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主要内容第一地理信息系统概述一、基本概念二、类型三、组成和功能四、发展第二空间数据组织与管理一、结构模式二、组织方法三、数据管理第三地理信息系统的开发和应用一、应用型地理信息系统的设计二、常用地理信息系统开发工具三、地理信息系统的应用四、网络地理信息系统学习目的1．重点掌握：应用型地理信息系统的设计内容、步骤和在物流中的应用。2．掌握掌握地理信息系统的概念、分类、组成和功能。3．了解空间数据模型及空间数据的组织和管理。第一地理信息系统溉一、基本概念1．地理信息指直接或间接与地球上的空间位置关的信息，又常称为空间信息。它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图形、图像的总称。空间数据的三大特征：1、空间特性。2、属性特征。3、时域特征。地理信息独特性：（1）空间分布性。(2)数据量大。（3）信息载体的多样性。2、地理信息系统GIS是处理地理信息的系统。是多种学科交叉的产物，它以地理空间数据为基础，采用地理模型分析方法，适时地提供多种空间的和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。主要特征：存储、管理、分析与位置有关的信息与一般的管理信息系统相比，地理信息系统具有以下特征：(1)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思维方法：而管理信息系统则只有属性数据库的管理，即使存储了图形，也往往以文件形式等机械形式存储，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，更无法进行复杂的空间分析。(2)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，地理信息系统的成功应用依赖于空间分析模型的研究与设计。2、地理信息系统的分类1．工具型地理信息系统2．应用型地理信息系统(1)专题地理信息系统(ThematicGlS)(2)区域地理信息系统(RegionalGlS)三、地理信息系统的组成1．地理信息系统的组成(1)计算机硬件系统(2)计算机软件系统(3)地理空间数据(4)人员2、地理信息系统的功能（一）2、地理信息系统的功能（二）(1)数据输入是建立地理数据库必须的过程。(2)数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。(3)数据的有效组织与管理，是GlS系统应用成功与否的关键。(4)空间查询与分析。(5)可视化表达与输出。四、地理信息系统的发展1．地理信息系统发展状况20世界60年代是地理信息系统的摇篮时期，出现了许多相关组织机构。20世纪70年代是地理信息系统蓬勃发展的时期20世纪80年代是地理信息系统普及和推广应用阶段。20世纪90年代以来，地理信息系统应用已深入到各行各业。我国GIS的发展经历了四个阶段：起步(1970-1980)准备(1980-1985)发展(1985-1995)产业化(1996以后)2、地理信息系统发展趋势(1)组件式GlS(ComGlS)系统(2)WebGlS系统(3)GlS系统、多媒体数据与GPS和RS的集成(4)OpenGlS系统(5)3D和4DGlS系统(6)新型的GlS系统空间数据库管理系统(7)空间数据仓库(SpatiaIDataWarehouse)(8)虚拟现实第二、空间数据组织与管理一、空间数据的结构模式图4—2对现实世界建模空间数据模型的三个层次2、常见的空间数据模型GIS对现实世界的信息表达与分层（1）、栅格数据的特点由规则的正方形或者矩形栅格组成。每个栅格点或者像素的位置由栅格所在的行列号来定义栅格的数值为栅格所表达的内容的属性值。点用一个栅格单元表示；线状地物沿线走向用一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最多只有两个相邻单元在线上：面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元都可以有多于两个的相邻单元同属于一个区域。每个栅格点代表了实际地表上的一个区域。如果一个栅格单元代表的地表区域越小，数据就越精确，但是数据量就越大。栅格数据的特点是：①离散的量化栅格值表示空间对象；②描述区域位置隐含，属性明显：⑧数据结构简单，易于与遥感结合，但数据量大：④难以建立空间对象之间的关系。栅格数据的获取方式主要有以下几种：①遥感图像解译。②规则点采样、不规则点采样及插值。⑧从扫描仪、摄像机等设备获取数据。④其他获取方式。（2）、矢量数据模型矢量数据结构是通过记录坐标的方式，尽可能将地理实体的空间位置表现得准确无误，比较适合描述地理实体的空间属性。矢量数据的特点①用离散的线或点描述地理现象及特征，定位明显，属性隐含；②用拓扑关系描述空间对象之间的关系；⑧面向目标操作，精度高，数据冗余度小；④与遥感等图像数据难以结合；⑤输出图形质量好，精度高矢量数据的获取方式利用各种定位仪器设备。通过纸质地图数字化得到。间接获取。矢量数据的编码相对比较简单，它主要通过记录坐标点的数值来实现。此外，还可以通过拓扑方法来补充坐标系列编码的不足。常用的编码方式有坐标系列编码和拓扑结构编码。（3）、栅格结构与适量结构的比较及转化算法1、矢量数据向栅格数据转换2、栅格数据项矢量数据转换栅格格式向矢量格式的转换基本步骤：提取多边形边界。追踪边界线。生成拓扑关系。去除多余点及曲线圆滑。二、空间数据的组织方法1、空间数据的输入与编辑（1）图形数据输入手工键盘输入。手持跟踪数字化仪输入。自动扫描输入。解析测图仪法空间数据输入。已有数字形式空间数据的输入（2）属性数据输入（3）GIS数据的编辑2、空间数据与属性数据的连接3、数据格式的转换4、数据更新5、空间数据的分层组织空间数据分层的方法：按专题分层、按时间序列分层和以地面垂直高度分层三种类型。空间数据分层时应遵守的原则为：(1)特征类型：点线面分别处于不同层。(2)特征的逻辑分组：相关的地物位于同一层(3)应使处理更加方便。三、空间数据管理1．空间数据库(1)GIS中的数据特点：地理数据类型多样，各类型实体之间关系复杂，数据量很大，而且每个线状或面状地物的字节长度都不是等长的等等。地理数据的这些特点决定了利用目前流行的数据库系统直接管理地理空间数据存在着明显的不足，GlS必须发展自己的数据库一空间数据库。（2）空间数据库的目的是为了使用户能够方便灵活地查询出所需的地理空间数据，同时能够进行有关地理空间数据的插入、删除、更新等操作。（3）空间数据库：是一种应用于地理空间数据处理与信息分析领域的具有工程性质的数据库，它所管理的对象主要是地理空间数据(包括空间数据和非空间数据)。（4）GIS数据库管理方法①对不同的应用模型开发独立的数据管理服务，这是一种基于文件管理的处理方法；②在商业化的DBMs基础上开发附加系统。③使用现有的DBMs。④重新设计一个具有几何数据和属性数据管理和分析功能的数据库管理信息系统。（一）混合结构模型（二）扩展结构模型（3）统一数据模型地理信息系统的开发和应用一、应用型地理信息系统的设计1．应用型地理信息系统设计内容和过程(1)内容系统总体设计。数据库详细设计。系统功能设计。应用模型和方法设计。输入、输出设计。（2）过程2、地理信息系统功能分析以“货物跟踪系统”为例某物流公司信息系统采用计算机广域网，以GlS、数据库、可视化技术为手段，对其货物运输信息进行计算机管理。系统对车辆和货物信息按地理坐标和空间设置的形式进行收集、输入、存储、处理和管理。以基于GlS的图形方式为用户提供查询、统计、分析、图形显示和输出。(1)系统功能系统利用Gls系统的数据处理能力和空间数据分析与表示能力，以城市的道路为载体，对物流公司的相关地理信息进行管理、查询、检索、显示、统计与钾析。主要功能包括：数据管理、信息查询、统计分析和多媒体功能。系统采用客户／服务器体系结构系统拥有如下特点◆综合了物流公司的各种货物、车辆信息，数据具有新、全、难的特点：◆采用网络和客户服务器结构，具有良好的扩充性：◆灵活的用户化查询：◆方便实用的分析功能：◆可通过网络共享数据：◆数据动态更新，保证了数据的现实性：◆基于windows环境，用户界面一致，易学易用：◆采用多媒体技术，增强了系统的表现效果。（2）关键技术与实现海量数据组织和管理。数据分幅的接边处理。“无缝”的分幅图实时调度和连续漫游。图幅输出。(3)空间数据的采集与输入空间数据采集是指将各种信息通过某种方法数字化并经过程序转换为系统可以存储、管理和分析的形式。数据源有以下几种形式专题地图、统计表格、遥感影像、实测信息、各种数字化的信息以及来自其他系统的数据文件二、常用地理信息系统开发工具1、MapInfo软件利用Maplnfo进行开发主要有三种模式：以Maplnfo作为独立开发平台，利MapBasic所进行的二次开发模式。将Maplnfo作为OLE对象的开发模式。利用基于ActiveX的MapX控件所进行的开发模式。2、ARCLNFO和ARCVIEWArclnfo的开发模式主要有两种：(1)利用Arclnfo、AML和0DE来进行开发。(2)利用Arclnfo的ActiveX控件在通常的编程语言开发环境中进行开发。ARCVIEW与MAPINFO比较类似，主要体现在以下方面(1)均属于桌面地理信息系统范畴，开发方便、简洁；(2)可支持多种空间数据格式，并且两者空间数据可以互换：(3)空间数据不具有拓扑结构，需建立索引文件来完成各种空间查询和分析：(4)其它的一些基本的GlS功能两种软件都具有，这里就不再详叙。三、地理信息系统的应用(1)GlS应用领域不断扩大。(2)GlS应用研究不断深入。(3)GlS应用社会化。(4)GlS应用全球化。(5)GlS应用环境网络化、集成化。(6)GlS应用模型多样化。2.GPS应用领域(1)资源管理(2)资源配置(3)城市规划和管理(4)土地信息系统和地籍管理(5)生态环境管理与模拟(6)应急响应(7)地学研究与应用(8)商业与市场(9)基础设施管理(10)选址分析(11)网络分析(12)可视化应(13)分布式地理信息应用3．GlS在物流分析中的应用(1)车辆路线模型(2)网络物流模型(3)分配集合模型(4)设施定位模型2、数据集市ESRl产品主要实现了以下功能：快速响应客户的需求：缩短满足请求的时间：提高满足请求的质量：动态安排和优化运送作业：及时反馈配送的状态，完成应急处理：保证客户的到货时间，提高客户满意度：充分利用运力资源，控制减少成本：分析老客户的消费行为和模式，；佳确预测和把握客户的需求，四、网络地理信息系统1．WebGlS的特点(1)更广泛的访问范围(2)平台独立性(3)可以大规模降低系统成本(4)更简单的操作(5)平衡高效的计算负载2、WEBGIS的组成结构(1)动态()的WebGlS在服务器端使用CGI技术，由CGl程序负责处理用户输入，将用户的操作指令传递到运行在后台的GlS服务器，然后将服务器返回的结果反馈给用户。这种动态操纵空间数据库生成查询结果图形和数据的方式，我们称为动态WebGlS。(2)主动的WEBGLS主动的WebGlS方式不是由服务器包办处理用户的一切请求，而是通过服务器向客户端发送一段运行在本地机上的客户程序。这个程序可以与用户相交互，处理用户的一些简单请求，如地图的开窗、放大等，所需的矢量地形数据直接向服务器申请。当客户发出一些较复杂、高级的操作要求而客户程序不能处理时，才请求WebGlS服务器处理，其处理结果也以矢量数据的形式发还给客户端。3、数据库设计步骤(1)需求分析(2)概念结构设计(3)逻辑结构设计(4)数据库物理设计(5)数据库实施(6)数据库运行和维护一、GIS的基本功能制图功能可视化功能辅助决策功能空间信息查询和分析专题地图制作全图要素输出分层输出专题地图选址路径优化静态查询与检索空间信息测量与分析地形分析网络分析叠置分析三维动画图像多媒体管理海量数据浏览查询专业性分析路径分析地图整饰动态分段断面分析格网分析生成数字地面模型三维地下体分析GIS能做什么缓冲区分析叠加分析空间查询网络分析地形分析。。。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二、G