第6、7章物流动态跟踪技术

物流动态跟踪技术学习目标：•掌握地理信息系统的概念；•掌握全球定位系统的概念；•掌握GIS的构成、工作原理及应用；•掌握GPS的主要功能、特点、构成及应用；•学会使用GIS与GPS。•案例5－1GIS技术在灾害监测中的应用•P119•思考：（1）分析GIS在汶川地震中所起到的作用；（2）GIS技术是否可以应用在物流活动中，如何应用？项目5－1地理信息系统(GIS)一、GIS概述二、GIS的构成三、GIS的应用一、GIS概述（一）地理信息1.地理泛指地球表面各种自然现象和人文现象以及它们之间相互关系和区域的分异。2.地理信息地理信息（GeographicInformation）是指与空间地理分布有关的信息，是对地球表面位置相关的地理现象和过程的客观表示。地理信息属于空间信息。•3.地理信息的特性空间性（地域性）地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的。这是地理信息区别于其他类型信息最显著的标志。多维性地理信息在二维空间的基础上实现多专题的三维结构。例如，在一个地面点上，可取得高程、污染、交通等多种信息。时序性（动态）地理信息能够划分成不同时间段来寻找信息的分布规律。•4.地理信息的载体——地图地图是地理信息最为常见的载体，我们可以通过查看地图获取所需要的地理信息。地图本质上是地球自身的一种描述，其研究的对象是地理环境的各种要素，地图表现的内容是各种地理要素的数量、质量特征及其时空关系。地图是地理信息系统研究中不可缺少的工具，也是地理信息系统研究成果的最好表达方式。可以说，地理信息系统是地图的一个延续，地理信息系统扩展了地图工作的内容。（二）信息系统1．信息系统的基本组成•信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。•由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成，另外，智能化的信息系统还包括知识。•计算机硬件包括各类计算机处理及终端设备；•软件是支持数据信息的采集、存储加工、再现和回答用户问题的计算机程序系统；•数据是系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；•用户是信息系统所服务的对象。2．信息系统的类型根据系统所执行的任务，信息系统可分为事务处理系统（Transactionprocesssystem）和决策支持系统（Decisionsupportsystem）。•事务处理系统强调的是数据的记录和操作，民航订票系统是其典型示例之一。•决策支持系统是用以获得辅助决策方案的交互式计算机系统，一般是由语言系统、知识系统和问题处理系统共同构成。（三）地理信息系统•地理信息系统（GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。•定义：地理信息系统是以地理数据库为基础，在计算机的硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的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，并采用地理模型分析方法，实时提供多种空间和动态的地理数据，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。•地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。2.GIS的基本功能•空间数据采集•空间数据处理•空间数据存储•分析模型建立•空间信息建立•空间信息输出•各种地图制作等其中空间分析功能是GIS的核心功能。罗杰•汤姆林森博士（最早提出“地理信息系统”这个名词的人），《探索GIS：用地理信息系统进行规划》（《ThinkingAboutGIS:GeographicInformationSystemPlanningforManagers》）一书的作者。GIS计算机科学数学空间科学和RS地理学及测量学GIS的相关学科软件工程及项目管理数据库技术计算机图形学人工智能及ES数据结构网络技术•GIS与地理信息、信息系统之间的关系：•简单地说，GIS就是把一定空间内感兴趣的空间实体的信息，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。地理信息系统地理信息信息系统空间位置:（X,Y,Z）数据采集、存储、管理、处理、分析、模拟和显示（一）GIS的组成完整的GIS主要由五个部分构成，即•计算机硬件系统•计算机软件系统•地理空间数据•系统管理操作人员•方法（应用模型）其核心部分是计算机软、硬件系统，空间数据库反映了GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。二、GIS组成和功能地理信息系统的组成1.计算机硬件系统•计算机主机：包括显示器、键盘、鼠标等。•数据输入设备：数字化仪、图像扫描仪、手写笔、光笔、RS遥感、GPS等。•数据存储设备：光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵列等。•数据输出设备：笔式绘图仪、喷墨绘图仪（打印机）、激光打印机等。2.计算机软件系统指GIS运行所必需的各种程序。其通常包括•计算机系统软件（如操作系统、汇编程序、编译程序以及各种维护程序等）•基础软件（图形、数据库等）•地理信息系统软件（包括GIS基本功能软件、GIS应用软件等）。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系统软件示意图3.地理空间数据地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通信系统输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。不同用途的GIS其地理空间数据的种类、精度都是不同的，但基本上都包括三种互相联系的数据类型。•某个已知坐标系中的位置•实体间的空间相关性•与几何位置无关的属性•4.系统开发、管理和使用人员人是GIS中的重要构成因素。地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期，处处都离不开人的作用。完整GIS的组成和内容空间数据库操作管理分析决策模型界面表现数据获取通讯用户网络三、GIS的工作原理•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。1.空间模型间模式•GIS将现实世界抽象为相互联结的具有不同特征的图层（Layer）组合，在GIS中，地理数据以图层为单位进行组织和存储，一个图层表示一种类型的地理实体。2.地理参考系•地理空间数据包括绝对位置信息，如经纬度坐标，以及相对位置信息，包括地址、编码、统计调查等。地理空间数据是用于描述位置和空间要素属性的数据。GIS可以将这些地球表面的空间要素作为地图要素展现在平面上，但地图图层必须基于相同的坐标系统。与GIS有关的坐标系统主要有地理坐标和投影坐标，前者属于球面坐标系统，后者属于平面坐标系统。•3矢量和栅格数据结构•要将实际地理世界的实体、现象在GIS概念世界表达，需要建立一定的数据模型来描述地理实体及实体关系。在GIS领域，目前普遍采用了两种数据模型：基于目标的和基于场的。两者的优缺点比较见表三、地理信息系统的功能•1．采集与数据输入•2．数据编辑与处理•3．数据的存储与管理•4．空间统计与分析•5．可视化表达与输出（1）数据输入数据是GIS的血液。数据输入的目的是将现有的地图、航空相片、遥感图像、文本资料等转换成GIS可以处理与接收的数字形式，使系统能够识别、管理和分析。数据输入方式常有三种形式：①手扶跟踪数字化仪的矢量跟踪数字化，它是通过人工选点或跟踪线段进行数字化，主要输入有关图形点、线、面的位置坐标；②扫描数字化仪的光栅扫描数字化，主要输入有关图像的网格数据；③键盘输入，主要输入有关图像、图形的属性数据（即代码、符号），在属性数据输入之前，须对其进行编码。•（2）数据存储与管理数据管理部分使GIS的心脏。在GIS的核心部分，有一个巨大的地理数据库，它必须能管理存储于GIS中的一切数据。GIS的地理数据库中主要存储有空间数据、专题数据以及多媒体数据等，并具有数据库的定义、维护、查询、通信等功能。•（3）数据分析与处理空间分析是GIS的大脑，它是GIS区别于一般事务数据库和其他一些系统的重要特征。它通过对GIS中空间数据的分析和运算，为GIS的具体应用提供分析处理后的信息。但GIS基础软件往往只提供通用基本的分析模型。各种专业的应用模型需要专业人员进行二次开发。GIS通常提供地形分析、叠置分析、缓冲区分析、网络分析等基本的分析功能。•（4）数据输出与表示模块将GIS中的数据经过分析、转换、处理、组织、以某种用户可以理解的形式（如报表、地图等）提供给用户，GIS还可以直接通过Internet传给网络用户。由于地图是地理信息表示的最佳媒介，所以，GIS的数据输出中大量的是地图的显示与输出。输出的产品可以是在屏幕、打印机、绘图机、磁盘等上面进行显示和保存，也可以通过网络直接传递给其他用户。•（5）用户接口模块该模块用于接收用户的指令、程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。跟踪数字化扫描数字化键盘解释测图仪编辑、修改、图像纠正等地图数据遥感图像数字资料文字报告地理数据库空间数据属性数据统计评价评价评价宏观决策多维分析显示终端打印机绘图机磁带磁盘屏幕地图图表数据其他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与分析数据显示与输出•1.数据采集与输入根据任务的需要，将各种系统外部的原始数据转化为GIS软件可以识别的格式并加以利用的过程称为数据采集。数据采集就是保证各层实体的地物要素按顺序转化为x，y坐标及对应的代码输入到计算机中。通常数据采集的方式有以下几种：通过纸质地图的数字化获取数据；直接通过数字数据获取数据；通过GPS采集数据；直接获取坐标数据。数据的输入方法：主要有图形数据输入、栅格数据输入、测量数据输入和属性数据输入。2.数据编辑与处理数据处理的任务和操作内容有：数据变换、数据重构和数据抽取。3.数据存储与管理数据存储，即将数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。属性数据管理一般直接利用商用关系数据库软件，如Oracle、SQLSever、FoxBase、FoxPro等进行管理。但是，当数据量很大而且是多个用户同时使用数据时，最好使用一个数据库管理系统（DBMS）来帮助存储、组织和管理空间数据。4.空间统计与分析空间统计与分析是GIS的核心，是GIS最重要和最具有魅力的功能。其以地理事物的空间位置和形态特征为基础，以空间数据与属性数据的综合运算为特征，提取与产生空间的信息。5.数据显示与输出数据显示是中间处理过程和最终结果的屏幕显示，通常以人机交互方式来选择显示的对象与形式，对于图形数据根据要素的信息量和密集程度，可选择放大或缩小显示。GIS不仅可以输出全要素地图，还可以根据用户需要，分层输出各种专题图、各类统计图、图表及数据等。（1）地图。地图是空间实体的符号化模型，是地理信息系统产品的主要表现形式，常用的地图种类有点位符号图、线状符号图、面状符号图、等值线图、三维立体图、晕渲图等。（2）图像。图像也是空间实体的一种模型，它不采用符号化的方法、而是采用人的直观视觉变量表示各空间位置实体的质量特征。它一般将空间范围划分为规则的单元、然后再根据几何规则所确定的图像平面的相应位置用直观视觉变量表示该单元的特征。（3）统计图表。非空间信息可采用统计图表示。统计图将实体的特征和实体间与空间无关的相互关系采用图形表示。统计图常用的形式有柱状图、扇形图、直方图、折线图和散点图等地理信息系统(GIS)一、GIS基本概念和分类二、GIS的功能和组成三、GIS的应用（一）地理信息系统应用特点1．GIS应用领域不断扩大2．GIS应用研究不断深入3．GIS应用社会化4．GIS应用全球化5．GIS应用环境网络化