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1、李家齐 苏胜强 主 编教育部人才培养模式改革与开放教育试点教材人才培养模式改革与开放教育试点教材物 流 信 息 技 术wuliu xinxi jishu第四章第四章 地理信息系统地理信息系统 重点掌握：重点掌握：应用型地理信息系统的设应用型地理信息系统的设计内容、步骤和在物流中的应用。计内容、步骤和在物流中的应用。掌握：掌握：地理信息系统的概念、分类、地理信息系统的概念、分类、组成和功能。组成和功能。了解：空间数据模型及空间数据的组了解：空间数据模型及空间数据的组织和管理。织和管理。第四章第四章 地理信息系统地理信息系统第一节第一节 地理信息系统概述地理信息系统概述第二节第二节 空间数据组织与
2、管理空间数据组织与管理第三节第三节 地理信息系统的开发和应用地理信息系统的开发和应用第一节第一节 地理信息系统概述地理信息系统概述一、地理信息系统的基本概念一、地理信息系统的基本概念1 1、地理信息、地理信息地地理理信信息息是是指指直直接接或或间间接接与与地地球球上上的的空空间间位位置置有有关关的的信信息息，又又常常称称为为空空间间信信息息。它它表表示示地地表表物物体体和和环环境境固固有有的的数数量量、分分布布特特征征、联联系系和和规规律律的的数数字字、文文字字、图图形形、图图像的总称。像的总称。2 2、地理信息系统、地理信息系统(P126)(P126)地理信息系统地理信息系统（GISGIS）
3、是处理地理信息的系统。它）是处理地理信息的系统。它是多种学科交叉的产物，它以地理空间数据为基是多种学科交叉的产物，它以地理空间数据为基础，采用地理模型分析方法，适时地提供多种空础，采用地理模型分析方法，适时地提供多种空间的和动态的地理信息，是一种为地理研究和地间的和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。地理信息系统的理决策服务的计算机技术系统。地理信息系统的主要特征是存储、管理、分析与位置有关的信息，主要特征是存储、管理、分析与位置有关的信息，它通过对地理数据集成、存储、检索、操作和分它通过对地理数据集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用
4、、析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。识，为工程设计和规划、管理决策服务。现代物流中的GIS主要应用在运输路线的选择、仓库位置的选择、仓库的容量设置、合理装卸策略、运输车辆的调度、投递路线的选择。作业作业:P10,:P10,第三题第三题,3,3小题小题 二、地理信息系统的类型二、地理信息系统的类型(P126)(P126)地理信息系统按内容、功能和作用分为地理信息系统按内容、功能和作用分
5、为工具型工具型地地理信息系统和理信息系统和应用型应用型地理信息系统。地理信息系统。作业作业:P10,:P10,第三题第三题,1,1小题小题 1 1、工具型地理信息系统、工具型地理信息系统 作业：作业：P7,P7,第一题，第一题，1 1小题小题 工具型地理信息系统也称地理信息系统开发平台工具型地理信息系统也称地理信息系统开发平台或外壳，或外壳，它具有地理信息系统基本功能，供其他它具有地理信息系统基本功能，供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台。工具系统调用或用户进行二次开发的操作平台。工具型地理信息系统为地理信息系统的使用者提供一型地理信息系统为地理信息系统的使用者提供一种技术支持，使用户能
6、借助地理信息系统工具中种技术支持，使用户能借助地理信息系统工具中的功能直接完成应用任务，或者利用工具型地理的功能直接完成应用任务，或者利用工具型地理信息系统加上专题模型完成应用任务。信息系统加上专题模型完成应用任务。2 2、应用型地理信息系统、应用型地理信息系统(P127)(P127)应用型地理信息系统是根据用户的需求和应用型地理信息系统是根据用户的需求和应用目的而设计的一种解决一类或多类实际应用目的而设计的一种解决一类或多类实际应用问题的地理信息系统，除了具有地理信应用问题的地理信息系统，除了具有地理信息系统基本功能外，还具有解决地理空间实息系统基本功能外，还具有解决地理空间实体及空间信息的
7、分布规律、分布特性及相互体及空间信息的分布规律、分布特性及相互依赖关系的应用模型和方法。应用型地理信依赖关系的应用模型和方法。应用型地理信息系统按研究对象性质和内容又可分为专题息系统按研究对象性质和内容又可分为专题地理信息系统和区域地理信息系统。地理信息系统和区域地理信息系统。三、地理信息系统的组成和功能三、地理信息系统的组成和功能1 1、地理信息系统的组成、地理信息系统的组成地理信息系统主要由四个部分组成，即地理信息系统主要由四个部分组成，即计计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和人员。数据和人员。作业作业:P8,:P8,第二题第二题,1,1小题
8、小题 其核心部其核心部分是计算机软件和硬件系统，空间数据库反分是计算机软件和硬件系统，空间数据库反映映GISGIS的地理内容，而人员则决定系统的工的地理内容，而人员则决定系统的工作方式和信息表示方法。作方式和信息表示方法。（1 1）计算机硬件系统）计算机硬件系统计算机硬件系统：是指操作计算机硬件系统：是指操作GISGIS所需的一切所需的一切计算机物理装置。计算机物理装置。（2 2）计算机软件系统）计算机软件系统计算机软件系统：是指计算机软件系统：是指GISGIS运行所必需的各运行所必需的各种程序，主要包括计算机系统软件和地理信种程序，主要包括计算机系统软件和地理信息系统软件两部分。息系统软件两
9、部分。（3 3）地理空间数据）地理空间数据地理空间数据：是一个地理空间数据：是一个GISGIS应用系统最基础应用系统最基础的组成部分。空间数据是的组成部分。空间数据是GISGIS的操作对象，的操作对象，是现实世界经过模型抽象的实质性内容。是现实世界经过模型抽象的实质性内容。（4 4）人员）人员GISGIS是一个动态的地理模型，仅有系统软是一个动态的地理模型，仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要进行系统组织、管理、维护和数统，需要进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善以及应用程序开发，据更新、系统扩充完善以及应用程序开发，并采用空间
10、分析模型提取多种信息。因此，并采用空间分析模型提取多种信息。因此，人员是地理信息系统中重要的构成要素。人员是地理信息系统中重要的构成要素。2 2、地理信息系统的功能、地理信息系统的功能(P128-129)(P128-129)一个一个GISGIS软件系统应具备五项基本功能，即软件系统应具备五项基本功能，即数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出。间查询与空间分析、可视化表达与输出。（1 1）数据输入是建立地理数据库必需的过程。）数据输入是建立地理数据库必需的过程。（2 2）数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。）数据编辑主要包括
11、图形编辑和属性编辑。（3 3）数据存储与管理，是）数据存储与管理，是GISGIS系统应用成功与系统应用成功与否的关键，主要提供空间与非空间数据的存否的关键，主要提供空间与非空间数据的存储、查询检索、修改和更新的能力。储、查询检索、修改和更新的能力。（4 4）空间查询与分析是）空间查询与分析是GISGIS的核心，的核心，是是GISGIS最重要的和最具有魅力的功能，最重要的和最具有魅力的功能，也是也是GISGIS有别于其他信息系统的本质特有别于其他信息系统的本质特征。征。（5 5）可视化表达与输出。中间处理过）可视化表达与输出。中间处理过程和最终结果的可视化表达是程和最终结果的可视化表达是GISG
12、IS的重的重要功能之一。要功能之一。四、地理信息系统的发展四、地理信息系统的发展1 1、地理信息系统发展状况、地理信息系统发展状况我国我国GISGIS的发展经历了四个阶段：的发展经历了四个阶段：起步阶段（起步阶段（1970197019801980）；）；准备阶段（准备阶段（1985198519951995）；）；产业化阶段（产业化阶段（19961996年以后）。年以后）。2 2、地理信息系统发展趋势、地理信息系统发展趋势(P130-132)(P130-132)（1 1）组件式）组件式GISGIS系统系统（2 2）WebGISWebGIS系统系统 WebGISWebGIS系统的概念是系统的概念是
13、InternetInternet技术应技术应用于用于GISGIS领域的产物。领域的产物。作业作业:P11,:P11,第四题第四题,3,3小题小题 第二节第二节 空间数据组织与管理空间数据组织与管理一、空间数据的结构模式一、空间数据的结构模式(P132-137)(P132-137)现实世界现实世界（地理实体、（地理实体、地理现象）地理现象）模型模型（矢量、栅格）（矢量、栅格）数字化后的空间数字化后的空间数据文件数据文件建模建模数字化数字化二、空间数据的组织方法二、空间数据的组织方法(P137)(P137)1 1、空间数据的输入与编辑、空间数据的输入与编辑GISGIS中数据的中数据的编辑编辑是一种
14、非常耗时、是一种非常耗时、耗精力的交互处理工作。耗精力的交互处理工作。作业作业:P8,:P8,第二题第二题,5,5小题小题 2 2、空间数据与属性数据的连接、空间数据与属性数据的连接 三、空间数据管理三、空间数据管理(P139)(P139)1 1、空间数据库、空间数据库空间数据库是一种应用于地理空间数据处理与信息分析空间数据库是一种应用于地理空间数据处理与信息分析领域的具有工程性质的数据库，它所管理的对象主要是领域的具有工程性质的数据库，它所管理的对象主要是地理空间数据（包括空间数据和非空间数据）。地理空间数据（包括空间数据和非空间数据）。作业：作业：P11,P11,第四题：第四题：1 1小题
15、小题 GISGIS软件是采用建立在关系数据库管理系统基础上的综合软件是采用建立在关系数据库管理系统基础上的综合的数据模型，归纳起来，主要有以下三种：的数据模型，归纳起来，主要有以下三种：(1)(1)混合结构模型，它的基本思想是用两个子系统分别存储混合结构模型，它的基本思想是用两个子系统分别存储和检索空间数据与属性数据。和检索空间数据与属性数据。作业：作业：P8,P8,第二题：第二题：4 4小题小题(2)(2)扩展结构模型。扩展结构模型。(3)(3)统一模数据型。统一模数据型。2 2、空间数据仓库。、空间数据仓库。第三节第三节 地理信息系统的开发和应用地理信息系统的开发和应用一、应用型地理信息系
16、统的设计一、应用型地理信息系统的设计1 1、应用型地理信息系统设计内容和过程、应用型地理信息系统设计内容和过程（1 1）应用型地理信息系统设计主要内容包括：）应用型地理信息系统设计主要内容包括：系统总体设计。系统设计包括系统目标和系统总体设计。系统设计包括系统目标和任务、模块子系统设计、计算机系统选择、任务、模块子系统设计、计算机系统选择、软件设计、代码设计及界面设计等。软件设计、代码设计及界面设计等。数据库详细设计。数据库详细设计包括概念设计、数据库详细设计。数据库详细设计包括概念设计、逻辑设计、物理设计和数据模型选择等。逻辑设计、物理设计和数据模型选择等。系统功能设计。系统功能设计包括总体
17、模块功能系统功能设计。系统功能设计包括总体模块功能设计、图形数据库管理系统结构与功能设计。设计、图形数据库管理系统结构与功能设计。应用模型和方法设计应用模型和方法设计包括常应用模型和方法设计应用模型和方法设计包括常用应用模型设计、方法设计等。用应用模型设计、方法设计等。输入、输出设计。输入、输出设计。（2 2）应用型地理信息系统开发和实现的阶）应用型地理信息系统开发和实现的阶段即过程段即过程(P143)(P143)系统分析、系统设计、系统实施、运行维护。系统分析、系统设计、系统实施、运行维护。2 2、地理信息系统功能分析、地理信息系统功能分析(P143-144)(P143-144)（1 1）系
18、统功能：主要包括数据管理、）系统功能：主要包括数据管理、信息查询、统计分析和多媒体功能。信息查询、统计分析和多媒体功能。（2 2）关键技术与实现。）关键技术与实现。（3 3）空间数据的采集与输入。）空间数据的采集与输入。二、地理信息系统的应用二、地理信息系统的应用(P148-151)(P148-151)1 1、地理信息系统应用特点、地理信息系统应用特点（1 1）GISGIS应用领域不断扩大应用领域不断扩大;（2 2）GISGIS应用研究不断深入应用研究不断深入;（3 3）GISGIS应用社会化应用社会化;（4 4）GISGIS应用全球化应用全球化;（5 5）GISGIS应用环境网络化、集成化应
19、用环境网络化、集成化;（6 6）GISGIS应用模型多样化。应用模型多样化。2 2、地理信息系统的应用领域、地理信息系统的应用领域地理信息系统在最近的地理信息系统在最近的3030多年内取得了多年内取得了惊人的发展，已广泛应用于资源调查、惊人的发展，已广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。统计、商业金融等几乎所有领域。3 3、GISGIS在物流分析中的应用在物流分析中的应用(P1
20、50)(P150)GIS GIS应用于物流分析，主要是指利用应用于物流分析，主要是指利用GISGIS强强大的地理数据功能来完善物流分析技术。大的地理数据功能来完善物流分析技术。完整的完整的GISGIS物流分析软件集成了物流分析软件集成了车辆路线模车辆路线模型、网络物流模型、分配集合物理模型和型、网络物流模型、分配集合物理模型和设施定位模型。设施定位模型。作业：作业：P11,P11,第五题，第五题，1 1小题小题（1 1）车辆路线模型）车辆路线模型用于解决用于解决一个起点、多个终点一个起点、多个终点的货物运输的货物运输中，如何降低物流作业费用，并保证服务中，如何降低物流作业费用，并保证服务质量的
21、问题，包括决定使用多少车辆、每质量的问题，包括决定使用多少车辆、每辆车的行驶路线等。辆车的行驶路线等。作业：作业：P11,P11,第四题，第四题，2 2小题小题（2 2）网络物流模型）网络物流模型用于解决寻找最有效的分配货物路径问题，用于解决寻找最有效的分配货物路径问题，也就是物流网点布局问题。也就是物流网点布局问题。（3 3）分配集合模型）分配集合模型可以根据各个要素的相似性把同一层上的可以根据各个要素的相似性把同一层上的所有或部分要素分为几个组，用以解决服务所有或部分要素分为几个组，用以解决服务范围和销售市场范围的问题。范围和销售市场范围的问题。（4 4）设施定位模型）设施定位模型用于研究
22、一个或多个设施的位置。在物流系统中，用于研究一个或多个设施的位置。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，节点决定着路线。如何根据供求的实际的节点上，节点决定着路线。如何根据供求的实际需要并结合经济效益等原则，在既定区域内设立多需要并结合经济效益等原则，在既定区域内设立多少个仓库，每个仓库的位置和规模，以及仓库之间少个仓库，每个仓库的位置和规模，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。的物流关系等，运用此模型均能很容易地得到解决。随着随着GISGIS技术的不断进步和物流科学管理水平的不技术的不断进步和物流
23、科学管理水平的不断提高，断提高，GISGIS技术在物流管理中的应用将日益扩展，技术在物流管理中的应用将日益扩展，并不断融合并不断融合RS/GPSRS/GPS的相关技术，为提高物流效率发的相关技术，为提高物流效率发挥更大的作用。挥更大的作用。四、网络地理信息系统四、网络地理信息系统随着近年来计算机技术的发展，随着近年来计算机技术的发展，GISGIS在组成在组成结构和应用技术等方面已与传统的结构和应用技术等方面已与传统的GISGIS技术技术有了很大的不同，而有了很大的不同，而基于基于Internet/Intranet Internet/Intranet 的的WebGISWebGIS则是则是GISGIS技术技术发展的新趋势之一。发展的新趋势之一。作业：作业：P8P8，第二题，第二题，3 3小题小题 1 1、WebGISWebGIS的特点的特点更广泛的访问范围，平台独立性，可以大更广泛的访问范围，平台独立性，可以大规模降低系统成本，平衡高效的计算负载。规模降低系统成本，平衡高效的计算负载。2 2、WebGISWebGIS的组成结构的组成结构动态的动态的WebGISWebGIS、主动的、主动的WebGISWebGIS。