模块5-GIS技术《物流信息技术》教学课件

《物流信息技术》✩精品课件合集第X章XXXX模块5GIS技术物流信息技术GIS概述

什么是地理信息？

地理信息是指与研究对象的空间分布有关的信息，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。

地理信息的特征特征所带来的要求地理信息属于空间信息地理信息具有区域性地理信息具有多维性地理信息具有明显的动态时效特征及时采集和更新地理信息，并根据多时相的数据或信息来寻求随时间得到分布和变化的规律，进而对未来做出预测或预报。

什么是地理信息系统？

地理信息系统：由计算机软硬件环境、地理空间数据、系统维护和使用人员四部分组成的空间信息系统，可对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中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。0102

3.物流运输的特点Internet多媒体技术03地理学0408070605几何学地理信息系统是一门综合应用系统计算机科学CAD技术遥感技术GPS技术

GIS的应用领域2.GPS系统组成

GIS应用遍及金融、电信、交通、国土资源、电力、水利、农林、环境保护、地矿等国民经济各领域。

地理信息系统的发展起源起源于北美20世纪70年代地理信息系统巩固阶段20世纪80年代GIS普及和推广应用的大发展阶段20世纪90年代GIS已成为确定性产业

20世纪90年代GIS所取得的进展地理信息系统的发展1开放GIS的研究2关系数据库和GIS的结合3GIS构件的开发4互联网成为GIS新的操作平台

GIS组成数据输出数据输入计算机硬件环境软件环境地理空间数据系统维护和使用人员

地理信息系统处理的信息分类1反应事物地理空间位置的信息，从计算机的角度可称空间位置数据，也常称地图数据、图形数据。2与事物的地理位置有关，反应事物其他特征的信息，可称专题属性信息或专题性数据，也称文字数据或非图形数据。事物空间位置最基本的表示法是点、线、面和三维表面。所谓点是该事物的大小、长度可以忽略不计，如监测中的车辆等。所谓线是该事物的面积可以忽略不计，但长度、走向很重要，如道路、河流等即可在地图上用线表示。所谓面是该事物具有特定的、封闭的边界，如行政区域、房屋建筑在地图上就是由线围成的不规则多边形。所谓三维表面是指该事物在一定地理范围内是连续变化的，其边界是模糊的，如不规则的地形表面等。

GIS的功能1数据输入2数据校检3数据管理4空间查询与分析GIS的基本功能是将表格类数据（无论它来自数据库、电子表格文件或直接在程序中输入）转换为地理图形显示出来，然后对显示的结果进行浏览、操作和分析。其显示范围可以从洲际地图到非常详细的街区地图，显示对象包人口、销售情况、运输路线以及其他内容。

GIS的功能数据输入图形数据输入（数字化仪和扫描仪输入）栅格数据输入（遥感数据、航空雷达数据）属性数据（用关系数据库管理系统管理）数据校验图形数据校验属性数据校验图形编辑、图形整饰、图形拼接、投影变换属性校验往往与数据管理结合在一起数据管理使各种信息以严密的逻辑结构存储于空间数据库中地图图库管理有图幅入库、删除、拼接等功能空间查询与分析包括比例尺和投影的数字变换、数据处理和分析等属性查询功能、图形查询功能、图形和属性交叉查询GIS分析模型：地形分析、迭量分析、领域分析等

GIS能解决以下五类问题GIS的功能位置，即在某个地方有什么条件，即符合某些条件的实体在哪里趋势，即某地发生某事及其随时间的变化过程模式，即在某个地方的空间实体的分布模式模拟，即某个地方如果具备什么条件会发生什么

GIS有两种地理工作模式GIS的功能矢量数据模式：

事物空间位置的点、线和多边形的信息被编码以x、y坐标形式存储，一个点被以单一的坐标描述，线以多个连续的点坐标描述，多边形存储于一个闭合的坐标系。栅格数据模式：

将空间分割成有规律的网格，每一个网格称为一个单元，并在各单元上赋予相应的属性值来表示实体的一种数据形式。感

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！物流信息技术GIS的数据组织与管理

GIS的数据组织与管理空间数据的输入与编辑空间数据管理GIS的数据组织与管理GIS应用模式的发展GIS的互操作GIS的空间数据表示

空间数据的输入手工键盘输入（简单、效率低）手持跟踪数字化仪输入（常用）自动扫描输入（技术不完全成熟）解析测图仪法空间输入（功能齐全）已有数字形式空间数据的输入由航空器和卫星构成获得的遥感数据编辑处理图形数据的输入栅格数据的输入属性数据的输入属性数据即空间实体的特征数据，如中国省区地图既包括一组连续的矢量表示的面实体，还包括属性数据如中英文名称和省会、人口等。属性数据一般采用键盘输入。

空间数据的输入GIS数据的编辑数据编辑的目的在于消除数据输入过程中引入的错误和误差。除逐一修改图形与属性输入的误差和错误外，图形的分割与合并、数据更新等许多工作也是在数据编辑模块中完成的。

空间数据管理转换的方式有两种：一是建立两种系统的数据格式转换模块直接转换；二是把不同系统的图形文件和属性文件转换成DXF和DBF格式，然后再由DXF和DBF格式转换成其他系统能识别的数据格式。空间数据和属性数据连接的较好方法是利用专用程序自动地把属性数据和空间数据连接起来，此时只要求空间实体带有唯一的标识符即可。数据格式的转换空间数据与属性数据的连接图形拼接与分割在对空间数据管理时，按图幅存储的数据不能进行大区域的信息分析，需要把相邻图幅拼接成大型数据库;或是数据覆盖区域太大，不利于输出，需要把大数据库分割成分析或输出的小区域。数据更新数据更新的方法：变化程度不大采用图形编辑器的方法变化区域面积大采用（1）重新数字化已经变化区域的空间实体（2）用新数据代替陈旧数据

（一）GIS数据的地理基础GIS数据地理基础就是统一的地图投影系统、统一的地理网络坐标系统和统一的地理编码系统。GIS的数据组织与管理（二）GIS数据获取GIS数据的来源大致包括基础制图数据、自然资源数据、数字高程数据、调查统计数据、实地勘察数据和已有系统数据。数据获取的方法有数字化仪输入、扫描输入、键盘输入或直接从其他产生数字化信息的设备输入，比如数字卫星影像等。（三）GIS数据组织GIS数据的来源大致包括基础制图数据、自然资源数据、数字高程数据、调查统计数据、实地勘察数据和已有系统数据。数据获取的方法有数字化仪输入、扫描输入、键盘输入或直接从其他产生数字化信息的设备输入，比如数字卫星影像等。

（四）GIS数据管理GIS数据管理就是按照一定的数据模型对GIS的数据进行合理的组织，以高效地实现系统的应用要求。GIS的数据组织与管理（五）GIS数据更新GIS数据是在不断变化的，因此需要对最新的GIS数据进行测量和采集，替换旧的数据，保持GIS数据的实时性，使GIS应用更加准确，保证GIS的实用性。

GIS应用模式的发展1操作平台的变化2软件技术的变化3数据组织的变化主机ServerServer终端ClientClient集中式系统经典C/S系统分布式计算机系统GIS软件包模块化GIS核心式GIS组件式GIS传统的GIS以统一的、完整的空间数据库系统存储和管理海量地理数据分布式异构地理数据组织形成多层嵌套、无线延伸和异质的地理信息空间

GIS的互操作开放式地理数据模型OGIS提供了一个与程序设计语言、硬件设备和网络环境无关的开放的地理数据模型。统一的地理操作模式OGIS的服务模型包括实现地理数据、地理操作发布和共享所需各种结构和组织信息团体模型信息团体模型就是使用OGM和SM，达到信息团体内部和不同信息团体间的语义转换器进行转换。

GIS的空间数据表示栅格数据结构矢量数据结构由像素阵列构成，每个像素用网格单元的行和列来确定它的位置通常用于描述地质、气候、土地利用等面状要素栅格数据的获取方法有：手工栅格数据编法、信息有损编码和信息无损编码即通过记录坐标的方式，尽可能地将点、线、面等理实体表现得精确无误。常用于描述线状的分布的地理要素，如河流、道路、等值线等

栅格数据结构和矢量数据结构方法的比较名称优点缺点矢量数据结构表示地理数据的精度高数据结构紧凑有利于网络分析图形输出质量好、精度高图形和属性数据的恢复、更新和综合都能有效地实现数据结构与处理算法均较复杂多边形重叠分析比较困难对软硬件的技术要求较高显示和绘图成本较高数学模拟比较困难栅格数据结构数据结构与处理算法均简单空间数据的重叠和组合十分方便易于进行各类空间分析数学模拟方便数据输入与技术开发的费用低图形数据存储量大投影转换比较困难图形输出的质量低、精度不够图像识别的效果不如矢量数据结构方法难以建立网络连接关系感

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！物流信息技术GIS的开发

一、GIS的开发过程1GIS的开发是一项较复杂的系统工程。它涉及计算机处理技术、系统理论、组织机构、管理功能、管理知识、认知规律以及工程化方法等各个方面。2最常用的GIS设计开发方法主要有结构化系统分析、原型法和面向对象的分析与设计等3GIS设计内容与步骤包括从GIS系统分析到系统维护的全过程，即：(1)系统分析(2)系统设计(3)系统实施(4)系统评价(5)系统维护。

一、GIS的开发过程4地理信息系统的组成数据源的分析和预处理数据采集与输入数据储存与管理数据处理与分析成果生成与输出GIS建立的主要技术流程（1）计算机硬件平台。（2）GIS专业软件。（3）地理数据（4）GIS人员（5）GIS模型

GIS能够描述地表、地下和大气的二维、三维特征。通过有限数量的点的量测可以估计出整个地表的特征，这样的方法已经很成熟。一张二维雨量线图可以和GIS中相同区域的其它图层进行叠加分析。拓扑关系数据模型以拓扑关系为基础组织和存储各个几何要素，其特点是以点、线、面间的拓扑连接关系为中心，它们的坐标存贮具有依赖关系。数据建模拓扑建模网络建模GIS能模拟出污染物沿线性网络(河流)的扩散的路径。诸如坡度、速度限值、管道直径之类的数值可以纳入这个模型使得模拟得更精确。网络建模通常用于交通规划、水文建模和地下管网建模。二、GIS建模系统

组件式GIS开发工具是计算机技术发展的产物，代表了GIS开发的发展方向。它不仅有标准的开发平台和简单易用的标准接口，还可以实现自由、灵活的重组。组件式GIS开发工具的核心技术是微软的组件对象模型（COM）技术，新一代组件式GIS开发工具多是采用ActiveX控件技术实现的。比较常见的组件式GIS开发工具有：TatukGIS公司的DeveloperKernel、ThinkGeo公司的MapSuiteGIS、Intergraph公司推出的Geomedia，ESRI公司推出的MapObjects，GEOCONCEPT集团推出的GeoconceptDevelopmentKits等。三、开发工具组件式工具优势：在无缝集成和灵活性方面优势明显。GIS开发者不必掌握专门的GIS系统开发语言，只要熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境，了解控件的属性、方法和事件，就可以实现GIS系统开发了。

集成式GIS开发工具意思是集合了各种功能模块的GIS开发包。比较常见的有：ESRI公司推出的ArcGIS、MapInfo公司的MapInfo、GEOCONCEPT集团的Geoconcept等。三、开发工具集成式工具优势：各项功能已形成独立的完整系统，提供了强大的数据输入输出功能、空间分析功能、良好的图形平台和可靠性能，缺点是系统复杂、庞大和成本较高，并且难于与其它应用系统集成。

模块式GIS开发工具是把GIS系统按功能分成一些模块来运行。比较常见的有：Intergraph公司的MGE。三、开发工具模块式工具优势：开发的GIS系统具有较强的针对性，便于二次开发和应用。

WebGIS是指基于Internet平台的GIS地理信息系统，是利用网络技术来扩展和完善GIS地理信息系统的新技术。很多公司推出了WebGIS开发工具，TatukGIS公司的InternetServer(IS)、ThinkGeo公司的MapSuiteWebEdition、MapInfo公司的MapInfoProSever、Intergraph公司的GeoMediaWebMap、GEOCONCEPT集团的GeoconceptInternetServer（GCIS）等。三、开发工具网络工具优势：开发的GIS系统具有良好的可扩展性和跨平台特性，使GIS真正实现大众化。

四、GIS功能分析下面以货物跟踪系统为例来说明应用型地理信息系统功能设置的具体考虑。xx物流公司信息系统采用计算机广域网，以GIS、数据库、可视化技术为手段，对其货物运输信息进行计算机管理。系统对车辆和货物信息按地理坐标和空间设置的形式进行收集、输入、存储、处理和管理。以基于GIS的图形方式为用户提供查询、统计、分析、图形显示和输出。

四、GIS功能分析服务器端应用数据管理数据维护数据同步MaplnfoProfessional数据库GIS客户端应用程序图层管理图幅调度网络模块数据更新数据同步多媒体OLE/AutomationODBCGIS系统结构查询统计分析输出

四、GIS功能分析（一）系统功能

系统利用GIS的数据处理能力和空间数据分析与表示能力，以城市的道路为载体，对物流公司的相关地理信息进行管理、查询、检索、显示、统计与分析。主要功能包括数据管理、信息查询、统计分析和多媒体功能。系统采用客户、服务器体系结构，所有数据部署在服务器上，并为客户提供地理数据服务。

四、GIS功能分析（二）关键技术与实现1海量数据组织和管理2数据分幅的接边处理3“无缝”的分幅图实时调度和连续漫游4图幅输出

四、GIS功能分析（三）空间数据的采集与输入1空间数据采集设计是系统能模块设计中最重要的一环。地理信息系统的空间数据采集是指将各种信息通过某种方法数字化并经过程序转换为系统为系统可以储存、管理和分析的形式。2一般来说，地理信息系统的数据源有以下几种形式：(1)专题地图(2)统计表格(3)遥感影像、实测信息(4)各种数字化的信息以及来自其他系统的数据文件。3地图数据是应用型地理信息系统的主要信息源，一般需要通过地图数据化输入。其他的数据则可以采用键盘录入、软件拷贝、或经过通信线路传播等方式录入系统。感

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！物流信息技术GIS应用与发展空间

1.GIS的应用

最近10年许多学科受益于地理信息系统技术，活跃的地理信息系统市场导致了GIS组件的硬件和软件的低成本和持续改进。这些发展反过来导致这项技术在科学、政府、企业和产业等方面更广泛的应用，应用包括公共卫生、防灾救灾、国防军事、可持续发展、自然资源、景观建筑、考古学、社区规划、运输和物流等领域。地理信息系统也分化出定位服务(LBS)。LBS使用GPS通过所在地与固定基站的关系用移动设备显示其位置,移动设备或回传他们的位置到一个中央服务器显示或作其他处理。随着GPS功能与日益强大的移动电子整合，这些服务得到了巨大发展。

1.GIS的应用景区导航案例—用于景区内地图定位、设施查询、路线查询、步行导航数字校园案例—实现校园地图浏览、教室查询等，支持二维和三维地图

1.GIS的应用地名普查—用于全国地名普查，可进行地理实体标绘、地名标记等级等灾后核查—用于在灾后，调查地物的受损情况。

2.GIS在物流分析中的模型类型

GIS应用于物流分析，主要是指利用GIS的强大的的地理数据功能来完善物流分析技术。完整的GIS物流分析软件集成了车辆路线图、网络物流模型、分配集合物流模型和设施定位模型等。

2.GIS在物流分析中的模型类型（一）车辆路线模型1、用于解决一个起点、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。包括决定用多少辆车、每辆车的行车路线等。（1）车辆是货物的运载一具。其土要属性包括:车辆的类型、车辆的最大载重、车辆的装载容积、车速等。车辆的类型有通用和专用之分。其中，装载量和装载容积属性，是进行车辆装载决策的主要依据。（2）对配送车辆调度问题，可以选用一个指标，也可以选用多个指标。经常选用的优化有：①配送的总距离最短。配送里程与配送车辆的耗油量、磨损程度以及司机疲劳程度等直接相关，它直接决定运输的成本，对配送业务的经济效益有很大影响。由于配送距离计算方便，因此，它是确定配送路线时使用最多的一个指标。②配送车辆的利用率最大。即将配送货物的重量、体积与车辆的载重率和载重体积结合起来考虑，以所有配送车辆的空间利用率或载重利用率最大为目标(一般为载重利用率)。③综合费用最低。降低综合费用是实现配送业务经济效益的基本要求。在物流配送中，与取、送货有关的费用包括：车辆维护和行驶费用、道路交通管理费、货物