大家周末好呀！
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。
一起来看看地理信息博士的斜杠PhD养成记吧！
（**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**）
地 理信息系统的“前世” 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。
在现代地图上可以通过比例尺快速获得榆中到靖远之间的大致距离。
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37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。
一种地图投影。
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。
地理信息系统的“今生” 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 。
这是我们的工作流程示意图，由下向上。
这位同行在使用全站仪测绘。
这位同行正在使用GPS接收机采集数据。
各式各样的数据都要输入数据库。
然后与代码和BUG死磕。
最后就做出了一套管理地理信息的计算机软件系统。
地理信息系统可以做什么？ 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。
（地理信息系统为物联网的发展提供支持。图片来源：Pixabay）
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；
学习GIS专业有何挑战？ 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。
我为什么选择GIS专业？ 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。
作者名片
编辑：Yuki
排版：小爽
题图来源：pixabay
扫码下载APP
科普中国APP
科普中国
科普中国
京公网安备11010202008423号