第三章物流信息系统的支撑技术4_GIS

1、第四节第四节 地理信息系统地理信息系统 （ Geographic Information System， GISGIS） 学习思路学习思路: :什么是什么是 GIS? GIS? 定义及定义及 特点特点GISGIS的的 组成组成GISGIS功能功能 及工作及工作 流程流程GIS GIS 的应用的应用1 1、地理：、地理：地球表面各种地球表面各种自然自然现象和现象和人文人文现象以及他们之间的相互关现象以及他们之间的相互关系和区域分异。系和区域分异。2 2、地理数据：、地理数据：用来描述地球表面所有要素的数量、质量、分布、联系和规用来描述地球表面所有要素的数量、质量、分布、联系和规律信息的数字、律信

2、息的数字、 文字、图像和图形和声音符号的总称。文字、图像和图形和声音符号的总称。 n珠穆朗玛峰高程为珠穆朗玛峰高程为8848.13米米数字数字 n北京位于华北平原的西北部北京位于华北平原的西北部文字文字 n卫星遥感发回地表植物土壤分布状态卫星遥感发回地表植物土壤分布状态图象图象 n地图上描绘了七大洲四大洋地理分布地图上描绘了七大洲四大洋地理分布图形图形 n输入北京位置坐标，发声输入北京位置坐标，发声 “这里是北京这里是北京”声音声音 一、基本概念一、基本概念卫卫星星遥遥感感图图3、地理信息：、地理信息：有关地理实体性质、特征和运动状态的表征。有关地理实体性质、特征和运动状态的表征。或一切与空间

3、位置有关的信息都叫地理信息。或一切与空间位置有关的信息都叫地理信息。 地理信息的载体地图地理信息的载体地图 地图是地理信息最常见的载体，地图表现了各种地理要素地图是地理信息最常见的载体，地图表现了各种地理要素的数量、质量特征及时空关系。地图是地理信息系统中不可的数量、质量特征及时空关系。地图是地理信息系统中不可缺少的工具。缺少的工具。4、地理信息系统（、地理信息系统（GIS）：）：地理信息系统是一种能把图形地理信息系统是一种能把图形管理系统和数据管理系统有机地结合起来，对各种空间信息管理系统和数据管理系统有机地结合起来，对各种空间信息进行收集、储存、分析和可视化表达的信息处理与管理系统。进行收

4、集、储存、分析和可视化表达的信息处理与管理系统。例如例如: :一条道路或一幢房子的空间位置、几何形态，以及道路的类别、宽度、建筑材料种类，房子的主人、建筑年代等输入到计算机中，借助计算机的硬件、软件对之进行各种查询和分析，并以地图的表现形式显示出来。二、地理信息系统的组成二、地理信息系统的组成（五个部分）：五个部分）：硬硬 件件软件软件数据数据人员人员方方 法法输入设备输入设备专用设备专用设备常规设备常规设备GPS全数字摄影全数字摄影 测量工作站测量工作站解析和数字解析和数字 摄影测量仪器摄影测量仪器遥感与遥感遥感与遥感 图象处理系统图象处理系统全站仪全站仪扫描仪扫描仪数字化仪数字化仪键盘、鼠

5、标键盘、鼠标计算机计算机工作站工作站服务器服务器硬盘阵列硬盘阵列存储设备存储设备活动硬盘活动硬盘光盘机光盘机磁带机磁带机输出设备输出设备绘图仪绘图仪终端终端打印机打印机1、计算机硬件系统、计算机硬件系统操作系统操作系统 （系统调用、设备运行、网络等）（系统调用、设备运行、网络等）系统库系统库 （编程语言、数学库等）（编程语言、数学库等）标准软件标准软件 （图形、数据库等）（图形、数据库等）GIS基本功能软件基本功能软件GIS应用软件应用软件用户界面用户界面GIS软件软件基础软件基础软件系统软件系统软件GIS2 2、计算机软件系统（三大板块）、计算机软件系统（三大板块） GIS GIS中有三种数

6、据，即中有三种数据，即空间数据空间数据、属性数据和时间属性数据和时间数据。数据。n空间数据空间数据 是描述目标的空间位置、几何形态以及与是描述目标的空间位置、几何形态以及与其他目标的空间关系的数据。例如描述一幢房子位其他目标的空间关系的数据。例如描述一幢房子位置和形状的坐标数据。空间数据通常是通过测绘手置和形状的坐标数据。空间数据通常是通过测绘手段获取的（包括地图、遥感、段获取的（包括地图、遥感、GPSGPS等）。等）。 n属性数据属性数据 指描述空间目标的社会或自然属性的数据，指描述空间目标的社会或自然属性的数据，如房子的户主、建筑年代、建筑材料等。如房子的户主、建筑年代、建筑材料等。 3

7、3、地理数据、地理数据（1）低级技术人员：不必知道GIS如何工作，任务是数据的输入、结果的输出等。 （2）业务操作人员：运行和完成应用任务。 （3）软件技术人员：开发及数学模型的建立，应熟练掌握GIS的操作。 （4）科研人员：利用GIS 进行科研工作，并提出新的 应用项目、新的要求和功能。 （5）管理人员：包括决策 和公关等人员，应懂得GIS 技术，能介绍GIS的功能， 寻找用户等。咨咨询询 管管理理 信息信息管理管理 数据数据整理整理 4 4、管理和操作人员、管理和操作人员 模型是在对专业领域的具体对象与过程进行大量研究的基础上总结出来的规律表示。 GIS利用这些模型对大量空间数据进行分析综

8、合来解决实际问题的。如基于GIS的矿产资源评价模型、灾害评价模型等。 例：例：公公园园选选址址5 5、方法（模型）、方法（模型）GIS的基本功能分为数据输入、数据编辑与管理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出四个方面。 1、数据输入。、数据输入。数据输入主要是指将地图数据、统计数据和文字报告等输入、转换成计算机可处理的数字形式的过程。2、数据编辑与管理。、数据编辑与管理。数据编辑主要是指属性编辑和图形编辑。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、图形整修、图幅拼接、图形变换、误差校正等功能。3 3、空间查询和空间分析功能。、空间查询和空间分析功能。这是

9、这是GISGIS的核心功能的核心功能nGIS可以在各种咨询服务中为房地产开发商找到适合于开发的土地； n房地产经纪人可以用GIS在一定的区域内寻找满足例如小高层、三房两厅等条件的所有房屋，并可列出这些房屋的所有特点； n农业人员利用GIS找寻粮食、土壤和天气之间的相关关系等。 三、地理信息系统的基本功能三、地理信息系统的基本功能 如在这片水域周围100 m范围内有多少房子？这家商店附近10 km范围内有多少消费者？在这口井周围500 m范围内某种作物种植了多大面积？为了回答这些问题，GIS使用一个称为缓冲区的分析方法来确定要素间的邻近关系。缓冲区又称影响区或影响带，是指围绕某一地理要素一定宽度

10、的区域。如分析商场的市场区域，道路沿线的地价变化等（图4一13）。 【实例】缓冲区分析例子。【实例】缓冲区分析例子。 有时需要对同一个对象生成多个缓冲区，如黄浦江上游淀山湖沿岸500 m范围内不得建立永久性建筑物，5 km范围内不得有污染性工业。这个向题的实质是以淀山湖为多边形对象，分别生成500 m和5000 m为半径的两个缓冲区。 【实例】【实例】【实例】网络路径分析【实例】网络路径分析 尽管城区街道错综复杂，用电子交通图就可迅速查询各种有关的情况。在电子交通图上查询最短路径。图中的白色方块分别代表指定查询道路的起点与终点，银灰色和粉红色道路分别是两次查询出来的最短路径。 网络路径分析主要

11、包括最佳路径分析、网络追踪分网络路径分析主要包括最佳路径分析、网络追踪分析和辐射区分析等。析和辐射区分析等。4 4、可视化表达与输出、可视化表达与输出n可视化表达与输出通常以人机交互方式来选择显示的对象与形式，对于图形数据，根据要素的信息密集程度，可选择放大或缩小显示。GIS不仅可以输出全要素地图，还可以根据用户需要，分层输出各种专题图、各类统计图、图表及数据等，（图）为通过屏幕显示地图。 晕渲地形图 普通地图（1）地图）地图 地图是空间实体的符号化模型，是地理信息系统产品的主要地图是空间实体的符号化模型，是地理信息系统产品的主要表现形式（如图表现形式（如图)。【实例】地理信息系统输出产品类型

12、【实例】地理信息系统输出产品类型 统计表格将数据直接表示在表格中，使读者可直接看到具体数据值（图4-22、图4一23、图424）。 统计图表与地图的综合使用形成专题地图（图425）。（3 3）统计图表）统计图表四、地理信息系统的类型四、地理信息系统的类型n（1）专题地理信息系统n（2）区域信息系统n（3）地理信息系统工具或地理信息系统外壳1、GIS技术在物流领域的应用 GIS物流分析软件集成了运输路线模型、空间查询模型、网络物流模型、配送区域划分模型和设施定位模型等。 (1)网络物流模型。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。 如将货物从N个仓库送到M个商店，每个商店都

13、有固定的需求量，因此需要确定由哪个仓库提货送给哪个商店，所耗的运输代价最小。包括决定使用多少运输工具，每部运输工具的行驶路线等。五、地理信息系统的应用五、地理信息系统的应用n(2)(2)配送区域划分模型配送区域划分模型。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和销售市场范围等问题。如某一公司要设立X个分销点，要求这些分销点要覆盖某一地区，而且要使每个分销点的顾客数目大致相等。 n(3)(3)设施定位模型。设施定位模型。在物流系统中，仓库和运输线共同组成了物流网络，仓库处于网络的节点上，节点决定着线路，如何根据供求实际需要并结合经济效益原则，在既定区域内设立

14、多少个仓库，每个仓库的位置、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。 n(4)(4)运输路线模型。运输路线模型。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。n(5)(5)空间查询模型。空间查询模型。如可以查询以某一商业网点为圆心某半径内配送点的数目，以此判断哪一个配送中心距离最近，为安排配送做准备。案例案例:GIS在医疗救护中的应用在医疗救护中的应用 当患者向监控中心请求急救时，监控中心可以从GIS电子地图上查看到患者的具体位置并同时搜索最近的急救车辆，让最近的车辆前去接患者。患者进入救护车后，监控中心可以通过双向通话功能，指导

15、救护车上的医生实施救护治疗，同时通过GIS的最优路径功能，给救护车指引道路，使其以最快的速度到达医院或急救中心。而在救护车行进的过程中，患者的家属可以通过Internet立即上网查询救护车的行进位置及患者的状态信息。通过GIS并结合GPS和GSM无线通信及网络，使患者、家属、救护车及医生之间建立了无缝沟通体系，最终使患者能得到快速、及时的治疗。 政府部门的GIS，首先是完成各种基础地理信息数据，为社会和个人提供专业信息查询等。其应用包括设备管理、医疗卫生、旅游、公交、电信、房地产、城市规划、水利项目等。 3 3、社会个人的、社会个人的GISGIS应用应用 满足诸如出行最优线路选择、公共服务设施

16、定位、旅游线路选择和网络虚拟等需要。最近个人应用GIS的参与者越来越多，规模也越来越大。2 2、GISGIS在政府部门的应用在政府部门的应用六、地理信息系统发展趋势六、地理信息系统发展趋势nGIS网络化nGIS标准化n数据商业化n系统专门化nGIS企业化nGIS全球化nGIS大众化1、 GIS与地图学 GIS是以地图数据库为基础，其最终产品之一也是地图，两者都是地理学的信息载体，同样具有存储分析和显示的功能。 GIS是地图学理论、方法与功能的延伸，地图学与GIS是一脉相承的，它们都是空间信息处理的学科，只不过地图学强调图形信息传输，而GIS则强调空间数据处理与分析。 七、七、GISGIS与其它

17、信息技术的区别与其它信息技术的区别 数据库管理系统（DBMS）专门研究如何存储和管理所有类型的数据，其中包括地理数据。DBMS使存储和查找数据最优化，许多GIS需要包含DBMS。但是，许多DBMS数据表示不直观，没有空间概念，即使存储了图形，也只是以文件形式管理，图形要素不能分解查询。而GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS。例如，电话查号台可看做一个一般数据库管理系统，它只能回答用户所询问的电话号码，而GIS除了可查询电话号码外，还可提供电话用户的地理分布、空间密度、最近

18、的邮电局等信息。 2 2 、 GISGIS与一般数据库管理系统（与一般数据库管理系统（DBMSDBMS）3 3、 GISGIS与计算机地图制图与计算机地图制图 GIS应用于地图制图，可实现地图图形数字化，建立图形和属性两类数据相结合的数据库。而计算机地图制图主要考虑可视材料的显示和处理，考虑地形、地物和各种专题要素在图上的表示，计算机地图制图通常只有图形数据，不太注重可视实体具有或不具有的非图形属性，而这种属性却是地理分析中非常有用的数据。GIS既注重实体的空间分布又强调它们的显示方法和显示质量，强调的是信息及其操作，不仅有图形数据库，还有非图形数据库，并且可综合两者的数据进行深层次的空间分析，提供对规划、管理和决策有用的信息。数字地图是GIS的数据源，也是GIS的表达形式，计算