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汤姆林森:GIS,在正确的时间出现的正确技术

汤姆林森:GIS,在正确的时间出现的正确技术

罗杰•汤姆林森博士,《探索GIS:用地理信息系统进行规划》(《Thinking About GIS: Geographic Information System Planning for Managers》)一书的作者。他于1963年创建了一个由地理专业学者组成的咨询公司——汤姆林森联合有限公司。他向包括世界银行、美国和加拿大的森林服务部门在内的诸多客户提供咨询建议。他获得了两个学士学位;从加拿大蒙特利尔的麦基尔大学获得了硕士学位;从英国伦敦大学学院获得了博士学位。他还在世界各地成功举办了各种GIS规划方面的研讨会。

    作为最早提出“地理信息系统”这个名词的人,汤姆林森最近向ESRI的吉姆•波曼讲述了他在GIS领域的开创性工作,以及他对GIS未来的看法。波曼您通常被称作是“GIS之父”。您能谈谈GIS发展的历史进程吗?
汤姆林森:作为一种标准的地理分析技术,地图叠加的概念已经存在很长时间了。比如,在第二次世界大战后不久,英国的皇家规划研究所提供了一本关于地图叠加技术的手册。其中一项技术叫做筛选叠图(sieve mapping),在战后常被土地利用规划师用来评价一个地区是否适宜建造某项工程或者进行某项活动。这种评价首先从研究区的基础地图开始,将透明的印有格网的薄片叠放到地图上。每一个透明的薄片代表了特定的准则。如果某块区域不适合某项活动,格网上代表该区域的方格子会被涂黑。就这样,不同的准则用不同的透明薄片来代表,并依据相同的方法涂黑。当所有薄片一层层叠加到基础地图上后,最终可见的区域就是最适合某项工程的区域了。
波曼:什么原因促使你对地图叠加的概念进行了改进?
汤姆林森:1959年我到斯巴达航空服务公司工作,这是一家加拿大航空测量公司,我在那里做影像解译。这个总部设在渥太华的公司派我参与肯尼亚的一个项目。作为国际援助项目的一部分,加拿大政府准备为肯尼亚建造一个造纸厂。我所在公司的任务是对肯尼亚进行航空摄影和森林普查,选择最适合建造纸厂的地点。当地的树木不适合造纸浆,所以我们开始收集信息以决定哪个地方最适合种植用于纸浆生产的树木。我们用土壤图来确定用于纸浆生产的树木在哪里生长的会最好。我们生成了坡度图来辅助分析,因为在非常陡的坡上伐树是不现实的。我们需要知道土著部落住在哪里,一些部落比其它部落更喜欢迁移,定居的部落则可以提供更稳定的劳动力。我们还记录了大象的迁移路径,因为大象会毁坏新的林场。我们还记录猴子的栖息地,因为猴子会以幼树为食物。另外,收集不同地区的降雨量也是非常必要的。降雨量少就会导致干旱,而太多的降雨又会导致昆虫数目增多,寄生植物增多,这对林场是致命的。标绘有道路、河流、桥梁的地图也很重要。肯尼亚曾是英国殖民地,英国的科学家制作了非常棒的肯尼亚地图。所以,我们需要的一些数据已经有了。
    我到办公室开始分析我们收集的所有地图,方法就是前面已经描述过的将不同的地图图层进行叠加来评价不同的地块。这种依靠手动、目视的分析是非常费时费力的。事实证明,分析的花费远比最初对整个国家进行航拍和收集数据的花费要多。我的预算是有限制的,我的老板要我找到减少支出的方法。
波曼:你怎样用计算机来实现地图叠加的概念?
汤姆林森:我所在的公司有小型IBM计算机和地图绘图板。因为可以接触到当时最先进的技术,我就开始思考如何对不同的地图图层赋值,然后输入到计算机中,让计算机去做比较并绘制出结果。我们将包含一系列图层数据的地图在绘图板上进行了定向和数字化。这一工作大概用了我们一星期晚上的时间。最后,我们得到了一张数字化地图。我认为这是加拿大的第一张由硬拷贝地图数字化得到的地图。我非常激动,这使得我开始有了这样一个想法:公司可以和其所在地的一些电脑公司合作,发展这套方法来进行自动制图。不幸的是,从这些公司得到的回复几乎都是相同的:谢谢你,但是我们不认为这种产品有市场。
    这是相当令人失望的, 但是1962年一个很偶然的机会,我在飞机上正好坐在李•普拉特旁边。他刚刚被联邦政府任命为加拿大土地调查局的负责人。加拿大农民当时都比较贫穷,全国有六十万农民,他们需要帮助。加拿大可耕种、可用于生产的土地大约有一百万平方英里。所以第一问题是,我们对这些土地了解多少?我们还需要知道,这些土地可以被用于其它用途吗,比如娱乐或植树?人口统计调查得到的这些农民的收入是多少?他们的教育程度如何?我们能否通过教育解决农民存在的问题?我们在哪建立学校?这对于政府来说是很重要的一个步骤,因为政府从没有做过这么深入的土地规划。李说他准备把这些信息在透明的薄片上表示,并叠加进行分析。我告诉他,我可以用电脑来完成这项工作。我们做了一些估算,如果用手工方法要有563个地图制图专业人员花费三年的时间来完成这项工作,花费大约八百万加元。除了花费,一个很大的问题是政府只有50到60个合格的地图制图专业人员。我分析了所有技术和经济的可行性报告,得出的结论是我们可以开发一个系统来完成这项工作。这样不需要几年,而只需要几周时间就能完成该项工作,同时花费少于二百万加元。 我们开发了加拿大地理信息系统(Canada Geographic Information System),这是世界上第一个使用计算机的GIS。“地理信息系统”这一我在项目中所提出的名词,一直沿用下来了。
波曼:在过去的10年间哪些方面的进步对当前的GIS产生了重要影响?
汤姆林森:一个显著的进步是计算的代价降低了。在我最近的书中(《探索GIS:用地理信息系统进行规划(第三版)》),我对充满神话色彩的罗马城进行了建模。罗马已经建立了GIS,我们的一个练习是计算GIS投入。计算投入是基于当前的人员和硬件的价格。我们最初都是用相同的硬件配置,这样就能比较在每个连续三年的工程周期里投入的不同。我们发现现在的硬件价格是五年前的十分之一。可见,一个对GIS非常重要的影响是硬件、软件的实际价格(产品在扣除货币贬值影响后的价格)在持续下降。另外,软硬件功能也比原来强大多了。一般的内核或CPU性能比去年同等的电脑有40%的提升。
    另一个明显的进步是数字形式的数据更容易得到了,获取的速度也更快。比如,四年前印度尼西亚发生地震和并发海啸,受灾地区的Landsat数据在灾后几天就获得了。
    此外,政府的高级官员对GIS和它的能力有了更清楚地认识。在过去的10年中,高层的决策者们越来越认识到GIS是一个提高政府和经贸活动效率和效益的工具。
波曼:你对未来10年GIS的发展有什么预期?
汤姆林森:许多现在的趋势还会继续下去。硬件会更加便宜,功能更加强大。软件会变得更容易使用,鲁棒性更好。我希望大学继续扩展他们的GIS相关课程,满足社会对GIS专业人才不断增长的需求。高级管理人员能够更强烈地意识到在他们的组织中利用GIS的益处。我们将会看到更多的国家通过国家政策时,GIS将成为内阁讨论的一个重要部分。我希望经过训练的地理专业学者能够参与国家决策制定。另外,我认为高级军事人才也应当对GIS的能力和潜力有较好的了解。
    我对GIS的未来是充满信心的。它是一项在正确的时间出现的正确的技术。当前我们的世界面临的一些主要问题包括:人口过多、食物短缺、农产品产量下降、不利的气候变化、贫困, 这些都是典型的地理问题。这些问题都涉及人地关系,是GIS可以做出最大贡献的领域。GIS作为当今时代的技术,特别适合帮助我们解决当前面临的问题。

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