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1、1,物流信息技术 Logistics Information Technology,中国科学技术大学网络教育学院,2,第八章 GPS和GIS技术,3,第一节 GIS概述,一、地理信息系统的定义与特征 1.地理信息系统的定义,4,地理信息系统简称GIS(Geographical Information System)。地理信息系统是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。,数据输入,用户界面,数据库及管理系统,结果显示和输出,空间数据处理与分析,5,2.地理信息系统的特征 （1）地理信息系统使用了空间数据与属性数
2、据，并通过数据库管理系统(DBMS)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。 （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。 （3）地理信息系统的成功应用不仅取决于技术体系，而且依靠一定的组织体系（包括实施组成、系统管理员、技术操作员、系统开发设计者等）。,6,二、地理信息系统的产生与发展 1.地理信息系统的开拓期(20世纪60年代) 2.地理信息系统巩固期(20世纪70年代) 3.地理信息系统技术突破期(20世纪80年代) 4.地理信息系统全面应用期(20世纪90年代) 三、
3、地理信息系统的分类 1.工具型GIS与应用型GIS 2.专题GIS与区域GIS、全国性GIS 3.矢量型GIS、栅格型GIS和混合型GIS,7,四、GIS的构成与功能 1.地理信息系统的组成 硬件 GIS计算机硬件系统组成部分：计算机、数据输入设备、 数据输出设备、存储设备 软件 GIS软件组成部分：ManInfo、AutoCAD Map和Autodesk World等国外软件及GeoStar、MapCAD、CityStar等国产软件 数据 地理数据库系统由数据库和地理数据库管理系统组成。 人员 低级技术人员业务操作人员软件技术人员科研人员管理人员用户 方法,8,2.地理信息系统的功能 数据输
4、入 数据编辑与处理 数据存储与管理 空间查询与分析 可视化表达与输出 五、GIS开发 GIS开发一般有 系统调查 系统分析 系统设计 系统实施 系统维护 系统评价六个阶段,9,六、地理信息系统的应用 （一）地理信息系统主要应用领域 1.进行地理信息查询和分析 2.改进机构集成 3.做出好的决策 4.提高制图效率 （二）GIS在物流中的应用 1.设施定位模型 2.车辆路线模型 3.网络物流模型 4.配送区域划分模型 5.空间查询模型,10,（三）GIS与IT技术的综合应用 1.GIS与CAD 2.GIS和遥感 3.GIS和GPS 4.GIS和INTERNET 5.GIS和虚拟现实技术,11,第二
5、节 GPS概述,一、GPS的概念 1、GPS即全球定位系统（Global Positioning System），它利用卫星星座（通信卫星）、地面控制部分和信号接收机对对象进行动态定位的系统。GPS能对静态、动态对象进行动态空间信息的获取，快速、精度均匀、不受天气和时间的限制反馈空间信息，使在地球上任何地方GPS系统的用户，都能计算出他们所处的方位(三维空间位置)。,12,2、 GPS主要特点 （1）全球，全天候工作。 （2）定位速度快，精度高。 （3）功能多、应用广。 （4）抗干扰性能好、保密性强。 二、GPS的组成 GPS系统包括三大部分：空间部分GPS卫星星座；地面控制部分地面监控系统；
6、用户设备部GPS信号接收机。,13,（一）GPS空间部分 空间卫星系统由均匀分布在6个轨道平面上的24颗高轨道(距地面约20000km)工作卫星构成，其中三颗是用来及时更换老化或损坏的卫星，保障整个系统的正常工作。 该卫星系统能够保证地球上任一地点的GPS用户都能连续地观测到至少4颗卫星，从而提供全球范围从地面到20000km高空之间任一载体高精度的三维位置、三维速度和系统时间信息。,14,（二）GPS地面监控部分 （1）主控站。 主控站拥有大型电子计算机，接收各监测站的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入站自身的工作状态数据。 （2）监测站。 它的主要任务是对每颗卫星进行观测
7、，精确测定卫星在空间的位置，定时向主控站提供观测数据。 (3)注入站 它的作用是接受主控站送达的改正后的卫星导航电文，并将电文注入飞越其上空的每颗卫星。,15,（三）用户接收系统 1、GPS接收机。 GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成，用于接收GPS卫星发射信号，经信号处理而获得用户位置，速度等信息，再通过数据处理完成导航和定位。GPS系统只接收而不必发射信号。因此用户数量不受限制。 2、GPS数据处理软件。,16,GPS数据处理软件是GPS用户系统的重要部分，其主要功能是对GPS接收机获取的卫星测量记录数据进行“粗加工”、“预处理”，并对处理结果进行平差计算、坐标转换及分析综合处
8、理。从而求得观测站的三维坐标，观测体的坐标、运动速度、方向及精确时刻。 四、 GPS的定位原理 1.GPS常用术语 （1）坐标。 （2）2维和3维坐标。 （3）路旁标记和航路点。,17,（4）位置。 （5）路线。 （6）高度。 （7）航向。 （8）方位角。 2.GPS的定位原理 GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。,18,GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差
9、，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。 按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。 五、 GPS的应用模式 1.常规静态测量,19,这种模式采用两台(或两台以上)GPS接收机，分别安置在一条或数条基线的两端，同步观测4颗以上卫星，每时段根据基线长度和测量等级观测45分钟以上的时间。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量等。 2.准动态测量 这种测量模式又称为走走停停测量，适用于精度要求较低的场合。 3.实时动态测量：DGPS和RTK,20,DGPS（实时差分测量）精度为亚米级到米级，这种方式是基
10、准站将基准站上测量得到的数据通过数据链传输到移动站，移动站接收后，自动进行运算，得到经差分改正以后的坐标。 RTK（载波相位差分技术）则是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它的工作思路与DGPS相似，只不过是基准站将观测数据发送到移动站（而不是发射坐标数据），移动站接收机再采用更先进的实时处理方法处理，从而得到精度比DGPS高得多的实时测量结果。这种方法的精度一般为2cm左右,21,第二节 GPS在物流领域中的应用,一、GPS在货物运输管理中的应用 1.导航功能 2.车辆跟踪功能 3.提供出行路线规划功能 4.信息查询功能 5.话务指挥功能 6.紧急援助功能,22,二、 GPS在货物
11、运输管理中的应用 1.导航功能 2.车辆跟踪功能 3.提供出行路线规划功能 4.信息查询功能 5.话务指挥功能 6.紧急援助功能,23,第三节 网络GPS,一、网络GPS的概念和特点 1.网络GPS的概念： 就是指在互联网上建立起来的一个公共GPS监控平台，它同时融合了卫星定位技术、GSM数字移动通信技术以及国际互联网技术等多种目前世界上先进的科技成果。 2.网络GPS的特点 （1）功能多、精度高、覆盖面广，在全球任何位置均可进行车辆的位置监控工作，充分保障网络GPS所有用户的要求都能够得到满足。 （2）定位速度快，有力地保障了物流运输企业能够在业务运作上提高反应速度，降低车辆空驶率，降低运作
12、成本，满足客户需要。,24,（3）信息传输采用GSM公用数字移动通信网，具有保密性高、系统容量大、抗干扰能力强，漫游性能好、移动业务数据可靠等优点。 （4）构筑在国际互联网这一最大的网上公共平台上，具有开放度高、资源共享程度高等优点。 二、网络GPS的工作流程 1：车载终端接收到GPS卫星定位数据，通过GSM通信模块传输给信息监控中心，再送到系统服务器，中心处理器与GIS系统的数字地图相匹配，在数字地图上实时现实车辆准确位置。,25,2：网络GPS用户可以根据权限在网上进行车辆信息的收发和查询工作。 3：客户提出要求时，监控中心根据客户拥有的权限允许其在网页页面上对车辆进行管理。并通过Web服
13、务器转发给客户端并以Web页面形式显示出来 三、网络GPS对物流产业所起的作用 1.实时监控功能： 2.双向通讯功能： 3.动态调度功能： 4.数据存储、分析功能：,26,四、网络GPS发展的现状 面对GPS为其带来如此之多的效用与便利，很多物流运输企业跃跃欲试。据近期一项业内人士的调查，91%的企业认为GPS投资费用偏高且市场条件不成熟，60%的企业认为GPS自身技术及配套设施不够完善，50%的企业认为缺乏售后服务的支持，20%的企业认为操作简便性不够。正是这些原因把物流运输企业挡在了GPS的门外，成为GPS推广应用的绊脚石。其中投资费用偏高，是最主要的因素。,27,五、通过相关技术的运用将网络GPS转变为服务经济发展的便捷工具 网络GPS通过采用软件工程化的方法进行设计开发，GPS、GSM、GIS等技术紧密结合，充分考虑用户需求，具有功能完善、操作简单、维护方便的特点。随着WAP (无线传输协议)的运用及XML语言的开发，随时随地通过各种类型的端口接收信息已成为可能，它们与网络GPS的结合必将会更好地促进GPS的发展。网络GPS的运用已经为交通运输体系的发展起着不可忽视的作用，并将会在以后为物流运输企业业务的发展提供更加广阔的前景。,