物流信息技术第5章物流跟踪技术

第五章物流动态跟踪技术中国仓储协会调查报告案例我国车辆运营的空载率约45%左右，造成这一状况的原因：物流企业无法准确知道运行车辆的具体位置司机只能凭个人经验确定路线实际客户也不能及时了解货物配送过程的情况，不能和物流企业协调配合应用GIS、GPS随着互联网的发展和通信技术的进步，跨平台、组件化GIS、GPS技术的逐步成熟，物流企业通过无线通信、GIS/GPS能够精确地获取运输车辆的信息，再通过Internet让企业内部和客户访问，从而把整个企业的操作业务变得透明，为协同商务打下基础。抗震救灾汶川大地震发生后，以3S等科学手段为抗震救灾分析及救援提供了大量的基础信息，显示出科技抗震救灾的威力。学习目的和要求通过本章的学习，掌握GIS的基本涵义、特征及其组成，了解GIS的应用，掌握GPS的涵义，掌握GPS系统的组成及工作原理，了解GPS的应用。第一节GIS技术1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。地理信息系统技术成熟于80年代。引入：广州市2005年有一块耕地没经合法报批手续就被占用来建住宅，土地管理部门只需将2004年和2005年卫星图像进行叠加对照，就可发现这块耕地已变成建成用地。如下图显示的红线圈出的两个地块（图的中上部分），其影像特征为白色，与旁边绿色的农用地有明显的不同，图斑变化了，说明原有耕地的地类已发生了变化。有个别人以为占用的是山窝中的林地，外人一般难以发现，但对于GIS来说，是不存在“看”不到的死角的，所以不管是单位还是个人均不应该有任何侥幸心理。一、GIS的概念1、地理：地球表面各种自然人文现象关系和区域分异。2、地理信息：有关地理实体性质、特征和运动状态的表征。或一切与空间位置有关的信息都叫地理信息。地理信息的特性：（1）空间定位特征。空间位置识别是与数据（经纬网地理坐标）联系在一起的。（2）多维结构特征。如在一个地面点（三维）上，可取得高程（高程其实就是海拔高度）、污染、交通等维度的多种信息。（3）动态特征。超短期的(如台风、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低温)、中期的(如土地利用、作物估产)、长期的(如城市化、水土流失)、超长期的(如地壳变动、气候变化)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。3.GIS概念地理信息与信息系统关系地理信息空间位置：（X，Y，Z）信息系统数据采集、存储、管理、处理、分析、模拟和显示。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。GIS概念GIS（GeographicInformationSystemGIS）以地理数据库为基础，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。GIS条件下的电子地图数据库为车辆导航系统提供了存放和管理导航系统信息的可视化载体,有利于提高导航系统的工作效率。从技术和应用的角度，GIS是解决空间问题的工具、方法和技术；具有空间数据的获取、存储、现示、编辑、处理、分析、输出和应用的功能，它可以将这些数据分层、分类叠加在电子地图上，并且地图对象和和数据库属性数据建立连接关系，这样通过地里信息系统就可以轻松实现地图与数据库的双向查询。以直观的方式显示所有移动的目标，固定目标的位置和状态，并且直接在图形界面上对受控目标进行指挥调度操作二、地理信息系统的主要特点1、GIS使用了空间数据与非空间数据（如属性和时间数据）。其他信息系统即使存储了图形，也不能进行有关空间数据的操作。2、GIS强调空间分析。GIS所具备的空间叠置分析、缓冲区分析、网络路径分析、数字地形分析等功能是一般CAD系统不具备的。3、GIS要依靠一定的组织体系（实施组成、系统管理员、技术操作员、系统开发设计者）4、信息的可视化。GIS将不同区域的各个属性（如人口等）显示在地图上，形象、直观地让人一目了然。三、GIS的组成GIS应用系统由五个主要部分构成，即硬件、软件、数据、人员和方法。1.硬件硬件是指操作GIS所需的一切计算机资源。目前的GIS软件可以在很多类型的硬件上运行，从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。一个典型的GIS硬件系统除计算机外，还包括数字化仪、扫描仪、绘图仪、磁带机等外部设备。根据硬件配置规模的不同可分为简单型、基本型、网络型。图1是典型的网络型GIS硬件配置，图2是一个典型的基本型GIS硬件配置，它是一般用户最常用的配置。刻录设备扫描仪绘图仪数字化遥感数字化仪电子地图PCNT服务器UNIX服务器UNIX工作站NT工作站INTERNET输入设备处理设备输出设备磁带/CD扫描仪数字化仪磁带/CDPC机绘图仪电子地图网络型基本型输入设备专用设备常规设备GPS全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘、鼠标处理设备工作站服务器硬盘阵列存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备绘图仪终端打印机计算机硬件系统2.软件软件是指GIS运行所必须的各种程序。主要包括计算机系统软件和地理信息系统软件两部分。地理信息系统软件提供存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有：输入和处理地理信息的工具；数据库管理系统工具；支持地理查询、分析和可视化显示的工具；容易使用这些工具的图形用户界面(GUI是GraphicalUserInterface的简称)。常用的GIS软件有：MapInfo，ArcGIS，Maptitude三种GIS软件计算机软件系统（三大板块）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软件基础软件系统软件GIS•美国的MapInfoProfessional系列软件是目前比较完备、功能强大、全面直观的桌面地理信息系统。MapInfoMapInfo是一个开发桌面地图软件及GIS分析系统的公司。MapInfoMapXtremeJavaEdition是用于Internet或企业内部Intranet的由JAVA编写的地图应用服务器，是MapInfoMapXtreme技术和JAVA技术的有机结合，向应用开发者提供了一套高度可视化的、直观的组件，方便开发者将地图功能集成到任何Web应用中。3.数据地理数据是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、文字、图像和图形和声音符号的总称。如：珠穆朗玛峰高程为8848.13米————数字北京位于华北平原的西北部———————文字卫星遥感发回地表植物土壤分布状态———图象地图上描绘了七大洲四大洋地理分布———图形数据是一个GIS应用系统的最基础的组成部分。空间数据是GIS的操作对象，是现实世界经过模型抽象的实质性内容确良。图3展示了GIS对现实世界的信息表达与分层。数据包括空间数据和属性数据，空间数据的表达可以采用栅格和矢量两种形式。空间数据表现了地理空间实体的位置、大小、形状、方向以及几何拓扑关系。栅格图是基于一套行列组成的方格数据模型，使用一组方格描述地理要素，每一个方格的值代表一个现实的地理要素。栅格数据适合于做空间分析和图象数据格式的存储，不适合做不连续的数据处理。矢量图是基于直角坐标系统，用点、线、多边形描述地理要素的数据模型或数据结构。每一个地理要素由一系列有顺序的的x、y坐标描述，这些要素与属性相结合。GIS中有三种数据，即空间数据、属性数据和时间数据。空间数据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、GPS等）。属性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。时间数据用来反映现象和物体随时间的变化，而变化的周期又分为超短期的、短期的、中期的、长期的和超长期的等。4.人员人是地理信息系统中重要的构成要素，GIS不同于一幅地图，它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统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善以及应用程序开发，并采用空间分析模型提取多种信息。因此，GIS应用的关键是掌握实施GIS来解决现实问题的人员素质。（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。咨询管理信息管理数据整理人员包括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：公园选址5、方法（模型）四、GIS类型从功能角度上，GIS可分为应用功能和软件功能两大类，前者强调GIS的社会服务功能，可再分为工具型GIS、应用型GIS和大众化GIS三类。工具型地理信息系统工具型地理信息系统也称之为地理信息系统开发平台或外壳，它是具有GIS的基本功能、供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台。工具型GIS为GIS用户提供一种技术支持，使用户能借助GIS并加上专题应用模型完成相应的任务。目前比较流行的工具型GIS软件如ArcGIS、MapInfo、GeoStar、MapGIS等。应用型GIS应用型GIS是根据用户的需求和应用目的而设计的一类或多类专门型GIS，它一般是在工具型GIS的平台上，通过二次开发完成。应用型GIS除具备GIS的基本功能外，还具有解决与专业相关的模型构建和求解功能。应用型GIS按研究对象性质和能力又分为专题GIS和区域GIS两种类型。①专题GIS，专题GIS是为特定专业服务的、具有很强专业特点的GIS，如交通GIS、水资源GIS、城市管网GIS、土地利用GIS等；②区域GIS，区域GIS主要以区域综合研究和全面信息服务为目标，按区域大小可以有国家级、地区、省级、市级等不同行政区域的GIS，如江苏省GIS；也可以按照自然分区或流域为单位的区域GIS，如黄河流域GIS。大众型GIS是一种面向大众、不涉及具体专业的GIS，使用者只需要有一般的计算机常识即可操作GIS，例如为普及和加强公众的环境意识而开发的环境教育信息系统。五、主要应用方面：1.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。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。2.资源管理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，按不同高程带划分的土地利用类型，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。美国资源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蚀为主要目的的多用途专用的土地GIS。该系统通过收集耕地面积、湿地分布面积、季节性洪水覆盖面积、土壤类型、专题图件信息、卫星遥感数据等信息，建立了潜在威斯康星地区的土壤侵蚀模型，据此，探讨了土壤恶化的机理，提出了合理的改良土壤方案，达