物流配送中的道路地理信息系统

1 引言

地理信息系统（GIS）是利用计算机建立地理数据库，将地理环境中的各种要素，包括它们的地理空间分布状况和所具有的属性数据，进行数字存贮、处理和分析，建立有效的数据管理系统。通过对多种要素的综合分析，方便快速地获取信息，满足各种不同的应用或科学研究的需要，并以图形和数字的方式表示结果。 

　　地在最近的30多年内地理信息系统取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。本文仅就物流配送中的道路地理信息系统进行讨论。 

　　2 道路地理信息系统与物流配送的结合 

　　道路地理信息系统是在地理信息系统的基础上发展起来的。道路是一个连续的对象，分布在地球的表面，它不仅是空间的实体、网络型的实体，而且是与地理位置、地理环境密切相关的实体。地理信息对道路的构造和形成有着决定性的影响，因而脱离地理信息对道路进行抽象势必使道路模型在实用性、准确性和完备性方面的实现意义大大降低。因此，为了有效地掌握道路资源，全面了解道路布局，道路数据应与地理信息联系起来。也就是说，由道路数据形成的网络图应能叠加在相应区域的地图上，有关道路的路况、沿线环境、交通量等信息应能以图形方式显示。这样，对道路的了解既直观形象，又清晰。同时，道路数据库系统应能提供较强的图形、图像处理能力。 

　　配送是在经济合理区域范围内，根据用户要求，对物品进行挑选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流行动。配送过程处于物流过程的末端，配送通过集中进货，可以降低进货成本；通过集中库存可以保持合理库存，压缩分散库存造成的不必要的多余库存，减少仓储费用；通过合理配货、共同配送，可以消除重复运输、空载运输、提高运输工具的利用率，实现合理运输，降低运输成本。总之，配送是物流活动中的一个重要环节。 

　　那么，把道路地理信息系统技术融入到物流配送过程中，就能更容易地处理物流配送中货物的运输、仓储、装卸、送递等各个环节（如图1），并对其中涉及的问题如运输路线的选择、仓库位置的选择、仓库的容量设置、合理装卸策略、运输车辆的调度和投递路线的选择等进行有效的管理和决策分析，这样才符合现代物流的要求，才有助于物流配送企业有效地利用现有资源，降低消耗，提高效率。 

　　3  基于道路地理信息系统物流配送过程的设计 

　　3.1 系统目标 
　　 
　　如以某一城市中的物流配送过程为例，那么基于道路地理信息系统的物流配送过程需求主要集中在以下几个方面： 

　　1)、通过客户提供的客户邮编和详细地址字符串，确定客户的地理位置和车辆路线； 

　　2)、通过基于地理信息系统的查询、地图表现的辅助决策，实现对车辆路线的合理编辑（如创建、删除、修改）和客户配送排序； 

　　3)、用特定的地图符号在地图上表示客户的地理位置，不同类型的客户（如普通客户和会员客户，单位客户和个人客户等）采用不同的符号表示； 

　　4)、通过GIS的查询功能或在地图上点击地图客户符号，显示此客户符号的属性信息，并可以编辑属性； 

　　5)、在地图上查询客户的位置以及客户周围的环境以发现潜在客户； 

　　6)、通过业务系统调用GIS，以图形的方式显示业务系统的各种相关操作结果的数值信息； 

　　7)、基于综合评估模型和GIS的查询，实现对配送区域的拆分、合并； 

　　3.2  系统结构 

　　设计基于道路地理信息系统的物流配送系统，采用面向对象的空间数据模型和基于关系数据库的空间数据库来实现数据的无缝集成，空间数据索引采用基于改进R-Tree的空间数据索引结构，属性数据索引采用B+树数据结构；网络数据传输采用三层结构模型，并采用Java Applet进行开发，这样与平台无关又具有较好的安全性，使海量空间数据的存储、分析和共享成为可能；数据库管理使用Microsoft SQL Server，且系统数据库参照全国公路普查数据库建立；最后根据物流配送中心要求添加相应信息，实现局域网共享。系统网络结构图如下： 

　　3.3 系统模型设计 

　　由上述分析，面向物流配送的道路地理信息系统模型设计主要包括以下几方面： 

　　3.3.1 图层管理： 

　　将基础地理信息和道路专题信息分为若干图层，根据物流配送中心需求进行图层选择，在计算机内实现图层的任意叠加。 

　　3.3.2 数据管理： 

　　空间数据与属性数据在数据库中分开存贮，通过地理编码维系空间数据与业务数据的关联，使得空间数据与管理数据既相互关联又相互独立。 

　　3.3.3 查询统计： 

　　提供属性-空间的逻辑查询和空间-属性的空间查询功能。由于GIS系统中数据同地图中点、线、面相对应，这两种操作实际结果是一致的。数据库的操作能及时反映在地图上，而对地图的操作也能在数据库中表现出来。并且，按路线查询、路况查询、地名查询、点查询、区域查询，查询结果可生成不同的空间图层；按物流配送中心划分的区域，可以统计不同类型客户的相关信息。 

　　3.3.4 数字地图制作： 

　　道路地理信息系统的主要组成部分是数字地图——以数字形式存贮的地图，通过数字地图数据库，物流配送中心人员可以获取准确可靠的道路信息，并可资源共享。数字地图的制作分为数据采集和数据编辑两大步骤。制作成的数字地图具有以下特点： 

　　地1）经缩放编辑后，可形成任意比例尺的可视图。 

　　地2）分层编辑，不同层次存贮不同的地图要素。按不同层次的内容输出、组合，可以满足物流配送中心的不同需求。 

　　地3）修改，编辑十分方便。 

　　3.3.5 图表输出： 

　　将统计数据生成报表，允许用户修改报表，并可转成EXCEL等格式的报表。 

　　3.3.6 数据交换： 

　　提供公路普查数据库数据导入功能。 

　　3.4 系统功能 

　　1.数字地图使物流配送变得轻松直观 

　　由于采用空间数据和数据库挂接，改变了传统的信息管理方法，地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图，实现了数据可视化。它使物流配送管理变得直观、简单和轻松。如直接对地图实体进行查询，便可以获得道路线路的空间位置和走向，技术标准，交通流量等多方位的信息。因此，可以通过综合统计和分析各种道路数据以及采用丰富多样的图表显示，为物流配送中心提供科学决策。 

　　2.物流配送中心管理简单化 

　　借助道路地理信息系统运行路径选择功能，配送中心可以对公司的运营线路进行优化，并根据专题地图的统计分析功能，分析客货流量的变化情况，制定行车计划。此外还可以帮助配送管理部门对特种货物（如长大件货物、危险货物或贵重货物）运输进行线路选择和监控。 

　　4  结论 

　　地理信息系统是一个新兴的计算机应用系统，在道路数据库中引进GIS， 使道路管理的有关信息从表格化向图形化方向得到了发展。它将与道路有关的信息以图形、图像或文本的方式，形象、直观地显示在用户面前，达到了图文并茂的效果；它还可以对与道路有关信息进行空间的查询、统计和分析；并可根据用户需要迅速绘制和生产出最新的道路交通图。可以预见将道路地理信息系统应用于物流配送过程中必将会把物流推向一个崭新的发展阶段。 

地理信息系统（GIS）是利用计算机建立地理数据库，将地理环境中的各种要素，包括它们的地理空间分布状况和所具有的属性数据，进行数字存贮、处理和分析，建立有效的数据管理系统。通过对多种要素的综合分析，方便快速地获取信息，满足各种不同的应用或科学研究的需要，并以图形和数字的方式表示结果。 

　　地在最近的30多年内地理信息系统取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。本文仅就物流配送中的道路地理信息系统进行讨论。 

　　2 道路地理信息系统与物流配送的结合 

　　道路地理信息系统是在地理信息系统的基础上发展起来的。道路是一个连续的对象，分布在地球的表面，它不仅是空间的实体、网络型的实体，而且是与地理位置、地理环境密切相关的实体。地理信息对道路的构造和形成有着决定性的影响，因而脱离地理信息对道路进行抽象势必使道路模型在实用性、准确性和完备性方面的实现意义大大降低。因此，为了有效地掌握道路资源，全面了解道路布局，道路数据应与地理信息联系起来。也就是说，由道路数据形成的网络图应能叠加在相应区域的地图上，有关道路的路况、沿线环境、交通量等信息应能以图形方式显示。这样，对道路的了解既直观形象，又清晰。同时，道路数据库系统应能提供较强的图形、图像处理能力。 

　　配送是在经济合理区域范围内，根据用户要求，对物品进行挑选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流行动。配送过程处于物流过程的末端，配送通过集中进货，可以降低进货成本；通过集中库存可以保持合理库存，压缩分散库存造成的不必要的多余库存，减少仓储费用；通过合理配货、共同配送，可以消除重复运输、空载运输、提高运输工具的利用率，实现合理运输，降低运输成本。总之，配送是物流活动中的一个重要环节。 

　　那么，把道路地理信息系统技术融入到物流配送过程中，就能更容易地处理物流配送中货物的运输、仓储、装卸、送递等各个环节（如图1），并对其中涉及的问题如运输路线的选择、仓库位置的选择、仓库的容量设置、合理装卸策略、运输车辆的调度和投递路线的选择等进行有效的管理和决策分析，这样才符合现代物流的要求，才有助于物流配送企业有效地利用现有资源，降低消耗，提高效率。 

　　3  基于道路地理信息系统物流配送过程的设计 

　　3.1 系统目标 
　　 
　　如以某一城市中的物流配送过程为例，那么基于道路地理信息系统的物流配送过程需求主要集中在以下几个方面： 

　　1)、通过客户提供的客户邮编和详细地址字符串，确定客户的地理位置和车辆路线； 

　　2)、通过基于地理信息系统的查询、地图表现的辅助决策，实现对车辆路线的合理编辑（如创建、删除、修改）和客户配送排序； 

　　3)、用特定的地图符号在地图上表示客户的地理位置，不同类型的客户（如普通客户和会员客户，单位客户和个人客户等）采用不同的符号表示； 

　　4)、通过GIS的查询功能或在地图上点击地图客户符号，显示此客户符号的属性信息，并可以编辑属性； 

　　5)、在地图上查询客户的位置以及客户周围的环境以发现潜在客户； 

　　6)、通过业务系统调用GIS，以图形的方式显示业务系统的各种相关操作结果的数值信息； 

　　7)、基于综合评估模型和GIS的查询，实现对配送区域的拆分、合并； 

　　3.2  系统结构 

　　设计基于道路地理信息系统的物流配送系统，采用面向对象的空间数据模型和基于关系数据库的空间数据库来实现数据的无缝集成，空间数据索引采用基于改进R-Tree的空间数据索引结构，属性数据索引采用B+树数据结构；网络数据传输采用三层结构模型，并采用Java Applet进行开发，这样与平台无关又具有较好的安全性，使海量空间数据的存储、分析和共享成为可能；数据库管理使用Microsoft SQL Server，且系统数据库参照全国公路普查数据库建立；最后根据物流配送中心要求添加相应信息，实现局域网共享。系统网络结构图如下： 

　　3.3 系统模型设计 

　　由上述分析，面向物流配送的道路地理信息系统模型设计主要包括以下几方面： 

　　3.3.1 图层管理： 

　　将基础地理信息和道路专题信息分为若干图层，根据物流配送中心需求进行图层选择，在计算机内实现图层的任意叠加。 

　　3.3.2 数据管理： 

　　空间数据与属性数据在数据库中分开存贮，通过地理编码维系空间数据与业务数据的关联，使得空间数据与管理数据既相互关联又相互独立。 

　　3.3.3 查询统计： 

　　提供属性-空间的逻辑查询和空间-属性的空间查询功能。由于GIS系统中数据同地图中点、线、面相对应，这两种操作实际结果是一致的。数据库的操作能及时反映在地图上，而对地图的操作也能在数据库中表现出来。并且，按路线查询、路况查询、地名查询、点查询、区域查询，查询结果可生成不同的空间图层；按物流配送中心划分的区域，可以统计不同类型客户的相关信息。 

　　3.3.4 数字地图制作： 

　　道路地理信息系统的主要组成部分是数字地图——以数字形式存贮的地图，通过数字地图数据库，物流配送中心人员可以获取准确可靠的道路信息，并可资源共享。数字地图的制作分为数据采集和数据编辑两大步骤。制作成的数字地图具有以下特点： 

　　地1）经缩放编辑后，可形成任意比例尺的可视图。 

　　地2）分层编辑，不同层次存贮不同的地图要素。按不同层次的内容输出、组合，可以满足物流配送中心的不同需求。 

　　地3）修改，编辑十分方便。 

　　3.3.5 图表输出： 

　　将统计数据生成报表，允许用户修改报表，并可转成EXCEL等格式的报表。 

　　3.3.6 数据交换： 

　　提供公路普查数据库数据导入功能。 

　　3.4 系统功能 

　　1.数字地图使物流配送变得轻松直观 

　　由于采用空间数据和数据库挂接，改变了传统的信息管理方法，地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图，实现了数据可视化。它使物流配送管理变得直观、简单和轻松。如直接对地图实体进行查询，便可以获得道路线路的空间位置和走向，技术标准，交通流量等多方位的信息。因此，可以通过综合统计和分析各种道路数据以及采用丰富多样的图表显示，为物流配送中心提供科学决策。 

　　2.物流配送中心管理简单化 

　　借助道路地理信息系统运行路径选择功能，配送中心可以对公司的运营线路进行优化，并根据专题地图的统计分析功能，分析客货流量的变化情况，制定行车计划。此外还可以帮助配送管理部门对特种货物（如长大件货物、危险货物或贵重货物）运输进行线路选择和监控。 

　　4  结论 

　　地理信息系统是一个新兴的计算机应用系统，在道路数据库中引进GIS， 使道路管理的有关信息从表格化向图形化方向得到了发展。它将与道路有关的信息以图形、图像或文本的方式，形象、直观地显示在用户面前，达到了图文并茂的效果；它还可以对与道路有关信息进行空间的查询、统计和分析；并可根据用户需要迅速绘制和生产出最新的道路交通图。可以预见将道路地理信息系统应用于物流配送过程中必将会把物流推向一个崭新的发展阶段。