物流信息管理支持技术 本章内容 数据分析技术 1 电子数据交换 2 地理信息系统 3 全球定位系统 4 2 地理信息系统的概念与特征 地理信息系统 GeographicalInformationSystem GIS 是一种决策支持系统 它具有信息系统的各种特点 有时又称为 地学信息系统 或 资源与环境信息系统 是一种特定的十分重要的空间信息系统 是在计算机硬 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 显示和描述的技术系统 三 地理信息系统GIS 特征 1 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 2 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 3 计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征 因而使得地理信息系统能以快速 精确 综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析 三 地理信息系统GIS 三 地理信息系统GIS GIS概述的发展过程1 国外地理信息系统的发展 地理信息系统的开拓期 60年代 1963年 加拿大测量学家R F Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语 并建立了世界上第一个实用的地理信息系统 加拿大地理信息系统 CGIS 用于自然资源的管理和规划 地理信息系统的巩固发展期 70年代 计算机技术及其在自然资源和环境环境数据处理中的应用 促使地理信息系统迅速发展 地理信息系统技术大发展时期 80年代 大规模和超大规模集成电路的问世 推出了第四代计算机 特别是微型计算机和远程通讯传输设备的出现为计算机的普及应用创造了条件 及计算机网络的建立 使地理信息的传输时效得到极大的提高 GIS的应用领域迅速扩大 从资源管理 环境规划到应急反应 从商业服务区域划分到政治选举分区等 涉及到了许多的学科与领域 地理信息系统的应用普及时代 90年代 国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题 例如地理信息系统已列入美国政府制定的 信息高速公路 计划 美国副总统戈尔提出的 数字地球 战略也包括地理信息系统 毫无疑问 地理信息系统将发展成为现代社会最基本的服务系统 三 地理信息系统GIS 2 国内地理信息系统的发展 中国的地理信息系统研究与应用始于20世纪70年代末80年代初 以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志 第一阶段 1978 1980 准备阶段主要是舆论准备 队伍组建 开始GIS的启蒙研究 第二阶段 从981 1985 起步阶段主要对GIS进行理论探索和区域性实验研究 并制定国家GIS的规范 并进行信息采集 数据库模型设计 1985年国家资源与环境信息系统实验室成立 第三阶段 1986年到现在 GIS的全面发展阶段地理信息系统的研究被列入我国 七五 攻关课题 并且作为一个全国性的研究领域 已逐步和国民经济建设相结合 并取得了重要进展和实际应用效益 三 地理信息系统GIS 类型 1 工具型地理信息系统 也称地理信息系统开发平台或外壳 它是具有地理信息系统基本功能 供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台 三 地理信息系统GIS 2 应用型地理信息系统 2 应用型地理信息系统 根据用户的需求和应用目的而设计的一种解决一类或多类实际应用问题的地理信息系统 除了具有地理信息系统基本功能外 还具有解决地理空间实体及空间信息的分布规律 分布特性及相互依赖关系的应用模型和方法 三 地理信息系统GIS GIS组成与功能 1 GIS组成 计算机硬件系统 计算机软件系统 地理数据 或空间数据 和系统管理操作人员 其核心部分是计算机系统 软件和硬件 空间数据反映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 三 地理信息系统GIS 三 地理信息系统GIS 四 全球定位系统 GPS GPS概述全球定位系统 GPS 是20世纪70年代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 其主要目的是为陆 海 空三大领域提供实时 全天候和全球性的导航服务 并用于情报收集 核爆监测和应急通讯等一些军事目的 是美国独霸全球战略的重要组成 1 卫星导航技术的发展 1 GPS的发展在卫星定位系统出现之前 远程导航与定位主要用无线导航系统 1 无线电导航系统 2 卫星定位系统 3 GPS发展历程2 俄罗斯全球导航卫星系统GLONASS3 欧洲GALILEO计划4 我国卫星导航系统的发展 2 GPS的特点及用途 1 全球定位系统的主要特点 1 定位精度高 2 观测时间短 3 测站间无须通视 4 可提供三维坐标 5 操作简便 6 全天候作业 7 功能多 多用途 2 全球定位系统的主要用途 1 陆地应用 主要包括车辆导航 应急反应 大气物理观测 地球物理资源勘探 工程测量 变形监测 地壳运动监测 市政规划控制等 2 海洋应用 包括远洋船最佳航程航线测定 船只实时调度与导航 海洋救援 海洋探宝 水文地质测量以及海洋平台定位 海平面升降监测等 3 航空航天应用 包括飞机导航 航空遥感姿态控制 低轨卫星定轨 导弹制导 航空救援和载人航天器防护探测等 5 2 2GPS系统组成及原理 1 GPS系统组成1 空间部分GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成 它位于距地表20200km的上空 均匀分布在6个轨道面上 每个轨道面4颗 轨道倾角为55 此外 还有4颗有源备份卫星在轨运行 卫星的分布使得在全球任何地方 任何时间都可观测到4颗以上的卫星 并能保持良好定位解算精度的几何图象 2 地面控制部分地面控制部分由一个主控站 5个全球监测站和3个地面控制站组成 3 用户设备部分用户设备部分即GPS信号接收机 其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星 并跟踪这些卫星的运行 当接收机捕获到跟踪的卫星信号后 即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率 解调出卫星轨道参数等数据 根据这些数据 接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算 计算出用户所在地理位置的经纬度 高度 速度 时间等信息 2 定位方法 1 观测值定位 2 伪距定位 3 载波相位定位 4 根据模式的定位 绝对定位 相对定位 5 根据获取定位结果的时间定位 实时定位 非实时定位 6 根据定位时接收机的运动状态定位 动态定位 静态定位 5 3GIS与GPS技术在物流中的应用 5 3 1GIS在物流中的应用1 车辆路线模型2 设施定位模型3 网络物流模型4 分配集合模型 5 3 2GPS在物流中的应用 1 GPS在道路工程中的应用GPS在道路工程中的应用 目前主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等 2 GPS在汽车导航和交通管理中的应用三维导航是GPS的首要功能 飞机 轮船 地面车辆以及步行者都可以利用GPS导航器进行导航 2 GPS原理 1 定位原理24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上 以12小时的周期环绕地球运行 使得在任意时刻 在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星 由于卫星的位置精确可知 在GPS观测中 我们可得到卫星到接收机的距离 利用三维坐标中的距离公式 利用3颗卫星 就可以组成3个方程式 解出观测点的位置 X Y Z 考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差 实际上有4个未知数 X Y Z和钟差 因而需要引入第4颗卫星 形成4个方程式进行求解 从而得到观测点的经纬度和高程