物流信息技术第六章GPS与GIS技术

第六章GPS与GIS技术第六章GPS与GIS技术第一节GPS概述

第二节GPS的任务原理

第三节GPS在货物运输系统中的运用

第四节网络GPS在物流业中的运用

第五节GIS技术概述

第六节GIS在物流系统中的运用

【本章小结】

【案例1】

【案例2】

【复习思索题】第一节GPS概述一、GPS的概念

GPS是英文GlobalPositioningSystem的缩写，意即全球定位系统，它是利用卫星星座〔通讯卫星〕、地面控制部分和信号接纳机对对象进展动态定位的系统。

二、GPS系统特点

1.全球、全天候任务

2.定位精度高

3.功能多，运用广

三、GPS系统组成

GPS系统利用无线电传输特性来定位，和过去地面无线导航系统所不同的是，它由卫星来发射定时信号、卫星位置和安康情况信息，故具有发射信号覆盖全球和定位精度高的优点。第一节GPS概述1.GPS卫星(空间部分)

(1)用L波段的两个无线载波(19cm和24cm)向宽广用户延续不断地发送导航定位信号。每个载波用导航信息D(t)和伪随机码(PRN)测距信号进展双相调制。用于捕获信号及粗略定位的伪随机码称为C/A(又称为S码)，精细测距码(用于精细定位)称为P码。由导航电文可以知道该卫星当前的位置和卫星的任务情况。

(2)在卫星飞越注入站上空时，接纳由地面注入站用S波段(10cm波段)发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并经过GPS信号电路，适时发送给宽广用户。

(3)接纳地面主控站经过注入站发送到卫星的高度命令，适时地矫正运转偏向或启用备用时钟等。

2.GPS地面支撑系统(地面监控部分)第一节GPS概述图6-1GPS卫星地面监控站表示图(1)采集数据。主控站采集各个监测站所测得的伪距和积分多普勒观测值、气候要素、卫星时钟和任务形状数据，监测站本身的形状数据，以及海军水面兵器中心发来的参考星历。第一节GPS概述(2)编辑导航电文。根据采集到的全部数据计算出每颗卫星的星历、时钟矫正数、形状数据以及大气矫正数，并按一定格式编辑为导航电文，传送到注入站。

(3)诊断功能。对整个地面支撑系统的协调任务进展诊断；对卫星的安康情况进展诊断，并加以编码，向用户发布指示。

(4)调整卫星。根据所测的卫星轨道参数，及时将卫星调整到预定轨道，使其发扬正常作用。而且还可以进展卫星调度，用备份卫星取代失效的任务卫星。

3.GPS信号接纳机(用户部分)

(1)按接纳机的用途分类

1)导航型接纳机。

2)测地型接纳机。第一节GPS概述3)授时型接纳机。

(2)按接纳机的载波频率分类

1)单频接纳机。

2)双频接纳机。

(3)按接纳机通道数分类

(4)按接纳机任务原理分类

1)码相关型接纳机。

2)平方型接纳机。

3)混合型接纳机。

4)干涉型接纳机。第二节GPS的任务原理一、GPS常用术语

1.坐标(Coordinate)

2.路标(LandmarkorWaypoint)

3.道路(Route)

4.前进方向(Heading)

5.导向(Bearing)

(1)已设定“走向〞(GOTO)目的。“走向〞目的的设定可以按“GOTO〞键，然后从列表中选择一个路标。以后“导向〞功能将导向此路标。

(2)目前有活泼道路(ActivityRoute)。活泼道路普通在“设置〞→“道路〞菜单下设定。假设目前有活动道路，那么“导向〞的点是道路中第一个路点，每到达一个路点后自动指到下一个路点。第二节GPS的任务原理6.日出日落时间(SunSet／RaiseTime)

7.脚印线(PlotTrail)

二、GPS的根本任务原理

GPS的任务原理，简单地说，是利用了我们熟知的几何与物理上一些根本原理，首先我们假定卫星的位置为知，而我们又能准确测定我们所在地点A至卫星之间的间隔，那么A点一定是位于以卫星为中心、所测得间隔为半径的圆球上。

1.怎样确知卫星的准确位置

2.如何测定卫星至用户的间隔

3.时间基准问题

4.测定卫星信号传输时间的方法

5.GPS技术的误差第二节GPS的任务原理6.差分GPS技术消除公共误差原理

三、GPS定位方式

(一)根据定位的方式

1.绝对定位

2.相对定位

(二)根据定位时接纳机的运动形状

1.静态定位

2.动态定位

四、GPS接纳机的组成及任务原理

GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。

(一)GPS接纳机天线单元第二节GPS的任务原理(1)天线与前置放大器应密封一体，以保证其正常任务，减少信号损失。

(2)可以接纳来自任何方向的卫星信号，不产生死角。

(3)有防护与屏蔽多途径效应的措施。

(4)天线的相位中心坚持高度的稳定，并与其几何中心尽量一致。

(1)单板天线。单板天线构造简单、体积较小，需求安装在一块基板上，属单频天线。

(2)四螺旋形天线。四螺旋形天线是由四条金属管线绕制而成的，底部有一块金属单频天线。这种天线频带宽，全圆极化性能好，可捕捉低高底角卫星。缺陷是不能进展双频接纳，抗震性差，常用作导航型接纳机天线。第二节GPS的任务原理(3)微带天线。微带天线是在厚度为h(h≤()的介质板两边贴以金属片，一边为金属底板，一边做成矩形或圆形等规那么外形。这种天线也称为贴片天线。微带天线的特点是分量轻、构造简单并且巩固、易于制造，既可用于单频机，又可用于双频机。缺陷是增益较低。目前大部分测地天线都是微带天线。这种天线更适宜于飞机、火箭等高速飞行物上。

(4)锥形天线。锥形天线是在介质锥体上，利用印刷电路技术制成导电圆锥螺旋外表，也称盘旋螺线型天线。这种天线可以同时在两个频率上任务。锥形天线的特点是增益好。但是由于其天线较高，并且在程度方向上不对称，天线相位中心与几何中心不完全一致。因此，在安顿天线时要仔细定向并且给予补偿。

(二)GPS接纳机主机单位第二节GPS的任务原理(1)变频器及中频放大器。经过GPS前置放大器的信号依然很微弱，为了使接纳机通道得到稳定的高增益，并且使L频段的射频信号变成低频信号，必需采用变频器。

(2)信号通道。信号通道是接纳机的中心部分，GPS信号通道是硬软件结合的电路。不同类型的接纳机其通道是不同的。GPS信号通道的作用有三个：搜索卫星，牵引并跟踪卫星；对广播电文数据信号实行解扩，解调出广播电文；进展伪距丈量、载波相位丈量及多普勒频移丈量。从卫星接纳的信号是扩频的调制信号，所以要经过解扩、解调才干得到导航电文。为了到达此目的，在相关通道电路中设有伪相位跟踪环和载波相位跟踪环。第二节GPS的任务原理(3)存储器。接纳机内设有存储器或存储卡以存储卫星星历、接纳机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及多普勒频移。目前，GPS接纳机都装有半导体存储器(简称内存)，接纳机内存数据可以经过数据口传到微机上，以便进展数据处置和数据保管。在存储器内还装有多种任务软件，如：自测试软件；卫星预告软件；导航电文解码软件；GPS单点定位软件等。

(4)微处置器。微处置器是GPS接纳机任务的灵魂，GPS接纳机任务都是在微机指令一致协同下进展的，其主要任务步骤为：

(5)显示器。GPS接纳机都有液晶显示屏以提供GPS接纳机作信息，并配有一个控制键盘。对于导航接纳机，有的还配有大显示屏，在屏幕上直接显示导航信息甚至显示数字地图。

(三)电源第三节GPS在货物运输系统中的运用一、GPS的主要运用方法

GPS比较费电池，多数GPS运用4节碱性电池，不断开机可用20～30h，长时间运用时要留意携带备用电池。

(一)有地图运用

(二)无图运用第三节GPS在货物运输系统中的运用(1)运用路点定点。常用于确定岩壁坐标、探洞口坐标或其他如线路起点、转机、宿营点的坐标。其用法简单，MARK一个坐标就行了。所要找的地点坐标必需曾经以路标(Landmark/Waypoint)的方式存在于GPS的内存中，可以是他以前MARK的点或者是从以前去过的朋友那里得到的数据，或是手工输入、计算机上的路标数据。按GOTO键，从列表中选择他的目的路标，然后转到“导向〞页面，上面会显示他离目的的间隔、速度、目的方向角等数据。第三节GPS在货物运输系统中的运用(2)运用道路导向。输入道路：假设能找到以前记录的道路信息，把它们输入GPS构成线路，或者(常见于原路前往)把以前记录的路标编辑成一条线路。道路导向：把某条道路激活，按照和“找点〞一样的方式，“导向〞页会引导他走向道路的第一个点。一旦到达，目的点会自动改换为下一路点，“导向〞页引导他走向道路的第二个点。假设他偏离了道路，越过了某些中间点，一旦他再回到道路上来，“导向目的〞会跳过他所绕过的那些点，定为线路上他当前位置对应的下一个点。

(3)回溯。回溯功能实践是输入线路(Route)的一种特殊方法，它在原路前往时非常好使。

(三)GPS的运用实例

二、GPS在货物运输系统中的详细运用第三节GPS在货物运输系统中的运用1.概述

2.车辆GPS定位管理系统

(1)数据跟踪功能。将挪动车辆的实时位置以帧列表的方式显示出来。如车号、经度、速度、航向、时间、日期等。

(2)图上跟踪功能。将挪动车辆的定位信息在相应的电子地(海)图背景上复合显示出来。电子地(海)图可恣意放大、减少、复原、切换。有正常接纳与随意点名接纳两种接纳方式。还可提供能否要车辆运转轨迹的选择功能。

(3)模拟显示功能。可将知的目的位置信息输入计算机并显示出来。

(4)决策指挥功能。决策指挥命令以通讯方式与挪动车辆进展通讯。通讯方式可用文本、代码或语音等，实现调度指挥。第三节GPS在货物运输系统中的运用(1)定位信息的发送功能。GPS接纳机实时定位并将定位信息经过电台发向监控中心。

(2)数据显示功能。将本身车辆的实时位置在显示单元上显示出来。如经度、纬度、速度、航向等。

(3)调度命令的接纳功能。接纳监控中心发来的调度指挥命令，在显示单元上显示或发出语音。

(4)报警功能。一旦出现紧急情况，驾驶人员启动报警安装，监控中心立刻显示出车辆情况、出事地点、车辆人员等信息。

3.运用差分GPS技术的车辆指挥管理系统

4.运用前景第四节网络GPS在物流业中的运用一、网络GPS的概念与特点

网络GPS是把Internet技术与GPS技术相结合，在互联网界面上显示GPS动态跟踪信息，以实现实时监控动态调度的功能。

(1)功能多、精度高、覆盖面广，在全球任何位置均可进展车辆的位置监控任务，充分保证网络GPS一切用户的要求都可以得到满足。

(2)定位速度快，有力地保证了物流运输企业可以在业务运作上提高反响速度，降低车辆空驶率，降低运作本钱，满足客户需求。

(3)信息传输采用GSM公用数字挪动通讯网，具有严密性高、系统容量大、抗干扰才干强、遨游性能好、挪动业务数据可靠等优点。第四节网络GPS在物流业中的运用(4)构筑在国际互联网这一最大的网上公共平台上，具有开放度高、资源共享程度高等优点。

二、网络GPS系统任务流程

车载单元即GPS接纳机在接纳到GPS卫星定位数据后，自动计算出本身所处的地理位置的坐标，后经GSM通讯机发送到GSM公用数字挪动通讯网，并经过与物流信息系统衔接的DDN专线将数据送到物流信息系统监控平台上。图6-2网络GPS系统第四节网络GPS在物流业中的运用三、网络GPS系统的功能

1.实时监控功能

2.双向通讯功能

3.动态调度功能

(1)可进展运输工具待命方案管理。操作人员经过在途信息的反响，在运输工具未前往车队前即做好待命方案，提早下达运输义务，减少等待时间，加快运输工具周转速度。

(2)运能管理。将运输工具的运能信息、维修记录信息、运转情况登记、驾驶人员信息、运输工具的在途信息等的多种信息提供调度部门决策，以提高重车率，尽量减少空车时间和空车间隔，充分利用运输工具的运输才干。

4.数据存储、分析功能第四节网络GPS在物流业中的运用(1)实现道路规划及道路优化。事先规划车辆的运转道路、运转区域，并将该信息记录在数据库中，以备以后查询、分析运用。

(2)可靠性分析。汇报运输工具的运转形状，了解运输工具能否需求大修，预先做好修缮方案，计算运输工具平均每天过失时间，动态衡量该型号车辆的性能价钱比。

(3)效力质量跟踪。在中心设立效力器，让有该权限的用户能异地方便地获取车辆的有关信息(运转情况、在途信息、运能信息、位置信息等用户关怀的信息)。同时还可对客户索取的位置信息用相对应的地图传送过去，并将运输工具的历史轨迹印在上面，使该信息更加笼统化。第四节网络GPS在物流业中的运用(4)根据资料库储存的信息，可随时调阅每台运输工具以前的任务资料，并根据各管理部门的不同要求制造各种不同方式的报表，使各管理部门能更快速、更准确地做出判别和提出新的指示。第五节GIS技术概述一、地理信息系统的根本概念

(一)信息

(二)地理信息

(三)信息系统

(四)地理信息系统

(1)GIS运用的工具：计算机软、硬件系统。

(2)GIS研讨对象：空间物体的地理分布数据及属性。

(3)GIS数据建立过程：采集、存储、管理、处置、检索、分析和显示。

二、地理信息系统的类型

地理信息系统按内容、功能和作用可分为两类：工具型地理信息系统和运用型地理信息系统。第五节GIS技术概述(一)工具型地理信息系统

(二)运用型地理信息系统

1.专题地理信息系统

2.区域地理信息系统

三、地理信息系统的组成和功能

(一)地理信息系统的组成

1.硬件图6-3网络型GIS硬件系统第五节GIS技术概述图6-4根本型GIS硬件系统2.软件

3.数据

4.人员

5.方法

(二)地理信息系统的主要功能第五节GIS技术概述图6-5一个典型的GIS功能框图1.数据输入

2.数据编辑与处置第五节GIS技术概述3.数据存储与管理06(236-278)P43whj_Embed_6.jpg第五节GIS技术概述图6-6典型的地学数据分层管理概念模型

4.空间查询与分析

(1)空间检索：包括从空间位置检索空间物体及其属性、从属性条件检索空间物体。

(2)空间拓扑叠加分析：实现空间特征(点、线、面或图像)的相交、相减、合并等，以及特征属性在空间上的衔接。

(3)空间模型分析：如数字地形高程分析、BUFFER分析、网络分析、图像分析、三维模型分析、多要素综合分析及面向专业运用的各种特殊模型分析等。

5.可视化表达与输出

四、GIS开展现状

(一)国内GIS的开展现状第五节GIS技术概述(二)国外GIS的开展现状第六节GIS在物流系统中的运用(一)地理信息系统运用特点

1.GIS运用领域不断扩展

2.GIS运用研讨不断深化

3.GIS运用社会化

4.GIS运用全球化

5.GIS运用环境网络化、集成化

6.GIS运用模型多样化

(二)地理信息系统运用领域

(1)GIS运用在环境评价和监测系统方面，主要用于环境影响评价，污染评价，灌溉适宜性评价，灾祸监测(森林火灾、洪水灾情、救灾抢险等)，生态系统的研讨，生物圈遗址管理，自然资源管理等。第六节GIS在物流系统中的运用(2)GIS在土地和资源评价管理方面，广泛运用于土地管理，水资源清查，矿产资源评价(矿产预测、矿产评价、工程地质、地质灾祸)中。

(3)GIS在市政工程建立方面，运用于公共供应网络(电、气、水、废水)，电信网络，交通领域，区域和城市规划，道路工程中。

(4)GIS可为政府和企业提供极为有力的管理、规划和决策工具。它可用于企业消费运营管理、税收、地籍管理、宏观规划、开发评价管理、交通工程、公共设备运用、道路维护、市区设计、公共卫生管理、经济开展、赈灾效力等。第六节GIS在物流系统中的运用(5)由于GIS强有力的数据管理、处置、显示和制图功能，测绘制图部门可利用GIS技术实现计算机制图设计、数据存储、编辑加工及自动化消费，采用GIS技术便于地图修正、更新，缩短成图周期，大大提高劳动部门消费率。

(6)一个新的趋势是将详细的模型与GIS方法结合起来用于规划管理，如噪声分析、环境污染、公共供应网络模型、旅游规划模型、航空、生态生物学模型等。

(三)GIS在物流分析中的运用

1.车辆道路模型

2.网络物流模型

3.分配集合模型

4.设备定位模型【本章小结】

【案例1】神目2000行程记录分析与管理系统处理方案

一、概述

本方案将先进的GPS定位技术与计算机信息处置技术结合在一同，为国家机构、企事业单位、军队等的车辆管理自动化提供了优秀的处理方法。

二、本方案的突出特点

(1)方案设计先进。

(2)系统运转可靠。

(3)地图数据详细，来源稳定可靠。

(4)系统运用方便。

(5)经济有效。

三、系统配置与组成【案例1】本系统由两部分组成：车载行迹记录器〔简称记录器〕和车场管理计算机〔简称管理系统、管理计算机〕。图6-7GPS系统组成与配置四、系统功能

(1)车辆行迹数据获取功能：车辆行迹数据的采集、记录、传输和保管。【案例1】(2)车辆行迹数据处置功能：由管理计算机对行迹数据、义务记录等进展分析处置，得到各种统计数据，并构成报表供显示和打印。

(3)车场调度义务管理功能：义务规划、保管义务、义务派遣、义务查询。

(4)车辆人员管理功能：将人员车辆的信息录入计算机可以加强对人员和车辆的管理，提高管理任务的自动化程度，提高管理效率，防止人工管理的过失。

(5)地图操作功能：地图查阅、地图信息查询、间隔丈量、地图打印。【案例1】(6)系统管理功能：为了系统运用和维护的方便，提供了丰富的系统管理功能，包括用户管理、数据库管理、地图管理、系统配置管理等功能。

五、任务方式

系统有3种任务方式：系统建立、日常管理、义务运作

(1)系统建立方式。系统安装后，真正开场运用之前，进展一些系统建立任务，主要包括录入车辆根本信息、驾驶员根本信息、用户信息、行迹记录器信息等。

(2)日常管理方式。日常任务中，车场管理员可以在管理计算机上进展一些任务，主要包括：地图操作、数据查询、人员车辆查询、统计报表、系统管理、义务规划等；【案例1】(3)义务运作方式。它包含从义务规划到车辆行驶、车辆回场、最后到义务处置的全过程，如图6-8所示。图6-8义务运作方式六、突出特点

(1)系统运用经济有效。

(2)系统构成快速、运用方便。

(3)具有行程记录分析和义务管理等丰富功能。

(4)可与其他管理系统集成。

(5)可对行车记录仪(终端)扩增GSM等通讯模块，从而将系统扩展【案例2】GIS在长间隔输油气管道中的开发运用

一、长间隔输油气管道概略

管道运输是国民经济综合运输的重要组成部分之一，也是衡量一个国家的能源与运输业能否兴隆的特征之一。

二、系统开发平台简介

长间隔输油气管道地理信息系统是一个较为综合复杂的系统。

三、系统的数据构造

根据长间隔输油气管道运转管理任务的内容，并结合Maptitude的特点，将各种数据以层为根本单位来进展组织，构成层中含表，以图为主，数据从属的图表结合的数据方式。【案例2】(1)地