第03章空间数据管理技术.

营销与物流管理学院物流信息系统第3章空间数据管理技术营销与物流管理学院物流信息系统1主要内容•空间数据管理概述•地理信息系统•全球定位系统•移动通信定位系统•移动商务中物流定位的架构营销与物流管理学院物流信息系统2国际上对地球空间技术的新认识•2004年1月“NATURE”刊登了弗吉尼亚•杰文（VirginiaGewin）的文章指出：–美国劳动部从经济社会发展和就业的角度出发，在今年早些时候提出，地学技术（Geotechnology）（确切地说是地球空间技术-GeospatialTechnology）与纳米技术和生物技术一起成为当今最为重要的新兴和最具发展前景的三大技术领域。•—NATURE|VOL427|22JANUARY2004，376-377–“Earlierthisyear,theUSDepartmentofLaboridentifiedgeotechnologyasoneofthethreemostimportantemergingandevolvingfields,alongwithnanotechnologyandbiotechnology”.营销与物流管理学院物流信息系统33.1空间数据管理概述空间信息是有关空间实体的性质、特征和运动状态的表征进行描述的数据，它是对表达空间特征与空间现象之间关系的空间数据的解释。空间位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素，如图3-1所示。空间分析的基本要素时间空间位置空间属性特征图3-1空间分析的三大基本要素营销与物流管理学院物流信息系统41.空间数据处理空间系统中的实体（对象）一般包括三种基本信息：语义信息、度量信息和关系结构信息，如表3-1所示。类型特征语义信息语义信息表明实体的类型度量信息度量信息用于描述实体的形状和位置等几何属性关系结构描述地理实体之间所有的地理关系，包括空间关系、分类关系、隶属关系等基本关系的描述，也包括对关系结构信息用于描述一个实体与其它实体的联系表3-1空间实体类型营销与物流管理学院物流信息系统5空间数据的编码关系结构描述地理实体之间所有的地理关系，包括空间关系、分类关系、隶属关系等基本关系的描述，也包括对关系结构信息用于描述一个实体与其它实体的联系空间数据的编码则主要是指语义信息的数据化，它是建立在地理特征的分类及其等级组织基础之上的空间信息数据编码。空间数据的编码用于表明实体元素在数据分类分级中的层次关系和属性性质。营销与物流管理学院物流信息系统6空间数据的描述空间数据描述就是对空间分析的3个基本要素（有关空间位置、空间属性特征以及时间信息）的符号记录。描述质量则是空间数据在表达这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性的程度。营销与物流管理学院物流信息系统7表3－2空间数据描述质量有关指标类型指标数据情况说明地理数据的来源、数据内容及其处理过程等作出准确、全面和详尽的说明位置精度或称定位精度空间实体的坐标数据与实体真实位置的接近程度，常表现为空间三维坐标数据精度。它包括数据基础精度、平面精度、高程精度、接边精度、形状再现精度（形状保真度）、象元定位精度（图像分辨率）等。属性精度指空间实体的属性与其真值相符的程度。通常取决于地理数据的类型，且常常与位置精度有关，包括要素分类与代码的正确性、要素属性值的准确性及其名称的正确性等时间精度可以通过数据更新的时间和频度来表现逻辑一致性指地理数据关系上的可靠性，包括数据结构、数据内容（包括空间特征、专题特征和时间特征），以及拓扑性质上的内在一致性。数据完整性指地理数据在范围、内容及结构等方面满足所有要求的完整程度，包括数据范围、空间实体类型、空间关系分类、属性特征分类等方面的完整性表达形式的合理性指数据抽象、数据表达与真实地理世界吻合性，包括空间特征、专题特征和时间特征表达的合理性等营销与物流管理学院物流信息系统8空间信息的特征空间信息除了具有信息的一般特性，如共享性、客观性等外，还具有以下独特特性：(1)空间定位(2)数据量大(3)信息载体的多样性营销与物流管理学院物流信息系统92.空间信息系统信息系统按照是否含空间信息分为非空间信息系统（一般指管理信息系统）和空间信息系统，如图3-2所示。空间信息系统分为非GIS（一般CAD/CAM）和GIS。信息系统非空间信息系统（一般指管理信息系统）空间信息系统土地信息系统（依照其应用领域划分）GIS非GIS（根据其使用的数据模型）资源管理信息系统地学信息系统专题信息系统区域信息系统栅格矢量混合信息系统地理信息系统（根据其服务对象）图3-2信息系统分类营销与物流管理学院物流信息系统栅格10营销与物流管理学院物流信息系统11空间信息系统特征与一般的管理信息系统相比，空间信息系统具有以下特征：（1）空间信息系统使用了空间数据与非空间数据，并通过DBMS将两者联系在一起共同管理、分析和应用；而MIS只有非空间数据库的管理，即使存贮了图形，也往往以文件形式等机械形式存贮，不能进行有关空间数据的操作，如空间查询、检索、相邻分析等，不能进行复杂的空间分析。（2）通过利用空间解析式模型来分析空间数据，空间信息系统的成功应用依赖于空间分析模型的研究与设计。营销与物流管理学院物流信息系统12空间信息系统的基本功能下面主要描述基本功能：空间信息系统的功能数据分析数据采集（采集、检验与编辑）数据格式化、转换、概化图3-3空间信息系统的功能数据输出（显示和打印）数据存储与组织营销与物流管理学院物流信息系统13空间信息系统在物流中的应用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。营销与物流管理学院物流信息系统143.2地理信息系统地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）是管理和研究空间数据的由计算机系统、地理数据和用户组成的人机信息系统。它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。营销与物流管理学院物流信息系统15WhatIsaGIS?•Computersystemfor–capturing–storing–querying–analyzing–displayinggeographicallyreferenceddata.•位置、条件、趋势、模式、模拟营销与物流管理学院物流信息系统16GIS-RelatedDisciplines与GIS相关的领域16GISGeography地理学Cartography制图学RemoteSensing遥感Photogrammetry/Surveying摄影测量/测量Mathematics/Statistics数学/统计学DatabaseManagement数据库管理ComputerScience计算机科学营销与物流管理学院物流信息系统171.GIS概述——GIS的基本处理模式GIS是有关空间数据管理和空间信息分析的计算机系统，如图3-5所示说明地理信息系统的基本处理模式。图3-5地理信息系统的基本处理模式营销与物流管理学院物流信息系统18地理信息系统特征地理信息系统具有以下三个方面的特征：（1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性；（2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息；（3）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的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。营销与物流管理学院物流信息系统19GIS应包括三个基本部分：计算机系统（硬件、软件）、地理数据库系统、应用人员与组织机构。（1）计算机系统可分为硬件系统、软件系统和GIS的开发工具和硬件/网络平台的选择标准。（2）地理数据库系统由数据库和地理数据库管理系统组成。地理DBMS主要用于数据维护、操作和查询检索。（3）GIS的人员配置有系统项目经理/技术组、数据库经理、数字化操作员、系统操作员、应用分析软件经理和程序编写员。GIS的组成营销与物流管理学院物流信息系统202.GIS的运行机理在GIS中，对空间实体的数据描述分为空间特征和属性特征，属性特征是对于空间特征的描述，属性值包括数字值和非数值两种，例如描述道路实体的属性特征包括：道路类型：1表示高速公路，2表示主干道，3表示居民街道，5表示其他；路面物质构成：1表示水泥，2表示柏油，3表示碎石。营销与物流管理学院物流信息系统21GIS的地理信息构成和信息结构地理信息是对地理实体特征的描述，地理实体特征分类表，如表3－3所示：类型特征空间特征描述地理实体空间位置、空间分布及空间相对位置关系属性特征描述地理实体的物理属性和地理意义关系特征描述地理实体之间所有的地理关系，包括空间关系、分类关系、隶属关系等基本关系的描述，也包括对由基本地理关系所构成的复杂地理关系的描述动态特征描述地理实体的动态变化特征。地理信息对这些特征的描述，是以一定信息结构为基础的。营销与物流管理学院物流信息系统22GIS信息共享（1）空间数据转换（2）GIS互操作及其层次（3）GIS互操作的层次（4）基于公共接口的GIS互操作营销与物流管理学院物流信息系统233.GIS的应用GPS在物流领域的应用可以实时监控车辆等移动目标的位置，根据道路交通状况向移动目标发出实时调度指令。GIS、GPS和无线通信技术的有效结合，再辅以车辆路线模型、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，能够建立功能强大的物流信息系统，使物流变得实时并且成本最优。图3-6物流系统道路网络图营销与物流管理学院物流信息系统24GISApplications•一开始，主要在自然资源管理领域：土地利用规划、自然灾害评估、野生生物栖息地分析、河滨带监控和木材管理等。•近年来,GIS已被用于犯罪分析、编制救急计划、地籍管理、市场分析和交通应用。•GIS与全球定位系统（GPS）、无线技术和互联网的结合已导致新的可喜的应用。营销与物流管理学院物流信息系统25城市规划管理•数字化基础地形数据的采集、建库及管理；•规划、用地、选址、市政管理、管线等专题数据的建库及管理；•规划方案设计辅助决策；•规划用地管理及划拨；•规划选址分析；•市政道路规划与管理；•市政管线规划与管理；•建筑规划管理；•城市设计辅助方案；25营销与物流管理学院物流信息系统26数字城市概念模型城市实体城市信息虚拟城市营销与物流管理学院物流信息系统27eCitySoftware/Paris/Hotels营销与物流管理学院物流信息系统28香港运输署TISSystem•营销与物流管理学院物流信息系统猪流感？••营销与物流管理学院物流信息系统33TheNationalInstituteofJusticecrimemapping入室行窃热点分布凶杀案分布营销与物流管理学院物流信息系统3434精准农业车载导航营销与物流管理学院物流信息系统3535精准农业农田作业系统收割机土壤采样车翻耕机喷药机施肥机播种机喷药机卫星GPS卫星卫星GPSGPSGPSGPSGPS作物生长信息营销与物流管理学院物流信息系统3636没有受到影响的须要清理已受破坏但还稳定的受较大的破坏已受破坏的有倒塌危险地图制作纽约(911)营销与物流管理学院物流信息系统37广泛的GIS应用37电力营销与物流管理学院物流信息系统38GIS概述•地