《空间数据的管理技术》.ppt

空间数据的管理技术 物流活动常处于运动的和非常分散的状态，因此地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)等技术能够将物品移动的空间数据进行有效的管理。本章对GIS和GPS，从概述、定义、分类、特征、组成与功能、运行机理和在物流信息系统中的作用进行介绍，使读者了解空间数据管理的实用技术的原理。 第一节地理信息系统 一、地理信息系统(GIS)概述 (一)地理信息系统(GIS)的产生 GIS萌芽于20世纪60年代初，美国麻省理工学院首次提出计算机图形学术，并证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而显示出这一科学分支的独立地位。 (二)地理信息系统(GIS)与其他学科的关系 空间分析的理论学方法为GIS提供了有关空间分析的基本观点与方法，成为GIS的基础。而GIS的发展也为地理问题的解决提供了全新的技术手段，地学数据处理系统是以地学数据的搜集、存储、加工、集成、再生成等数据处理为目标，为GIS提供符合一定标准和格式数据的信息系统。 地学数据的处理分为两个层次： 1．以数据格式、数据量、存在介质、精度、空间表示法等为特征的GIS外部数据处理，其目的是为GIS利用数据做准备，如遥感数字图像的校正、图像增强、图像分类； 2．在GIS内部数据的处理，它包括水平方向的专题层内部数据处理、垂直方向上的专题层之间的数据处理、适于不同比例尺需要的变焦数据处理、用于动态分析的四维数据处理、用于网络分析的运筹法数据处理。数据处理系统的数据包括具有统计性质的空间数据、遥感数据、地学专题空间数据等。 地图是记录地理信息的一种图形语言形式。GIS脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式，它具有存储、分析、显示等功能，尤其是计算机制图为地图的数字表示、操作和显示提供了成套方法，为GIS的图形输出设计提供了技术支持。同时，地图仍是目前GIS的重要数据来源之一。 两者间有着一定的差别：地图强调的是数据分析、符号化与显示，而GIS则注重于信息分析。从GIS的发展过程可以看出，GIS的产生、发展与制图信息系统存在着密切的联系，两者的相通之处是其于空间数据的空间信息表达、显示和处理。从系统组成和功能上，一个GIS拥有机助制图系统的所有组成和功能，并且GIS还有数据处理的功能。 随着电子制图系统(EMS：Electronic mapping system)的出现和发展，产生了电子图集，它有许多新的特征： 1．图文和数据多媒体集成，把图形的直观性、数字的准确性、声音的引导性和亲切感相结合，充分利用了读者的各种感官； 2．查询检索和分析决策功能，能够支持从地图图形到非空间数据和从非空间数据到图形的双向检索； 3．图形动态变化功能，从开窗缩放、浏览阅读等基本功能到地图动画功能、多维动画的图形模拟等； 4．具有良好的用户界面，使读者介入地图的生成过程； 5．多级比例尺之间的相互转换，由于计算机屏幕幅面的限制和计算机潜在计算机功能和巨大的存储能力，要求具有多级比例尺不同程度的制图综合功能。 数据库管理系统(DBMS)主要设计用于存储、管理和查询非空间的非空间数据，并具备一些基本的统计分析功能，它是现代GIS不可缺少的重要组成部分之一，它所具有的功能是GIS有关数据操作功能的重要组成部分。但是，一般DBMS在处理空间数据时缺乏空间分析能力。 计算机图形理论是现代GIS的技术理论之一，计算机图形学提供了图形处理、显示的软、硬件以及技术方法。人工智能的发展给GIS的技术进步也带来了积极的影响，虽然目前GIS还没有充分利用人工智能的各种技术，但它提供了智能化技术系统的设计技术与方法。 计算机网络技术的发展则为GIS的构件技术的形成提供了新的机遇，为使地理作系统发展成为社会信息基础设施的重要组成部分奠定了基础。 遥感作为空间数据采集手段，已成为GIS的主要信息源与数据更新途径。遥感图像处理系统包含若干复杂的解析函数，并有许多方法用于信息的增强与分类，但遥感系统本身的空间分析能力有限，并难与DBMS系统相连。 大地测量为GIS提供了精确定位的控制信息，尤其是全球定位系统(GPS)可快速、廉价地获取地表特征的数字位置信息。航空相片及其精确测量方法的应用使得摄影测量成为GIS主要的地形数据来源。遥感是GIS的主要数据源与更新手段，同时，GIS的应用又进一步支持遥感信息的综合开发与利用。 (三)GIS的发展 GIS与地理空间信息的表示、处理、分析和应用手段的不断发展紧密相连。 GIS的存在与发展已历经30余年，尤其是北美地区，可将GIS发展分为以下几个阶段： 1．20世纪60年代为GIS开拓期，注重于空间数据的地学处理。 2．20世纪70年代为GIS的巩固发展期，注重于空间