物流信息技术课件(同名1355)

GIS技术技术GISGIS技术技术7.1GIS概述7.2GIS组成与工作原理7.3GIS功能7.4GIS与其他信息技术的关系7.5GIS与电子地图系统7.6GIS空间数据的组织与管理7.7应用模式与功能7.8GIS在物流中的应用7.9GIS发展趋势7.10案例分析2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 27.1 GIS7.1 GIS概述概述相关概念GIS定义GIS发展历程GIS分类GIS研究内容2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 3相关概念相关概念地理：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。地理数据：各种地理特征和现象间关系的符号化表示（空间位置、属性特征、时域特征）2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 4相关概念相关概念地理信息地理信息特征（除信息的一般特征）空间分布性空间定位的特点，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数据量大有空间特征，属性特征，时间特征三大基本要素信息载体的多样性第一载体为地理实体的物质和能量本身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2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 5GISGIS定义定义地理信息系统（地理信息系统（GISGIS）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。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 6GISGIS定义定义基本功能是将表格型数据转换成地理图形显示，然后对显示结构进行浏览、操作和分析。面向功能定义：采集、存储、检查、分析和显示地理数据的系统工具箱定义方式：一组用在采集、存储、检查、变换和显示空间数据的工具的结合，强调GIS提供的用于处理地理数据的工具基于数据库的定义：一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作集合，用来回答对数据库中间空间实体的查询基于计算机系统的意义：是处理地理数据输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 72024/7/6天津大学仁爱学院Slide 8GISGIS定义定义所有定义体现的三点使用的工具：计算机软、硬件研究对象：空间物体的地理分布数据和属性数据建立过程：采集、存储、管理、处理、检错、分析和显示GIS系统是将描述“在什么地方”的信息与描述“这是什么”的信息相链接的制图软件GISGIS定义定义GIS的主要特点GIS使用了空间数据和非空间数据GIS强调空间分析GIS不仅依赖于技术体系，而且依靠一定的组织体系信息的可视化2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 9GISGIS定义定义对空间信息及其相关属性信息的处理是GIS的基本功能空间信息的查询和分析是GIS和其他数据处理系统的主要区别迅速、及时地更新数据库，大规模、综合性管理与地理分布有关的信息是计算机方式和手工方式的根本区别2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 10GISGIS发展历程发展历程GIS在国外的在国外的发展发展（1）60年代起源于北美年代起源于北美：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年代是巩固发展阶段年代是巩固发展阶段：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。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 11GISGIS发展历程发展历程GIS在国内的发展在国内的发展（1）准备阶段（）准备阶段（1980年到年到1985年）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（）起步阶段（1986年到年到 1990年）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（）快速发展阶段（90年代末到现在）年代末到现在）：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。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 12GISGIS分类分类按内容专题地理信息系统：根据专门地理问题的需求而建立，为特定的目的服务区域地理信息系统:以一定的区域作为研究对象建立，以区域综合研究和全面服务为目标按功能工具性GIS:作为地理信息系统开发平台或外壳，具有地理信息系统的基本功能应用性GIS:根据用户需求和应用目的而设计的解决实际问题的地理信息系统按数据结构矢量型GIS栅格型GIS混合型GIS2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 13GISGIS分类分类2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 14 铁路铁路GIS 公安警用公安警用GIS 医疗机构医疗机构GIS2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 15GISGIS研究内容研究内容数据的获取将系统外部的原始数据传输到系统内部，并将它们从外部格式转换为系统能够识别和处理的内部格式存储于系统的地理数据库中输入方法：键盘输入、利用数字化仪和扫描仪进行数字化和扫描化借助非地图形式：遥感、GPS2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 16GISGIS研究内容研究内容数据的存储与管理存储GIS数据分为栅格数据和矢量数据，数据的存储是把这些数据以某种形式记录在计算机的内部或外部存储器上，关键在于如何建立记录的逻辑顺序以确定存储位置GIS采用分层技术，整张图是所有层的叠加结果管理图形库管理和属性库管理地理数据存储是GIS中最底层和最基本的技术2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 172024/7/6天津大学仁爱学院Slide 18GISGIS研究内容研究内容数据的处理与分析处理对输入的数据进行质量检查和纠正对输入的图形数据进行整饰处理，使其满足地理信息系统的各种应用要求空间分析（核心内容）是指根据确定的应用分析模型，通过对空间图形数据的拓扑运算及空间、非空间属性数据的联合运算等各种操作运算来分析一定区域的各种现象，以获得更有独立自主的数据或某一特定问题的解决方案。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 19GISGIS研究内容研究内容数据的显示与输出将用户所需的处理分析过的图形、数据报表、文字报告、数学数据以用户能够识别的形式灵活地显示出来可以采用的输出设备有计算机显示器、打印机、绘图仪等7.2 GIS7.2 GIS组成与工作原理组成与工作原理GIS组成GIS工作原理GIS工作流程2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 202024/7/6天津大学仁爱学院Slide 21GISGIS组成组成计算机硬件系统计算机软件系统地理空间数据系统使用与管理人员应用模型用户用户计算机硬件系统计算机硬件系统计算机计算机软件系统软件系统地理地理空间数据空间数据应用模型应用模型2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 22GISGIS组成组成计算机硬件系统计算机主机数据输入设备：图形数字化仪、图像扫描仪、键盘、通讯端口等；数据存储设备：软盘、硬盘、磁带、光盘及相应的驱动程序；数据输出设备：图形/图像显示器、矢量/点阵打印机等。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 23GISGIS组成组成数字化仪扫描仪手写笔光笔输入设备计算机喷墨绘图仪喷墨打印机激光打印机光盘刻录机磁盘光盘活动硬盘存储设备输出设备2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 24GISGIS组成组成计算机软件系统计算机系统软件地理信息系统软件和其他支撑软件GIS软件按功能分类：数据输入、数据存储与管理、数据分析与处理、数据输出与表示模块、用户接口模块应用分析程序2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 25GISGIS组成组成操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件软件基础软件基础软件系统软件系统软件GIS2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 26GISGIS组成组成地理空间数据GIS中数据的质量直接影响到GIS分析结果的可靠性GIS数据类型主要包括两大类：空间数据和非空间的属性数据空间数据几何坐标：坐标系中的位置，如经纬度、平面直角坐标系、极坐标系下的位置拓扑关系：实体间的空间相关性，表示点、线、面等实体之间的空间关系，如节点与网络之间的枢纽关系，边界线与面实体间的构成关系非空间数据：与几何位置无关的属性。定性：名称、类型、特性等，如土壤种类、岩石类型等定量：数量和等级等，如土地面积、人口数量、降雨量等2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 27GISGIS组成组成用户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2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 28GISGIS组成组成应用模式应用模型的构建和选择是GIS系统应用的成败关键，它是在对专业领域的具体对象与过程大量研究基础上总结出的规律，GIS应用就是利用这些模型对大量空间数据进行分析综合来解决实际的社会问题，基于GIS的物流系统分析模型车辆跟踪模型2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 29GISGIS基本原理基本原理GIS把地理事物的空间数据和属性数据以数字的方式存储在计算机中，再利用计算机图形技术、数据库技术以及各种数学方法来管理、查询、分析和应用，输出各种地图和地理数据2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 30GISGIS基本原理基本原理GIS的信息存储方式空间信息，描述性信息在数字地图中都是以一系列的数据库文件的形式存储于计算机中空间信息数据的存储要根据不同的需要，采用适合的坐标映射体系将地球表面映射到平面上。常用的映射体系有若干种，各自都在形状、面积、距离或方向等方面产生某些程度的失真描述性信息数据的存储一个地理特征的描述性信息数据文件，就如同一个表格一样，记录着对应特征的非空间属性的信息，每一条记录就相当于一个表行，所以，描述性信息数据文件又叫做特征属性表。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 31GISGIS基本原理基本原理GIS的信息存储方式数据间的连接通过前面的介绍还可以发现，不论在空间信息数据文件还是在描述性信息数据文件中，有一个共同的字段，即特征代号。这个代号可以就是记录号，也可以是用户指定的识别码。这个代号必须是唯一的，也就是说，同一数据文件中，不同的记录必须有不同的代号，绝对不能重复，因为GIS正是通过这个代号存取和交换信息，在空间信息数据和描述性信息数据之间建立连接。两类数据之间藉由识别代号保持一一对应的关系。通过用识别代码作桥梁，还可以将同一空间对象的两个或多个特征属性表合并为一个文件，这使为空间对象增加新的描述性信息变得很方便。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 32GISGIS基本原理基本原理数字地图的显示与输出GIS并不以图形或图象文件的形式保存地图，而是存储着地图元件的空间信息数据库和描述性信息数据库。在显示数字地图时，GIS能实时地访问空间信息数据库并读取其中的数据进行分析处理，然后在计算机屏幕上显示出相应的图形。在输出方面，GIS提供了多种地图版式让用户选择。GIS的数据来源现有的地图、以计算机图形图像文件形式存放的影像资料和表格资料、以及绘图软件(如AutoCAD)绘制的图形遥感（RS）和全球定位系统（GPS）成为GIS重要的数据来源2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 33GISGIS工作流程工作流程GIS要完成以下五个任务或过程数据采集与输入数据编辑与处理数据存储与管理空间统计分析数据显示与输出2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 34GISGIS工作流程工作流程观察的现象观察的现象文件与地图文件与地图原始数据原始数据结构化数据结构化数据可视化数据可视化数据数据获取数据获取数据编辑数据编辑查询与分析查询与分析存储与存储与检索检索展示与展示与交互交互数据库数据库制制 图图2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 357.3 GIS7.3 GIS功能功能数据输入图形数据输入：数字化仪输入和扫描仪输入栅格数据输入：栅格数据包括各种遥感数据、航测数据、各种摄影图象数据、航空雷达数据等属性数据：属性数据是用来描述对象特征的，通常用关系数据库管理系统进行管理。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 367.3 GIS7.3 GIS功能功能数据输入方法键盘输入：通过手工在计算机终端上输入数据。通常,属性数据是由键盘输人的。空间数据则很少使用这种方式输入。测量坐标数据通常也由键盘输入。手工数字化：用手扶跟踪数字化仪从地形图上采集地形数据（含各类图形），然后经过图数模式转换将模拟（图形）信息转换成数字信息并输入计算机的过程，是最广泛采用的输入方法。把地形图置于数字化桌上，用数字化仪的鼠标跟踪每一个地形地物特征，精确量测鼠标的位置，产生出数据形式的坐标数据。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 377.3 GIS7.3 GIS功能功能数据输入方法扫描矢量化：也称扫描数字化。扫描数字化是利用扫描仪将图形、图像（如线划地形图、航摄或卫星遥感像片等）高速度、高质量地扫描数字化，形成一定分辨率的栅格数据形式输入计算机，再经图形处理软件进一步矢量化将其转换为矢量数据形式。扫描数字化是地图数据自动化程度较高的方法。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 387.3 GIS7.3 GIS功能功能数据校验是指通过观测、统计分析和逻辑分析等对输入数据的质量检查和纠正、空间拓扑结构的建立以及图形整饰等，为下一步的数据管理、空间分析与查询、数据表达等服务。包括图形数据校验和属性数据校验。图形数据的校验包括多边形拓扑关系的建立与校正、图形编辑、图形整饰、图形拼接、投影变换等功能。属性数据的校验往往与数据管理结合在一起。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 397.3 GIS7.3 GIS功能功能数据管理涉及地理元素的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织，使其便于计算机处理和系统用户理解等。用于组织数据库的计算机程序即为数据库管理系统。包括数据格式的选择和转换、数据的联结、查询、提取等。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 407.3 GIS7.3 GIS功能功能空间数据库的管理是GIS的核心，也是它最具特色的一部分，各种图形和图象信息都以严密的逻辑结构存贮于空间数据库中。根据GIS的应用类型与数据类型的不同，空间数据库的数据结构，分为基于矢量的数据结构，基于栅格的数据结构和矢量栅格混合的数据结构。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 417.3 GIS7.3 GIS功能功能地图图库的管理对于一个大区域往往不能用一幅图表示，需要分成很多图幅，为有效地管理众多图幅的数据及实现跨图幅的查询与分析，就要有地图图库的管理功能有：图幅入库、图幅删除、图幅拼接、跨图幅条件检索、图库的维护等。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 427.3 GIS7.3 GIS功能功能空间查询与分析空间查询与分析是GIS最重要的功能，也是GIS区别于其他信息系统的本质特征，它使地图图形信息以及各种专业信息的利用深度和广度大大增强，用户可以从中获取很多派生信息和新知识，可用来实现经济建设、环境和资源调查中的综合评价、规划、决策、预测等任务。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 437.3 GIS7.3 GIS功能功能空间查询与分析空间数据查询：GIS具有丰富的查询功能，既有属性查询功能，也有图形查询功能，还可以实现图形与属性之间的交叉查询。空间数据分析：它实际上就是对空间数据一系列的运算和查询。不同的应用具有不同的运算和查询的内容、方式和过程。也就是说，有不同的应用模型。应用模型是在对具体对象与过程进行大量专业研究的基础上总结出来的客观规律的抽象。将它们归结成一系列典型的运算与查询命令，从而可解决某一类专业的空间分析任务。由于各种专业研究的对象、方法以及复杂程度有很大的差异，因而工具型的GIS只提供几种最通用最基本的分析模型，常见的有地形分析、迭置分析、缓冲分析、网络分析、领域分析和重类分析等。而各专业的应用模型有待于专业人员进行二次开发。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 447.4 GIS7.4 GIS与其它信息技术的关系与其它信息技术的关系地图学计算机科学制图技术遥感技术计算机图形学CAD软件工程数据库技术专家系统2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 457.4 GIS7.4 GIS与其它信息技术的关系与其它信息技术的关系GIS与地图学GIS是以地图数据库为基础的，其最终产品之一是地图，二者都是地理学的信息载体地图学强调图形信息传输，GIS强调空间数据处理与分析，是地图学理论、方法与功能的延伸GIS与一般数据库管理系统许多GIS需要包含DBMSDBMS数据表示不直观，没有空间概念，GIS具有以某种方式对空间数据进行解释和判断的能力2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 467.4 GIS7.4 GIS与其它信息技术的关系与其它信息技术的关系GIS与计算机地图制图计算机地图制图是GIS的重要组成部分计算机地图制图通常只有图形数据，GIS既有图有数据库，又有非图形数据库，既注重实体的空间分布又强调他们的显示方法和显示质量GIS与遥感和全球定位系统遥感是一门使用传感器对地球进行测量的科学和技术遥感和GPS技术以图像的格式收集数据，并为利用、分析和可视化这些图像提供专门的服务，缺乏强大的地理数据管理与分析功能2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 477.4 GIS7.4 GIS与其它信息技术的关系与其它信息技术的关系GIS与计算机辅助设计二者都有空间坐标，都能把目标和参考系统联系起来CAD处理的多位规则几何图形及其组合，图形功能很强，但属性功能相对较弱GIS处理的多位自然坐标，有多维特征，图形处理的难度大7.5 GIS7.5 GIS与电子地图系统与电子地图系统电子地图系统GIS与电子地图的区别与联系2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 482024/7/6天津大学仁爱学院Slide 49电子地图系统电子地图系统随着地理信息系统技术的发展和应用以及计算机视觉化研究的深入，在侧重于空间信息的表现与显示的基础上，电子地图应运而生电子地图主要用于政府宏观管理、科学研究、规划、预测、大众传媒、信息服务等领域电子地图与GPS相结合，在航空航天、军事以及汽车导航领域中发挥着重要的作用2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 50电子地图系统电子地图系统电子地图的基本特征（优点）电子地图数据库中的数据类型与数据量的可扩展性较强电子地图的检索十分方便信息的存储、更新以及通讯方式简便，便于携带与交流可进行动态模拟，便于定性与定量分析可缩短大型系统地图集的生产周期和更新周期，降低生产成本与输出设备相连，便于电子地图上的信息拷贝2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 51电子地图系统电子地图系统电子地图的主要功能模块生成模块生成模块包括多种地图制图、文字编辑、图表生成、影像恢复、数据更新等功能。分析模块该模块依据不同的用户层次的具体要求而设计，全面考虑电子地图的内容和用途，可设置各种专用模块，或者设置定性分析、定量分析、相关分析、动态分析等功能。显示模块显示模块包括检索方式、属性查询、静态显示、动态显示、图形缩放、翻页、模拟产品输出等功能。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 52电子地图系统电子地图系统电子地图软件系统结构示意图2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 53GISGIS与电子地图的区别与联系与电子地图的区别与联系GIS是以地理空间数据库为基础，通过计算机，对空间有关的数据进行采集、管理、操作、模拟分析和显示，并且采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，包括位置、地物属性等重要信息，为地理研究乃至人类生活工作管理和决策而建立的一类计算机应用系统。电子地图（英语：Electronicmap），即数字地图，是利用计算机技术，以数字方式存储和查阅的地图。电子地图储存资讯的方法，一般使用向量式图像储存，地图比例可放大、缩小或旋转而不影响显示效果，早期使用位图式储存，地图比例不能放大或缩小，现代电子地图软件一般利用地理信息系统来储存和传送地图数据，也有其他的信息系统。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 54GISGIS与电子地图的区别与联系与电子地图的区别与联系区别定义不同电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存贮于计算机外存贮器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图；GIS是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 55GISGIS与电子地图的区别与联系与电子地图的区别与联系区别功能不同电子地图是地图制作和应用的一个系统，是由电子计算机控制所生成的地图，是基于数字制图技术的屏幕地图，是可视化的实地图。“在计算机屏幕上可视化”是电子地图的根本特征。GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。侧重点不同电子地图强调的是数据分析、符号化与显示，它的内容是通过数字来表示的，需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。GIS更侧重于信息分析。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 56GISGIS与电子地图的区别与联系与电子地图的区别与联系区别用途不同电子地图可以用来查找各种场所、各种位置、一些出行的路线，例如坐公交怎么坐，开车怎么走，选择什么路线等等，还可以了解其他信息。在地图上除了可以看到地理位置外，还可以知道如电话、联系人，以及了解一家公司提供的产品和服务等信息。GIS可以直观、便捷地集成各种属性数据、高效管理信息资源、提供辅助决策制作地图提供与获得空间位置相关的服务等。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 57GISGIS与电子地图的区别与联系与电子地图的区别与联系联系电子地图以GIS技术为基础,融合了数据库技术,其信息的可视化程度大大提升，表现形式更加丰富。基于地理信息系统的电子地图拥有多媒体功能，可以对其进行地图操作，可以分析查找特定范围内的目标，可以准确查找两点间最短路径，可以对属性信息进行可视化分析、统计，可以进行规划管理，并具有网络功能。电子地图也可以说是GIS的一个功能或者一个方面，指的是地图的显示。电子地图是记录地理信息的一种图形语言形式，从历史发展的角度看，地理信息系统脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式。电子地图是地图学中较新的一个领域，也是地理信息系统输出、显示结果的一个重要部分，同时也是GIS的重要数据来源之一。对于所有的GIS，地图是一个中心，它既是输入数据的来源，又是输出数据的一种形式。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 587.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理空间数据用来描述地理实体的数据，地理数据是地理信息的载体，也叫空间数据基本特征：空间、时间、属性采集与编辑获取：指将各种数据源，如地图、遥感影像、文本资料等重要的信息转换成GIS可以处理的数字形式，通常要验证、修改、编辑等处理过程费用是整个GIS代价的50%-80%编辑处理：分类、存储、检索、加工、变换和传输对不符合空间数据库存储要求的数据进行转换和处理，使之适合GIS的要求对于存储在数据库中的数据进行处理已得到更多的其他信息2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 597.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理空间数据管理无一种组织形式能同时存储如地形、地图、影像、属性4种类型的数据。将它们分别以矢量数据结构、栅格数据结构、二维关系表和其他类型的数据方式进行存储。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 607.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 617.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理两种都可以描述地理实体的点、线、面3种基本类型不同之处在于如何表达空间概念栅格：采用面域或空域来直接描述空间目标对象矢量：用边界或表面来表达空间目标对象的面或体要素，通过记录目标的边界，同时采用标识符表达它的属性来描述对象实体7.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 62优优点点缺缺点点矢量矢量模型模型表示地理数据的精度较高数据结构严谨，数据量小能够完整描述拓扑关系图形输出美观实现图形数据的恢复、更新和综合数据结构复杂叠加分析与栅格图组合难数学模拟比较困难空间分析技术上比较复杂栅格栅格模型模型数据结构简单空间数据的叠置和组合方便便于实现各种空间分析数学模拟方便技术开发费用低数据量大降低分辨率，信息损失地图输出不够精美难以建立网络连接关系投影转换较为费时2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 637.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理GIS空间数据库是指以特定的数据结构和数据模型表达、存储和管理从地理空间中获取的某类空间信息，以满足网络用户对空间信息需求的数据库2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 647.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理数据模型是数据库系统中关于数据组织方式及其在这种数据组织方式下对数据操作的方法、数据安全性、完整性和维护控制性的一个定义层次数据模型、网状数据模型、关系型模型2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 657.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理层次模型优点：层次分明，组织有序缺点：数据独立性交叉，难以表达多对多的关系，导致数据冗余网状模型优点：能描述多对多的关系，即节点之间的联系是任意的缺点：结构复杂，限制它在空间数据表达中的应用2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 667.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理关系型模型在关系模型中，数据是以二维表的形式存在的，这个二维表就叫做关系。每一行为一个元组，每一列为一个属性。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 677.6 GIS7.6 GIS空间数据的组织与管理空间数据的组织与管理关系模型优点:结构简单灵活，易查询，维护方便缺点：不适合表示非结构化数据，难以表达目标，尤其是复杂目标，效率低下。7.7 GIS7.7 GIS应用领域应用领域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的根本的改变；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。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 687.7 GIS7.7 GIS应用领域应用领域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，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2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 697.7 GIS7.7 GIS应用领域应用领域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。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-l规划模型、系统动力学模型等)加以保证的。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 707.7 GIS7.7 GIS应用领域应用领域灾害监测利用地理信息系统，借助遥感遥测的数据，可以有效地用于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。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 717.7 GIS7.7 GIS应用领域应用领域环境保护利用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地、全面地评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态；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。都取得了很好的应用效果。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 727.7 GIS7.7 GIS应用领域应用领域国防现代战争的一个基本特点就是“三S”技术被广泛地运用到从战略构思到战术安排的各个环节。它往往在一定程度上决定了战争的成败。宏观决策分析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2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 737.8 GIS7.8 GIS在物流中的应用在物流中的应用GIS应用于物流管理的技术优势在物流分析中的应用在配送中心中的应用在运输管理中的应用在物流公共信息平台中的应用在其他领域中的应用2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 742024/7/6天津大学仁爱学院Slide 75GISGIS应用于物流管理的技术优势应用于物流管理的技术优势图形显示输出上的优势GIS能提供良好的图形展示界面，除CAD的显示出图功能以外，也能根据属性资料做不同的主题展示，将图形根据需要任意缩放，此外，GIS制图可以解决传统单一主题叠合问题，将统一坐标系下的不同主题有效结合分析功能上的优势CAD等绘图软件着重于图形的绘制，不具备图形特征的相关属性内容，各点之间不具备拓扑关系，分析功能缺乏一般的统计软件虽能处理大量的统计资料，又缺乏处理图形的能力，只有GIS能够将两者有机结合,使得图形资料能够灵活应用，任意叠合、分割、截取和统计分析，而且，GIS的空间分析功能能够对点、线、面做不同的空间分析，获取相关信息。在物流的最短路径分析、配送区域分割中具有独特作用2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 76GISGIS在物流管理中的应用在物流管理中的应用模型模拟上的优势GIS的强大功能还表现在它能够根据不同的模型对地物进行模拟，模拟目标物体发展过程，完全在可视化的操作界面下了解模拟目标物体发展过程在物流分析中的应用在物流分析中的应用（1）车辆路线模型）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）网络物流模型）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。（4）分配集合模型）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）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。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 77在配送中心中的应用在配送中心中的应用（1）配送区域划分）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）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确定配送点和客户的位置。（3）物流中心选址）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）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）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。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 78在运输管理中的应用在运输管理中的应用（1）实时监控）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）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）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）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）信息的查询：客户通过网络实时查询车辆运输途中的运行情况和所处的位置，了解货物在途中是否安全、是否能快速有效的到达。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 79在物流公共信息平台中的应用在物流公共信息平台中的应用（1）数据的采集与存储（2）数据的加工与挖掘（3）辅助管理与决策2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 80在其他领域中的应用在其他领域中的应用（1）农林资源配置与管理（2）城市发展规划与管理（3）生态环境管理与模拟（4）自然灾害应急响应（5）地学研究与应用（6）商业与市场分析（7）网络分析（8）可视化应用2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 817.9 GIS7.9 GIS发展趋势发展趋势多维数据结构和对象关系模型在传统的GIS分析当中通常采用2维或2.5维来表示3维现象，3维数据的处理通常是将Z值当作一个属性常数,这种2维或2.5维数据结构难以真正表达3维空间数据及随时间变化的空间数据。近年来,计算机技术的发展使显示和描述物体的3维几何特征和属性特征成为可能。此外,由于空间和时间是许多实时世界现象的两个重要方面,在GIS研究中具有重要的意义,所以需要开发时空4维数据模型。目前,这方面的研究在逐渐深入。在数据管理方面,传统GIS一般采用图形和属性数据分开管理的方式,这使得GIS在开放性、互操作性、数据的整体管理和处理复杂对象等方面受到限制。为此,国外已在研究与开发对象-关系数据模型,用于GIS数据的管理。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 827.9 GIS7.9 GIS发展趋势发展趋势与CAD集成CAD软件主要用于绘制范围广泛的技术图形,图形功能极强,但对非图形数据的管理功能较弱;GIS是存储、管理与分析空间数据的有效工具与技术系统,其中的数据包括图形数据和属性数据。目前国际上已有些基于CAD的GIS软件包上市,可用于编辑和操作空间数据以及创建实体数据间的空间拓扑关系。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 837.9 GIS7.9 GIS发展趋势发展趋势与专家系统的结合GIS与专家系统的结合称为专家GIS或智能GIS,它实际上是基于知识的专家系统在GIS中的应用目前GIS的应用还主要停留在建立数据库、数据库查询、空间叠加分析、缓冲区分析和成果显示输出上,缺乏知识处理和启发式推理的能力,无法为解决空间复杂问题提供足够的决策支持,因为这些问题的解决需要大量的人为经验和专家知识。在专家GIS当中,由GIS完成空间位置分析工作,由ES来评价,二者相互补充。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 847.9 GIS7.9 GIS发展趋势发展趋势3S集成所谓3S集成,是指将RS(遥感)、GPS(全球定位系统)以及多种地面测量资料和调查资料作为数据来源和快速准确的数据更新手段,将GIS(地理信息系统)作为一种搜集、管理和分析这些空间数据的灵活、高效、具有交互性和可视性的环境与平台,将ES(专家系统)作为实现管理与决策自动化和智能化的手段。“3S”是目前的提法,其中未包括ES,似乎不足以反映当前GIS的发展趋势,而用“4S”才更全面、更确切。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 857.9 GIS7.9 GIS发展趋势发展趋势与虚拟环境技术结合虚拟环境是指靠计算机系统建立的一种仿真数字环境,通过计算机将数字转换成图像、声音和触摸感受,从而为人们提供一个逼真的模拟环境,用户可通过人的自然技能来与此环境进行沟通、对话。GIS与虚拟环境技术相结合,将虚拟环境技术带入GIS,将使GIS更加完美,GIS用户在计算机上就能处理真3维的客观世界,在客观世界的虚拟环境中将能更有效地管理、分析空间实体数据。因此,开发虚拟GIS(VGIS)已成为GIS发展的一大趋势。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 867.9 GIS7.9 GIS发展趋势发展趋势开放式GIS数据共享是当前GIS用户面临的一个主要问题,因为GIS的多种数据源、多种类型的数据格式之间、不同的GIS软件之间,有许多方面的不统一,造成各个系统彼此相对封闭、系统间的数据交换困难。随着GIS应用范围的进一步扩大及网络技术的进一步提高,在大力发展资源共享的信息时代,建立面向用户的、资源共享的开放式GIS已是大势所趋。目前，越来越多的GIS软件商和地理数据库建设单位都将他们的产品和服务送入Internet,越来越多的用户通过WWW、FTP等服务器从网上查询他们所需的GIS数据、GIS软件等信息服务。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 877.10 7.10 案例分析案例分析案例分析海尔集团案例分析白沙物流案例分析杭烟物流与送货线路优化2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 882024/7/6天津大学仁爱学院Slide 89案例分析案例分析海尔集团海尔集团利用GIS大力降低服务成本海尔集团的顾客服务实行网上派工制，电话中心收到客户信息后，利用全国联网的派工系统在5分钟之内将信息同步派送到离用户距离最近的专业维修服务网点。用户报修的流程：首先，用户打电话报修，之后登记用户信息，关键是用户所处的位置，然后工作人员手工选择离该用户最近的维修网点，手工网上分派任务，之后维修工程师上门服务。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 90案例分析案例分析海尔集团海尔集团利用GIS大力降低服务成本在登记用户信息时，接线员可能对该地址一点都不熟悉，她怎样才能快速、准确地定位用户的位置？而在手工选择离该用户最近维修网点的环节，该接线员又怎样知道哪个网点离报修地点最近？海尔为上门维修的服务商按照距离配发津贴，而怎么确定距离？凭服务商报，是不是会有很大的漏洞？2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 91案例分析案例分析海尔集团海尔集团利用GIS大力降低服务成本问题：手工堵漏洞效果不好人海人脑措施：纳入GIS全自动堵漏售后服务系统可以在很短时间内计算出距离用户最近的网点，以及网点到用户家的详细路径描述和距离，并及时将这些信息派送到最合理的服务网点。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 92案例分析案例分析海尔集团海尔集团利用GIS大力降低服务成本效果用户打电话报修，之后接线员登记用户信息，关键是位置信息。接线员记录后，系统自动匹配用户地址，计算出距离用户最近的网点，之后自动将维修信息派送到网点，网点维修工程师再上门服务。整个地址匹配和服务商挑选工作由系统自动完成，无需手工操作，堵住了服务漏洞。而同时，系统的快速也远不是手工能比的，以前要花几十秒甚至几分钟翻信息，现在系统自己匹配，每次处理的时间缩短到0.1秒以内，大大提高了客服部门的效率。在GIS系统的支持下，海尔客服部门现在每天可以处理10万次左右的服务请求，得以满足全国用户的需求。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 93案例分析案例分析白沙物流白沙物流白沙烟草物流公司已启用的烟草配送GIS及线路优化系统，经过三个多月在配送区域内送货线路上的试运行，已取得初步成功的经验和数据，为即将全面启动该系统打下了良好的基础。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 94案例分析案例分析白沙物流白沙物流白沙物流烟草配送GIS及线路优化系统是基于集成了国际上发展成熟的网络数据库、WEB/GIS中间件、GPS、GPRS通讯技术，采用金启元科技发展(北京)有限公司的地图引擎中间件(GS-GMS-MapEngineforJava)产品为核心开发技术平台，结合白沙物流的实际，开发设计的集烟草配送线路优化、烟草配送和烟草稽查车辆安全监控、烟草业务(访销、CRM等)可视化分析、烟草电子地图查询为一体的物流WEB/GIS综合管理信息系统。该系统利用WEB/GIS强大的地理数据功能来完善物流分析，及时获取直观可视化的第一手综合管理信息，即可直接合理调配人力、运力资源，求得最佳的送货路线，又能有效地为综合管理决策提供依据。系统中使用的GPS技术可以实时监控车辆的位置，根据道路交通状况向车辆发出实时调度指令，实现对车辆进行远程管理。白沙烟草物流开发使用GIS线路优化系统后，可以实现以下六大应用功能:2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 95案例分析案例分析白沙物流白沙物流（一）烟草配送线路优化系统。选择订单日期和配送区域后自动完成订单数据的抽取，根据送货车辆的装载量、客户分布、配送订单、送货线路交通状况、司机对送货区域的熟悉程度等因素设定计算条件，系统进行送货线路的自动优化处理，形成最佳送货路线，保证送货成本及送货效率最佳。线路优化后，允许业务人员根据业务具体情况进行临时线路的合并和调整，以适应送货管理的实际需要。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 96案例分析案例分析白沙物流白沙物流（二）烟草综合地图查询。能够基于电子地图实现客户分布的模糊查询、行政区域查询和任意区域查询，查询结果实时在电子地图上标注出来。通过使用图形操作工具如放大、缩小、漫游、测距等，来具体查看每一客户的详细情况。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 97案例分析案例分析白沙物流白沙物流（三）烟草业务地图数据远程维护。提供基于地图方式的烟草业务地图数据维护功能，还可以根据采集的新变化的道路等地理数据及时更新地图。具有对烟户点的增、删、改;对路段和客户数据的综合初始化;对地图图层的维护操作;地图服务器系统的运行故障修复和负载均衡等功能。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 98案例分析案例分析白沙物流白沙物流（四）烟草业务分析。实现选定区域，选定时间段的烟草订单访销区域的分布，进行复合条件查询;在选定时间段内的各种品牌香烟的销量统计和地理及烟草访销区域分布;配送车组送货区域的地图分布。在各种查询统计、分析现有客户分布规律的基础上，通过空间数据密度计算，挖掘潜在客户;通过对配送业务的互动分析，扩展配送业务(如第三方物流)。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 99案例分析案例分析白沙物流白沙物流（五）烟草物流GPS车辆监控管理。通过对烟草送货车辆的导航跟踪，提高车辆运作效率，降低车辆管理费用，抵抗风险。其中车辆跟踪功能是对任一车辆进行实时的动态跟踪监控，提供准确的车辆位置及运行状态、车组编号及当天的行车线路查询。报警功能是当司机在送货途中遇到被抢被盗或其它紧急情况时，按下车上的GPS报警装置向公司的信息中心报警。轨迹回放功能是根据所保存的数据，将车辆在某一历史时间段的实际行车过程重现于电子地图上，随时查看行车速度、行驶时间、位置信息等，为事后处理客户投诉、路上事故、被抢被盗提供有力证据。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 100案例分析案例分析白沙物流白沙物流（六）烟草配送车辆信息维护。根据车组和烟草配送人员的变动，及时在这一模块中进行车辆、司机、送货员信息的维护操作，包括添加车辆和对现有车辆信息的编辑。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 101案例分析案例分析白沙物流白沙物流白沙物流烟草配送GIS及线路优化系统的上线运行，标志着白沙物流的信息化建设迈上了一个新的台阶，对白沙打造数字化的跨区物流企业进程中起到巨大推动作用。这种“多点配送路径优化应用系统”也同样非常适用于国家专卖食盐配送、家电配送、易腐蚀食品(乳制品)、冷冻食品、高级时令果品蔬菜的多点配送、城市大面积工作配餐以及加油站油品(危险品)配送等等，这些行业之间可以互相借鉴，不断实现供应链优化，促进跨区配送的精确化发展。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 102案例分析案例分析杭烟物流与送货线路优化杭烟物流与送货线路优化 杭烟物流送货服务现状浙江省烟草公司杭州分公司（以下称“杭烟”）目前在杭州城区共有多家经烟零售网点，下属物流中心现有多辆送货面包车、多条送货线路。年月，杭烟原吴山批发部实现了访（销）送（货）分离，标志着杭烟物流真正实现“访送分离、集中配送、信息管理、定时到户”的开端，至此，物流中心在送货管理上有了集中暴露问题、全盘考虑、统筹安排的条件。如何解决定时到户中的送货车辆调度问题，如何均衡不同送货线路的工作量，如何降低卷烟配送成本，杭烟物流核心技术立足点何在等等。将围绕送货线路优化调度问题重点展开描述。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 103案例分析案例分析杭烟物流与送货线路优化杭烟物流与送货线路优化 杭烟物流送货服务现状目前杭烟物流共有大小运输车辆，驾驶员人。其中经烟户送货车辆，包括辆面包车日常送货（含大商场辆），机动调度车辆，负责仓储运输货车辆。卷烟分拣配货作业采用了两条自行研发的半自动流水线，平均分拣作业能力达到单线条小时，订单处理能力达到单小时。杭烟物流通过功能强大的信息集成平台，实现了卷烟仓储管理、库存控制、订单处理、分拣配货、送货管理、结算交接等功能的一体化计算机信息集成，以低成本的设备投入、高效率的流程化管理，实现了从传统仓库向现代物流配送中心的转变。年月物流中心共计运输卷烟件（件等于条），其中经烟户送货件，仓储运输件。按当月半日送货量最高为条、半日经烟户送货户数最高值为户统计，平均每辆车运一次需装件，送经烟户户。2024/7/6天津大学仁爱学院Slide 104案例分析案例分析杭烟物流与送货线路优化杭烟物流与送货线路优化 线路优化问题的难点分析GIS问题众所周知，车辆优化调度需要一套详尽丰富同时实时更新的地理信息系统（）支持。杭烟车辆送货线路优化面临的最大问题是建设问题。虽然目前杭烟物流已有一套电子地图，但从使用结果来看，该电子地图明显存在不足，不适合用于杭烟物流送货线路优化。主要问题有两点：一是信息量太少，许多街道没有标出，无法量化衡量，尤其是城区小街小道或者郊区线路；二是系统更新速度太慢，维护跟不上，许多街道早在年前就已经变化，或改造或新建或更名，该电子地图还是老样子。2024/7/6天津大