第六章-地理信息系统.ppt

1、第 六 章,地理信息系统 GIS,主要内容,6.1 GIS的概述 6.2 GIS的组成与工作原理 6.3 GIS空间数据的组织与管理 6.4 GIS在物流管理中的应用,6.1 GIS的概述,6.1.1 GIS相关概念 地理：是研究地球表面的地理环境中各种自然现象和人文现象，以及它们之间相互联系的学科。 地理信息：是指与研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示地球表层物体及环境固有的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律。 地理信息处理具备信息的一般特性外，还具备以下特性： （1）空间定位特征 （2）多维结构特征 （3）时序动态特征 （4）大信息量特性,三、地理信息系统GIS,地理信息系统（G

2、IS）是在计算机软硬件支持下，运用系统工程和信息科学方法，对地表空间数据进行采集、存储、显示、查询、操作、分析和建模，以提供对资源、环境和区域等方面规划、管理、决策和研究的人机系统。主要提供空间信息查询和分析、可视化、制图和辅助决策等功能。 与一般的信息系统相比，地理信息系统具有以下特征： （1）目的专一性 （2）处理数据的多样性 （3）强调空间分析 （4）与其他学科密切相关,GIS与其他信息系统的关系,GIS与其他信息系统的不同,6.1.2 GIS的发展,GIS在国外的发展 （1）60年代起源于北美：加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料，于60年代开始建立GIS。 （2）70年代是

3、巩固发展阶段：这个阶段的GIS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 （3）80年代高速发展阶段：应用领域迅速扩大，具有了栅格-矢量转换技术、自动拓扑编码、图符自动拼接、空间数据库管理等等新的技术突破。 （4）90年代后应用普及阶段：GIS从技术上将向更具有互操作性和更加开放化、网络化、分布化、移动化、可视化的方向发展。,GIS在国内的发展 （1）准备阶段（1980年到1985年）：进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。 （2）起步阶段（1986年到 1990年）：从七五计划开始作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划 （3）快速发展阶段（90年代末到现在）

4、：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。,6.1.3 GIS的功能与分类,一、GIS的功能 （1）数据采集和编辑 （2）空间信息查询和分析 （3）制图功能 （4）辅助决策功能 二、GIS的分类 （1）工具型GIS：工具型GIS也称为GIS工具、GIS开发平台、GIS外壳、GIS 基础软件等，具有地理信息系统的基本功能，但没有具体的应用目标，只是供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台。,MAPGIS ARC/INFO MAPINFO,（2）应用型GIS：应用型GIS是根据用户需求和应用目的而设计的解决实际问题的GIS，具有具体的应用目标、特定的数据

5、、特定的规模和特定的服务对象。 1）专题GIS：是以某个专业领域为其研究和分析对象的系统 2）区域GIS：是以某个地区为其研究和分析对象的系统,铁路GIS 公安警用GIS 医疗机构GIS,6.2 GIS的组成与工作原理,6.2.1 GIS的组成 GIS首先是一个信息系统，是一个人机交互系统。主要由计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据、系统用户4个部分。,一、GIS的计算机硬件系统组成,计算机硬件设备：输入/输出设备、中央处理单元、存储器（包括主存储器、辅助存储器）等。 GIS专用设备支持：比如数字化仪、扫描仪、绘图仪等。另外随着信息技术的不断发展 计算机网络,二、GIS的软件组成,信息

6、系统的软件：如操作系统、工具软件（如数据库管理系统DBMS）和通用应用软件（如OFFICE等） GIS的专用软件：如计算机图形软件包、CAD、图像处理软件等。,三、地理空间数据库,GIS中的数据根据其来源可以包括以下类型： （1）地图数据 （2）影像数据 （3）地形数据 （4）属性数据 （5）元数据,四、系统用户,如果没有人来管理系统、制定计划、应用于实际问题，GIS将没有什么价值。系统用户主要是指GIS的系统开发、管理和使用人员。,6.2.2 GIS的工作原理,GIS工作流程以分为5个阶段： （1）数据采集与输入 （2）数据编辑与处理 （3）数据存储与管理 （4）空间统计与分析 （5）数据显

7、示与输出功能,图6-10 GIS的数据采集,GIS数据输出示例,专题图 影像图 统计表,6.3 GIS的空间数据的组织与管理,6.3.1 GIS的空间数据模型与结构 一、数据模型 数据模型是把现实世界的信息转换存储的计算机世界的中间过程，对地理信息的数据表达可以采用矢量数据模型和栅格数据模型。,矢量模型与栅格模型,二、数据结构,（1）栅格数据结构 栅格数据模型最简单的格式是用规则的正方形或矩形栅格组成 每个栅格或像素（对图像元素）的位置由栅格所在的行列号定义 一个点（如房屋）由单个栅格表达，一条线（如河流）等 在栅格文件中，每个栅格只能赋于唯一的值 （2）矢量数据结构 基于矢量模型的数据结构简

8、称为矢量数据结构 矢量也叫向量，数学上称“具有大小和方向的量”为向量 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式 这种数据组织方式定位明显、属性隐含，能最好地逼近地理实体 三、数据结构的转换 从矢量到栅格的转换（栅格化） 从栅格到矢量的转换（矢量化）,6.3.2 GIS的空间数据的组织,一、图幅数据组织 GIS中将某一问题域或某一项GIS任务称为一个GIS工程。由于GIS工程涉及范围广（如全市、全省、全国甚至全球），在管理空间数据时必须进行分幅管理（同传统地图分幅）。 图幅一般对应一块区域，常见的分幅方式有标准分幅和区域分幅。例如研究县域的土地利用现状图就会有乡镇分

9、幅和1：1万分幅两种形式。根据需要往往将一幅或相邻几幅图当作一个工作单元，称之为工作区,6.3.3 GIS的空间数据的管理,GIS空间数据库：也称地理信息系统的数据库或地理数据库，是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合，是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。 空间数据库的组成,6.3.3 GIS的空间数据的管理,GIS空间数据库：也称地理信息系统的数据库或地理数据库，是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合，是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结

10、构的文件的形式组织在存储介质之上的。 空间数据库的组成,6.3.3 GIS的空间数据的管理,二、矢量数据的管理 （1）文件关系数据库混合管理 （2）全关系型数据库管理 （3）对象关系数据库管理 三、栅格数据的管理 （1）文件管理方式 （2）文件数据库管理方式 （3）关系数据库管理,6.4 GIS在物流中的应用,6.4.1 GIS在物流分析中的应用 （1）车辆路线模型：用于解决一个起始点、多个终点的货物运输中如何降低物流作业费用并保证服务质量的问题。 （2）最短路径模型：最短路径算法会计算出从出发点到目标点的最短路径怎么走。最短路径算法上的模型是基于图数据结构的搜索，生成路径。 （3）网络物流模

11、型：用于解决寻求最有效的分配货物路径问题，也就是物流网点布局问题。 （4）分配集合模型：可以根据各个要素的相似点把同一层上的所有或部分要素分为几个组，用以解决确定服务范围的销售市场范围等问题。 （5）设施定位模型：用于确定一个或多个设施位置。在物流系统中，仓库运输线共同组成了物流网络，仓库处于网络的节点上，节点决定线路。,6.4.2 GIS在配送中心中的应用,（1）配送区域划分：企业可以参照地理区域，根据各个要素的相似点把同一层上的所有或部分要素分为几个组，用以解决确定服务和销售市场范围等问题。 （2）客户定位：可以在地图上对新客户进行地理位置的定位或者修改老客户的地理位置，从而使企业能精确的

12、确定配送点和客户的位置。 （3）物流中心选址：在既定区域内设立多少个仓库，每个仓库的位置，每个仓库的规模，以及仓库之间的物流关系等，运用此模型均能很容易地得到解决。 （4）物流配送的动态监测：可以将纸面上的表格和图形通过GIS 转化为空间网络图，使物流信息更加形象化和直观化。 （5）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。,6.4.3 GIS在运输管理中的应用,（1）实时监控：经过GSM网络的数字通道，将信号输送到车辆监控中心，监控中心通过差分技术换算位置信息，然后通过GIS将位置信号用地图语言显示出来 （2）定位跟踪：在主控中心的电子地图上选定跟踪车辆，将其运行位置在地图画面上保存，精确定位车辆的具体位置、行驶方向、瞬间时速，形成直观的运行轨迹。 （3）指挥调度：监控中心借助于GIS就可以根据车辆信息、位置、道路交通状况向车辆发出实时调度指令，实施车载配货等。 （4）规划车辆路径：结合真实环境中所采集到的空间数据，分析客、货流量的变化情况，对公司的运输线路进行优化处理，可以便利地实现以费用最小或路径最短等目标为出发点的运输路径规划。 （5）信息的查询：客户通过网络实时查询车辆运输途中的运