)生生活以及學(xué)校的管理都更為便捷高效。智慧校園中師生的需求一定要放在高校信息化建設(shè)中的首位。在滿足師生需求的前提下，綜合考慮技術(shù)和管理方案，以構(gòu)建和諧穩(wěn)定、便捷安全、可持續(xù)發(fā)展的智慧校園。

（三）生活服務(wù)可視化

生活服務(wù)可視化主要是通過對師生校園卡、支付寶的消費(fèi)行為數(shù)據(jù)，微信、QQ、釘釘?shù)壬缃卉浖膫€(gè)人信息、使用習(xí)慣等海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，通過GIS統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可視化功能，利用相應(yīng)數(shù)據(jù)庫訪問組件，將數(shù)據(jù)庫中有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)間的關(guān)系，將讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀地、可視化地表達(dá)出來。分析可視化就是對查詢結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和空間插值分析的過程，然后對分析結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá)，諸如專題圖形的表格表達(dá)、統(tǒng)計(jì)圖表達(dá)，可視化柵格表達(dá)、可視化等值圖表達(dá)以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)間的可視化三維顯示圖表達(dá)等。

另外，生活服務(wù)可視化也可應(yīng)用于師生、校外訪問等自助式信息服務(wù)咨詢。例如，識別校外人員來訪，根據(jù)需求進(jìn)行校園導(dǎo)航指引服務(wù);智能引導(dǎo)新生入學(xué)報(bào)到，三維可視化校園地圖智慧化指引幫助新生高效便捷地完成報(bào)道流程;精細(xì)化宿舍實(shí)況瀏覽用于新生宿舍選定，可有效減輕高校總務(wù)處與后勤服務(wù)管理的壓力;基于GPS精細(xì)化定位技術(shù)，結(jié)合GIS空間信息分布功能，可構(gòu)建基于位置的校內(nèi)智能簽到系統(tǒng)，提供更加直觀、智能化的課堂簽到、會議簽到、活動簽到、宿舍查寢、即時(shí)考勤、考試簽到等服務(wù)。

四、結(jié)語

在當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景時(shí)代下，如何利用好海量的數(shù)據(jù)資源，有效地利用各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行智慧校園建設(shè)，對高校信息化建設(shè)、創(chuàng)新教學(xué)方式方法、為廣大師生提供更智慧便捷的服務(wù)等都具有重要意義。而在地理空間數(shù)據(jù)中作為信息獲取、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析的重要工具和學(xué)科的GIS技術(shù)，正符合這類兼具行政管理性和公益服務(wù)性范疇，且區(qū)域內(nèi)建筑功能特性穩(wěn)定的高校信息化建設(shè)的需求。GIS可視化應(yīng)用于高校智慧校園的建設(shè)，有助于學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、學(xué)術(shù)氛圍營造、人文環(huán)境養(yǎng)成等方方面面，二者的有機(jī)結(jié)合極大地豐富了智慧校園的建設(shè)內(nèi)容，開創(chuàng)了高校信息化建設(shè)的新方向。

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編輯 李 靜