地理信息系统(GIS)技术.ppt

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1、物流信息技术物流信息技术第四章第四章 地理信息地理信息系统系统（GIS）技术技术第四章第四章 地理信息系统技术地理信息系统技术第三节第三节第二节第四节第四节第一节第一节GISGISGISGIS概述概述概述概述(Geographical Information System(Geographical Information System) )GISGISGISGIS的运行机理的运行机理的运行机理的运行机理GISGISGISGIS在物流信息系统中的作用在物流信息系统中的作用在物流信息系统中的作用在物流信息系统中的作用GISGISGISGIS的组成和功能的组成和功能的组成和功能的组成和功能第四节第四

2、节GISGISGISGIS工具软件工具软件工具软件工具软件第五节第五节江西省万安县脐橙种植区划江西省万安县脐橙种植区划 包头市大气二氧化硫分布图包头市大气二氧化硫分布图 第一节第一节 GISGIS概述概述GISGIS的定义的定义GISGIS的分类的分类GISGIS的特征的特征312第三种观点强调地理信息系统的社第三种观点强调地理信息系统的社会作用，认为会作用，认为GISGIS从根本上改变了从根本上改变了一个组织或部门（如政府规划部门）一个组织或部门（如政府规划部门）运作的方式。运作的方式。第二种观点认为地理信息系统是信第二种观点认为地理信息系统是信息系统的特例。息系统的特例。第一种观点把地理信

3、息系统描述为第一种观点把地理信息系统描述为一个工具箱，其中包含有一套用于一个工具箱，其中包含有一套用于采集、存储、管理、处理、分析和采集、存储、管理、处理、分析和显示地理数据的计算机软件工具。显示地理数据的计算机软件工具。一、一、GISGIS的定义的定义一、一、GIS的定义的定义 GIS即地理信息系统（即地理信息系统（Geographic Information System），地理信息系统是以地理），地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合

4、分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。所需信息的技术系统。 简单的说，简单的说，GIS是综合处理和分析地理空间数是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统，是以测绘测量为基础，以数据据的一种技术系统，是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。平台的全球空间分析即时技术。 一、一、GISGIS的定义的定义地理信息系统区别于其他信息系统和信息技术的四大特点：地理信息系统区别于其他信息系统和信息技术的四大特点：首先，首先，GISG

5、IS具备处理地理数据的能力。具备处理地理数据的能力。其二，其二，GISGIS是在统一的地表定位坐标系统下，以是在统一的地表定位坐标系统下，以特定的数据模型输入、组织、存储和管理（包括特定的数据模型输入、组织、存储和管理（包括更新）地理数据，并允许用户根据地理空间位置更新）地理数据，并允许用户根据地理空间位置访问数据，或根据专题属性访问数据，以地图的访问数据，或根据专题属性访问数据，以地图的形式表示地理数据。形式表示地理数据。其三，其三，GISGIS拥有一套特殊的用于处理和分析地理拥有一套特殊的用于处理和分析地理数据的基本工具。数据的基本工具。最后，最后，GISGIS具有很强的地理数据的输出功能

6、。具有很强的地理数据的输出功能。 二、二、GISGIS的分类的分类地理信息系统按照范围大小可分为全球的、区域的地理信息系统按照范围大小可分为全球的、区域的和局部的三种。和局部的三种。按照表达空间数据维数，可分为按照表达空间数据维数，可分为2 2维、维、2.52.5维、布满维、布满整个三维空间的真三维地理信息系统、考虑时间维整个三维空间的真三维地理信息系统、考虑时间维的时态地理信息系统和的时态地理信息系统和4 4维地理信息系统。维地理信息系统。按照地理空间数据模型或数据结构，可分为地理相按照地理空间数据模型或数据结构，可分为地理相关模型、地理关系模型和面向对象模型的地理信息关模型、地理关系模型和

7、面向对象模型的地理信息系统。系统。按照内容来分，可以分为专题地理信息系统、综合按照内容来分，可以分为专题地理信息系统、综合地理信息系统和地理信息系统工具。地理信息系统和地理信息系统工具。 二、二、GISGIS的分类的分类1）专题地理信息系统（Thematic GIS），是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。2）区域信息系统（Regional GIS），主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、地区或省级的、市级和县级等为

8、各不同级别行政区服务的区域信息系统；也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。区域信息系统如加拿大国家信息系统、中国黄河流域信息系统等。 许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统，如北京市水土流失信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省冬小麦估产信息系统等。三、三、GISGIS的特征的特征地地理理信信息息系系统统具具有有采采集集、管管理理、分分析析和和输输出出多多种地理信息的能力，具有空间性和动态性。种地理信息的能力，具有空间性和动态性。地地理理信信息息系系统统由由计计算算机机系系统统支支持持进进行行空空间间地地理理数数据据管管理理，并并由由计计算算机机程程序序模模拟拟常

9、常规规的的或或专专门门的的地地理理分分析析方方法法、作作用用与与空空间间数数据据，产产生生有有用用信息。信息。地地理理信信息息系系统统以以地地理理研研究究和和地地理理决决策策为为目目的的，以以地地理理模模型型方方法法为为手手段段，具具有有空空间间分分析析、多多要要素素综综合合分分析析和和动动态态预预测测的的能能力力，并并能能产产生生高高层层次的地理信息。次的地理信息。地地理理信信息息系系统统在在分分析析处处理理问问题题中中使使用用了了空空间间数数据据与与属属性性数数据据，并并通通过过数数据据库库管管理理系系统统将将两两者者联联系系在在一一起起共共同同管管理理、分分析析和和应应用用，从从而而提提

10、供供了了认认识识地地理理现现象象的的一一种种新新的的思维方法。思维方法。地地理理信信息息系系统统强强调调空空间间分分析析，通通过过利利用用空空间间解解析析式式模模型型来来分分析析空空间间数数据据，地地理理信信息息系系统统的的成成功功应应用用依依赖赖于于空空间间分分析析模模型型的的研研究与设计。究与设计。 三、三、GISGIS的特征的特征三、三、GISGIS的特征的特征第二节第二节 GISGIS的组成和功能的组成和功能计算机硬件系统计算机硬件系统计算机软件系统计算机软件系统地理空间数据（数据库）地理空间数据（数据库）GISGIS应用模型应用模型GISGIS用户用户 一个典型的、完整的一个典型的、

11、完整的GISGIS，其基本组，其基本组成一般包括以下成一般包括以下5 5个主要部分：个主要部分：（1）硬件系统）硬件系统（2）计算机软件系统地理信息系统软件和其他支持软件 包括通用的GIS软件包，也可以包括数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图像处理系统、CAD等，用于支持对空间数据输入、存储、转换、输出和与用户接口。应用分析程序 是系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序，是系统功能的扩充与延伸。（3）系统开发、管理和使用人员 GIS不同于一幅地图，而是一个动态的地理模型。需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用

12、地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。 对于合格的系统设计、运行和使用来说，地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键，而强有力的组织是系统运行的保障。一个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。（4）空间数据 是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他系统通讯输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。 在GIS中，空间数据主要包括：某个已知坐标

13、系中的位置、实体间的空间关系等。GISGIS的功能的功能数据处理与编辑数据处理与编辑2数据输入数据输入1数据存储与管理数据存储与管理3空间查询与分析空间查询与分析4数据显示与输出数据显示与输出5（1）数据采集、监测与编辑 主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。一般而论，地理信息系统数据库的建设占整个系统建设投资的70%或更多，并且这种比例在近期内不会有明显的改变。 （2）数据处理 初步的数据处理主要包括数据格式化、转换、概括。（3）数据存储与组织 涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组

14、织方法。 （4）空间查询与分析（5）图形与交互显示 地理信息系统为用户提供了许多用于地理数据表现的工具，其形式既可以是计算机屏幕显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件。第三节第三节 GISGIS的运行机理的运行机理地理空间概述地理空间概述地理空间数据模型地理空间数据模型地理空间的数据结构地理空间的数据结构地理空间数据库地理空间数据库地理数据的分类与编码地理数据的分类与编码一一二二三三四四五五地理空间数据的获取和处理地理空间数据的获取和处理六六一、地理空间概述一、地理空间概述 GISGIS中中的的地地理理空空间间是是指指经经过过投投影影变变换换后后的的地地球球表表层层特特征征空空间间。它

15、它是是定定义义在在地地球球表表层层目目标标集集上上的的关关系系，即即地地理理世世界界以以实实体体为为单单位位进进行行组组织织，将将客客观观世世界界作作为为一一个个整整体体看看待待，每每一一个个实实体体不不仅仅具具有有空空间间位位置置属属性性和和空空间间上上的的联联系系，更更重重要要的的是是它它与与其其他他实实体体还还具具有有逻逻辑辑上上的的语语义义联联系系，它它还还具具有有时时间属性。间属性。 一、地理空间概述一、地理空间概述地理空间定性框地理空间定性框架架即大地测量控即大地测量控制，由平面控制制，由平面控制网和高程控制网网和高程控制网组成。组成。地理空间特征实体地理空间特征实体表示地表示地理

16、空间信息的几何形态、理空间信息的几何形态、时空分布规律及其相互之时空分布规律及其相互之间的关系，指具有形状、间的关系，指具有形状、属性和时序性的空间对象属性和时序性的空间对象或地理实体，包括点、线、或地理实体，包括点、线、面、体。面、体。 GIS中的地理空间一般包括地理空间定位框架及其所联结的地理空间特征实体。二、地理空间数据模型二、地理空间数据模型GISGIS空间数据模型由三个有机联系的层次所组成：空间数据模型由三个有机联系的层次所组成：广为采用的数据模型是基于平面广为采用的数据模型是基于平面图的矢量数据模型和基于连续铺图的矢量数据模型和基于连续铺盖的栅格数据模型。盖的栅格数据模型。可将空间

17、逻辑数据模型分为采可将空间逻辑数据模型分为采用结构化模型和面向操作的模用结构化模型和面向操作的模型两大类。型两大类。逻辑数据模型并不涉及员底层的物逻辑数据模型并不涉及员底层的物理实现细节，但计算机处理的是二理实现细节，但计算机处理的是二进制数据，必须将逻辑数据模型转进制数据，必须将逻辑数据模型转换为物理数据模型，即要设计空间换为物理数据模型，即要设计空间数据的物理组织、空间存取方法、数据的物理组织、空间存取方法、数据库总体存储结构等。数据库总体存储结构等。概念数据概念数据概念数据概念数据模型模型模型模型逻辑数据逻辑数据逻辑数据逻辑数据模型模型模型模型物理数据物理数据物理数据物理数据模型模型模型

18、模型三、地理空间的数据结构三、地理空间的数据结构基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。矢量数据结构是通过记录坐标的方式来表示点、矢量数据结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体空间分布的一种数据组织方线、面等地理实体空间分布的一种数据组织方式。式。矢量数据结构的获取方法主要有：手工数字化矢量数据结构的获取方法主要有：手工数字化法、手扶跟踪数字化法、数据结构转换法。法、手扶跟踪数字化法、数据结构转换法。 矢量数据结构矢量数据结构三、地理空间的数据结构三、地理空间的数据结构栅栅格格结结构构又又称称为为网网格格结结构构（rasterraster

19、或或grid grid cellcell）或或象象元元结结构构（pixelpixel），是是指指将将地地球球表表面面划划分分为为大大小小均均匀匀紧紧密密相相邻邻的的网网格格阵阵列列，每每个个网网格格作作为为一一个个象象元元或或象象素素，由由行行、列列号号定定义义，并并包包含含一一个个代代码码，表表示示该该象象素素的的属属性性类类型型或或量量值值，或或仅仅仅仅包包含含指指向向其其属属性性记录的指针。记录的指针。栅格数据结构栅格数据结构三、地理空间的数据结构三、地理空间的数据结构矢量栅格一体矢量栅格一体化数据结构化数据结构四、地理空间数据库四、地理空间数据库GISGIS数数据据库库是是指指以以特特

20、定定的的信信息息结结构构和和数数据据模模型型（关关系系模模型型、面面向向对对象象模模型型等等）来来表表达达、存存储储和和管管理理从从地地理理空空间间中中获获取取的的某某类类空空间间信信息息，以以满满足足InternetInternet和和IntranetIntranet上的不同用户对空间信息需求的数据库。上的不同用户对空间信息需求的数据库。四、地理空间数据库四、地理空间数据库GISGIS数数据据库库除除了了一一般般数数据据特特征征外外，还还具具有有一一些些区区别别于其他一般数据库的特征，表现在以下七个方面：于其他一般数据库的特征，表现在以下七个方面：空空间间特特征征抽抽象象特特征征空空间间关关

21、系系特特征征多多尺尺度度与与多多态态性性非非结结构构化化特特征征分分类类编编码码特特征征海海量量数数据据特特征征五、地理数据的分类与编码五、地理数据的分类与编码类类型型名名称称可可以以根根据据地地理理实实体体的的形形态态（formform）或功能（）或功能（functionfunction）而定。）而定。分分类类体体系系的的描描述述部部分分描描述述各各类类地地理理实体的基本功能和性质。实体的基本功能和性质。 地理数据的分类体系由两部分组成：地理数据的分类体系由两部分组成：类型名称类型名称和和描述描述。五、地理数据的分类与编码五、地理数据的分类与编码地地理理数数据据编编码码是是在在数数据据分分类

22、类的的基基础础上上，以以易易于于计计算算机机和和人人识识别别的的代代码码（codecode）唯唯一一地地标标识识地地理理实实体体的的类型。类型。六、地理空间数据的获取和处理六、地理空间数据的获取和处理数据源数据源是指建立是指建立GISGIS地理数据库所需的各地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等，可归纳为原始采集据、已有系统的数据等，可归纳为原始采集数据、再生数据和交换数据三种来源。数据、再生数据和交换数据三种来源。 六、地理空间数据的获取和处

23、理六、地理空间数据的获取和处理空空间间数数据据采采集集的的任任务务是是将将现现有有的的地地图图、外外界界观观测测成成果果、航航空空像像片片、遥遥感感图图像像、文文本本资资料料等等转转换换成成GISGIS可可以以处处理理与与接接收收的的数数字字形形式式，通通常常要要经经过过验验证证、修修改改、编编辑辑等等处理。处理。六、地理空间数据的获取和处理六、地理空间数据的获取和处理图形变换图形变换数据格式数据格式的转换的转换图像解释图像解释图像纠正图像纠正图幅拼接图幅拼接空间数据空间数据的处理的处理GIS在物流中的应用在物流中的应用38GIS在物流领域里的主要应用在物流领域里的主要应用GIS在物流中主要用

24、于货物的跟踪和车辆运输管理。在物流中主要用于货物的跟踪和车辆运输管理。GIS技术和其它技术相结合，可实现汽车和自动搬运车技术和其它技术相结合，可实现汽车和自动搬运车的无人驾驶。的无人驾驶。具体地说，具体地说，GIS在物流方面的应用主要表现在以下方面：在物流方面的应用主要表现在以下方面：线路规划和分析线路规划和分析车辆的调度和紧急事故的处理车辆的调度和紧急事故的处理车辆的自动定位和跟踪显示车辆的自动定位和跟踪显示客货计划和路线规划客货计划和路线规划路线以及通信信号的维护管理路线以及通信信号的维护管理突发事件的迅速定位和事故分析突发事件的迅速定位和事故分析统计分析以及根据统计结果制定新的路径统计分

25、析以及根据统计结果制定新的路径物流基地规划和建模分析物流基地规划和建模分析航空视景模拟图 GIS在物流中应用最短路径分析GIS在物流中应用线路规划和分析GIS在物流中应用在物流中应用跟踪物品跟踪物品GIS在物流中应用在物流中应用 仓库管仓库管理理GIS仓库！分类分地存贮GIS在物流中应用在物流中应用运输调度运输调度1.1.图形显示输出上的优势图形显示输出上的优势2.2.分析功能上的优势分析功能上的优势3.3.模型模拟上的优势模型模拟上的优势在物流管理领域，与单纯的数据库及在物流管理领域，与单纯的数据库及CADCAD技技术相比，术相比，GISGIS具有独特的技术优势。具有独特的技术优势。GISG

26、IS物流管理系统的特点物流管理系统的特点采用采用GISGIS建立的物流管理系统主要的特点是建立的物流管理系统主要的特点是在在GISGIS的可视化环境中对企业的物流进行可的可视化环境中对企业的物流进行可视化、实时动态管理。这种动态包含时间视化、实时动态管理。这种动态包含时间动态和空间动态。动态和空间动态。时间动态时间动态和传统方式相比，所有的数据都和传统方式相比，所有的数据都可以更新。可以更新。 空间动态空间动态是指是指GISGIS的地图或空间图形的显示的地图或空间图形的显示和分析能力。和分析能力。 GISGIS物流管理系统的结构物流管理系统的结构整个整个GISGIS物流管理系统一般由物流管理系

27、统一般由终端终端、物流控制中心物流控制中心和和物流管理台物流管理台组成。组成。终端终端包括各种通信器材和处于局域网中的终端计包括各种通信器材和处于局域网中的终端计算机。算机。 物流控制中心物流控制中心主要是高性能的服务器或大型机，主要是高性能的服务器或大型机，运行大型数据库系统，负责各种数据、调度信息运行大型数据库系统，负责各种数据、调度信息的存储和调用任务。的存储和调用任务。 物流管理台物流管理台是监控和调度目标运行的终端，其实是监控和调度目标运行的终端，其实质是一个能接收并显示动态信息的质是一个能接收并显示动态信息的GISGIS平台。平台。GISGIS技术与数字物流技术与数字物流物流行业的

28、物流行业的GISGIS系统一般都包括公路、铁路、系统一般都包括公路、铁路、水路、海域、航空等交通信息、储运资源信水路、海域、航空等交通信息、储运资源信息（汽车、轮船、仓库等）、服务资源信息息（汽车、轮船、仓库等）、服务资源信息（营运网点、生产工厂等）以及后勤资源信（营运网点、生产工厂等）以及后勤资源信息（加油站、修理厂等）等。息（加油站、修理厂等）等。 由于整套系统全部是数字化的，这就使得用由于整套系统全部是数字化的，这就使得用户有多种方式进行查询和统计，系统输出也户有多种方式进行查询和统计，系统输出也可以人工控制，屏蔽不需要的信息，显示需可以人工控制，屏蔽不需要的信息，显示需要的，并且可以图

29、表与数据结合，在数字地要的，并且可以图表与数据结合，在数字地图上直接表示出来。图上直接表示出来。面向物流分析的面向物流分析的GIS系统系统集成的模型： 车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等。主要功能： （1）车辆和货物跟踪（2）提供运输路线规划和导航 规划出运输线路，使显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。面向物流分析的面向物流分析的GIS系统系统（3）信息查询 对配送范围内的主要建筑、运输车辆、客户等进行查询，查询资料可以文字、语言及图象的形式显示，并在电子地图上显示其位置。（4）模拟与决策 可利用长期客户、车辆、订单和地理数

30、据等建立模型来进行物流网络的布局模拟，并以此来建立DSS。GIS在物流中发展前景在物流中发展前景 随着社会的发展，交通线路不断增多、交通网络不断扩大，应用gis这一先进空间管理方案，实现交通管理的可视化和精确化，在交通高速发展的今天就显得尤为迫切。要实现有效的管理，交通运输公司往往需要将各种物流信息进行分析处理后，形成一个一体化视图。这些一体化视图可包括：客户所处的位置；客户有哪些特快专递或服务需求；需要调度哪些资产，而这些资产又处于什么位置，以及它们可以多快的速度送达在这个一览无余视图的帮助下，一个公司能在最短的时间内为客户提供适当的产品或产品修复服务，使公司管理达到事半功倍的效果。第五节第

31、五节 GIS工具软件工具软件1）ESRI产品系列 （Environmental Systems Research Institute Inc.）于1969 年成立于美国加利福尼亚州的Redlands市，公司主要从事GIS工具软件的开发和GIS数据生产。 ArcView GIS用户界面用户界面 GIS工具软件工具软件2）Mapinfo产品系列 MapInfo公司于1986年成立于美国特洛伊(Troy)市，成立以来，该公司一直致力于提供先进的数据可视化、信息地图化技术，其软件代表是桌面地图信息系统软件MapInfo。 GIS工具软件工具软件3）Intergraph产品系列 Intergraph公司成立于1969年，总部位于美国阿拉巴马州的汉斯维尔市，公司致力于计算机辅助设计、制造以及专业制图领域的硬件软件以及服务支持。Intergraph提供的GIS产品包括专业GIS系统（MGE），桌面GIS系统（GeoMedia），以及因特网GIS系统（GeoMedia Web Map）。MapInfo Professional用户界面用户界面 GeoMedia用户界面用户界面 GIS工具软件工具软件4）MapGIS中国地质大学开发的地理信息系统软件。 5）GeoStar （吉奥之星） 武汉测绘科技大学开发。