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1、 什么是什么是gis?l地理信息系统地理信息系统 GIS Geographic Information SystemGIS的定义的定义GIS的定义的定义地理信息系统(地理信息系统(Geographical Information System,GIS)是一种)是一种决策支持系统决策支持系统,它具,它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过是经过地理编码地理编码的,地理位置及与该位置有关的,地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。的地物属性信息成为信
2、息检索的重要部分。 GIS的定义的定义lGIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统,该系统设计用来支持空间数据的采集、的系统,该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划和管理问题杂的规划和管理问题GIS的基本功能的基本功能由计算机技术与空间数据相结合而产生的由计算机技术与空间数据相结合而产生的GIS这这一高新技术,包含了处理信息的各种高级功能,一高新技术,包含了处理信息的各种高级功能,但是它的基本功能是数据的采集、管理、处理、但是它的基本功能是数据的采集、管理、处理、分析和
3、输出。分析和输出。GIS依托这些基本功能,通过利依托这些基本功能,通过利用空间分析技术、模型分析技术、网络技术、用空间分析技术、模型分析技术、网络技术、数据库和数据集成技术、二次开发环境等,演数据库和数据集成技术、二次开发环境等,演绎出丰富多彩的系统应用功能,被广泛地应用绎出丰富多彩的系统应用功能,被广泛地应用于资源管理、区域规划等领域,满足用户的广于资源管理、区域规划等领域,满足用户的广泛需求。泛需求。GIS的基本功能v输入输入v查询查询v编辑编辑v分析分析v输出输出GIS基本功能的实现过程文件图表文件图表数据获取数据获取 原始数据原始数据存储检索存储检索空间查询空间查询空间分析空间分析数据
4、编辑数据编辑投影变换投影变换数据输出数据输出 制图、表格制图、表格 交互展示交互展示 结构化数据结构化数据空间空间数据库数据库3. 地理信息系统的功能概述一、数据采集与编辑3. 地理信息系统的功能概述一、数据采集与编辑3. 地理信息系统的功能概述二、数据处理和变换 数据获取数据获取数据入库数据入库3. 地理信息系统的功能概述三、数据存储与管理StatesRoadsCapitalsRivers Lakes 数据分层数据分层管理管理3. 地理信息系统的功能概述三、数据存储与管理空间和属性空间和属性数据的关联数据的关联3. 地理信息系统的功能概述四、空间查询和分析空间查询和分析功能是GIS的一个独立
5、研究领域,它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系,它不仅已成为区别于其他类型系统的一个重要标志,而且为用户提供了灵活地解决各类专门问题的有效工具。1)空间查询空间查询2)拓扑叠加拓扑叠加3)缓冲区建立缓冲区建立4)网络分析网络分析5)数字地形分析数字地形分析3. 地理信息系统的功能概述四、空间查询和分析1)空间查询:空间查询是空间查询:空间查询是GIS最基本的功能,包括最基本的功能,包括已知属性查图形,已知已知属性查图形,已知图形查属性及多种条件图形查属性及多种条件的综合查询;的综合查询;3. 地理信息系统的功能概述四、空间查询和分析2)拓扑叠加拓扑叠加:通过将同一通过将同一地区两个不
6、同图层的特征地区两个不同图层的特征相叠加,建立新的空间特相叠加,建立新的空间特征,易于进行多条件的查征,易于进行多条件的查询检索、地图裁剪、地图询检索、地图裁剪、地图更新和应用模型分析等;更新和应用模型分析等;3. 地理信息系统的功能概述四、空间查询和分析3)缓冲区建立缓冲区建立:它是研究根据它是研究根据数据库的点、线、面实体,自数据库的点、线、面实体,自动建立各种类型要素的缓冲多动建立各种类型要素的缓冲多边形,用以确定不同地理要素边形,用以确定不同地理要素的空间接近度或邻近性。的空间接近度或邻近性。3. 地理信息系统的功能概述四、空间查询和分析4)网络分析网络分析:以运筹学中的网络模型以运筹
7、学中的网络模型为基础。如在城市各街道区建立图书为基础。如在城市各街道区建立图书馆、医院等公共设施,希望各居民住馆、医院等公共设施,希望各居民住家能到这些设施的路途最短,而在建家能到这些设施的路途最短,而在建立消防站、救护车站时,需要路途最立消防站、救护车站时,需要路途最短,花费时间最少等。短,花费时间最少等。3. 地理信息系统的功能概述四、空间查询和分析5)数字地形分析数字地形分析:GIS提供了构造数字高程模型及提供了构造数字高程模型及有关地形分析的功能模块,包括坡度、坡向、地有关地形分析的功能模块,包括坡度、坡向、地表粗糙度、山谷线、山脊线、日照强度、库容量、表粗糙度、山谷线、山脊线、日照强
8、度、库容量、表面积、立体图、剖面图和通视分析等表面积、立体图、剖面图和通视分析等3. 地理信息系统的功能概述五、数据显示与输出数据显示与输出:数据显示与输出:GIS为用户提供了许多为用户提供了许多用于地理数据表现的工具,其形式既可以用于地理数据表现的工具,其形式既可以是计算机屏幕显示,也可以是诸如报告、是计算机屏幕显示,也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件表格、地图等硬拷贝图件一、基本功能空间查询和分析4. 地理信息系统的主要应用领域资源管理(Resource Management)资源配置(Resource Configuration)城市规划和管理(Urban Planning and
9、 Management)土地信息系统和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton)主要应用于农业和林业领域,解决农业和林业领域主要应用于农业和林业领域,解决农业和林业领域各种资源各种资源(如土地、森林、草场如土地、森林、草场) 分布、分级、统计、分布、分级、统计、制图等问题。主要回答制图等问题。主要回答“定位定位”和和“模式模式”两类问两类问题题在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供全国范围内能源保障、粮食供 应等到机构的在各地应等到机构的在各地的配置等
10、都是资源配置问题。的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的在这类应用中的目标是保证目标是保证 资源的最合理配置和发挥最大效益资源的最合理配置和发挥最大效益空间规划是空间规划是GIS的一个重要应用领域,城市规划和的一个重要应用领域,城市规划和管理是其中的主要内容。例如,管理是其中的主要内容。例如, 在大规模城市基础在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、保证学校、 公共设施、运动场所、服务设施等能够公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面有最大的服务面(城市资源配置问题城市资源配置问题)等等土地和地籍管理涉及
11、土地使用性质变化、地块轮廓土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许变化、地籍权属关系变化等许 多内容,借助多内容,借助GIS技技术可以高效、高质量地完成这些工作术可以高效、高质量地完成这些工作4. 地理信息系统的主要应用领域生态、环境管理与模拟(Environmental Management and Modeling)应急响应(Emergency Response)商业与市场(Business and Marketing)基础设施管理(Facilities Management)区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价
12、、污染物削减分配的决策支持、环染物削减分配的决策支持、环 境与区域可持续发展境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等的决策支持、环保设施的管理、环境规划等解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时,如何安排最佳的人员灾害时,如何安排最佳的人员 撤离路线、并配备相撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题应的运输和保障设施的问题商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场场的建立如果不考虑其他商场 的分布、待建区周围的分布、待建区周围居民区的分布和人数,建成之
13、后就可能无法达到预居民区的分布和人数,建成之后就可能无法达到预期的市场期的市场 和服务面。有时甚至商场销售的品种和市和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构场定位都必须与待建区的人口结构(年年 龄构成、性龄构成、性别构成、文化水平别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑、消费水平等结合起来考虑城市的地上地下基础设施城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、天然气管线、排污设施、 电力设施等电力设施等)广泛分布于广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。征
14、的。 它们的管理、统计、汇总都可以借助它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完完成,而且可以大大提高工作效率成,而且可以大大提高工作效率4. 地理信息系统的主要应用领域选址分析(Site Selecting Analysis)网络分析(Newwork System Analysis)可视化应用(Visualization Application)分布式地理信息应用根据区域地理环境的特点,综合考虑资源配置、市根据区域地理环境的特点,综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、场潜力、交通条件、地形特征、 环境影响等因素,环境影响等因素,在区域范围内选择最佳位置,是在区域范围内选择最佳位置,是
15、GIS的一个典型应的一个典型应用领域,充用领域,充 分体现了分体现了GIS的空间分析功能的空间分析功能建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型,研建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型,研究交通流量、进行交通规则、究交通流量、进行交通规则、 处理地下管线突发事处理地下管线突发事件件(爆管、断路爆管、断路)等应急处理。等应急处理。 警务和医疗救护的警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实网络分析应用的实例例以数字地形模型为基础,建立城市、区域、或大型以数字地形模型为基础,建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的建筑工程、著名风景名胜区的 三
16、维可视化模型,实三维可视化模型,实现多角度浏览,可广泛应用于宣传、城市和区域规现多角度浏览,可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型划、大型 工程管理和仿真、旅游等领域工程管理和仿真、旅游等领域随着网络和随着网络和Internet技术的发展,运行于技术的发展,运行于Intranet或或Internet环境下的地理信息环境下的地理信息 系统应用类型,其目标系统应用类型,其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享,以及远是实现地理信息的分布式存储和信息共享,以及远程空间程空间 导航等导航等GIS应用实例512地震GIS应用实例512地震estimated population exposures o
17、f 1,500 at intensity IX or greater and 5,700 at intensity VIII, resulting in 41 deaths. Additionally, a magnitude 7.3 struck this region in 1933 killing 6,800 people. Recent earthquakes in this area have also triggered landslide hazards that have contributed to losses. Users should consider the prel
18、iminary nature of this information and check for updates as additional data becomes available.GIS应用实例512地震GIS应用实例2008雪灾GIS应用实例北京市公路可视化管理信息系统GIS应用实例北京市公路可视化管理信息系统GIS应用实例ArcGIS三维可视化GIS应用实例巴西电信基站负荷信息查询GIS应用实例洛杉矶公共卫生资源管理系统GIS应用实例长江航运信息网络工程业务GIS系统GIS应用实例SARS疫情图GIS应用实例疾病态势统计和情形模拟GIS应用实例飓风灾害应急处置GIS应用实例突发事件
19、应急标绘系统GIS应用实例国土资源管理信息系统GIS应用实例洪水易损性分析GIS应用实例环境空气质量评价NO2浓度分布图京杭大运河管理系统空气污染事故模型分析沙漠化预警预测分析危险源和危险化学品的管理可视化污染分析评价污染源泄漏一体化地籍信息系统城市土地利用信息系统城市土地利用信息系统铁路地理信息系统铁路地理信息系统 公安警用地理信息系统公安警用地理信息系统属性查询查询专题图作战指挥地图切换医疗机构信息查询医疗机构信息查询GPS概述概述l全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS),是由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统,1973年开始实施,到
20、20世纪90年代初完成GPS由GPS卫星星座,地面监控系统,GPS信号接收机三部分组成;是一个中距离圆形轨道卫星定位系统,可以为地球表面绝大部分地区提供准确的定位和高精度的时间基准l该系统是通过太空中的21颗工作卫星和3颗备用卫星组成,均匀分布在六个相互夹角60度的轨道平面内,GPS卫星来完成的,最少需要其中3颗卫星,就能迅速确定您在地球上的位置3S集成集成GIS在物流管理中的作用在物流管理中的作用l物流配送是将物资商品从供货点通过运输工具配送到需求点的空间位置转移过程。因而在物流配送过程中,运用GIS技术可以对供货点、需求点、交通线路等的地理信息进行提取、加工、分析,选择配送对象,合理调整物
21、流配送路线和流量,合理配置仓储设备,科学调配运力,实现企业物流管理的可视化、动态化,提高物流管理的水平和效益。GIS在物流管理中的作用在物流管理中的作用l运输配送管理如运输路线的确定、运费、仓库位置、仓库容量、物资的实时查询,合理装卸策略、运输车辆调度等l动态监管动态管理的功能是在GIS上即时掌握通过GPS所获取的移动体位置信息,使车辆等移动体的移动状况可视化.可以设定一个在一定时间内能够到达的区域,统计该地区的销售额与顾客数量,还可以依据道路成本(距离、移动时间)对物流据点的整合或新建进行仿真分析l信息管理在GIS的可视化环境中对企业的物流进行可视化、实时动态管理在数据库中包括两种数据类型:
22、基本型与导出型前者包括了企业的生产布局、各个工作岗位需求物料、客户分布资料等而后者是指需要经过计算的如生产计划、岗位工作情况等l在物流配送中,超过80的物流数据具有空间特性或者与空间位置有关,如厂家、仓库和客户的地理位置、道路交通状况等;在配送过程中的理货、调度、配送路线优化等都是空间分析的具体应用。 l网络分析模型通常用于解决寻求最有效分配货物的路径问题,以及物流网点的布局问题。如将货物从N个仓库运到M个商店,每个商店都有固定的需求量,需要确定由哪个仓库提供货物给哪个商店,使得总的运输代价最小。 GPS在在GIS中的应用主要有以下几个方面:中的应用主要有以下几个方面:l导航导航。利用GPS测
23、得汽车位置坐标,并与地图上的路线相匹配,在电子地图上显示汽车的正确位置,以指示出正确的行驶路线。l车辆跟踪车辆跟踪。实时显示出车辆的实际位置并任意放大、缩小、漫游,可以随目标移动,对车辆进行实时跟踪、报警、通信等,掌握车辆基本信息,对车辆进行远程管理,有效避免车辆空载现象。l配送路线配送路线。找出最快、最简单、最短等路线。l信息查询信息查询。为客户提供主要物标,如重要旅游景点、医院、宾馆等的精确坐标,使用户能够在电子地图上根据需要进行查询,显示其位置。l话务指挥话务指挥。指挥中心可以检测区域内车辆的运行状况,对被监控车辆进行合理调度。指挥中心可以随时与被跟踪目标进行通话,实行管理。l紧急援助功
24、能紧急援助功能。通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行经济援助。用于物流分析的常用用于物流分析的常用GIS模型模型 l车辆路线模型车辆路线模型:用于解决在货物输送中,如何降低输送费用并保证服务质量的问题,包括决定使用多少车辆、每个车辆经过什么路线等。以物资运输的安全性、及时性和低费用为目标,综合考虑,权衡利弊,选择合理的运输方式并确定费用最低的运输路线。例如,客户对货物送达时间可能会有一定的限制;仓库的发货时间有一定的限制,如当地交通规则要求卡车上午7点之前不能上路,而司机要求每天下午6点之前完成一天的工作;在每个车站,需要一定的服务时间。用于物流分析的常用用于物流分析
25、的常用GIS模型模型l设施选址模型设施选址模型:在物流系统中,仓库和运输线共同组成了物流网络,仓库处于网络的节点上,节点决定着线路。如何根据供求的实际需要,结合经济效益等原则,解决在既定区域内设立多少个仓库,每个仓库的位置、规模如何,确定仓库、零售商店、加工中心等设施的最佳位置应该在哪里,它们之间的物流关系如何等问题,均可以用此模型进行解决,提高服务质量,降低操作费用,使利润最大化。该模型也可以加入经济或者其他限定条件,使各服务设施之间的距离最大或使其服务的人数总和最大。同时,也可以是在考虑其他已经存在设施的影响的情况下,确定设施的最佳位置。用于物流分析的常用用于物流分析的常用GIS模型模型l
26、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。如,将货物从N 个仓库运送给M个客户,每个客户都有固定的需求量,由哪个仓库提货送给那个客户,所耗的运输代价最小;在考虑线路上车流密度的前提下,怎样把空的货车从所在位置调到货物所在位置等。用于物流分析的常用用于物流分析的常用GIS模型模型l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成几组,用于解决确定服务范围、销售市场范围等问题。很多物流问题中,都涉及分配集合模型,例如:某公司要设立12个分销点,要求这些分销点覆盖整个地区,且每个分销点的顾客数目大致相等;某既定经济区域(大至一个国家,小至某一地区
27、、城市)内,考虑各个仓储网点的规模及地理位置等因素,合理划分配送中心的服务范围,确定其供应半径,实现宏观供需平衡。国内外成功案例国内外成功案例l我国四大海外投资集团之一招商局集团成立了目前国内规模最大的信息物流供应链管理服务企业招商迪辰系统公司,首次将GIS、GPS、GSM和web等技术集成一体,提供全方位、多层次物流和供应链管理信息技术解决方案 国内外成功案例国内外成功案例l配送和快递领域的UPS、FedEx、TNT等,零售连锁超市领域的美国沃尔玛、日本神户生协等。 国内外成功案例国内外成功案例lVelocity Express是北美最大的速递公司,以提供当天速递和货物配送著称。该公司拥有一
28、套先进的路径分析系统,为美国最大的一家零售商提供货物配送服务。提供配送服务的车辆全部从加州的Fontana出发,对南加州的63个地点进行货物的配送。这个路径分析系统采用了ESRI的Arc Logistics Route,通过模拟运输过程来预计运输成本和效率,可以在非常短的时间内轻松地模拟出许多不同的速递地点和假想路线,快速地为零售商提供非常精确的信息,节约现实递送的成本和时间。Velocity Express的这套路径分析系统使得客户非常满意,并已开始全面实施这个计划。国内外成功案例国内外成功案例l小红帽报刊发行服务有限责任公司是北京著名的配送企业,该公司构建的“小红帽”GIS针对订阅发行、订
29、货送货、广告投递业务在地理信息方面的需求,以业务数据图形化管理和业务机构、业务对象图形化编辑为核心,从客户、产品、业务结构三个管理层次上实现对业务的全面图形化管理,使得该企业极大的提高了竞争实力。国内外成功案例国内外成功案例l海尔集团总裁杨绵绵说,企业传统的作法是把产品造出来先放在仓库里,而库存就意味着大笔资金被占用,因此依赖库存的企业必遭淘汰。海尔要“消灭仓库”,产品下线后就装车运走。到达消费者手上之前货物在路途之中,在途就是库存,要搞清货物在途情况就要依靠GPS与GIS。海尔集团下属的海尔国际物流中心己在国内建立42个配送中心,配送车万余辆,每天配送5万台产品到1550个海尔专卖店和9000多个营销点,而且还不定期作为美日等多家外资企业的物流总代理。国内外成功案例国内外成功案例l全国首家在国家工商局登记的现代物流企业宝供物流,采用快捷的GIS物流管理系统后不但牢牢掌握了宝洁等一些实力不菲的跨国公司大客户,还每年新增50多个客户,准时到货率达99、货物完整率达99.7,成为国内现代物流比较成功的典范。收货点图示 路径分析窗口 找到前往第一个客户的最优路径 结束结束
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