大数据背景下GIS可视化在高校信息化建设中的应用探索①
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作者:周杰
[摘 要] 随着互联网科技、云计算科学的兴起和快速发展，在现代化教育建设中智慧校园已成为一种必然趋势。结合当前大数据背景，对GIS（Geographic Information System，地理信息系统）在智慧校园信息化建设中的功能应用进行探索性研究。通过介绍GIS技术、数据可视化功能，并结合应用实例展示GIS在高校空间分布整体表达方面的优势，以此为高校信息化建设提供技术支持。
[关 键 词] GIS可视化;大数据;智慧校园;信息化建设
[中图分类号] G647 [文献标志码] A [文章編号] 2096-0603（2019）16-0048-02
一、GIS概述及应用
地理信息系统（Geographic Information System或Geo-Information System，GIS）又称“地学信息系统”。GIS最初是在计算机硬、软件系统支持下，应用在对整个或部分地球表层空间中的有关地理时空分布信息进行获取、处理及表达的过程中。GIS作为一种基于计算机科学发展而来的技术工具，它将视觉化效果和地理分析功能与传统的数据库操作集成在一起，可以对通过传感器获取的空间信息根据需要进行相应数据处理，最终以数字可视化形式呈现出来，这对提高数据信息利用率有显著的积极作用。随着科技日新月异的发展与现代社会需求的不断变革，地理信息系统已逐渐发展为一门综合性学科，基于地理学与地图学，结合新兴的遥感科学和计算机技术，现已广泛应用在不同的领域。
作为信息技术发展中的先进技术手段，地理信息系统从最开始的一些基础信息应用向更为广阔、复杂的领域拓展，如智慧城市建设、气候变化研究、物流服务设计以及相关军事应用等。目前，地理信息系统与多种学科相互贯通，在为其他学科提供技术和方法的同时，在技术实施和理论研究上也获得了进一步的完善。GIS与测绘的结合，可提高测量的精度与准确性;GIS与遥感的结合，可使其空间分布更加完整;GIS与地图学和CAD等的结合，可描述更多基础数据的细节。而在智慧校园建设中，基于大数据背景，结合GIS技术对高校信息进行科学的整合与优化，对推动我国教育现代化、科学化、智慧化发展有重要意义。
二、大数据背景下的GIS可视化
（一）数据可视化
数据可视化是一种关于数据视觉表现形式的科学技术研究，通过某种概要形式将相应所需信息的各种属性和变量信息进行提取的较为高级的技术方法，借助图形化、数字化手段，清晰有效地传达与沟通信息。这种技术方法是基于图形信息、图像处理、计算机视觉及用户界面，通过表达、建模以及对立体、表面、属性以及动画的显示，对数据加以可视化解释。与其他特殊技术方法（如立体建模等）相比，数据可视化所涵盖的技术方法要广泛得多。
（二）GIS可视化
GIS可视化技术是以计算机技术、地图技术、认知技术和信息传输技术为基础，动态、直观和形象地解释地理空间信息，并发现其中的信息规律。主要包括地图数据可视化、地理信息可视化、分析结果可视化三方面内容。基于GIS的统计数据可视化流程分为两点：一是从行政单元直接进行统计数据查询;二是从选择指标入手，先构造数据库查询语句，再进行统计数据查询。先将查询结果在数据表格中展示出来，然后对表格中的数据进行统计分析、空间插值分析，最后再将分析结果直观、便捷、形象地表达出来。
基于当前大数据背景下，GIS是目前空间信息表达最有效的手段，通过GIS可视化技术可以弥补传统统计数据分析的空间表达不足，可以更加直观地分析、表达数据，并揭示空间信息的演化规律。GIS三维可视化功能突破了空间信息在二维平面地图中单一表达的限制，在高校这种各空间信息具有极强的功能性，建筑信息极具稳定性的特定范畴，从空间角度，为各种教学活动、社交活动、师生生活行为提供更高效、更优质的辅助决策支持。
三、GIS可视化功能在高校信息化建设中的应用
随着数字校园的发展，智慧校园的概念也应运而生，它是建立在数字校园基础上的产物，也是现代教育发展所必须经历的阶段之一。伴随着社会科技的高速发展，现代教育对高校信息化建设的要求越来越高，智能化、精细化、可持续的智慧校园建设已经成为高校信息化建设的必然趋势。而依托计算机科学的、具有强大空间分析功能的GIS技术则为智慧校园建设提供了必要的技术支持。
（一）教学活动可视化
教学活动可视化是基于智能化环境感知和监控设备来实现的。智慧校园管控的数据设备操作简单、应用便捷，以现有设备为基础、以楼为单位，每栋楼的监控设备都可作为一个前端传感器，监控设备运行过程中所捕获的各种信息数据可及时被采集，并实时传递到监控管理终端。
基础数据信息已具备的前提下，下一步就是如何对海量数据进行智能统计分析并有效运用。基于GIS的强大统计功能可实现可视化地图的视频调阅，结合GIS空间信息展示功能，监控摄像头的分布情况可在校园微地图上一览无遗，打破传统拓扑图呈现方式，更加直观地查看探头的位置信息、品牌型号等基本信息，管理使用者可选择查看当前摄像头的实时监控画面，支持校园内不同楼宇单位跨楼层的设备呈现，可实现精确到楼层的监控设备的调阅。并有效提高监控管理效率，做到精确管理校园、保障校园环境的安全。
（二）社交活动可视化
社交活动可视化旨在为师生个性化提供优质的辨别服务。可视化设计能将其中最有价值的关键数据整合呈现出来，实现空间数据和统计数据之间的有机结合，并以最明了的方式全方位展现全部校园活动信息，有助于决策管理者更直观地了解多维度可视化数据，以便更高效地做出科学智慧的决策。此外，GIS信息可视化在智慧校园终端的显示应当是多元的，不仅限于基础网页PC端，还可在目前便于用户操作的手机移动端，以及常用于校园宣传展示的户外屏幕端等。 通过GIS对基础数据进行查询结果统计分析和空间插值分析，在高校智能信息服务平台上，教师和学生将享受与个人信息相匹配、与兴趣需求相适应的个性化推送，无用信息流将被有效减少，这对教师教学、学生生活以及学校的管理都更为便捷高效。智慧校园中师生的需求一定要放在高校信息化建设中的首位。在满足师生需求的前提下，综合考虑技术和管理方案，以构建和谐稳定、便捷安全、可持续发展的智慧校园。
（三）生活服务可视化
生活服务可视化主要是通过对师生校园卡、支付宝的消费行为数据，微信、QQ、钉钉等社交软件的个人信息、使用习惯等海量数据进行整合，通过GIS统计数据可视化功能，利用相应数据库访问组件，将数据库中有关数据进行提取，基于统计數据和空间数据间的关系，将读取的数据进行直观地、可视化地表达出来。分析可视化就是对查询结果进行统计分析和空间插值分析的过程，然后对分析结果进行可视化表达，诸如专题图形的表格表达、统计图表达，可视化栅格表达、可视化等值图表达以及统计数据和空间数据间的可视化三维显示图表达等。
另外，生活服务可视化也可应用于师生、校外访问等自助式信息服务咨询。例如，识别校外人员来访，根据需求进行校园导航指引服务;智能引导新生入学报到，三维可视化校园地图智慧化指引帮助新生高效便捷地完成报道流程;精细化宿舍实况浏览用于新生宿舍选定，可有效减轻高校总务处与后勤服务管理的压力;基于GPS精细化定位技术，结合GIS空间信息分布功能，可构建基于位置的校内智能签到系统，提供更加直观、智能化的课堂签到、会议签到、活动签到、宿舍查寝、即时考勤、考试签到等服务。
四、结语
在当前大数据背景时代下，如何利用好海量的数据资源，有效地利用各项技术进行智慧校园建设，对高校信息化建设、创新教学方式方法、为广大师生提供更智慧便捷的服务等都具有重要意义。而在地理空间数据中作为信息获取、数据处理、结果分析的重要工具和学科的GIS技术，正符合这类兼具行政管理性和公益服务性范畴，且区域内建筑功能特性稳定的高校信息化建设的需求。GIS可视化应用于高校智慧校园的建设，有助于学校基础设施建设、学术氛围营造、人文环境养成等方方面面，二者的有机结合极大地丰富了智慧校园的建设内容，开创了高校信息化建设的新方向。
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编辑 李 静
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