GIS 应用程序开发：非编码人员的完整指南

GIS 改变了我们对地图的看法， 它们在某种程度上变得内容更丰富， 使用方式也更多。 通过 GIS 应用程序开发可以发现此问题以及您可能遇到的许多其他问题， 它可以帮助任何企业， 可能是各种商业、教育或环保。 接下来请阅读本文的非编码人员指南， 以更深入地了解 GIS 及其用途， 并了解如何开发 GIS 软件应用程序、它应包含哪些功能以及创建系统可能需要哪些技术来实现真正的对业务的价值。

GIS 应用及其在不同行业中的作用

在了解地理空间应用程序开发之前， 让我们了解一下GIS 在各个行业中的作用。 GIS 是一种捕获、存储、检查和显示与地球表面位置相关的数据的系统， 可以关联空间中看似无关的数据并找到有趣的新模式。

或许您可能使用过基于 GIS 的应用程序， 如 Google Maps 或者 Uber， 它们使用街道地图、卫星图像、地球 3D 模型和交通信息来创建包含所有内容的地图。 这样的系统可以结合极其不同类型的信息， 因此可以进入众多行业。 例如： 企业根据附近有多少竞争对手、有多少人路过或住在那里以及目标受众是否住在那里， 来使用 GIS 来确定商店的最佳位置。 营销人员使用该系统来决定将广告定位到哪里， 并更好地了解确切位置的消费者。 城市工作人员使用 GIS 来查找城市规划中的错误、了解公民对不同政策的看法、监测不同地区的健康状况、制定可能的自然灾害应对措施等。 环保主义者需要 GIS 来跟踪绿化和物种种群随时间的变化， 找出污染者增加与种群减少之间的关系。 行业实际上没有限制， 人们可以在生活的各个领域找到可以研究的事物。 难怪 GIS 软件市场在不断发展， 因为它预计从 2021 年到 2030 年将以15.2%的复合年增长率增长， 到 2030 年将达到 255 亿美元。

GIS 应用程序的目的

由于 GIS 解决方案是一种复杂的产品， 因此它可以同时发挥多种作用。 它创建了一个简化的流程来管理一个地方的所有数据操作， 并且在工具之间的数据传输过程中不会丢失重要信息， 以下是在开发基于 GIS 的应用程序时必须包含的内容。

数据采集

GIS 应用程序可以处理任何类型的数据：地图、照片，尤其是来自卫星的照片、数字数据（如关于对象位置的信息）和来自电子表格的数据（如人口统计数据）。 无论使用何种来源或格式的数据， GIS 应用程序都可以将其叠加在一起。 将这些数据放入称为数据捕获， 可以按原样添加数字格式， 但应首先扫描文书工作。 这是所有未来流程的第一步。

空间关系

空间关系是将所有信息放在一起， 但要使其对齐，使其适合相同的比例。 例如，如果采用线性地图， 总会有些不确切， 当尝试将 3D 对象放入 2D 时， 需要在某处剪切或添加一厘米。 在透视方面，它可以使基于地球曲面的线性地图和其他数据的叠加显示不正确的信息。 因此，GIS 处理数据并从多个资源中提取信息， 以尽可能准确地可视化最终结果。

测绘

测绘使用所选图层创建单个地图， 可以一次添加所有层， 也可以只选择一些图层来创建更详细的观察结果， 地图上的同一个地方可以有如此多的信息变化。 例如可以叠加一条街道、来自该街道的犯罪报告以及路灯的数量， 或者可以选择同一条街道并在其上叠加收入， 或者可以一次将其全部叠加以了解是什么影响了该区域的犯罪活动。

分析

如果只看地图而不进行批判性分析， 那么整个过程就没有意义。 当然，可以自己得出结论， 一些数据科学家更喜欢这样。 然而，GIS 应用程序也可以进行自动分析， 有时它们可以找到比人脑更多的模式， 尤其是在分析历史数据或叠加多种信息时。 最好的方法是将两者结合起来， 以确保机器得出的结论是相关的。

GIS 应用程序的必备功能

如果想要构建涵盖所有流程的 GIS 应用程序， 那么可能需要探索它的必备功能。

数据可视化功能

映射是数据可视化的一种形式， 因此它是一个明显的特征。 它应该能够在基于 GPS 坐标的地图和数据上绘制图表， 根据动态缩放（例如人口水平）为领土着色， 并将照片附加到选定的位置。

导航功能

导航意味着沿着带有叠加层的地图移动， 可视化捕获和创建空间关系的最终结果。 用户需要有机会放大和缩小以详细研究某些区域或能够了解更大的图片并与其他区域进行比较， 以及能够使用鼠标或按钮拖动地图。

导出和打印

通常创建这些地图是为了向更多的观众展示它们。 因此，制作导出功能并让没有 GIS 应用程序的人可以看到地图是有意义的。 通常我们还会发现打印出来的信息更容易理解， 有些人需要用它制作海报或将其交给管理人员（例如，涉及城市规划师或建筑师时）。

测距

距离测量允许测量地图上两点之间的特定距离， 并根据所选图层进行测量。 例如，可以根据线性或 3D 地图测量距离， 使用路线图或估计步行者的距离。

缓冲区查询

此功能允许用户仅选择地图的一个区域进行调查， 它还应允许用户仅显示该区域的数据分析， 而不是整个地图。

地理编码

地理编码是基于 Web 的 GIS 应用程序开发的核心。 它是软件将地址名称翻译成经度和纬度的能力。 后者是地图上更真实和稳定的位置， 因此，也将保证更准确的数据分析结果。

GIS 应用程序开发过程

GIS 应用程序开发是一个漫长的过程， 在开发之前、期间和之后都需要进行大量工作， 例如：

项目计划

项目规划在 GIS 软件开发过程中极为重要， 需要提前定义想要的功能类型， 因为必须相应地选择技术。 重要的是要了解开发目标、可能使用的数据格式类型、希望如何分析和可视化数据等。

构建应用程序

GIS 应用程序的开发包括多个级别， 即应用程序本身、库和地图以及地图组件。 初始设计将包括基本的内容， 例如登录、配置文件和用户界面。

图书馆和地图将是数据来源， 因此可以相应地选择它们。 如可以从 API 添加开源数据或导入已经可用的库（如 Leaflet.JS 或 OpenLayers）。 基于库，还应该注意数据操作， 以适应一个协调系统下的所有内容。 地图组件包括标题、比例尺、显示区域、图例等。

添加对象、叠加层和图层

在地图上添加信息的点：建筑物和车辆的位置、温度数据、绿地位置、 商业信息、人群或交通拥堵点、各种水域（包括地下）的位置等。 如果要添加大量信息， 请不要忘记添加选项以选择要添加或删除的图层。

测试和部署

根据需要添加尽可能多的信息后， 同样重要的是要测试地图是否在任何型号的台式机或移动设备上可用， 以及不同的地图组合是否可以在没有任何延迟或问题的情况下协同工作。 测试完成并修复错误后， 可以部署应用程序并让最终用户享受它。 这个阶段在 GIS 移动应用程序开发中同样重要。

维护

维护 GIS 应用程序，尤其是当它包含动态数据时。 一些地图已经过时，API 可能会停止工作， 可能会有新的和更强大的 API 等。

使用什么工具开发 GIS 应用程序？

创建 web GIS 应用程序需要特殊工具以及典型的应用程序开发工具， 以及从事前端、后端和数据管理工作。 因此，在 GIS Web 应用程序开发过程中，可能需要如下步骤：

• Leaflet.js，一个用于创建地图的自定义开源库；
• Turf.js，一个用于地理空间函数的库，例如计算距离或创建热图；
• OpenStreetMap，一个关于建筑物、道路、自然资源等的巨大数据库；
• OpenLayers，一个特别适用于在线动态地图的地图库；
• GEOS，一种用于空间操作的工具，包括验证和拓扑功能；
• Boost.geometry，一种处理不同几何数据类型和算法的工具；
• Assimp，一种导入 3D 数据格式的工具；
• OGR，一个导入矢量格式的工具；
• Azul，一种有助于在 MacOS 中创建 3D 城市模型的工具；
• QGIS，GIS 工具中的可视化包；
• Mapbox，一个建立在 Leaflet 之上的库，具有更多的功能。

结论

GIS 应用程序的复杂性差异很大， 这取决于有多少数据层、包含的数据格式和信息类型、研究人员对机器数据分析的依赖程度等。 因此，需要特殊类型的开发专家来接管数据捕获、空间关系、制图和分析等复杂任务， 并将这些任务打包到简单直观的用户界面中。