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中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 摘要 本文首先介绍了地理信息系统的基本技术，包括基本概念、技术特点、 应用领域、开发方法和技术的发展趋势。然后概略地介绍了市场营销理论及实 务的发展情况，论证了地理信息系统技术由于其本身的技术特点，决定了它应 用于市场营销领域有其必要性和必然性，并从管理学的角度，论证了地理信息 系统技术在市场营销中主要应用于战略管理和策略管理。分析并建立了市场营 销地理信息系统的整体结构，特别是其数据库的结构，并结合市场营销实务给 出了属性数据的表格结构。利用地理信息系统所特有的查询和空间分析技术， 通过对已有的某些市场营销模型进行转化和实用化，得出了几个具体模型的算 法。本文通过一个部分实现了的小系统说明此项研究是可行的，并将有力推动 企业管理信息化和决策科学化的进程。， 关键词地理信息系统、市场营销、缓冲区分析、网络分析、营销模型 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , t h ef u n d a m e n t a lt e c h n o l o g yo fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i g ) ，w h i c hi n e l u d e st h ec o m m o nc o n c e p t i o n s ；t h ef c a t u i o ft e c h n o l o g y , t h e a p p l i c a t i o na r e a ，t h ed e v e l o p m e n tm e t h o d s a n dt h e d e v e l o p m e n t a l t r e n do f t e c h n o l o g y , i si n t r o d u c e df i r s t l y a n dt h e nt h ed e v e l o p m e n ti nt h em a r k e t i n gt h e o r y a n dp r a e l i c ei sp r e s e n t e db r i e f l y i ti sd e m o n s t r a t e di nt h ep a p e rt h a tt h eg i s a p p l i c a t i o ni nm a r k e t i n ga r e a , w h i c hi sb a s e do ni t st e c h n o l o g i c a lf e a t u r e ，i so f n e c e s s i t y ，i n e v i t a b i l i t y f r o mt h ev i e w p o i n to fm a n a g e m e n t ，i ti sa r g u e dt h a tt h eg i s i sm a i n l ya p 曲e di ns t r a t e g ya n dt a c t i cm a n a g e m e n ti nm a r k e t i n g t h ef i - a m co ft h e m a r k e t i n g - g i s ，e s p e c i a l l yt h es t r u c t u r eo fi t sd a t a b a s e ，h a sb e e ns e tu pb ya n a l y s i s g j v e i lw i t ht h em a r k e t i n gp r a c t i c e s t h et a b l es l t u c i a 】r e so ft h ea t t r i b u t ed a t ah a v e b e e no f f e r e di nt h ep a p e r s e v e r a lc o n c r e t em o d e la l g o r i t h m sh a v er e s u l t e df r o m c o n v e r s i o no fs o m em a r k e t i n gm o d e l se x i s t e db ye m p l o y i n gq u e r ya n ds p a t i a l a n a l y s i sf u n c t i o n so fg i st h ef e a s i b i l i t yo ft h i sp r o j e c t h a sb e e np r o v c db ya p a r t i a l br e a l i z e dm i n i - s y s t e m o nt h ew h o l e ，t h i sp r o j e c ti so fv e r yi m p o r t a n c ea n d w i l lp o w e r f u l l yd r i v ef o r w a r dt h ep r o c e s so ft h ei n f o r m i z a l i o na n dd e c i s i o n - m a l b n g s c i e n t i f i c a t i o no fe n t e r p r i s em a n a g e m e n t k e y w o r d s ： g e o g r a g h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，m a r k e t i n g ，b u f f e ra n a l y s i s ， n e t w o r ka l l a l y s i s ，m a r k e t i n gm o d e l 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 第一章地理信息系统总论 人类社会的发展正在跨入一个崭新的社会阶段，这个阶段被人们称之为知 识经济时代、信息社会、后工业社会等等。科学技术的飞速发展，特别是计算 机技术、通讯技术促进电子技术的发展，信息化浪潮正席卷着全球，作为信息 化标志的信息高速公路已成为一个热门话题。地理信息作为运行在信息高速公 路上的基础信息，可以帮助人类了解和掌握社会发展在地域空间上的运行状 态、分布特征、资源环境条件和社会经济基础的空间效应，对全球环境研究、 增进国际科技合作和文化交流亦有着深远的意义。据统计，约有8 0 的信息 与地理位置有关。作为大部分数据都拥有的地理信息，人类对其服务的内容和 形式均提出了更新的要求。当今社会要求提供“多层次”、“快速度”、“深加 工”、“多时态”、“多形式”和“多精度”的地理信息与服务。如表l 所示 i 多层次 深加工 多时态快速度 多形式多精度 i 宏观综合分析现状快捷速度模拟产品高精度 f 中观模拟预测历史实时反馈数字产品灵活性 l 微观辅助决策演讲分析报告 表1 当今社会对地理信息与服务的需求特点 为了更快地掌握更多、更精确的关于地球表面的信息，解决人口、资源、 环境灾害等重大社会可持续发展面临的问题，使地球成为一个和谐的整体，地 理信息系统应运而生。 1 1 信息、地理信息、地理信息系统 信息0 n f o r m a t i o n ) 是用数字、文字、符号、语言、图形、图象、声音等来 表示事物现象的内容、数量或特征，向人们提供关于现实世界的新知识的。它 可以为生产、管理、经营、分析和决策的依据。信息有三层含义：( 1 ) 信息来 源于物质运动，反映事物的状态特征及变化；( 2 ) 信息是一种经加工处理后的 数据，因而具有知识的含义，可以保存和传递；( 3 ) 信息具有价值，但只有通 过接受者的决策或行为才能得以体现。信息来自数据( d a t a ) 数据是未加工 的原始资料，数字、文字、符号、图形、图象、影象、语言和声音都是数据， 数据是对客观对象的抽象表示，信息则是数据的内涵和意义，是数据的内容和 解释。 地理信息( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n ) 是信息的一类，是指与所研究对象的 空间地理分布有关的信息。一般可以直接描述为关于地形、土壤、植被、水、 土地利用、行政边界、街区网络、设施分布、人口结构分布、环境影响、需求 结构分布等地理物体 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m - g i s ) 是地理信息学方法 的种实现手段，它作为集计算机科学、测绘遥感学、地图制图学、地理学、 环境科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的边缘学科，是以解决资源 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 与环境等全球性问题而迅速发展起来的科学和产业，是对整个或部分地球表面 ( 包括大气层在内) 与空间和地理分布有关的数据进行采集、存贮、管理、分 析和描述的空问信息系统。李德仁，1 9 9 4 目 目前，有各种各样的g 1 s ，根据不同的分类指标，可分成不同的种类。 1 、按研究对象的分布范围分类( 就g f s 应用范畴而言) 全球性g i s ，例如，研究全球性气候变化的g i s ，全球人口资源g i s 等。 区域性g i s ，例如，中国土地信息系统，黄土高原资源与环境信息系统，洞庭 湖地区洪水灾情预报及分析系统等。局部g i s ，如深圳市城市规划与管理信息 系统，沙市土地信息系统，校园规划管理信息系统等。 2 、按功能分类 工具型g i s ( 基础g i s ) ，这类软件只提供了g i s 的一些基本功能，投入实 际应用还要做很多工作，因此，一般都提供有二次开发工具。如国外著名的 a r c i n f o 、g e n a m a p 、m a p l n f o 、i n t e r g r a p h ，国产的m a p g i s 、g e o s t a r 、c i t y s t a r 、 大升g i s 等。 应用型g i s ( 专业g i s ) ，这类软件既有针对某个领域从底层开发而成的，也有 以工具型g i s 为基础，二次开发而成的。 3 、按数据结构与数据模型分类( 从g i s 理论上剖析) 矢量型g i s ，指以二维坐标对表示点、线、面等图形数据的g 1 s 。 栅格型g i s ，指以象元的二维数组矩阵表示图形数据的g i s 。 混合型g i s ，矢量、栅格数据并存的g i s 。 1 2 地理信息系统的技术特点 与一般管理信息系统相比，地理信息系统具有以下特点：( 1 ) 地理信息系 统在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据，并通过数据库管理系统将两 者联系在一起共同管理、分析和应用，从而提供了认识地理现象的一种新的思 维方法；而管理信息系统则只有属性数据库的管理，即使使用了图形，也往往 以文件形式等机械地存储，不能进行有关空间数据的操作，如空间查询、检索、 相邻分析等，更无法进行复杂的空间分析和时空分析。( 2 ) 地理信息系统强调 空间分析，通过利用空间解析式模型来分析空间数据，地理信息系统的成功应 用依赖于空间分析模型的研究与设计。( 3 ) 地理信息系统的成功应用不仅取决 于技术体系，而且依靠一定的组织体系。地理信息系统的应用问题已经远远超 出了技术领域的范畴。 1 3 地理信息系统的组成、功能和应用 完整的地理信息系统由四大部分组成：计算机硬件系统、计算 机软件系统、地理空间数据、最终用户。 1 3 i 硬件系统 计算机硬件是g i s 的基础设备，是物理装置的总称。包括计算机、输入 输出设备。计算机( 包括存储设备) 依据g i s 的规模和功能可以是工作站、 大型主机，也可以是高档p c 机，它们负责地理空间数据的处理、存储、分析 2 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 等；输入设备有数字化仪、扫描仪等，负责地理空间数据的输入工作；输出设 备有屏幕、打印机、绘图仪等，负责报表、地图等地理空间数据的输出表达。 另外还有网络设各如调制解调器、电缆等。 图1 3 1 地理信息系统硬件设备 1 3 2 软件系统 计算机软件是地理信息系统的核心。包括操作系统( d o s w i n d o w s u n i x ) 、 数据输入软件( a u t o c a d k e p s c a n k f o x p r o ) 、数据查询分析软件 ( m a p i n f o k m g e k a m i n f o ) 和数据输出软件、网络管理软件。相互之间的关系 如图1 3 2 表述。 操作系统作用有：支持多用户、支持多任务多进程、支持文件管理、支持 内存管理、支持安全管理、支持数据库恢复、检查错误和纠错能力、具有系统 诊断能力、抗病毒能力、收发电子邮件能力。 数据输入软件功能有：交互式图形图象编辑、属性编辑、质量控制、误差 检测、数据接边匹配能力。 数据查询分析软件( 平台) 功能有：属性数据查询、图形数据查询、地理 坐标交换、数据格式转换、数据配准与纠正、地理内插、缓冲区分析、多边形 叠加分析、线形网络分析、空间统计分析、专业领域的预测规划决策模型。 网络管理软件功能有：多用户数据库的管理、网络活动监视、网络问题诊 断、打印绘图管理。 信息输出软件功能有：图形显示、表格显示、栅格影象的生成和显示、生 成硬拷贝( 地图和报表) 、曲线和图表的生成。 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 圈1 3 2 敬件系统组成部分之间的关系 1 3 3 地理空间数据 数据是g i s 的血液和粮食。地理空间数据是指以地球表面空间为参照的 自然、社会和人文、经济、景观数据，可以是图形、图象、文字、表格、数字 等。它主要有两类性质的数据：一类是空间( 位置) 数据，一类是属性( 文字 型) 数据。这些数据由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或 其他系统通讯设备输入g i s ，是系统程序作用的对象。地理空间数据因为具有 动态变化的特征，所以需要不断地采集与更新。 1 3 a 最终用户和系统管理人员 人员是g i s 中的重要构成因素。地理信息系统的软硬件维护、地理系统 的组织、管理及数据的更新，必须有专业人员来完成。使用者需对系统的功能 熟悉，容易与系统交流。 1 3 5 功能与应用 ( 1 ) 数据采集与编辑。空间与非空间数据数字化，质量检查与纠正，实现 拓扑关系，并得到拓扑数据。 ( 2 ) 数据管理。利用数据库管理系统进行管理，虽以分幅的形式组织空间 数据，但能在逻辑上形成没有图幅限制的空间数据库，并实现拓扑结构完整。 采用文件结构构造g i s 数据对于小型应用可以满足，当数据规模和使用者急 剧增长时，必须利用大型数据库系统进行有效严格的组织管理。在关系型数据 库中，不同表格间通过相关项相互连接，提供g i s 高度的可扩展性和灵活的 配置能力。 ( 3 ) 空间调查与分析。可以提出的问题有：谁是这所房子的主人? 出发点和 目的地间有多远? 哪里是生活区? 本区内最适宜的商业中心如何布置? 如何安 排公交车的班次和站点，从而使区域交通效益最优化? 等等。空间分析与查询 是g i s 中最具魅力的功能，也是g i s 区别于其他信息系统( 如计算机辅助设 计c a d 、数据库管理系统、自动制图等) 的本质特征。空间查询可按属性信 息的要求查询空间位置，也可按空间位置查询相应的属性信息；空间分析则可 以通过对数据的操作和分析演绎出新的信息，实现对客观事物的客观规律的研 究。g i s 提供从最简单的点击查询( i d e n t i d y ) 到辨证思维的空间分析方法，g i s 4 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 最引人入胜的工作是通过各种假设分析来模拟区域内空间规律和发展趋势。分 析工具有：a 邻近度 分析( p r o x i m i t y ) ，例如总水管附近1 0 0 米内有多少房 屋? 商业中心1 0 公里内的顾客如何分布? g i s 软件提供缓冲区分析( b u f f e r ) 工具对地物要素间相互关系进行计算度量：b 叠加分析( o v e rl a y ) ，不同地 理层面间的物理叠加是g i s 的看家本领，通过空间上的“相交、合并、切割 “等运算，可获取和派生空间决策最重要的依据。 ( 4 3 可视化表达输出。g i s 的操作结果通过可视化的地图、影像、多媒体的 方式加以直观表达，这是g i s 无与伦比的另一优势。 1 4g i s 与其它技术的结合 随着各类新技术的发展，g i s 的研究开始走向了更深、更高层次的技术领 域。目前，g i s 与新技术结合的主要技术研究有： 1 4 1 分布式多媒体g i s 的研究 分布式多媒体g i s 实质上是分布式数据处理与多媒体信息管理等技术在 g i s 中的融合。分布式数据处理是计算机网络技术发展的结果，网络各工作站 可根据需要分别存贮某一特定区域或性质的数据，分别实施特定的管理。分布 式g i s 可充分利用网络资源，又提供各g l s 功能模块相对独立的资源管理功 能，同时还能由网络实行统一管理、完全决策等功能。多媒体则是一种以电脑 为中心的集合体，它提供用户获得或处理文字、图形、声音、动画与图象等信 息的能力。多媒体技术是信息传播技术、计算机技术和印刷技术的有机结合， 是富有诱惑性与挑战性的计算机发展方向之一。g i s 作为计算机技术的一个应 用范畴，多媒体g i s 的研究是多媒体技术在g i s 中的渗透，实质上是在g 1 s 中运用多媒体技术，构成一个包含有多种媒体信息的g i s 。 分布式多媒体g i s 的研究首先必须考虑设计一种适合于分布式和多媒体 技术的g i s 模型，目前正趋向于图形和属性数据一体化管理的扩展关系d b m s 的研究。另外，分布式数据处理中带来的数据质量与数据交换问题也正在探讨 之中。 1 4 2 开放式g i s ( o g i s ) “o p e ng i s ”是开放性地学数据交互使用规范。随着网络技术的发展，g i s 的信息处理模式从集中式、分布式阶段走向了客户，月务器模式阶段。o g i s 允 许用户通过客户服务器直接进入数据集并支持用户通过计算机网络对数据集进 行操作处理，使g i s 软件之间能够直接读写对方的数据。o g i s 并不要求各g i s 采用相同的数据格式和数据结构，而是通过“开放式地理数据交互操作规程” ( o g i s - o p e ng e o d a t ai n t e r o p e r a b i l i t ys p e c i f i c a t i o n ) 来实现的。 1 4 3 科学可视化与超文本电子地图集及可“进入”地图 科学可视化是为计算机辅助可视化而进行工具、技术和系统的开发有关的 学科，它研究的是可使计算机与可视化信息的领悟、利用和传递之间相协调的 人和计算机的机理。科学可视化的基本功能如表i43 所示： 5 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 人机交互研究者之间传递信息向公众传递信息 1 数据质量与结构1 制作可说明问题的科l 解译地学处理工作的 的控制 学图像成果 2 数据分析2 提供能形成图像的理2 激励形成政策、见解 3 制图 解( 复杂数据处理的改善和产品等 4 卫星图像处理和计算速度的提高) 5 实时模拟 6 可视化计算 7 用户界面化 表1 4 3 科学可视化的基本功能 科学可视化在g i s 中的具体应用领域包括数据库管理、空间分析、空间 设计、动态制图以及与动画制作相结合的g i s 模型化等。 超文本电子地图集是一种新型的g i s ，超文本技术对由结点和链组成的复 杂网络大大加快了数据中数据的查询检索，用超文本方法构造的具有多媒体形 态的电子地图集系统，在技术上采用矢、栅两种类型数据库并行，并能即时转 换，它发挥了g i s 与电子地图集的视觉模拟产品优势，在巨量的动态信息数 据中游刃有余。可“进入”地图是虚拟现实在地图学中的应用。虚拟现实( v r ) 技术是八十年代后期迅速发展起来的- - i 1 综合性技术，是一种高度逼真地模拟 人在自然环境中视、听、动等行为的人机界面技术，其基本特征是：“沉浸 ( m m e r s i o n ) ”和“交互( i n t e r a c t i o n ) ”。l 系统通过各种功能有机结合，能 让使用者成为合成环境中的内部参与者，从而扩大自己的认知领域。v r 技术 与g i s 的结合应用将使系统成为一种全新的人机交互系统。 1 4 4 空间决策支持系统( s d s s ) s d s s 是常规决策支持系统( d s s ) 与g i s 相结合的产物，是面向空间问 题领域的决策支持系统，它不仅提供存贮、管理、检索、分析和显示空间数据 的能力，更重要的是具有模型分析和模拟的作用。s d s s 的系统结构如图1 5 所示。 智能决策支持系统( s s ) 与群体支持系统( g d s s ) 是s d s s 今后的主 要研究方向。i d s s 是s d s s 与专家系统( e s ) 定量分析与定性分析的结合应 用，系统具有推理结构，能模拟决策者的思维过程；具有学习功能，系统能自 动增加知识：能有效地解决半非结构化问题，跟踪问题的求解过程；k b ( 知 识库) 与m b ( 模型库) 的结合能证明模型的正确性，增强模型方案的可信度。 g d s s 则是由集体组成决策者，它是分布式技术发展的结果，其最直接的应用 领域是高效率地完成一组人在相关会议上进行计算机辅助研究的过程。 1 4 5 时态g i s ( t g i s ) 时态g 1 s 是能够存储并处理地理实体随时间变化信息的一种g i s 。在对三 维空间信息表达的基础上跟踪和分析空间信息随时间的变化，即第四维时间 6 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 维的信息表达，作为时态g i s 的核心。 空间与时间在描述地理目标时是不可分割的信息，关于空间和时间综合四 维数据模型与数据结构的设计、时空数据库的建立以及如何建立空间与时间的 拓扑关系、在分析功能中添加这种随时间的“变化”等，还尚在探索之中。时 态g i s 是目前g 1 s 正在研究和应用的重要领域之一。 1 4 6 面向对象的g i s ( o o g i s ) 面向对象的g i s 将客观世界中的一切实体模型化为对象。面向对象的方 法将对象按其自然属性进行分类以人们通常的思维方式进行描述、建立每个 对象的模型和关系，即对象类。它为g i s 数据模型的建立提供了分类、概括、 联合、聚集四种数据抽象技术，对象类之间可通过继承与传播而生成新的对象 类。o ( ) 1 3 i s 与传统的g i s 相比，具有模型的自然性，对象的封闭性、继承性、 分布性、并行性以及系统的开放性等优越性。关于o o g i s 数据模型的设计以 及分布式数据处理系统的开发仍在探索之中。 1 4 7 桌面g i s 与嵌入式制图g i s 桌面g i s 主要运行于p c 平台，支持数字化与网络分析功能；支持多种图 形、图像数据和商业数据库：提供办公所需的表格、图形制作，是日常办公决 策的工具。g i s 技术汇入主流办公软件也是目前办公现代化的一种趋向，美国 i v l i e r o s o f t 公司已与桌面地理信息系统软件公司m a p i n f o 达成协议，将在下一 个版本的m i c r o s o f to 伍c e 组件及e x c e l 电子表格中融入基本的桌面地理信息功 能。 嵌入式制图g i s 是g i s 社会化的种趋向，其代表作品是e s r j 公司开发 的支持o l e 的m a p o b j e c t s ，它以可编程对象的方式向开发人员提供制图g i s 的功能，可在v m u a lc 抖、s u a lb a s i c 、d e i p m 、v i s u a lf o x p r o 、p o w e r b u l j l d e r 等开发环境中使用，其中m a p o b j e e t si n t e r n e tm a p s e r v e r ( i m s ) 作为m a p o b j e c t s 真正的扩展，是i n t e r n e t 支持的g i s 软件产品，它把i n t e a - n e t 用户的图形操作 请求分配给m a p o b j e e t s 应用程序，并返回最终结果。i m s 使m a p o b j e c t s 开发 人员很容易建立自己的i n t e r n e t 网上制图与地理信息系统。随着网络技术的发 展，桌面g i s 与嵌入式制图g i s 的技术研究有着广阔的领域和前景。 1 4 8g i s 进入i n t e r n e t 与g i s 用户界面的w 啊趋势 信息高速公路是信息化时代的标志，是各类学科进行快速信息交流的基础， 它为实现g i s 的快速信息交流和实现全球g i s 联网提供通道，为g i s 产业提供 大众化的市场。i n t e r n e t 被誉为“初级信息高速公路”其信息服务包括：校 园信息服务系统( g ) ；广域信息服务器( w a i s ) ：全球信息服务系统( w w w ) ；a r c h i e 文档查询系统等。“进入i n t e r n e t ”便是进入了全球信息网w w w ，而w 啊是多媒 体展示的全球网络综合信息系统其画面可设计得既富艺术性又迎合用户的观 点，较易使用，己被众多部门用来建立自己的文本页。w 矸可和各种数据库系统， 还有各种g i s 系统，通过c g i 网关接口进行联接，利用j a v a 程序语言编程，可实 现g i s 用户界面的全部功能，包括各类信息查询与统计、空间分析等，g i s 与唧w 7 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 关系如图1 - - 6 所示。g i s 用户界面的w w w 趋势将导致g i s 进入寻常百姓家大 大地促进6 i s 理论技术的推广和g i s 产业的发展。 1 4 9 软件工程技术的应用 软件工程主要研究如何以较少的代价获得高质量软件，是按在实践中总结 出的一套行之有效的计划、管理、技术方法而建立的。按照软件工程的观点， 城市g i s 应用系统的开发在管理上应严格把握费用、质量、配置管理和项目 实施进展的管理；在技术上应遵循下列原则： ( 1 ) 一致性原则 城市g i s 应用系统的开发应遵循城市g i s 的标准体系，包括软件文件格 式、工作流程的一致性等。 ( 2 ) 模块独立性原则 利用g i s 基础软件进行开发时，一个应用系统往往要分解成许多功能模 块，甚至分成许多子系统，每个子系统再包括若干功能模块。子系统和功能模 块一般是独立的，最后统一集成在同一用户界面下。这是软件开发过程分阶段 进行的体现，城市g i s 应用系统的开发同样是分阶段进行的。 ( 3 ) 信息隐藏原则 一 各模块在独立开发时，其内部的数据与过程，对不需了解这些数据与过程 的模块隐藏起来，只有最后进行集成时必需在模块间交换的信息，才允许在模 块问进行传递。 ( 4 ) 扩充性原则 g i s 应用系统的开发在设计时，一定要考虑将来的应用系统具有扩展的能 力，包括功能的扩展和数据的扩充，模块的独立性原则是系统扩充的基础。例 如：市场营销地理信息系统除包括市场需求、道路运输、促销、分销渠道等子 系统，随着应用对象的不断发展，又有可能包括一些更广泛的内容，如产品管 理等。可以子系统的形式或新建模块加在己建子系统中的形式扩充应用系统， 再建立相应的图形和属性数据库。 ( 5 ) 兼容性原则 g i s 基础软件必须具有兼容性，在基础软件上开发的应用系统也应具有兼容 性。随着技术的不断进步和应用水平的提高，g i s 应用系统在功能上的不断增 强，只有具有兼容性的应用系统才能顺应潮流，不致于短时间内淘汰。 1 - 5 6 1 s 的发展前景及所面临的问题 1 5 1 g i s 的发展趋势 g i s 硬件、软件的发展 随着计算机网络技术的发展，在硬件方面，现在已出现多台异种计算机组 合成的多机系统，计算机工作站继续主导g i s 的应用。面向对象的客户服务 器模式的网络g i s 则将是未来g i s 的雏形。 地学信息科学的形成 随着g i s 的不断发展，理论与技术的不断完善，g i s 实质上是地学与技术科学 8 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 的结合，是信息科学的一个组成部分，将独立发展成自已的学科一地学信息工 程学。 g i s 在技术上进一步走向集成化和智能化 图像图形识别的智能化，图形数据与属性数据的完全结合，k d d 技术( 从 数据库中发现知识) 与人工智能的发展、网络的发展促使g i s 进入帆r n e t 网，这一切使g i s 进一步走向智能化，为g i s 与空间定位系统( g p s ) 、数字 摄影测量系统( d p s ) 、遥感( r s ) 和专家系统( e s ) 的集成提供了数据通讯， 促使“5 s ”的集成化。 g i s 产业与g i s 工程的进一步发展 g i s 的广泛应用与技术的完善将进一步推进地理信息产业的进程，g i s 工程理 论与技术也将得到进步的完善与发展。 1 5 2g i s 发展中所面临的问题 g i s 就目前的应用与发展而言，有下述问题需从理论上解决( 李德仁，1 9 9 7 ) 。 l 空间数据在计算机中的表示； 2 ，地理空间数据的采集： 3 数据的精度： 4 大容量数据存取的问题； 5 数据分析； 6 空间数据的表达与显示； 7 数据的变化发现与空间数据库的更新； 8 从g i s 数据库中发现知识； 9 数据的可交换性、安全性和保密性； 1 0 人机交互界面、成本效益以及系统安装运行 另外，g i s 在实用中还存在着技术和政策方面的问题。地理信息产业的推 进，还有待技术和管理的双重并进，各类标准、规范、法则的完善，软件产业 的形成。需要各部门的协调和新技术的支撑，特别是地理信息作为信息高速公 路上的基础信息，g i s 要在信息高速公路上发挥作用，还有待分布式多媒体技 术、数据压缩与编码技术、应用模型与专家系统、“5 s ”集成化技术的发展。 1 6 地理信息系统的建立 地理信息系统的建立包括项目立项、系统分析、系统总体设计、系统详细 设计、系统实现运行等五个阶段。下面着重论述系统分析、应用模型分析、系 统总体设计、数据库设计、界面设计、应用子系统设计。 1 6 1 系统分析 1 6 1 1 综述 系统分析是建设大厦的基石，是一切工作的出发点。系统分析又称系统逻 辑设计。逻 辑设计是指在逻辑上构造新系统的功能，解决系统“能做什么”的问题，至于 新系统的功能如何实现，则是系统设计的任务。 9 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 系统分析必须从现行系统入手，通过详细调查研究和需求分析，运用u g i s 知识、计算机知识、城市相关管理知识及各种系统分析技术和方法，绘制一组 描述系统总体方案的图表，经过与用户反复讨论、分析和反复修改后得到用户 满意的总体设计，即新系统的逻辑模型。最后选择适当的计算机软硬件配置以 实现该模型。 可行性调查研究论证是系统分析中非常重要的一项内容，它的主要任务 有： ( 1 ) 确定系统的总体目标。g i s 应用可分为三个层次：第一个层次是空 间数据库，以能进行空间检索为基本要求；第二个层次是在空问数据库基础上 的应用系统，以能进行空间分析为基础，如基于g i s 的办公自动化系统；第 三个层次是在前两个层次的基础上的各类专家系统( e s ) ，如基于g i s 的城市 规划管理信息系统。可行性研究的目的就是根据系统的建设规模，服务对象的 要求，系统建设周期长短，g i s 技术发展水平，系统建设软硬件环境等，来 确定所建系统处于哪一层次。 ( 2 ) 数据资源的调查分析。数据是g i s 运行的“血液”，在很大程度上 决定了系统运行的成功与否，在系统正式建设之前需要调查、统一分析所有数 据资源。包括系统建设要涉及到哪些部门、哪些领域的数据资料，图形、表格 数据、文字资料是否齐全，精度要求如何，数据的规范性、现势性如何，以及 是否适用于计算机管理等，尤其是应对研究区域的系列地形图基础信息数据资 料作周密的调查分析。 ( 3 ) 资金财力的调查分析。g i s 建设投资大，周期长，风险大。足够的 资金财力是系统建设实施的保证。资金投入往往决定系统建设的规模。对g i s 开发及维护时期的资金占有情况要作充分的预测估算，对资金的软硬件资源， 数据录入建库、系统管理几部分的分配要制定合理的方案。 ( 4 ) 技术力量的调查分析。建设g i s 需要相当数量的各种层次、各种专 业的技术人员和管理人员，运行g i s 则需要具有一定专业技能的用户，而且， 在系统开发时期与运行维护时期有不同的要求。根据系统规模大小和系统的专 业领域，对技术力量的数量与结构进行分析，可保证系统建设的顺利实施。 ( 5 ) 系统建设时机的把握。任何个g 1 s 工程，都对运行环境( 部门结 构、办公程序) 有个相对稳定的要求，理想的时机是，系统建设稍滞后于机 构改革和办公程序的变更。 在进行系统分析时，应遵循以下原则： ( 1 ) 实事求是。既要避免系统目标定的过大，在短时间内达不到预期效 果，又不要将目标定的过小，让人觉得没有太大的应用价值和科学效益。 ( 2 ) 要进行深入细致的用户调查工作。“没有调查，就没有发言权。”调 查研究贯穿于系统分析的全过程，调查与分析经常交替进行，分析在调查资料 的基础上进行，调查分析中发现的问题再返回去重新调查。调查分析深入的程 度是影响g i s 成败的关键问题，因为新系统最终要交付用户使用，用户如果 1 0 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 不接受，推广使用就会有困难。 ( 3 ) 注重国内外同类g i s 的研究，取其精华，去其糟粕，节省开支，少 走弯路。 g i s 不是使用计算机后现行系统的再现，“换汤不换药”，而是基于现行系 统且高于现行系统。计算机不仅是提高工作效率，更重要的是发挥g i s 的真 正优势，即城市增长的预测分析和策略优化。 一般说来，系统分析按如下步骤进行： ( 1 ) 现行系统的详细调查。为系统开发做好原始资料的准备工作。 ( 2 ) 现行系统分析。其目的是把系统的内在关系分析清楚，以确定新系 统的逻辑模型。 ( 3 ) 新系统逻辑模型的建立。模型可用一组图表工具来表达，以使新系 统的概貌呈现在用户面前，这样方便分析人员和用户讨论研究，以便提出改进 意见，若系统庞大可划分子系统以简化后续设计工作。 ( 4 ) 新系统计算机资源的配置。要合理、恰当地完成新系统的功能，应 根据功能的需要来配置计算机系统软硬件。 ( 5 ) 系统分析报告的撰写。系统分析报告是系统分析阶段的成果总结和 向有关领导提交的文字报告，也是系统设计阶段的工作依据。 在上述第二步骤现行系统分析中，应用到几种重要的分析方法： ( 1 ) 业务流程分析 业务流程通常是由业务流程图和概况表等图表工具来描述。现行系统业务 流程图是将一项业务从开始到结束的过程描述出来，表示了现行系统各机构的 业务处理过程和它们之间的业务分工与联系，以及连接各机构的物流、信息流 的传递和流通关系，体现了现行系统的界限、环境、输入、输出、处理和数据 存储等内容。现行系统流程图须经用户多次核实，反复修改。现行系统概 况表是在流程圈的基础上，提取系统的基本要素输入、处理、输出及数据 存储和外部环境等编制而成的，是流程图的文字概括。该表分为输入、输出、 处理和数据存储四个部份。现行流程图和概况表是系统分析的重要依据和手 段，它们的产生过程，是系统分析员对现行系统认识的深化过程。 ( 2 ) 数据流程图分析 数据流程分析是系统分析的重要内容。数据流程图( d a t af l o wd r a g r a m ， d f d ) 是描述系统数据流程的主要工具。数据流程图有两个特征： 抽象性。它抽象地舍去了具体的组织结构、工作地点、物资、材料等， 只剩下信息和数据存储、流动、使用以及加工情况。这使我们有可能抽象地总 结出信息的内部规律。 概括性。它把系统对各种业务的处理过程联系起来考虑，从而形成一个 总体。 建立数据流程图要以业务流程图为基础，要求设计者能鉴别和确定系统处 理，并围绕这些处理绘制数据流程图。建立过程分三步：首先建立系统各组成 中南大学硕士学位论文 市场营销地理信息系统的研究 部分间的联络图，用以模拟系统的结构；其次是通过进一步的深化，得到只描 述系统主要处理部分的最高次数据流程图：最后通过对各个主要处理部分的具 体化，得到设计时可供直接参考的详细数据流程图。一个系统分析过程中所得 到的数据流程图是一系列的图，有的图反映系统全貌，有的图反映具体细节， 每一级别的图概括的内容是不同的。根据数据流程图，系统员可以自顶向下分 析系统信息流程，确定需计算机处理的部分，进行数据分析，定出数据存储方 式，为数据库设计提供直接参考等。 ( 3 ) 数据字典( d a t ad i c t i o n a r 3 r ) 数据字典，是在新系统数据流程图的基础上，进一步定义和描述所有数据 的工具。它包括对切动态数据( 可在系统内外流动的数据流) 和静态数据( 不 参与流动的数据存储) 的数据结构和相互关系等的说明，是数据分析和数据管 理的重要工具，是数据库( 文件) 设计的参考依据。 数据流图只描述了系统的“分解”，它没有表达出各个数据和加工的具体 含义。数据字典就是用来描述数据流和加工的具体含义的。只有数据流图和数 据字典两者兼备，才算是较完整地描述了一个系统。数据字典对数据流图中出 现的所有名字( 数据流、加工、文件) 都进行了定义，人们可以象日常查字典 一样，方便地查出某个名字的具体含义。 总而言之，系统分析需对现有系统进行评价，并对新系统作出模拟，对系 统功能加以描述指出系统所需的数据类型，并给出数据流程图的框架和数据字 典设计。这一阶段设计了整个设计开发工作中的内容和任务，但只给出了大体 的分析和描述，许多具体工作尚待进一步深化。 1 6 1 2g i s 应用模型分析 应用模型是对具体对象与过程进行大量专业研究的基础上总结出来的客观 规律的抽象，将它们归结为一系列典型的运算与查询命令，从而解决某一专业 的空间分析任务。在g i s 应用系统中，应用模型起着十分重要的作用： 1 )应用模型是联系g i s 应用系统与常规专业研究的纽带。 2 )应用模型是g i s 应用系统中处理大量数据的工具。 3 )应用模型是g i s 应用系统解决各种实际闻题的武器。 4 )应用模型是g i s 应用系统向更高技术水平发展的基础。 g 1 s 应用模型是在针对具体的领域问题或应用要求进行大量专业研究的基础 上，总出来的客观规律的抽象或模型，是g i s 应用系统研究最有效的方法。 根据模型的空间特性可分为空间模型与非空间模型两类。 非空间模型主要是对系统的各种属性数据进行运算，主要用于社会经济领域， 如评价、预测、规划等，也可用于生态环境及自然资源等领域，空间模型主要 是对系统中图形与属性两种数据同时进行运算，其应用兼顾社会和自然两大科 学领域，这种模型的研究是g i s 应用模型研究的重点，它的特征如表1 61 2 。 g 1 s 的发展和广泛应用推动了应用模型的迅速发展，反过来，应用模型的推广 和应用又将进一步促进g i s 在建设管理中的应用。 1 2 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 模型类模型形式主要特点局限性主要应用范围 别 图内各点反映图内各点以栅格数 ( 1 ) 数字地形 图形运 及图间同或图间同名点据结构较模型及应 算 名点的算间的空间关易实现， 用； 术或代数系，运算简单矢量数据( 2 ) 区位分 运算则较复杂 析； ( 3 ) 简单回归 模型 搜索并检适应于目前还检索条件( 4 ) 大型厂矿 空间检 出符合条不能用数学公及阚值的及工程选 索 件的网络式描述，但却确定要有址选线： 和图形能根据专业研专业研究( 5 ) 根据成矿 究给出的某些的支持，条件寻找 条件或阈值解如果它们矿区： 决问题的模型不合理或( 6 ) 土地适用 不准确，性评价 会产生很 大的误差 统计识别移植图像处理仅适用于 ( 1 ) 进行专题或 统计识 分类及主中的有关方法，栅格数据综合分区： 别 成分分析可进行区域划结构( 2 ) 建立综合评 等图像处分及综合指标价指标及模 理方法 确立等应用型。 图论及运解决与网络有 实际情况 ( 1 ) 最佳路线 网络分 筹学方法关的各种问较复杂，选择；( 2 ) 网络 析 题，如最短路计算量大中流量的分配： 径、运量分配( 3 ) 货物的集 等问题散调度：( 4 ) 城 镇及生活服务网 点布局。 解扩散方描述了许多现在实际计( 1 ) 大气环境 空间扩 程象的物理过程 算时，参和水环境 散 数的选择质量预 有较大的测： 经验性，( 2 ) 热污染模 使结果的型建立； 精度受一( 3 ) 人文地理 定影响 问题的解 决。 表1 6 1 2g i s 中的空间模型 中南大学硕士学位论文市场营销地理信息系统的研究 1 6 2 系统总体设计 对系统进行了调查和分析后，建立新系统的设计应紧接着进行。 g i s 设计以用户为中心，尽可能保持用户观念与系统功能的一致性，充分 考虑人类对空间概念的认识。 在系统分析阶段偏重于用原型化方法。在系统设计时，主要体现的则是 结构化设计( s d ) 方法，它要求工作自顶向下地进行，先设计总体结构，然 后再逐层深入到数据库和各子系统的设计。系统总体设计是系统建设中最重要 的总控文件，是整个后续工作的纲领，应坚持以系统工程、软件工程的思想方 法把握方向，避免过早陷入细节而忽略总揽全局。 系统总体设计偏重于系统的逻辑模型，即以数据流程图的形式模拟系统过 程。它解决要做什么的问题，但不涉及怎样做。因此，系统分析的结果可以认 为是总体设计的主要部分。例如，在新系统分层化数据流程图中，每一个上一 层的处理逻辑被分解成下一层的更细致的流程处理，这就说明了新系统的功能 需求，即“系统做些什么”的问题。 系统