教学材料《现代物流》-第五章

第一节GIS技术概述一、GIS的基本内涵1.地理信息地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。空间位置数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的相邻、包含等。下一页返回第一节GIS技术概述属性数据有时又称非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标。时域特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻/时段。时间数据对环境模拟分析非常重要，正受到地理信息系统学界越来越多的重视。空间位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素。地理信息除了具有信息的一般特征外，还具有以下特性：（1）数据量大地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。尤其是随着全球对地观测计划不断发展，我们每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、环境特征的数据。这必然给数据处理与分析带来很大压力。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（2）信息载体的多样性地理信息的第一载体是地理实体的物质和能量本身，除此之外，还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像等符号信息载体以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。地图不仅是信息的载体，也是信息的传播媒介。（3）空间分布性地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次，因此地理数据库的分布或更新也应是分布式的。上一页下一页返回第一节GIS技术概述2.信息系统（1）基本组成信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。在计算机时代，信息系统都部分或全部由计算机系统支持，并由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成。另外，智能化的信息系统还包括知识。计算机硬件包括各类计算机处理及终端设备；软件是支持数据信息的采集、存储加工、再现和回答用户问题的计算机程序系统；数据则是系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；用户是信息系统所服务的对象。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（2）类型根据系统所执行的任务，信息系统可分为事务处理系统（TransactionProcessSystem）和决策支持系统（DecisionSupportSystem）。事务处理系统强调的是数据的记录和操作，民航订票系统是其典型示例之一。决策支持系统是用以获得辅助决策方案的交互式计算机系统，一般是由语言系统、知识系统和问题处理系统共同构成。上一页下一页返回第一节GIS技术概述3.地理信息系统地理信息系统（GeographicalInformationSystem或GeoInformationsystem，GIS）有时又称为"地学信息系统"或"资源与环境信息系统"。它是一种特定的十分重要的空间信息系统，是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。上一页下一页返回第一节GIS技术概述通过上述的分析和定义可提出GIS的如下基本概念：（1）GIS的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述，这是GIS区别于其他类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。（2）GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（3）GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构的好坏直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。（4）GIS与测绘学和地理学有着密切的关系 大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数；电子速测仪、GPS全球卫星定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。上一页下一页返回第一节GIS技术概述有的学者断言，"地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地"。GIS被誉为地理学的第三代语言用数字形式来描述空间实体的"语言"。4.GIS的分类GIS按研究内容的不同可分为综合性的与专题性的；按研究的范围大小可分为全球性的、区域性的和局部性的。同级的各种专业应用系统集中起来，可以构成相应地域的同级区域综合系统。在规划、建立应用系统时应统一规划这两种系统的发展，以减少重复建设，提高数据共享程度和实用性。GIS的相关学科技术如图5-1所示。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（1）地理学测绘学地理学和测绘学以地域为单元研究人类居住的地球及其部分区域，研究人类环境的结构、功能、演化以及人地关系。空间分析是GIS的核心，地理学作为GIS的分析理论基础，可为GIS提供引导空间分析的方法和观点，测绘学和遥感技术不但为GIS提供快速、可靠、多时相和廉价的多种信息源，而且它们中的许多理论和算法可直接用于空间数据的变换处理。（2）遥感遥感是一门20世纪60年代以后发展起来的新兴学科。由于遥感信息所具有的多源性，弥补了常规野外测量所获取数据的不足和缺陷。在遥感图像处理技术上的巨大成就，使人们能够从宏观到微观的范围内，快速而有效地获取和利用多时相、多波段的地球资源与环境的影像信息，进而为改造自然，造福人类创造了条件。上一页下一页返回第一节GIS技术概述GPS全球卫星定位系统是新一代卫星导航和定位系统。美国已于1993年完成了整个系统的部署，达到全效能服务的阶段。它在测量和勘察领域可以取代常规大地测量来完成各种等级的定位工作，在航空摄影和遥感领域GPS遥感对地定位系统很有发展前途，在舰船、飞机、汽车的导航定位，导弹的精确制导方面应用更为广泛，在地球动力学、重力场、磁场等的研究中也能发挥很大作用。总之，遥感技术可以为资源检测和环境检测提供丰富、实时的宏观信息，并为计算机制图系统和GIS的数据更新提供可靠、快速的数据源。但遥感对浩如烟海的社会经济统计数据，人类活动的大量信息却无力获取，计算机制图技术可为地理信息的时空分布和产品输出提供先进的手段，但它本身无区域综合、分析和决策的功能。上一页下一页返回第一节GIS技术概述GPS技术、数字摄影测量和遥感技术可成为GIS数据采集和及时更新的主要技术手段和有力支撑，而GIS既能提供信息查询、检索服务，又能提供综合分析评价，它在资源和技术方面的博才与运筹帷幢的优势，是遥感、GIS和自动制图技术所不及的。因此，只有它们的有机结合，才能使遥感和GPS技术所获取的瞬时信息经过积累和延伸，具有反映自然历史发展过程和人为影响的能力，并达到实时处理的功能，为科学管理、规划决策服务。这样，逐步形成了GIS与诸多学科互相之间既有联系也有挑战，彼此推动，共同发展的关系和局面。上一页下一页返回第一节GIS技术概述二、GIS的发展概况1.国际发展状况综观GIS发展，可将地理信息系统发展分为以下几个阶段：（1）开拓期（20世纪60年代）当20世纪50年代末和60年代初，计算机获得广泛应用以后，很快就被应用于空间数据的储存和处理，计算机成为了地图信息储存和计算处理的装置，大量地图被转换为能被计算机利用的数字形式，出现了地理信息系统的早期雏形。1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。上一页下一页返回第一节GIS技术概述这时地理信息系统的特征是和计算机技术的发展水平联系在一起的，表现为计算机存储能力小，磁带存取速度慢。而机助制图能力较强，地理学分析功能比较简单，实现了手扶跟踪的数字化方法，可以完成地图数据的拓扑编辑，分幅数据的自动拼接，开创了格网单元的操作方法，发展了许多面向格网的系统。例如，哈佛大学的SYMAP是最著名的一例，另外还有GRID、MLMIS等系统。所有这些处理空间数据的主要技术，奠定了地理信息系统发展的基础。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（2）巩固发展期（20世纪70年代）20世纪70年代，计算机发展到第三代。随着计算机技术迅速发展，数据处理速度加快，内存容量增大，而且输入、输出设备比较齐全，大容量直接存取设备——磁盘的推出，为地理数据的录入、存储、检索、输出提供了强有力的手段，特别是人机对话和随机操作的应用，通过屏幕就可以直接监视数字化的操作，而且制图分析的结果能很快看到，并可以进行实时的编辑。这时，由于计算机技术及其在自然资源和环境数据处理中的应用，也促使了地理信息系统迅速发展。上一页下一页返回第一节GIS技术概述总之，地理信息系统在这一时期受到了政府部门、商业公司和大学的普遍重视。这个阶段地理信息系统发展的总体特点是：地理信息系统在继承60年代技术基础之上，充分利用了新的计算机技术，但系统的数据分析能力仍然很弱；在地理信息系统技术方面未有新的突破；系统的应用与开发多限于某个机构；专家个人的影响削弱，而政府影响增强。（3）大发展时期（20世纪80年代）由于大规模和超大规模集成电路的问世，推出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通信传输设备的出现为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输时效得到极大的提高。上一页下一页返回第一节GIS技术概述在系统软件方面，完全面向数据管理的数据库管理系统（DBMS）通过操作系统（OS）管理数据，系统软件工具和应用软件工具得到研制，数据处理开始和数学模型、模拟等决策工具结合。地理信息系统的应用领域迅速扩大，从资源管理、环境规划到应急反应，从商业服务区域划分到政治选举分区等，涉及了许多的学科与领域，如古人类学、景观生态规划、森林管理、土木工程以及计算机科学等。（4）应用普及时代（20世纪90年代）由于计算机的软硬件均得到飞速发展，网络已进入千家万户，地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门由于在一定程度上受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。另外，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加，从而导致地理信息系统应用的扩大与深化。上一页下一页返回第一节GIS技术概述2.国内发展状况（1）初级阶段我国地理信息系统方面的工作自20世纪80年代初开始。以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志，在短短几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制定、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在全国范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础。（2）发展阶段地理信息系统进入发展阶段的标志是从第七个五年计划开始。地理信息系统研究作为政府行为，正式列人国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时开展了地理信息系统研究与开发工作。上一页下一页返回第一节GIS技术概述如全国性地理信息系统（或数据库）实体建设、区域地理信息系统研究和建设、城市地理信息系统、地理信息系统基础软件或专题应用软件的研制和地理信息系统教育培训。通过近五年的努力，我国在地理信息系统技术上的应用开创了新的局面，并在全国性应用、区域管理、规划和决策中取得了实际的效益。（3）快速发展阶段自20世纪90年代起，地理信息系统步人快速发展阶段。执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化，力图使地理信息系统从初步发展时期的研究实验、局部应用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据。努力实现基础环境数据库的建设，推进国产软件系统的实用化、遥感和地理信息系统技术一体化。上一页下一页返回第一节GIS技术概述在地理信息系统的区域工作重心上，出现了"东移"和"进城"的趋向，促进了地理信息系统在经济相对发达、技术力量比较雄厚、用户需求更为急迫的地区和城市首先实用化。这期间开展的主要研究及今后尚需进一步发展的领域有：重大自然灾害监测与评估系统的建设和应用；重点产粮区主要农作物估产；城市地理信息系统的建设与应用；建立数字化测绘技术体系；国家基础地理信息系统建设与应用；专业信息系统与数据库的建设和应用；基础通用软件系统的研制与建立；地理信息系统规范化与标准化；基于地理信息系统的数据产品研制与生产。同时经营地理信息系统业务的公司也逐渐增多。上一页下一页返回第一节GIS技术概述总之，中国地理信息系统事业经过十几年的发展，取得了重大的进展。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。三、地理信息系统的构成完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员，其核心部分是计算机软硬系统，空间数据库反映了GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。地理信息系统的组成如图5-2所示。上一页下一页返回第一节GIS技术概述1.计算机硬件系统计算机硬件是计算机系统中的实际物理装置的总称，可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，它是GIS的物理外壳，系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持或制约。GIS由于其任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。GIS硬件配置一般包括四个部分：（1）计算机主机；（2）数据输入设备图像扫描仪、手写笔、数字化仪、光笔、键盘、通信端口等；（3）数据存储设备光盘刻录机、活动硬盘、磁盘阵列磁带机、光盘塔等；上一页下一页返回第一节GIS技术概述（4）数据输出设备笔式绘图仪、喷墨绘图仪（打印机）、激光打印机等。计算机硬件系统的组成如图5-3所示。2.计算机软件系统计算机软件系统是指GIS运行所必需的各种程序，通常包括以下几部分（见图5-4）。计算机系统软件由计算机厂家提供的、为用户开发和使用计算机提供方便的程序系统，通常包括操作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、库程序以及各种维护使用手册、程序说明等，是GIS日常工作所必需的。地理信息系统软件和其他支撑软件可以是通用的GIS软件，也可包括数据库管理软件、计算机图形软件包、CAD、图像处理软件等。上一页下一页返回第一节GIS技术概述GIS软件按功能可分为以下几类。（1）数据输入将系统外部的原始数据（多种来源、多种形式的信息）传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为便于系统处理的内部格式的过程。如将各种已存在的地图、遥感图像数字化，或者通过通信或读磁盘、磁带的方式录入遥感数据和其他系统已存在的数据，还包括以适当的方式录入各种统计数据、野外调查数据和仪器记录的数据。数据输入方式与使用的设备密切相关，常有三种形式：手扶跟踪数字化仪的矢量跟踪数字化它是通过人工选点或跟踪线段进行数字化，主要输入有关图形点、线、面的位置坐标；扫描数字化仪的光栅扫描数字化主要输入有关图像的网格数据；上一页下一页返回第一节GIS技术概述键盘输入主要输入有关图像、图形的属性数据（即代码、符号），在属性数据输入之前，须对其进行编码。（2）数据存储与管理数据存储和数据库管理涉及地理元素（表示地表物体的点、线、面）的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织等。用于组织数据库的计算机系统称为数据库管理系统（DBMS）。空间数据库的操作包括数据格式的选择和转换、数据的连接、查询、提取等。（3）数据分析与处理指对单幅或多幅图件及其属性数据进行分析运算和指标测量。在这种操作中，以一幅或多幅图作为输入数据，而分析计算结果则以一幅或多幅新生成的图件表示，在空间定位上仍与输入的图件一致，故可称为函数转换。上一页下一页返回第一节GIS技术概述空间函数转换可分为基于点或像元的空间函数，如基于像元的算术运算、逻辑运算或繁类分析等；基于区域、图斑或图例单位的空间函数，如叠加分类、区域形状测量等；基于领域的空间函数，如像元连通性、扩散、最短路径搜索等。测量包括对面积、长度、体积、空间方位、空间变化等指标的计算。函数转换还包括错误改正、格式变形和预处理。（4）数据输出与表示模块输出与表示是指将地理信息系统内的原始数据或经过系统分析、转换、重新组织的数据以某种用户可以理解的方式提交给用户，如以地图、表格、数字或曲线的形式表示于某种介质上，或采用CRT（CathodeRayTub）显示器、胶片复制、点阵打印机、笔式绘图仪等输出，也可以将结果数据记录于磁存储介质设备或通过通信线路传输到用户的其他计算机系统。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（5）用户接口模块该模块用于接收用户的指令、程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。系统通过菜单方式或解释命令方式接收用户的输入。由于地理信息系统功能复杂，且用户又往往为非计算机专业人员，用户界面是地理信息系统应用的重要组成部分，它通过菜单技术、用户询问语言的设置，还可采用人工智能的自然语言处理技术与图形界面等技术，提供多窗口和鼠标选择菜单等控制功能，为用户发出操作指令提供方便。该模块还随时向用户提供系统运行信息和系统操作帮助信息，这就使地理信息系统成为人机交互的开放式系统。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（6）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。在优秀的GIS工具支持下，应用程序的开发应是透明的和动态的，与系统的物理存储结构无关，而随着系统应用水平的提高而不断优化和扩充。应用程序作用于地理专题数据或区域数据，构成GIS的具体内容，这是用户最为关心的真正用于地理分析的部分，也是从空间数据中提取地理信息的关键。用户进行系统开发的大部分工作是开发应用程序，而应用程序的水平在很大程度上决定系统的实用性、优劣和成败。上一页下一页返回第一节GIS技术概述3.地理空间数据地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等，由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通信系统输入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。不同用途的GIS其地理空间数据的种类、精度都是不同的，但基本上都包括如下三种互相联系的数据类型。（1）实体间的空间相关性即拓扑关系，表示点、线、面实体之间的空间联系，如网络结点与网络线之间的枢纽关系，边界线与面实体间的构成关系，面实体与岛或内部点的包含关系等。空间拓扑关系对于地理空间数据的编码、录入、格式转换、存储管理、查询检索和模型分析都有重要意义，是地理信息系统的特色之一。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（2）某个已知坐标系中的位置即几何坐标，标识地理实体在某个已知坐标系（如大地坐标系、直角坐标系、极坐标系、自定义坐标系）中的空间位置，可以是经纬度、平面直角坐标、极坐标，也可以是矩阵的行、列数等。（3）与几何位置无关的属性即常说的非几何属性或简称属性（Attribute），是与地理实体相联系的地理变量或地理意义。属性分为定性和定量的两种，前者包括名称、类型、特性等，后者包括数量和等级，定性描述的属性如岩石类型、土壤种类、土地利用类型、行政区划等；定量的属性如面积、长度、土地等级、人口数量、降雨量、河流长度、水土流失量等。非几何属性一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计得到。上一页下一页返回第一节GIS技术概述任何地理实体至少有一个属性，而地理信息系统的分析、检索和表示主要是通过属性的操作运算实现的，因此，属性的分类系统、量算指标对系统的功能有较大的影响。地理信息系统特殊的空间数据模型决定了地理信息系统特殊的空间数据结构和特殊的数据编码，也决定了地理信息系统具有特色的空间数据管理方法和系统空间数据分析功能，成为地理学研究和资源管理的重要工具。4.系统管理操作人员人是GIS的重要构成因素。地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期，处处都离不开人的作用。仅有系统软硬件和数据还构不成完整的地理信息系统，需要人员进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。上一页下一页返回第一节GIS技术概述四、GIS基本原理1.GIS系统的开发方法应用型GIS系统目前常用的开发方法有以下几种形式。（1）单纯二次开发目前国内流行的GIS工具软件提供了二次开发的宏语言，如ERSI公司的AVENUE，MapInfo公司的MAPBASIC。利用这些语言，以原GIS工具软件为平台，可开发符合实际用途的GIS应用软件。缺点是数据库管理功能差，不能充分利用当前成熟的数据库技术；用户界面质量差；开发的语言不是真正的面向对象语言，代码编写、维护困难。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（2）集成二次开发OLE/DDE采用OLEAutomation技术或利用DDE技术，用当前流行的可视化语言作前台，通过OLE或DDE方式控制GIS工具在后台运行，实现，所需要的地理信息系统功能，这种方式能弥补单纯二次开发的不足，界面美观，数据库功能完整，缺点是必须运行在相应地理信息系统平台上，应用程序过于庞大。GIS控件利用GIS工具软件生产厂家提供的建立在OCX基础上的GIS功能组件，如MapInfo公司的MapX、ERSI公司的MapObject等，嵌入到VB、Delphi一类的可视化语言中，实现地理信息系统功能，优点是编程方便，充分体现面向对象编程思想，程序紧凑，体积小，轻量化，由于不需运行在相应地理信息系统平台上，所以投资小，也易于发布。上一页下一页返回第一节GIS技术概述由于独立开发难度太大，单纯二次开发受GIS工具提供的编程语言的限制，因此结合GIS工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式就成为GIS应用开发的主流。它的优点是既可以充分利用GIS工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以利用其他可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大大提高应用系统的开发效率，而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果，更强大的数据库功能，可靠性好、易于移植、便于维护。尤其是使用OCX技术利用GIS功能组件进行集成开发，更能体现出这些优势。由于上述优点，集成二次开发正成为应用GIS开发的主流方向。这种方法唯一的缺点是前期投入比较大，需要同时购买GIS工具软件和可视化编程软件，但"工欲善其事，必先利其器"，这种投资是值得的。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（3）底层开发不购买专用的GIS平台，使用具有底层开发能力的通用开发平台，如VC、Delphi、VB等，从底层做起，构建应用程序。其优点是开发出来的系统针对性强，稳定性好，运行速度快，但工作量大，要求程序员有很强的开发技巧，对GIS理论有很深的理解。2.GIS系统的专业开发工具在GIS系统的发展过程中，目前已出现了大量的GIS系统的专业开发工具。从这些专业开发工具的组成结构上，可以归纳为以下的几个主要类别。（1）模块化GIS模块化GIS系统把GIS系统按功能划分成一系列模块，运行于统一的基础环境中。Intergraph公司的MGE就是一个有代表性的模块化GIS系统。模块化GIS系统具有较强的工程针对性，便于开发和应用。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（2）WebGISWebGIS是Internet技术与GIS系统相结合的产物。已经有一些公司推出了WebGIS产品，如MapInfo公司的MapInfoProServer、MapXtreme，Intergraph公司的GeoMediaWebMap，ESRI公司的InternetMapServerforArcView&MapObject和Autodesk公司的MapGuide等。已经推出的WebGIS是利用现有的GIS软件通过CGI或者ServerAPI构造的过渡产品。随着组件式GIS的发展和分布式对象Web（DistributedObjectWeb）技术的逐渐成熟，未来的WebGIS将是基于COM/ActiveX或COBRA/Java开发的分布式对象GIS系统。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（3）集成式GIS集成式GIS系统，指的是集合各种功能模块的大型GIS系统软件包。ESRI公司推出的Arc/Info，Genasys公司的GenaMap等都是集成式GIS开发工具。集成式GIS系统的优点是各项功能已形成独立的完整系统，缺点是系统复杂、庞大，戚本较高，并且难于与其他应用系统集成。（4）组件式GIS组件式GIS是随着近年计算机软件技术的发展而产生的，代表了GIS系统的发展潮流。组件式GIS具有标准的组件式平台，各个组件不但可以进行自由、灵活的重组，而且具有可视化界面和使用方便的标准接口。最主要的组件式GIS平台就是Microsoft的COM（ComponentObjectModel的简称，即组件对象模型）。上一页下一页返回第一节GIS技术概述基于COM，Microsoft推出了ActiveX控件技术。ActiveX控件已经成为当今可视化程序设计的标准控件，新一代的组件式GIS大都是采用ActiveX控件来实现的。Intergraph公司推出的GeoMedia，ERSI公司推出的MapObjects，MapInfo公司推出的MapX，中科院地理信息产业发展中心开发的ActiveMap等，都是采用ActiveX来实现的。这类GIS系统提供的是为完成GIS系统而推出的各种标准ActiveX控件，使GIS系统开发者不必掌握专门的GIS系统开发语言，只需熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境，知道组件式GIS各个控件的属性、方法和事件，就可以利用各种可视化开发语言和利用这些控件组织实现GIS系统。所以，组件式GIS在系统的无缝集成和灵活性方面具有优势，从一定意义上讲，它代表了GIS系统的发展方向。上一页下一页返回第一节GIS技术概述3.GIS的系统功能地理信息系统的核心是空间数据管理子系统，它由空间数据处理和空间数据分析构成。空间数据的主要来源有专题地图（等水位线图、地形地质图等）、遥感图像数据、统计数据及实测数据等。地理信息系统具有七大功能：数据的存储与管理，数据的提取、转换和编辑，数据重构和数据转换，空间操作和分析，空间数据的查询和检索，空间显示和成果输出以及空间数据的更新。以下分别进行介绍。（1）数据的存储与管理GIS的主要数据可由二维或三维的空间型地图而来，它包括三方面的内容，分别为空间位置、拓扑关系和属性。数据存储是将数据以某种格式记录在计算机内部和外部存储介质上。上一页下一页返回第一节GIS技术概述其存储方式与数据文件的组织密度相关，关键在于建立记录的逻辑顺序，即确定存储的地址，以便提高数据存取的速度。属性数据管理一般直接利用商用关系数据库软件，如ORACLE、SQLServer、FoxBase、FoxPro等进行管理。空间数据管理是GIS数据管理的核心，各种图形和图像信息都以严密的逻辑结构存放在空间数据库中。（2）数据的提取、转换和编辑数据提取即数据采集，是在数据处理系统中将系统外部的原始数据传输给系统内部的过程，主要有图形数据输入（如管网图的输入）、栅格数据输入（如遥感图像的输入）、测量数据输入（如全球定位系统GPS数据的输入）和属性数据输入（如数字和文字的输入）。数据转换是将这些数据从外部格式转换为系统便于处理的内部格式的过程，它提供了一种与其他各种软件进行数据转换的接口，从而增强了GIS空间数据获取的能力。上一页下一页返回第一节GIS技术概述由于采集的各种空间数据不管是实地测量的、室内数字化和扫描的数据，还是空间数据或属性数据，都存在着不完善和错误，因此GIS提供有空间数据（点、线、面）的编辑功能。数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成，图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、图形变换、投影变换、误差校正等功能。（3）数据重构和数据转换空间数据重构包括空间数据和属性数据结构的改变，多指矢量数据结构与栅格数据结构之间的转换。空间数据的转换包括比例尺的缩放、旋转平移和转换。属性数据的转换包括线性和非线性函数的转换。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（4）空间操作和分析这是GIS系统中最关键、最重要的功能，也是GIS有别于其他信息系统的本质特征，因为它的对象是空间数据，不仅包括几何数据，而且涉及属性数据。如果几何数据要进行操作，那么对应的属性数据也要进行相应的分析。（5）空间数据的查询和检索GIS提供了功能强大的查询和检索功能，即从空间位置检索空间物体以及满足一定属性条件的空间对象。（6）空间显示和成果输出空间显示包括图形的二维显示和三维显示，二维可由颜色不同以区分不同的值，三维可以用直观的起伏来表示大小。GIS不仅可以输出全要素地图，还可以根据用户的需要，分层输出各种专题图、各种统计图、图表及数据等。上一页下一页返回第一节GIS技术概述（7）空间数据的更新由于空间实体都处于发展着的时间序列中，人们获取的数据只能反映某一瞬时或一定时间范围内的特征，随着时间的推进，数据会随之改变。数据更新可以满足动态分析的需要，对自然现象的发生和发展做出合乎规律的预测、预报。五、地理信息系统的应用地理信息系统的博才取胜和运筹帷幢的优势，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的重要技术工具，也成为与空间信息有关各行各业的基本工具。以下简要介绍地理信息系统的一些主要应用方面。上一页下一页返回第一节GIS技术概述1.资源管理资源清查是地理信息系统最基本的职能，这时系统的主要任务是将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现。以土地利用类型为例，可以输出不同土地利用类型的分布和面积，按不同高程带划分的土地利用类型，不同坡度区内的土地利用现状，以及不同时期的土地利用变化等，为资源的合理利用、开发和科学管理提供依据。例如，美国资源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蚀为主要目的的多用途专用的土地GIS。上一页下一页返回第一节GIS技术概述该系统通过收集耕地面积、湿地分布面积、季节性洪水覆盖面积、土壤类型、专题图件信息、卫星遥感数据等信息，建立了威斯康星地区的潜在土壤侵蚀模型，据此，探讨了土壤恶化的机理，提出了合理的改良土壤方案，达到对土壤资源保护的目的。2.测绘与地图制图地理信息系统技术源于机助制图。地理信息系统（GIS）技术与遥感（RS）、全球卫星定位系统（GPS）技术在测绘界的广泛应用，为测绘与地图制图带来了一场革命性的变化。集中体现在：地图数据获取与成图的技术流程发生了根本的改变；地图的成图周期大大缩短；地图成图精度大幅度提高；地图的品种大大丰富。数字地图、网络地图、电子地图等一批崭新的地图形式为广大用户带来了巨大的应用便利。测绘与地图制图进入了一个崭新的时代。上一页下一页返回第一节GIS技术概述3.灾害监测利用地理信息系统，借助遥感遥测的数据，可以有效地进行森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和洪水淹没损失的估算，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息。1994年的美国洛杉矶大地震，就是利用ARC/INFO进行灾后应急响应决策支持，成为大都市利用GIS技术建立防震减灾系统的成功范例。比如，通过对横滨大地震的震后影响做出评估，建立各类数字地图库，如地质、断层、倒塌建筑等图库，把各类图层进行叠加分析得出对应急有价值的信息。该系统的建成使有关机构可以对像神户一样的大都市大地震做出快速响应，最大程度地减少伤亡和损失。上一页下一页返回第一节GIS技术概述再如，根据我国大兴安岭地区的研究，通过普查分析森林火灾实况，统计分析十几万个气象数据，从中筛选出气温、风速、降水、温度等气象要素、春秋两季植被生长情况和积雪覆盖程度等14个因子，用模糊数学方法建立数学模型，建立微机信息系统的多因子的综合指标森林火险预报方法，对预报火险等级的准确率可达73%以上。4.城乡规划城市与区域规划中要处理许多不同性质和不同特点的问题，它涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等多个地理变量和大量数据。地理信息系统的数据库管理有利于将这些数据信息归并到统一系统中，最后进行城市与区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划、城市建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置，以及城市环境的动态监测等。上一页下一页返回第一节GIS技术概述这些规划功能的实现，是以地理信息系统的空间搜索方法、多种信息的叠加处理和一系列分析软件（回归分析、投入产出计算、模糊加权评价、0-1模型、系统动力学模型等）加以保证的。我国大城市数量居于世界前列，根据加快中心城市的规划建设，加强城市建设决策科学化的要求，利用地理信息系统作为城市规划、管理和分析的工具，具有十分重要的意义。5.环境保护利用GIS技术建立城市环境监测、分析及预报信息系统，为实现环境监测与管理的科学化、自动化提供最基本的条件。在区域环境质量现状评价过程中，利用GIS技术的辅助，实现对整个区域的环境质量进行客观、全面的评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态。上一页下一页返回第一节GIS技术概述在野生动植物保护中的应用，世界野生动物基金会采用GIS空间分析功能，帮助世界最大的猫科动物改变它目前濒于灭种的境地。GIS技术在这些行动中都取得了很好的应用效果。6.宏观决策支持地理信息系统利用拥有的数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析，为国家宏观决策提供依据。例如，系统支持下的土地承载力的研究，可以解决土地资源与人口容量的规划。我国在三峡地区研究中，通过利用地理信息系统和机助制图的方法，建立环境监测系统，为三峡宏观决策提供了建库前后环境变化的数量、速度和演变趋势等可靠的数据。上一页下一页返回第一节GIS技术概述7.国防GIS技术被广泛地运用到从战略构思到战术安排的各个环节，是现代战争的一个基本特点。GIS技术往往在一定程度上决定了战争的成败。如海湾战争期间，美国国防制图局为战争的需要在工作站上建立了GIS与遥感的集成系统，它能用自动影像匹配和自动目标识别技术，处理卫星和高空侦察机实时获得的战场数字影像，及时将反映战场现状的正射影像叠加到数字地图上，数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时的实时服务。总之，地理信息系统正越来越成为国民经济各有关领域必不可少的应用工具，相信它的不断成熟与完善将为社会的进步与发展做出更大的贡献。上一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用一、GIS在物流系统中的应用1.GIS商业应用GIS最明显的吸引力是通过地图来表现数据，这是通过把空间要素和相应的属性信息关联起来而实现的。地理信息技术的特点使之成为与传统方法迥然不同的解决问题的先进手段。但是制作专题地图并没有超出传统的关系数据库的功能范围，把空间要素和属性信息关联起来所能支持的应用还远不止这些。在传统的关系数据库中，各数据域是平等的，它们按照关系规范化理论组织起来，而在GIS中空间信息和属性信息是不可分割的整体，它们分别描述地理实体的两面，以地理实体为主线组织起来。下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用不仅如此，空间信息还包括了空间要素之间的几何关系，因而GIS能够支持传统的关系数据库所不能支持的空间查询和空间分析，这是制定规划和作出决策的基础。GIS不仅是一种查询信息的方法，也是一种挖掘信息模式的技术。正是由于GIS具有上述独特的优势，使得GIS被越来越多的商业领域用来作为一种信息查询和信息分析工具，GIS技术本身也融入了这些商业领域的通用模型（如ARC/INFO的网络分析模块），因而GIS技术在各个商业领域的应用在深度上和广度上不断发展。事实上，凡是涉及地理分布的领域都可以应用GIS技术。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用2.决策支持系统决策支持系统（Decision-makingSupportSystem，DSS）是管理信息系统应用概念的深化，是一种在管理信息系统基础上发展起来的系统。物流DSS使用嵌入的GIS（或者商业GIS）作为地理数据输出的平台或者服务系统。其中在物流网络设计、销售与营销区域划分、配送资源计划、生产地点选址/设施布置以及车辆计划等方面，应用GIS的地理显示或者图表都能够得到比较不错的效果。通常在使用GIS进行物流建模时，我们需要估计运输时间。在大多数的物流应用中，为了估计运输时间和运输成本，我们有必要计算出两个位置之间的距离。通常有以下几种做法。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用①计算两个坐标之间的直线距离并将它同一个因子相乘，以此来估计两点之间的迂回路程，这当然是一个非常简单的方法，除了两点的坐标之外，我们并不需要其他的信息，在这种方法中，DSS根据不同的地区而使用不同的因子。②另一种计算运输距离的方法是使用实际的路线网络，从中找到最好的一条路线，接着确定它的距离，这种方法需要有关道路网络的大量精确信息，其中可能包括单向行驶街道、转弯障碍以及类似的其他细节材料。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用3.物流网络选址物流网络中的各个节点（如工厂、仓库、零售/服务中心等）的选址也是一个十分重要的决策问题，它决定了整个物流系统的模式、结构和形状。早期的选址模型研究通常把运输成本作为重要的因素。物流网络中设施选址不仅要考虑运输服务水平，还影响着库存战略决策，同时要考虑上游提供服务的供应商以及下游接受服务的客户，因此十分复杂。其中的供应商/客户位置定位、配送中心的位置、仓库的布局、运输的最佳路径规划都是空间信息的基本应用。因此，可以以GIS技术为支持，结合最短路径分析，构建物流网络中设施选址模型。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用物流设施选址是一个复杂的决策过程，一个最佳的位置是由许多的因素决定的，传统的选址方法几乎都是先建一个模型，然后经过一系列的计算得出设施点的位置，缺乏计算机和决策者的动态交互过程，而这样的功能只有GIS能够实现，这就是基于GIS建立物流设施选址模型的基础。4.提高利用率利用地理信息技术可以提高仓库等物流设施的利用率。据统计，目前我国物流设施的空置率高达60%，仓库利用率不足60%，名不副实、重复建设、资源浪费的现象十分严重，这在全球物流业中是绝无仅有的。应用地理信息技术进行空间数据分析，可以辅助决策物流设施的分布，从而减少浪费。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用物流具有空间尺度和空间特征的性质是GIS技术与物流技术集成的基础，GIS应用于物流，从根本上改变传统物流的管理方式和分析模式，具有广阔的应用前景。物流活动具有资源庞杂、流动空间广、过程复杂的特点，而地理信息技术具有强大的空间信息获取、管理、分析、决策及其他一些功能。将地理信息技术应用于与人们生活有密切关系的精确物流，对于解决物资的高效、合理流动，达到物资配给效益最大化问题将具有重要的意义和广阔的前景，也具有很强的时代特征。二、物流GIS的开发方法系统的开发方法包括生命周期法、结构化方法、原型法和面向对象的开发方法等。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用1.生命周期法新系统在旧系统的基础上产生、发展、老化、消亡，最后又被更新的系统所取代，这个过程称为系统生命周期，其使用的方法称为生命周期法比较（LifeCycleApproach）。生命周期的概念自20世纪70年代被引入软件工程领域以来，已经成为管理和控制工程项目的重要手段，也形成了管理信息系统开发的主流方法——生命周期法，对结构化方法和原型法的形成产生了影响。结构化方法是生命周期法的延伸和发展，而原型法是对结构化方法的发展和补充。生命周期法的理论基础是严密的，它的思想基础是信息在建立之前就能被充分理解。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用生命周期法严格划分工作阶段，然后一步一步地依次进行，前一阶段是后一阶段的工作依据，每个阶段又划分详细的工作步骤，顺序作业。生命周期法开发过程包括六个阶段：系统申请阶段、系统规划阶段、系统分析阶段、系统设计阶段、系统实施阶段、系统运行和维护阶段。也有把申请与规划阶段合并成为一个阶段，形成五阶段划分的方法。2.结构化方法结构化方法（StructuredApproach）也称为新生命周期法，是生命周期法的继承与发展，是生命周期法与结构化程序设计思想的结合。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用结构化的最早概念是描述结构化程序设计方法的，它用三种基本逻辑结构来编程，使之标准化、线性化，结构化方法不仅提高了编程效率和程序清晰度，而且大大提高了程序的可读性、可测试性、可修改性和可维护性。后来，把结构化程序设计思想引入信息系统开发领域，逐步发展成结构化系统分析与设计的方法。（1）基本思想结构化方法依然沿用"自顶而下，逐步求精"的思想方法，从全局出发，全面规划分析，从而确定简明的、易于导向的系统开发方式，弥补生命周期法的不足。结构化方法的基本思想是用系统工程的思想和工程化的方法，根据用户至上的原则自始至终按照结构化、模块化的方法，自顶而下地对系统进行分析与设计。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用具体说，就是先将整个系统开发过程划分若干个相对独立的阶段，如系统规划、系统分析、系统设计和系统实施等，在前三个阶段坚持自顶而下地对系统进行结构化划分。在系统调查或理顺管理业务时，应从最顶层的管理业务入手，逐步深入至最基层。在系统分析，提出新系统方案和系统设计时，应从宏观整体考虑入手。先考虑系统整体的优化，再考虑局部的优化问题。（2）实施在系统实施阶段则应该坚持自底向上逐步实施，即组织资源从最基层的模块开始编程和调试，然后按系统设计结构，将模块按层次一个个拼接到一起进行调试，自底向上、逐层地构建整个系统。结构化方法包括结构化分析（SA），结构化设计（SD）和结构化程序设计（SP）。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用结构化方法的工作流程仍然符合生命周期法的基本框架。结构化方法的根本特点是系统分析、系统设计和程序设计的结构化、模块化，这与面向对象的程序设计并不矛盾。在面向对象的事件代码和自定义方法程序中，依然采用结构化程序设计的三种基本结构。3.原型法（1）与结构法比较原型法是20世纪80年代，随着计算机软件技术的发展，特别是在关系数据库系统（RelationalDataBaseSystem，RDBS）、第四代程序设计语言（4thGenerationLanguage，4GL）和各种系统开发生成环境产生的基础之上，提出的一种从设计思想、工具、手段都全新的系统开发方法。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用与前面介绍的结构化方法相比，原型法摒弃那种一步步周密细致的调查分析，逐渐整理出文字档案，最后才能让用户看到结果的烦琐做法，一开始就根据用户的要求，由开发者与用户共同确定系统的基本要求和主要功能，在强有力的软件开发环境的支持下，短时间内构造出初步满足用户要求的初始模型系统。然后，开发者与用户一起对模型系统进行反复评价、协商修改，最终扩充形成实际系统。因此原型法一经问世，立即得到广泛的重视，迅速得以推广。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用（2）与新生命周期法比较原型法（PrototypingApproach）是与生命周期法完全不同的信息系统开发方法。以结构化系统分析与设计为核心的新生命周期法，以其严密的理论基础、严格的阶段划分、详细的工作步骤、规范的文档要求，以及"自顶而下，逐步求精"的方法，导致它在信息系统开发方法中的主导作用。首先，其开发过程烦琐复杂，灵活性较差；其次，系统开发周期长，难以适应内外环境变化。另外，生命周期法和结构化方法需要管理工作程序化、管理业务标准化、数据资料规范化，并且需要相对稳定的管理体制和业务流程，这与那些管理基础薄弱的单位开发信息系统不相适应。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用4.面向对象的开发方法面向对象的开发方法（ObjectOrientedDevelopingApproach）起源于程序设计语言，但远远超出程序设计的范畴，发展成包括面向对象的系统分析（OOA）、面向对象的系统设计（OOD）和面向对象的程序设计（OOP）的方法体系。同时，它也代表一种更接近自然的思维方法。面向对象的方法是一种分析、设计、思维和程序设计方法。面向对象方法所追求的基本目标是分析、设计和实现一个系统的方法，使之尽可能接近人们认识一个系统的方法，也就是使描述问题的问题空间和解决问题的方法空间在结构上尽可能一致。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用其基本思想是：对问题空间进行自然分割，以便更接近人类思维的方式；建立问题域模型，以便对客观实体进行结构模拟和行为模拟，从而使设计的软件尽可能直接地描述现实世界，构造模块化、可重用、维护性好的软件，且能控制软件的复杂性和降低开发维护费用。在面向对象的方法中，对象作为描述信息实体的统一概念，把数据和对数据的操作融为一体，通过方法、消息、类、继承、封装和实例化等机制构造软件系统，且为软件重用提供强有力的支持。相对而言，原型法是一种基于4GL的快速模拟方法，它通过模拟以及对模拟后原型的不断讨论和修改，建立系统。要将这样一种方法应用于一个大型信息系统开发过程中的所有环节是根本不可能的，故它多被用于小型局部系统或处理过程比较简单系统的设计到实现环节。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用而面向对象法是一种围绕对象进行系统分析和系统设计，用面向对象的工具建立系统的方法。这种方法可以普遍适用于各类信息系统开发，但是不能涉足系统分析以前的开发环节。综上所述，结构化系统开发方法是真正能较全面支持整个系统开发过程的方法，而其他几种方法尽管有很多优点，可以作为结构化系统开发方法在局部开发环节上的补充，暂时却不能替代其在系统开发过程中的主导地位，尤其是在占目前系统开发工作量最大的系统调查和系统分析这两个重要环节。这里再一次强调文中所列举的几种方法不是相互独立的，它们经常是可以混合应用的。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用三、物流GIS系统总体设计GIS软件是构成整个系统的核心框架，其功能的好坏决定了GIS系统功能的强弱。因此，选择适合自身的需求的GIS平台是一个十分重要的问题。目前许多软件公司都开发了ActiveX控件，合理选择和运用现成的控件，减少了开发者的编程工作量，使开发者避开某些应用的具体编程，直接调用控件，实现这些具体应用，不仅可以缩短程序开发周期，使编程过程更简洁，而且用户界面友好。与利用OLEAutomation技术作为服务器的MapInfo相比，利用控件开发速度快，占用资源少，而且易实现许多底层的编程和开发功能。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用一般来说，系统设计与开发分为以下几个阶段：系统规划、系统分析、系统设计、系统实施和系统评价。其中系统规划包含长远战略规划、立项前的项目总体规划和项目执行规划三个层次。系统开发应该基于企业总体战略目标来进行，将管理目标转化为对信息的需求，按照"自顶而下"的方法来进行。总体规划是物流地理信息系统开发过程的第一步，一个有效的规划是系统开发成功的保证。1.系统规划系统规划的主要任务是要明确系统目标和要求，进行系统初步调查与可行性分析。在立项之后进行的具体规划则需要确定系统开发策略并提出开发方案。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用2.系统分析系统分析包括需求功能分析、数据结构分析和数据流分析，是系统设计的依据。它的基本原则是保障系统的实用性、降低系统开发和应用的成本以及提高系统的生命周期。为了能做出一个比较完善的系统设计方案，不仅需要认真地进行用户需求的详细调查，正确地确定系统的具体目标与功能，还需要在现有技术条件、现有数据条件和用户需求等几个方面之间寻求平衡，做出决策。系统分析的核心任务，是建立目标系统逻辑模型。这个逻辑模型的基本架构是以数据流程图为核心，包括数据字典、数据立即存取图和处理逻辑表达工具等一系列图表。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用系统分析也是发现、识别和定义需求的过程，其主体和核心是需求分析，但不等于需求分析。系统分析须从现有系统入手，通过调查、分析获得现有系统的物理模型，对物理模型进行抽象得到现有系统逻辑模型，再从现有系统逻辑模型导出目标系统逻辑模型。系统分析包括五个基本要素：目的、替代方案、模型、费用和效益、评价基准。（1）目的目的是决策的出发点，为了正确获得决定最优化物流系统方案所需的各种有关信息，系统分析人员的首要任务就是要充分了解建立系统的目的和要求，同时还应确定系统的构成和范围。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用（2）替代方案一般情况下，为实现某一目的，总会有几种可采取的方案或手段。这些方案彼此之间可以替换，故叫做替代方案或可行方案。选择一种最合理方案是物流系统分析研究和解决的问题。（3）模型模型是对实体物流系统抽象的描述。它可以将复杂的问题化为易于处理的形式。即使在尚未建立实体物流系统的情况下，也可以借助一定的模型来有效地求得物流系统设计所需要的参数，并据此确定各种制约条件。同时我们还可以利用模型来预测各替代方案的性能、费用和效益，有利于各种替代方案的分析和比较。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用（4）费用和效益费用和效益是分析和比较抉择方案的重要标志。用于方案实施的实际支出就是费用，达到目的所取得的成果就是效益。如果能把费用和效益都折合成货币形式来比较，一般说来效益大于费用的设计方案是可取的，反之则不可取。（5）评价基准评价基准是物流系统分析中确定各种替代方案优先顺序的标准。通过评价标准对各方案进行综合评价，确定出各方案的优先顺序，评价基准一般根据物流系统的具体情况而定，费用与效益的比较是评价各方案的基本手段。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用3.系统设计系统总体设计又称系统初步设计或系统概要设计，是系统建设中重要的阶段之一，它是在系统分析的基础上进行的具体设计过程，也是选择最佳实现方案的过程，其主要工作为总体设计。从工程实践看，总体设计通常包括需求说明、系统处理流程设计、总体技术方案设计、应用系统设计、接口设计、开发环境设计、测试环境设计、运行环境设计和应用系统维护设计等。总体设计的核心任务是完成系统模块结构设计，即在目标系统逻辑模型的基础上，把系统功能划分为若干子系统，再将子系统分解成功能单一、彼此相对独立的模块，形成具有层次关系的模块结构，包括系统模块的组成、模块的功能和模块间的相互关系。实际上，就是为了设计新系统的总体框架。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用在满足系统的总体功能的前提下，往往将系统划分成为若干子系统进行详细设计，使系统结构和数据组织尽可能的合理，并使系统实施简单、灵活、可靠和经济。系统设计的基本内容和工作过程包括概要（初步）设计、建立系统模型、详细设计及设计审查。一般采用"自顶而下、逐步求精"的结构分析方法。一般而言，系统设计的主要工作有以下六个方面。（1）总体结构设计包括模块结构设计，网络结构设计和信息系统流程图设计等。应当完成的主要工作成果是详细的功能结构图，网络拓扑结构图和模块结构图。（2）代码设计完成的主要工作成果是代码编写规则，编码设计和代码维护设计。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用（3）系统物理配置方案设计包括设备设置、通信网络的选择和设计以及DBMS的选择等。（4）数据文件和数据存储设计在数据流程图（DataFlowDiagram，DFD）和数据字典（DataDictionary，DD）的基础上进行数据库的概念、逻辑和物理设计，以及数据的安全保密设计等。（5）输入/输出设计包括输入设计和输出设计等。建立经过扩展的完善的用户接口雏形，即完善用户界面的框架设计。（6）计算机处理过程设计包括各层次的处理流程图设计，程序流程图设计及编写程序设计说明书等。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用从逻辑模型到物理模型的设计是一个由抽象到具体的过程，有时没有明确的界限，甚至可能有反复。经过系统设计，设计人员应该能为程序员提供经过评审的完整、清楚、准确、规范的系统设计文档，且对设计规范中不清楚的地方做出解释。系统设计是一个比较艰难的工作，有时候还需要较长的过程。系统设计难就难在设计人员与用户的全面沟通，沟通需要较长的时间，在这方面需要双方密切融合，设计人员要熟悉系统的业务，而用户要知道地理信息系统能够做什么。最理想的情况就是设计人员同时又是专业人员。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用4.系统实施系统实施是指在系统概要设计和详细设计以后的系统实现与交付过程，是系统建设付诸实现的实践阶段。在这一阶段中，需要投入大量的人力、物力，并占用较长的时间，更应该做好细致的组织工作，制订出周密的计划。按照系统设计的既定目标，将子系统逐步细化，数据录入应提前于代码编写，代码的编写要尽量做到标准化和通用化，反复调试运行，对所编制的程序应该按统一的格式编写程序说明，对进行大的修改和方案变动要及时沟通。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用系统实施分为两个阶段。（1）第一阶段第一阶段是系统技术实现过程和对这个过程的管理，包括建立编程标准、程序设计、测试、建构和发行，这都是交付前的工作。实施阶段交付物包括软件、数据和文档资料，最终发行的软件是交付物的核心，用户手册等其他交付物也必不可少。（2）第二阶段第二阶段是用户转化阶段，即系统发行后交付用户使用的过程，包括用户培训、业务流程重组实施、系统转换、运行和维护。这主要是系统实施的用户化过程。这一阶段的交付物主要是用户实施方案，包括培训方案、重组实施方案、转换方案、运行和维护方案，维护记录与修改报告等。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用5.系统评价系统评价是对已建立的系统性能进行考察、分析和评判，判断其是否达到系统设计时所预定的效果，评价系统目标实现的程度，包括系统效率、系统可靠性、可扩展性、可移植性和系统效益等。评价的主要依据是系统日常运行记录和现场实际监测数据。评价的结果可以作为系统改进的依据。下面将对物流GIS系统的分析和设计的部分内容分别进行阐述。四、系统分析1.系统需求分析简单地讲，物流GIS系统的目标是构建一个基于GIS平台上的物流管理信息系统。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用据调查，在某些企业中物流成本占销售额的30%以上，物流是企业满足客户服务的重要因素之一，对企业竞争战略成败的影响举足轻重。物流管理作为管理学领域之一，其基本的活动可以归纳为规划、组织和控制。而影响物流规划和决策的中心则是运输、库存和选址战略组成的相互影响的三角形。系统的功能要求主要为以下部分。（1）分析功能提供三种分析方式一是对各个行政区、商业中心和商业街的"网点数、零售额、从业人员数、营业面积、人口、收入"做到对比分析，并可计算占全市的比重；二是提供统一标尺工具，计算两点间的折线距离和直线距离；三是提供计算商业点的影响面的工具，根据选择的商业点和输入半径，做出商业点影响带，并计算影响带中的网点密度和行业结构、业态结构等。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用（2）物流管理面广量大对数据的要求应该适应海量数据的查询。查询功能分为信息点取和条件查询。信息点取是使用信息点取工具，获得地图上商业点的详细信息。条件查询是根据选择的条件，从数据库中查找符合条件的商业网点，显示各网点的基本信息，并根据地理范围做汇总；同时可在分类显示时选择排序列和查看挑选信息等。（3）数据的更新各类信息的快速输入、查询、修改、删除以及对各类数据的合理性检查。数据动态更新，保证了数据的现实性。（4）适应不同的数据源不仅可以在MapInfo浏览或定制界面输入数据，并能有效地读取其他格式的数据。地图的基本操作实现放大、缩小、漫游、图层控制和缩放范围等。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用（5）系统的各个功能应该采取通用、开放、可扩充的设计思想使各功能以独立的模块出现，用户可以任意、灵活地组合和取舍，可以根据工作的不同阶段建立不同的图层而决定系统的内容。（6）总体信息显示显示对商业网点的总体描述，并分类别地在地图上显示各行业各区域的商业点分布。（7）专题颜色渲染功能根据选择对符合条件的商业网点以一种明显的颜色突出显示；同时可以对某些指标的不同值以不同颜色显示。实现图形数据和属性数据的统一操作，通过图形实现对属性的输入，并提供属性数据库的直接修改。（8）打印功能打印当前地图并可打印当前查询结果表格数据。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用2.数据分析在物流GIS系统中，数据可以分为两种，即地理数据和属性数据，前者包括由GIS提供的空间图形数据和非空间属性数据，后者为物流应用所需的数据如客户清单、库存清单、物流节点位置、运输费率或运输成本、车辆调度信息以及其他所需信息等。地理数据也叫做空间数据，是指建立地理信息系统所需要的矢量地图和地图信息包含的各类属性数据。（1）数据来源地理数据可以有多种实现，方式，包括数据转换、遥感数据处理以及数字测量等等。例如，图形数据可通过对地形图和各种专题地图的数字化操作获取，这也是地理信息系统最大量、最基本的数据，多为矢量形式；图像数据主要由航空和航天遥感得来的数据，以栅格形式表达。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用属性数据用于描述上述图形和图像实体的属性，多为数字型或字符型数据。目前，在地理信息系统中使用最广的是矢量数据结构和栅格数据结构。矢量数据结构主要以点、线、面、体的对象格式来描述城市要素的空间位置和关系。栅格数据结构则是把物流要素按规则的网格（正方形、长方形、三角形）划分开，并按网格所在行列位置取值。（2）数据编码利用数据编码技术可加速数据的处理，在物流地理信息系统中，主要包括物流专业数据和地理信息数据的编码技术。计算机技术、激光技术和全息摄影技术带来了数据录入方法的革新，无须人工录入就可以将数据输入计算机内存。条码技术是现在比较流行的数据录入技术，这项技术便于快速而准确地传输数据，同时有助于对数据进行分类、筛选和重组，将数据转化成网络规划所需的信息。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用特别要注意的是如何设计编码使其成为可能对网络规划和运作有用的数据。物流数据企业通常按客户（姓名和地址）来收集销售数据。如果按地理位置而不是客户排列销售数据，物流网络规划过程可以大大加快。运输决策、设施选址决策和库存决策的分析工作都会因为有这样的地理数据库而得到改进。对物流网络的设计人员来说，一个顾客就是一个地理位置及与其他位置的距离。理想的物流数据应该是顾客的地理编码。地理数据数据地理编码的方法有几种。一种简单的方法是将直线网格层叠于地图上，然后以水平方向、垂直方向的方格数作为地理编码。例如，许多地图都标出了纬度和经度坐标，这也可以作为地理编码。或者，可以利用全球卫星定位系统找出经纬度坐标。上一页下一页返回第二节物流领域中GIS技术的应用然后，将客户和销售数据放在网格线所划分的不同单元格中。也就是说，将位于某一单元格里的某客户的信息与同一单元格里的其他客户的信息汇总在一起，同时单元格里所有的客户都被视为位于单元格的中心或重心处。决定网格大小需要平衡两方面因素，一是数据过分集中，会导致数据准确'性的丧失；二是数据过分复杂