物流信息技術(shù)第五章地理信息系統(tǒng)

第五章地理信息系統(tǒng)林文ulake@163主要內(nèi)容第一地理信息系統(tǒng)概述一、根本概念二、類型三、組成和功能四、開展第二空間數(shù)據(jù)組織與管理一、構(gòu)造方式二、組織方法三、數(shù)據(jù)管理第三地理信息系統(tǒng)的開發(fā)和運用一、運用型地理信息系統(tǒng)的設(shè)計二、常用地理信息系統(tǒng)開發(fā)工具三、地理信息系統(tǒng)的運用四、網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)學(xué)習(xí)目的1．重點掌握：運用型地理信息系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容、步驟和在物流中的運用。2．掌握掌握地理信息系統(tǒng)的概念、分類、組成和功能。3．了解空間數(shù)據(jù)模型及空間數(shù)據(jù)的組織和管理。第一地理信息系統(tǒng)溉一、根本概念1．地理信息指直接或間接與地球上的空間位置關(guān)的信息，又常稱為空間信息。它表示地表物體和環(huán)境固有的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)絡(luò)和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖形、圖像的總稱?？臻g數(shù)據(jù)的三大特征：1、空間特性。2、屬性特征。3、時域特征。地理信息獨特性：〔1〕空間分布性。(2)數(shù)據(jù)量大?！?〕信息載體的多樣性。2、地理信息系統(tǒng)GIS是處置地理信息的系統(tǒng)。是多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物，它以地理空間數(shù)據(jù)為根底，采用地理模型分析方法，適時地提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，是一種為地理研討和地理決策效力的計算機技術(shù)系統(tǒng)。主要特征：存儲、管理、分析與位置有關(guān)的信息與普通的管理信息系統(tǒng)相比，地理信息系統(tǒng)具有以下特征：(1)地理信息系統(tǒng)在分析處置問題中運用了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)，并經(jīng)過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)將兩者聯(lián)絡(luò)在一同共同管理、分析和運用，從而提供了認識地理景象的一種新的思想方法：而管理信息系統(tǒng)那么只需屬性數(shù)據(jù)庫的管理，即使存儲了圖形，也往往以文件方式等機械方式存儲，不能進展有關(guān)空間數(shù)據(jù)的操作，如空間查詢、檢索、相鄰分析等，更無法進展復(fù)雜的空間分析。(2)地理信息系統(tǒng)強調(diào)空間分析，經(jīng)過利用空間解析式模型來分析空間數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)的勝利運用依賴于空間分析模型的研討與設(shè)計。2、地理信息系統(tǒng)的分類1．工具型地理信息系統(tǒng)2．運用型地理信息系統(tǒng)(1)專題地理信息系統(tǒng)(ThematicGlS)(2)區(qū)域地理信息系統(tǒng)(RegionalGlS)三、地理信息系統(tǒng)的組成1．地理信息系統(tǒng)的組成(1)計算機硬件系統(tǒng)(2)計算機軟件系統(tǒng)(3)地理空間數(shù)據(jù)(4)人員2、地理信息系統(tǒng)的功能〔一〕2、地理信息系統(tǒng)的功能〔二〕(1)數(shù)據(jù)輸入是建立地理數(shù)據(jù)庫必需的過程。(2)數(shù)據(jù)編輯主要包括圖形編輯和屬性編輯。(3)數(shù)據(jù)的有效組織與管理，是GlS系統(tǒng)運用勝利與否的關(guān)鍵。(4)空間查詢與分析。(5)可視化表達與輸出。四、地理信息系統(tǒng)的開展1．地理信息系統(tǒng)開展情況20世界60年代是地理信息系統(tǒng)的搖籃時期，出現(xiàn)了許多相關(guān)組織機構(gòu)。20世紀70年代是地理信息系統(tǒng)蓬勃開展的時期20世紀80年代是地理信息系統(tǒng)普及和推行運用階段。20世紀90年代以來，地理信息系統(tǒng)運用已深化到各行各業(yè)。我國GIS的開展閱歷了四個階段：起步(1970-1980)預(yù)備(1980-1985)開展(1985-1995)產(chǎn)業(yè)化(1996以后)2、地理信息系統(tǒng)開展趨勢(1)組件式GlS(ComGlS)系統(tǒng)(2)WebGlS系統(tǒng)(3)GlS系統(tǒng)、多媒體數(shù)據(jù)與GPS和RS的集成(4)OpenGlS系統(tǒng)(5)3D和4DGlS系統(tǒng)(6)新型的GlS系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(7)空間數(shù)據(jù)倉庫(SpatiaIDataWarehouse)(8)虛擬現(xiàn)實第二、空間數(shù)據(jù)組織與管理一、空間數(shù)據(jù)的構(gòu)造方式圖4—2對現(xiàn)實世界建模空間數(shù)據(jù)模型的三個層次2、常見的空間數(shù)據(jù)模型GIS對現(xiàn)實世界的信息表達與分層〔1〕、柵格數(shù)據(jù)的特點由規(guī)那么的正方形或者矩形柵格組成。每個柵格點或者像素的位置由柵格所在的行列號來定義柵格的數(shù)值為柵格所表達的內(nèi)容的屬性值。點用一個柵格單元表示；線狀地物沿線走向用一組相鄰柵格單元表示，每個柵格單元最多只需兩個相鄰單元在線上：面或區(qū)域用記有區(qū)域?qū)傩缘南噜彇鸥駟卧募媳硎?，每個柵格單元都可以有多于兩個的相鄰單元同屬于一個區(qū)域。每個柵格點代表了實踐地表上的一個區(qū)域。假設(shè)一個柵格單元代表的地表區(qū)域越小，數(shù)據(jù)就越準確，但是數(shù)據(jù)量就越大。柵格數(shù)據(jù)的特點是：①離散的量化柵格值表示空間對象；②描畫區(qū)域位置隱含，屬性明顯：⑧數(shù)據(jù)構(gòu)造簡單，易于與遙感結(jié)合，但數(shù)據(jù)量大：④難以建立空間對象之間的關(guān)系。柵格數(shù)據(jù)的獲取方式主要有以下幾種：①遙感圖像解譯。②規(guī)那么點采樣、不規(guī)那么點采樣及插值。⑧從掃描儀、攝像機等設(shè)備獲取數(shù)據(jù)。④其他獲取方式?！?〕、矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造是經(jīng)過記錄坐標(biāo)的方式，盡能夠?qū)⒌乩韺嶓w的空間位置表現(xiàn)得準確無誤，比較適宜描畫地理實體的空間屬性。矢量數(shù)據(jù)的特點①用離散的線或點描畫地理景象及特征，定位明顯，屬性隱含；②用拓撲關(guān)系描畫空間對象之間的關(guān)系；⑧面向目的操作，精度高，數(shù)據(jù)冗余度??；④與遙感等圖像數(shù)據(jù)難以結(jié)合；⑤輸出圖形質(zhì)量好，精度高矢量數(shù)據(jù)的獲取方式利用各種定位儀器設(shè)備。經(jīng)過紙質(zhì)地圖數(shù)字化得到。間接獲取。矢量數(shù)據(jù)的編碼相對比較簡單，它主要經(jīng)過記錄坐標(biāo)點的數(shù)值來實現(xiàn)。此外，還可以經(jīng)過拓撲方法來補充坐標(biāo)系列編碼的缺乏。常用的編碼方式有坐標(biāo)系列編碼和拓撲構(gòu)造編碼。〔3〕、柵格構(gòu)造與適量構(gòu)造的比較及轉(zhuǎn)化算法1、矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換2、柵格數(shù)據(jù)項矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換柵格格式向矢量格式的轉(zhuǎn)換根本步驟：提取多邊形邊境。追蹤邊境限。生成拓撲關(guān)系。去除多余點及曲線圓滑。二、空間數(shù)據(jù)的組織方法1、空間數(shù)據(jù)的輸入與編輯〔1〕圖形數(shù)據(jù)輸入手工鍵盤輸入。手持跟蹤數(shù)字化儀輸入。自動掃描輸入。解析測圖儀法空間數(shù)據(jù)輸入。已有數(shù)字方式空間數(shù)據(jù)的輸入〔2〕屬性數(shù)據(jù)輸入〔3〕GIS數(shù)據(jù)的編輯2、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的銜接3、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換4、數(shù)據(jù)更新5、空間數(shù)據(jù)的分層組織空間數(shù)據(jù)分層的方法：按專題分層、按時間序列分層和以地面垂直高度分層三種類型?？臻g數(shù)據(jù)分層時應(yīng)遵守的原那么為：(1)特征類型：點線面分別處于不同層。(2)特征的邏輯分組：相關(guān)的地物位于同一層(3)應(yīng)使處置更加方便。三、空間數(shù)據(jù)管理1．空間數(shù)據(jù)庫(1)GIS中的數(shù)據(jù)特點：地理數(shù)據(jù)類型多樣，各類型實體之間關(guān)系復(fù)雜，數(shù)據(jù)量很大，而且每個線狀或面狀地物的字節(jié)長度都不是等長的等等。地理數(shù)據(jù)的這些特點決議了利用目前流行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)直接納理地理空間數(shù)據(jù)存在著明顯的缺乏，GlS必需開展本人的數(shù)據(jù)庫一空間數(shù)據(jù)庫。〔2〕空間數(shù)據(jù)庫的目的是為了運用戶可以方便靈敏地查詢出所需的地理空間數(shù)據(jù)，同時可以進展有關(guān)地理空間數(shù)據(jù)的插入、刪除、更新等操作。〔3〕空間數(shù)據(jù)庫：是一種運用于地理空間數(shù)據(jù)處置與信息分析領(lǐng)域的具有工程性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫，它所管理的對象主要是地理空間數(shù)據(jù)(包括空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù))?！?〕GIS數(shù)據(jù)庫管理方法①對不同的運用模型開發(fā)獨立的數(shù)據(jù)管理效力，這是一種基于文件管理的處置方法；②在商業(yè)化的DBMs根底上開發(fā)附加系統(tǒng)。③運用現(xiàn)有的DBMs。④重新設(shè)計一個具有幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)管理和分析功能的數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)。〔一〕混合構(gòu)造模型〔二〕擴展構(gòu)造模型〔3〕一致數(shù)據(jù)模型地理信息系統(tǒng)的開發(fā)和運用一、運用型地理信息系統(tǒng)的設(shè)計1．運用型地理信息系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容和過程(1)內(nèi)容系統(tǒng)總體設(shè)計。數(shù)據(jù)庫詳細設(shè)計。系統(tǒng)功能設(shè)計。運用模型和方法設(shè)計。輸入、輸出設(shè)計?！?〕過程2、地理信息系統(tǒng)功能分析以“貨物跟蹤系統(tǒng)〞為例某物流公司信息系統(tǒng)采用計算機廣域網(wǎng)，以GlS、數(shù)據(jù)庫、可視化技術(shù)為手段，對其貨物運輸信息進展計算機管理。系統(tǒng)對車輛和貨物信息按地理坐標(biāo)和空間設(shè)置的方式進展搜集、輸入、存儲、處置和管理。以基于GlS的圖形方式為用戶提供查詢、統(tǒng)計、分析、圖形顯示和輸出。(1)系統(tǒng)功能系統(tǒng)利用Gls系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處置才干和空間數(shù)據(jù)分析與表示才干，以城市的道路為載體，對物流公司的相關(guān)地理信息進展管理、查詢、檢索、顯示、統(tǒng)計與鉀析。主要功能包括：數(shù)據(jù)管理、信息查詢、統(tǒng)計分析和多媒體功能。系統(tǒng)采用客戶／效力器體系構(gòu)造系統(tǒng)擁有如下特點◆綜合了物流公司的各種貨物、車輛信息，數(shù)據(jù)具有新、全、難的特點：◆采用網(wǎng)絡(luò)和客戶效力器構(gòu)造，具有良好的擴展性：◆靈敏的用戶化查詢：◆方便適用的分析功能：◆可經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)：◆數(shù)據(jù)動態(tài)更新，保證了數(shù)據(jù)的現(xiàn)實性：◆基于windows環(huán)境，用戶界面一致，易學(xué)易用：◆采用多媒體技術(shù)，加強了系統(tǒng)的表現(xiàn)效果。〔2〕關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)組織和管理。數(shù)據(jù)分幅的接邊處置?！盁o縫〞的分幅圖實時調(diào)度和延續(xù)遨游。圖幅輸出。(3)空間數(shù)據(jù)的采集與輸入空間數(shù)據(jù)采集是指將各種信息經(jīng)過某種方法數(shù)字化并經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可以存儲、管理和分析的方式。數(shù)據(jù)源有以下幾種方式專題地圖、統(tǒng)計表格、遙感影像、實測信息、各種數(shù)字化的信息以及來自其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件二、常用地理信息系統(tǒng)開發(fā)工具1、MapInfo軟件利用Maplnfo進展開發(fā)主要有三種方式：以Maplnfo作為獨立開發(fā)平臺，利MapBasic所進展的二次開發(fā)方式。將Maplnfo作為OLE對象的開發(fā)方式。利用基于ActiveX的MapX控件所進展的開發(fā)方式。2、Arclnfo和ArcviewArclnfo的開發(fā)方式主要有兩種：(1)利用Arclnfo、AML和0DE來進展開發(fā)。(2)利用Arclnfo的ActiveX控件在通常的編程言語開發(fā)環(huán)境中進展開發(fā)。Arcview與mapinfo比較類似，主要表達在以下方面(1)均屬于桌面地理信息系統(tǒng)范疇，開發(fā)方便、簡約；(2)可支持多種空間數(shù)據(jù)格式，并且兩者空間數(shù)據(jù)可以互換：(3)空間數(shù)據(jù)不具有拓撲構(gòu)造，需建立索引文件來完成各種空間查詢和分析：(4)其它的一些根本的GlS功能兩種軟件都具有，這里就不再詳敘。三、地理信息系統(tǒng)的運用(1)GlS運用領(lǐng)域不斷擴展。(2)GlS運用研討不斷深化。(3)GlS運用社會化。(4)GlS運用全球化。(5)GlS運用環(huán)境網(wǎng)絡(luò)化、集成化。(6)GlS運用模型多樣化。2.GPS運用領(lǐng)域(1)資源管理(2)資源配置(3)城市規(guī)劃和管理(4)土地信息系統(tǒng)和地籍管理(5)生態(tài)環(huán)境管理與模擬(6)應(yīng)急呼應(yīng)(7)地學(xué)研討與運用(8)商業(yè)與市場(9)根底設(shè)備管理(10)選址分析(11)網(wǎng)絡(luò)分析(12)可視化應(yīng)(13)分布式地理信息運用3．GlS在物流分析中的運用(1)車輛道路模型(2)網(wǎng)絡(luò)物流模型(3)分配集合模型(4)設(shè)備定位模型2、數(shù)據(jù)集市ESRl產(chǎn)品主要實現(xiàn)了以下功能：快速呼應(yīng)客戶的需求：縮短滿足懇求的時間：提高滿足懇求的質(zhì)量：動態(tài)安排和優(yōu)化運送作業(yè)：及時反響配送的形狀，完成應(yīng)急處置：保證客戶的到貨時間，提高客戶稱心度：充分利用運力資源，控制減少本錢：分析老客戶的消費行為和方式，；佳確預(yù)測和把握客戶的需求，四、網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)1．WebGlS的特點(1)更廣泛的訪問范圍(2)平臺獨立性(3)可以大規(guī)模降低系統(tǒng)本錢(4)更簡單的操作(5)平衡高效的計算負載2、Webgis的組成構(gòu)造(1)動態(tài)()的WebGlS在效力器端運用CGI技術(shù)，由CGl程序擔(dān)任處置用戶輸入，將用戶的操作指令傳送到運轉(zhuǎn)在后臺的GlS效力器，然后將效力器前往的結(jié)果反響給用戶。這種動態(tài)支配空間數(shù)據(jù)庫生成查詢結(jié)果圖形和數(shù)據(jù)的方式，我們稱為動態(tài)WebGlS。(2)自動的WebGlS自動的WebGlS方式不是由效力器包辦處置用戶的一切懇求，而是經(jīng)過效力器向客戶端發(fā)送一段運轉(zhuǎn)在本地機上的客戶程序。這個程序可以與用戶相交互，處置用戶的一些簡單懇求，如地圖的開窗、放大等，所需的矢量地形數(shù)據(jù)直接向效力器懇求。當(dāng)客戶發(fā)出一些較復(fù)雜、高級的操作要求而客戶程序不能處置時，才懇求WebGlS效力器處置，其處置結(jié)果也以矢量數(shù)據(jù)的方式發(fā)還給客戶端。3、數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟(1)需求分析(2)概念構(gòu)造設(shè)計(3)邏輯構(gòu)造設(shè)計(4)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(5)數(shù)據(jù)庫實施(6)數(shù)據(jù)庫運轉(zhuǎn)和維護一、GIS的根本功能制圖功能可視化功能輔助決策功能空間信息查詢和分析專題地圖制造全圖要素輸出分層輸出專題地圖選址途徑優(yōu)化靜態(tài)查詢與檢索空間信息丈量與分析地形分析網(wǎng)絡(luò)分析疊置分析三維動畫圖像多媒體管理海量數(shù)據(jù)閱讀查詢專業(yè)性分析途徑分析地圖整飾動態(tài)分段斷面分析格網(wǎng)分析生成數(shù)字地面模型三維地下體分析GIS能做什么緩沖區(qū)分析疊加分析空間查詢網(wǎng)絡(luò)分析地形分析。。。數(shù)據(jù)采集與輸入數(shù)據(jù)編輯與處置數(shù)據(jù)存儲與管理空間統(tǒng)計與分析數(shù)據(jù)顯示與輸出二、GIS的任務(wù)流程數(shù)據(jù)采集與輸入現(xiàn)實世界文字報告、遙感圖象等數(shù)字化儀掃描儀解析測圖儀鍵盤等編輯、接邊、分層、圖形與屬性銜接、加注記等空間數(shù)據(jù)庫空間查詢與分析——空間查詢前往空間數(shù)據(jù)庫哈爾濱在哪里？空間查詢屬性查詢78路公交經(jīng)過哪些站？空間查詢與分析——疊加分析空間數(shù)據(jù)庫為某工廠選址，首先找出地價<1萬元m;且地形起伏較小的區(qū)域?地價<1萬元m坡度小于3度的地形信息空間檢索前往滿足兩條件的區(qū)域+空間查詢與分析——緩沖區(qū)分析空間數(shù)據(jù)庫道路的噪音影響范圍?街道中心線空間檢索城市環(huán)境評價空間查詢與分析——網(wǎng)絡(luò)分析空間數(shù)據(jù)庫哪條路最近,如何乘車?道路信息空間檢索空間查詢與分析——地形分析空間數(shù)據(jù)庫航道淤積,挖槽方案比較?地形信息空間檢索數(shù)據(jù)顯示與輸出空間數(shù)據(jù)庫各種需求?各種信息空間檢索ArcGIS運用示范ArcGIS根本引見和文件夾銜接加載數(shù)據(jù)和保管建立地理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)編輯查詢空間查詢最短途徑分析效力區(qū)分析洪水淹沒動畫立交橋標(biāo)注第四節(jié)GIS在現(xiàn)代物流中的運用一、GIS的運用GIS運用領(lǐng)域區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃災(zāi)禍監(jiān)測環(huán)境評價作戰(zhàn)指揮交通運輸宏觀決策商業(yè)金融、通訊郵電、日常生活等各領(lǐng)域資源管理資源管理GIS最初就是來源于資源清查，是GIS的最根本的職能，目前趨于成熟的主要運用領(lǐng)域。資源清查包括土地資源，森林資源和礦產(chǎn)資源的清查、管理、土地利用規(guī)劃，野生動物的維護等。GIS的主要義務(wù)是將各種來源的數(shù)據(jù)和信息有機地聚集在一同，并經(jīng)過統(tǒng)計，疊量分析等功能，按多種邊境和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合方式的資源統(tǒng)計和資源現(xiàn)狀分析，從而為資源的合理開發(fā)、利用提供根據(jù)。GIS在國際上典范中有：A、加拿大運用GIS完成全國土地資源潛力和估算B、利用GIS進展世界小麥大面積估產(chǎn)的高準確率---這些闡明GIS在資源清查方面的運用趨于成熟。區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃在進展區(qū)域和城鎮(zhèn)規(guī)劃的過程中，要處置許多不同性質(zhì)和不同特點的問題，涉及多方面要素，如資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟、教育、文化和金融等，GIS將這些數(shù)據(jù)信息歸算