地理信息系统(GIS)技术与应用.ppt

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1、地理信息系统(GIS)技术与应用 Four short words sum up what has lifted most successful Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more. individuals above the crowd: a little bit more. -author -author -date-date第七章第七章 地理信息系统技术与应用地理信息系统技术与应用GISGIS概述概述(Geographi

2、cal Information System)GISGIS的运行机理的运行机理GISGIS在物流信息系统中的作用在物流信息系统中的作用GISGIS的组成和功能的组成和功能GISGIS工具软件工具软件江西省万安县脐橙种植区划江西省万安县脐橙种植区划 包头市大气二氧化硫分布图包头市大气二氧化硫分布图 第一节第一节 GISGIS概述概述GISGIS的定义的定义GISGIS的分类的分类GISGIS的特征的特征312第三种观点强调地理信息系统的第三种观点强调地理信息系统的社会作用，认为社会作用，认为GISGIS从根本上改变从根本上改变了一个组织或部门（如政府规划了一个组织或部门（如政府规划部门）运作的方

3、式。部门）运作的方式。第二种观点认为地理信息系统是信第二种观点认为地理信息系统是信息系统的特例。息系统的特例。第一种观点把地理信息系统描述为第一种观点把地理信息系统描述为一个工具箱，其中包含有一套用于一个工具箱，其中包含有一套用于采集、存储、管理、处理、分析和采集、存储、管理、处理、分析和显示地理数据的计算机软件工具。显示地理数据的计算机软件工具。一、一、GISGIS的定义的定义一、一、GISGIS的定义的定义地理信息系统区别于其他信息系统和信息技术的四大特点：地理信息系统区别于其他信息系统和信息技术的四大特点：首先，首先，GISGIS具备处理地理数据的能力。具备处理地理数据的能力。其二，其二

4、，GISGIS是在统一的地表定位坐标系统下，以是在统一的地表定位坐标系统下，以特定的数据模型输入、组织、存储和管理（包括特定的数据模型输入、组织、存储和管理（包括更新）地理数据，并允许用户根据地理空间位置更新）地理数据，并允许用户根据地理空间位置访问数据，或根据专题属性访问数据，以地图的访问数据，或根据专题属性访问数据，以地图的形式表示地理数据。形式表示地理数据。其三，其三，GISGIS拥有一套特殊的用于处理和分析地理拥有一套特殊的用于处理和分析地理数据的基本工具。数据的基本工具。最后，最后，GISGIS具有很强的地理数据的输出功能。具有很强的地理数据的输出功能。 二、二、GISGIS的分类的

5、分类 地理信息系统按照范围大小可分为全球的、区域地理信息系统按照范围大小可分为全球的、区域的和局部的三种。的和局部的三种。 按照表达空间数据维数，可分为按照表达空间数据维数，可分为2 2维、维、2.52.5维、布维、布满整个三维空间的真三维地理信息系统、考虑时满整个三维空间的真三维地理信息系统、考虑时间维的时态地理信息系统和间维的时态地理信息系统和4 4维地理信息系统。维地理信息系统。 按照地理空间数据模型或数据结构，可分为地理按照地理空间数据模型或数据结构，可分为地理相关模型、地理关系模型和面向对象模型的地理相关模型、地理关系模型和面向对象模型的地理信息系统。信息系统。 按照内容来分，可以分

6、为专题地理信息系统、综按照内容来分，可以分为专题地理信息系统、综合地理信息系统和地理信息系统工具。合地理信息系统和地理信息系统工具。 1）专题地理信息系统（Thematic GIS），是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。2）区域信息系统（Regional GIS），主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、地区或省级的、市级和县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统；也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。区域信

7、息系统如加拿大国家信息系统、中国黄河流域信息系统等。许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统，如北京市水土流失信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省冬小麦估产信息系统等。三、三、GISGIS的特征的特征 地理信息系统具有采集、管理、分析和输出多地理信息系统具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性。种地理信息的能力，具有空间性和动态性。 地理信息系统由计算机系统支持进行空间地理地理信息系统由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法、作用与空间数据，产生有用的地理分析方法、

8、作用与空间数据，产生有用信息。信息。 地理信息系统以地理研究和地理决策为目的，地理信息系统以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息。次的地理信息。 地理信息系统在分析处理问题中使用了空地理信息系统在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据，并通过数据库管理系间数据与属性数据，并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应统将两者联系在一起共同管理、分析和应用，从而提供了认识地理现象的一种新的用，从而提供了认识地理现象的一种新的思维

9、方法。思维方法。 地理信息系统强调空间分析，通过利用空地理信息系统强调空间分析，通过利用空间解析式模型来分析空间数据，地理信息间解析式模型来分析空间数据，地理信息系统的成功应用依赖于空间分析模型的研系统的成功应用依赖于空间分析模型的研究与设计。究与设计。 三、三、GISGIS的特征的特征第二节第二节 GISGIS的组成和功能的组成和功能计算机硬件系统计算机硬件系统计算机软件系统计算机软件系统地理空间数据（数据库）地理空间数据（数据库）GISGIS应用模型应用模型GISGIS用户用户 一个典型的、完整的一个典型的、完整的GISGIS，其基本组，其基本组成一般包括以下成一般包括以下5 5个主要部分

10、：个主要部分：（1）硬件系统）硬件系统（2）计算机软件系统 地理信息系统软件和其他支持软件 包括通用的GIS软件包，也可以包括数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图像处理系统、CAD等，用于支持对空间数据输入、存储、转换、输出和与用户接口。 应用分析程序 是系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序，是系统功能的扩充与延伸。（3）系统开发、管理和使用人员 GIS不同于一幅地图，而是一个动态的地理模型。需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。 对于合格的系统设计、运行和使用来

11、说，地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键，而强有力的组织是系统运行的保障。一个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。（4）空间数据 是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他系统通讯输入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。 在GIS中，空间数据主要包括：某个已知坐标系中的位置、实体间的空间关系等。GISGIS的功能的功能数据处理与编辑数据处理

12、与编辑2数据输入数据输入1数据存储与管理数据存储与管理3空间查询与分析空间查询与分析4数据显示与输出数据显示与输出5（1）数据采集、监测与编辑 主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。一般而论，地理信息系统数据库的建设占整个系统建设投资的70%或更多，并且这种比例在近期内不会有明显的改变。 （2）数据处理 初步的数据处理主要包括数据格式化、转换、概括。（3）数据存储与组织 涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。 （4）空间查询与分析（5）图形与交互显示 地理信息系统为用户提供了许

13、多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、表格、地图等硬拷贝图件。第三节第三节 GISGIS的运行机理的运行机理地理空间概述地理空间概述地理空间数据模型地理空间数据模型地理空间的数据结构地理空间的数据结构地理空间数据库地理空间数据库地理数据的分类与编码地理数据的分类与编码一一二二三三四四五五地理空间数据的获取和处理地理空间数据的获取和处理六六一、地理空间概述一、地理空间概述 GISGIS中的地理空间是指经过投影变换后，中的地理空间是指经过投影变换后，在笛卡儿坐标系中的地球表层特征空间。在笛卡儿坐标系中的地球表层特征空间。它是定义在地球表层目标集上的关系，即它是定

14、义在地球表层目标集上的关系，即地理世界以实体为单位进行组织，将客观地理世界以实体为单位进行组织，将客观世界作为一个整体看待，每一个实体不仅世界作为一个整体看待，每一个实体不仅具有空间位置属性和空间上的联系，更重具有空间位置属性和空间上的联系，更重要的是它与其他实体还具有逻辑上的语义要的是它与其他实体还具有逻辑上的语义联系，它还具有时间属性。联系，它还具有时间属性。 一、地理空间概述一、地理空间概述地理空间定性框地理空间定性框架架即大地测量控即大地测量控制，由平面控制制，由平面控制网和高程控制网网和高程控制网组成。组成。地理空间特征实体地理空间特征实体表示地表示地理空间信息的几何形态、理空间信息

15、的几何形态、时空分布规律及其相互之时空分布规律及其相互之间的关系，指具有形状、间的关系，指具有形状、属性和时序性的空间对象属性和时序性的空间对象或地理实体，包括点、线、或地理实体，包括点、线、面、体。面、体。 GIS中的地理空间一般包括地理空间定位框架及其所联结的地理空间特征实体。二、地理空间数据模型二、地理空间数据模型GISGIS空间数据模型由三个有机联系的层次所组成：空间数据模型由三个有机联系的层次所组成：广为采用的数据模型是基于平面广为采用的数据模型是基于平面图的矢量数据模型和基于连续铺图的矢量数据模型和基于连续铺盖的栅格数据模型。盖的栅格数据模型。可将空间逻辑数据模型分为采可将空间逻辑

16、数据模型分为采用结构化模型和面向操作的模用结构化模型和面向操作的模型两大类。型两大类。逻辑数据模型并不涉及员底层的物逻辑数据模型并不涉及员底层的物理实现细节，但计算机处理的是二理实现细节，但计算机处理的是二进制数据，必须将逻辑数据模型转进制数据，必须将逻辑数据模型转换为物理数据模型，即要设计空间换为物理数据模型，即要设计空间数据的物理组织、空间存取方法、数据的物理组织、空间存取方法、数据库总体存储结构等。数据库总体存储结构等。概念数据概念数据模型模型逻辑数据逻辑数据模型模型物理数据物理数据模型模型三、地理空间的数据结构三、地理空间的数据结构 基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。基于矢量模

17、型的数据结构简称为矢量数据结构。 矢量数据结构是通过记录坐标的方式来表示点、矢量数据结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体空间分布的一种数据组织方线、面等地理实体空间分布的一种数据组织方式。式。 矢量数据结构的获取方法主要有：手工数字化矢量数据结构的获取方法主要有：手工数字化法、手扶跟踪数字化法、数据结构转换法。法、手扶跟踪数字化法、数据结构转换法。 矢量数据结构矢量数据结构三、地理空间的数据结构三、地理空间的数据结构栅格结构又称为网格结构（栅格结构又称为网格结构（rasterraster或或grid grid cellcell）或象元结构（）或象元结构（pixelpixel），是

18、指将地球），是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素，由行、列每个网格作为一个象元或象素，由行、列号定义，并包含一个代码，表示该象素的号定义，并包含一个代码，表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。记录的指针。栅格数据结构栅格数据结构三、地理空间的数据结构三、地理空间的数据结构矢量栅格一体矢量栅格一体化数据结构化数据结构四、地理空间数据库四、地理空间数据库GISGIS数据库是指以特定的信息结构和数数据库是指以特定的信息结构和数据模型（关系模型、面向对象模型等）来据模型

19、（关系模型、面向对象模型等）来表达、存储和管理从地理空间中获取的某表达、存储和管理从地理空间中获取的某类空间信息，以满足类空间信息，以满足InternetInternet和和IntranetIntranet上的不同用户对空间信息需求的数据库。上的不同用户对空间信息需求的数据库。四、地理空间数据库四、地理空间数据库GISGIS数据库除了一般数据特征外，还具有一些区别数据库除了一般数据特征外，还具有一些区别于其他一般数据库的特征，表现在以下七个方面：于其他一般数据库的特征，表现在以下七个方面：空间特征空间特征抽象特征抽象特征空间关系特征空间关系特征多尺度与多态性多尺度与多态性非结构化特征非结构化特

20、征分类编码特征分类编码特征海量数据特征海量数据特征五、地理数据的分类与编码五、地理数据的分类与编码 类型名称类型名称可以根据地理实体的形态可以根据地理实体的形态（formform）或功能（）或功能（functionfunction）而定。）而定。 分类体系的分类体系的描述描述部分描述各类地理部分描述各类地理实体的基本功能和性质。实体的基本功能和性质。 地理数据的分类体系由两部分组成：地理数据的分类体系由两部分组成：类型名称类型名称和和描述描述。五、地理数据的分类与编码五、地理数据的分类与编码地理数据编码是在数据分类的基地理数据编码是在数据分类的基础上，以易于计算机和人识别的代础上，以易于计算机

21、和人识别的代码（码（codecode）唯一地标识地理实体的）唯一地标识地理实体的类型。类型。六、地理空间数据的获取和处理六、地理空间数据的获取和处理数据源数据源是指建立是指建立GISGIS地理数据库所需的各地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等，可归纳为原始采集据、已有系统的数据等，可归纳为原始采集数据、再生数据和交换数据三种来源。数据、再生数据和交换数据三种来源。 六、地理空间数据的获取和处理六、地理空间数据的获取和处理空间数据采集空间数据采

22、集的任务是将现有的地图、的任务是将现有的地图、外界观测成果、航空像片、遥感图像、文外界观测成果、航空像片、遥感图像、文本资料等转换成本资料等转换成GISGIS可以处理与接收的数可以处理与接收的数字形式，通常要经过验证、修改、编辑等字形式，通常要经过验证、修改、编辑等处理。处理。六、地理空间数据的获取和处理六、地理空间数据的获取和处理图形变换图形变换数据格式数据格式的转换的转换图像解释图像解释图像纠正图像纠正图幅拼接图幅拼接空间数据空间数据的处理的处理第四节第四节GISGIS在物流信息系统中的作用在物流信息系统中的作用二、二、GISGIS物流管理系统的特点与结构物流管理系统的特点与结构一、一、G

23、ISGIS和企业物流的联系和企业物流的联系三、三、GISGIS技术与数字物流技术与数字物流四、四、面向物流分析的面向物流分析的GIS系统系统一、一、GISGIS和企业物流的联系和企业物流的联系 由于物流对地由于物流对地理空间有较大理空间有较大的依赖性，采的依赖性，采用用GISGIS技术建立技术建立企业的物流管企业的物流管理系统可以实理系统可以实现企业物流的现企业物流的可视化、实时可视化、实时动态管理。动态管理。 二、二、GISGIS物流管理系统的特点与结构物流管理系统的特点与结构1.1.图形显示输出上的优势图形显示输出上的优势2.2.分析功能上的优势分析功能上的优势3.3.模型模拟上的优势模型

24、模拟上的优势在物流管理领域，与单纯的数据库及在物流管理领域，与单纯的数据库及CADCAD技技术相比，术相比，GISGIS具有独特的技术优势。具有独特的技术优势。GISGIS物流管理系统的特点物流管理系统的特点 采用采用GISGIS建立的物流管理系统主要的特点是建立的物流管理系统主要的特点是在在GISGIS的可视化环境中对企业的物流进行可的可视化环境中对企业的物流进行可视化、实时动态管理。这种动态包含时间视化、实时动态管理。这种动态包含时间动态和空间动态。动态和空间动态。 时间动态时间动态和传统方式相比，所有的数据都和传统方式相比，所有的数据都可以更新。可以更新。 空间动态空间动态是指是指GIS

25、GIS的地图或空间图形的显示的地图或空间图形的显示和分析能力。和分析能力。 GISGIS物流管理系统的结构物流管理系统的结构 整个整个GISGIS物流管理系统一般由物流管理系统一般由终端终端、物流控制中心物流控制中心和和物流管理台物流管理台组成。组成。 终端终端包括各种通信器材和处于局域网中的终端计包括各种通信器材和处于局域网中的终端计算机。算机。 物流控制中心物流控制中心主要是高性能的服务器或大型机，主要是高性能的服务器或大型机，运行大型数据库系统，负责各种数据、调度信息运行大型数据库系统，负责各种数据、调度信息的存储和调用任务。的存储和调用任务。 物流管理台物流管理台是监控和调度目标运行的

26、终端，其实是监控和调度目标运行的终端，其实质是一个能接收并显示动态信息的质是一个能接收并显示动态信息的GISGIS平台。平台。三、三、GISGIS技术与数字物流技术与数字物流 物流行业的物流行业的GISGIS系统一般都包括公路、铁路、系统一般都包括公路、铁路、水路、海域、航空等交通信息、储运资源信水路、海域、航空等交通信息、储运资源信息（汽车、轮船、仓库等）、服务资源信息息（汽车、轮船、仓库等）、服务资源信息（营运网点、生产工厂等）以及后勤资源信（营运网点、生产工厂等）以及后勤资源信息（加油站、修理厂等）等。息（加油站、修理厂等）等。 由于整套系统全部是数字化的，这就使得用由于整套系统全部是数

27、字化的，这就使得用户有多种方式进行查询和统计，系统输出也户有多种方式进行查询和统计，系统输出也可以人工控制，屏蔽不需要的信息，显示需可以人工控制，屏蔽不需要的信息，显示需要的，并且可以图表与数据结合，在数字地要的，并且可以图表与数据结合，在数字地图上直接表示出来。图上直接表示出来。四、面向物流分析的四、面向物流分析的GIS系统系统集成的模型： 车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等。主要功能： （1）车辆和货物跟踪（2）提供运输路线规划和导航 规划出运输线路，使显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。四、面向物流分析的四、面向物流分

28、析的GIS系统系统（3）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，查询资料可以文字、语言及图象的形式显示，并在电子地图上显示其位置。（4）模拟与决策 可利用长期客户、车辆、订单和地理数据等建立模型来进行物流网络的布局模拟，并以此来建立DSS。第五节第五节 GIS工具软件工具软件1）ESRI产品系列 （Environmental Systems Research Institute Inc.）于1969 年成立于美国加利福尼亚州的Redlands市，公司主要从事GIS工具软件的开发和GIS数据生产。 ArcView GIS用户界面用户界面 GIS工具软件工具软件2）Mapinf

29、o产品系列 MapInfo公司于1986年成立于美国特洛伊(Troy)市，成立以来，该公司一直致力于提供先进的数据可视化、信息地图化技术，其软件代表是桌面地图信息系统软件MapInfo。 GIS工具软件工具软件3）Intergraph产品系列 Intergraph公司成立于1969年，总部位于美国阿拉巴马州的汉斯维尔市，公司致力于计算机辅助设计、制造以及专业制图领域的硬件软件以及服务支持。Intergraph提供的GIS产品包括专业GIS系统（MGE），桌面GIS系统（GeoMedia），以及因特网GIS系统（GeoMedia Web Map）。MapInfo Professional用户界面用户界面 GeoMedia用户界面用户界面 GIS工具软件工具软件4）MapGIS中国地质大学开发的地理信息系统软件。 5）GeoStar （吉奥之星） 武汉测绘科技大学开发。