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基于GIS的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的論文
物流（Logistics)是指物品在從供應(yīng)地向接收地的實(shí)體流動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際的需求，將運(yùn)輸、貯存、裝卸、運(yùn)輸、包裝、流通加工、配送、信息服務(wù)等功能有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)客戶(hù)要求的過(guò)程[1]。伴隨著現(xiàn)代科技，尤其是信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，人們提出了現(xiàn)代物流這一概念，其總體趨勢(shì)是自動(dòng)化5]、網(wǎng)絡(luò)化、集約化和信息化，核心內(nèi)容則是物流信息化，這也是區(qū)分現(xiàn)代物流和傳統(tǒng)物流的重要標(biāo)志。為解決傳統(tǒng)物流成本高、競(jìng)爭(zhēng)力低等問(wèn)題，利用現(xiàn)代信息管理手段如數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、條碼技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS)、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)（EDI)、移動(dòng)通訊技術(shù)（GSM)、全球定位系統(tǒng)（GPS)等[]對(duì)傳統(tǒng)物流系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，建立新型的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)是非常必要的。
地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsys?tem，GIS)將地圖的視覺(jué)表達(dá)、強(qiáng)大的空間分析功能與數(shù)據(jù)庫(kù)功能結(jié)合在一■起，從而提供了一■種對(duì)空間數(shù)據(jù)的集管理、顯示、分析、表達(dá)、查詢(xún)?yōu)橐惑w的綜合的智能化手段[7]。空間數(shù)據(jù)包括了空間要素間的拓?fù)潢P(guān)系，使得GIS能夠支持一般管理系統(tǒng)所不能支持的空間分析和空間查詢(xún)功能，以便于制定決策和規(guī)劃。
物流對(duì)地理空間具有較大的依賴(lài)性，在物流中心選址、配送運(yùn)輸過(guò)程中的地理數(shù)據(jù)、位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)和交通網(wǎng)數(shù)據(jù)都屬于空間數(shù)據(jù)，將GIS引人到物流系統(tǒng)中不僅可以依據(jù)真實(shí)的空間數(shù)據(jù)，運(yùn)用相應(yīng)的模型與算法，利用GIS的空間分析功能，得出相應(yīng)的方案，直觀地顯示在電子地圖上，給用戶(hù)提供輔助決策；還可以使用戶(hù)根據(jù)自己的需求動(dòng)態(tài)地查詢(xún)所需的空間信息，借助于用戶(hù)也將極大方便位置及路網(wǎng)信息的更新和處理。
1關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)
將GIS技術(shù)與物流管理技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建基于GIS的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)首先需要解決的是信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，其次是系統(tǒng)平臺(tái)及分析功能的實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)集成、功能集成與求解算法的選擇。
1.1數(shù)據(jù)集成
管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括地理空間數(shù)據(jù)和物流信息數(shù)據(jù)，地理空間數(shù)據(jù)是將GIS應(yīng)用于現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)中的基礎(chǔ)，包括空間要素和屬性信息。其空間要素主要為點(diǎn)、線、面，包括物流運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域、路網(wǎng)信息等；屬性信息則是用來(lái)識(shí)別各空間要素。物流信息數(shù)據(jù)主要為物流過(guò)程中涉及到的配送中心、車(chē)輛、貨物等信息。
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（databasemanagementSyStem，DBMS)的建立有很多種方法，本文將結(jié)合現(xiàn)代物流的需求利用GIS軟件管理地理空間數(shù)據(jù)的空間要素，利用DBMS軟件管理物流信息數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的屬性信息，將空間數(shù)據(jù)中的點(diǎn)、線、面等映射到DBMS中，從而實(shí)現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)和物流信息數(shù)據(jù)的有效集成。
1.2功能集成
現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)功能集成是根據(jù)實(shí)際物流操作模式對(duì)其功能進(jìn)行規(guī)劃。在數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，基于GIS的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵是功能集成，即是GIS功能與物流管理功能的整合與統(tǒng)
一。將GIS技術(shù)融合到物流管理中，形成具有地理空間數(shù)據(jù)收集、處理、分析、決策，物流信息數(shù)據(jù)查詢(xún)、管理等功能的系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物流過(guò)程的模擬及可視化，達(dá)到信息資源的高效共享。
將GIS功能與物流管理功能進(jìn)行集成，主要通過(guò)耦合的方式，即GIS系統(tǒng)與物流管理系統(tǒng)相互獨(dú)立操作，使用文件交換的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，再采用相應(yīng)的COM組件按照對(duì)應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)完全封裝起來(lái)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。
1.3路徑求解算法
基于GIS的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上就是利用GIS的數(shù)據(jù)管理、處理、分析、表達(dá)等功能來(lái)完善傳統(tǒng)的物流模型，使之滿(mǎn)足現(xiàn)代物流的需求，其中，路徑分析是整個(gè)系統(tǒng)的核心之一。
應(yīng)用最短路徑問(wèn)題將有效解決合理路徑選擇問(wèn)題，最短路徑問(wèn)題是GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能中最基本、最關(guān)鍵的問(wèn)題，其對(duì)于物流最小成本分析有著直接的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于如何解決最短路徑問(wèn)題，目前，人們公認(rèn)的最好的求解方法是由Dijkstra于1959年提出的標(biāo)號(hào)法，后被命名為Dijkstra算法[11’12]。但是由于Dijkstra算法只適用于任意兩點(diǎn)間的最短路徑求解，不適用于任意多點(diǎn)的路徑求解問(wèn)題。因此本系統(tǒng)決定在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中任意兩點(diǎn)之間的最短路徑求解采用Dijk-stra算法實(shí)現(xiàn)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中任意多點(diǎn)的連接問(wèn)題’根據(jù)著名的旅行商問(wèn)題來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
2總體設(shè)計(jì)
2.1開(kāi)發(fā)環(huán)境
本系統(tǒng)采用C#.NET語(yǔ)言，輔以ArcGISEngine組件開(kāi)發(fā)包、SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件作為開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行集成開(kāi)發(fā)。
C井是Microsoft公司于2000年6月對(duì)外發(fā)布的一種專(zhuān)門(mén)為.NET應(yīng)用開(kāi)發(fā)的面向?qū)ο蟮母呒?jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，本語(yǔ)言幾乎綜合了目前所有語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有它獨(dú)特的特性：①語(yǔ)法自由、簡(jiǎn)潔；②安全性良好;③靈活性與兼容性強(qiáng)；④支持跨平臺(tái)[13]。ArcGISEngine是ESRI公司推出的地圖組件庫(kù)，其是基于AcObjects構(gòu)建的，幾乎封裝了ArcGIS的全部功能，是一套完備的、具有極大通用性的嵌人式GIS組件庫(kù)和工具，并支持全部標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。SQLServer是Microsoft公司推出的運(yùn)行在Wmdows系列平臺(tái)上的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，以其良好的兼容性、易用性、可伸縮性和與相關(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點(diǎn)得到了眾多用戶(hù)的認(rèn)可[]。
2.2系統(tǒng)框架
系統(tǒng)框架為三層架構(gòu)，分別為數(shù)據(jù)層、功能層、用戶(hù)層。底層為數(shù)據(jù)層，由各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、GeoDatabase地理數(shù)據(jù)庫(kù)和SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件組成；中間層為功能層，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的核心層，包括ArcGISEngine組件開(kāi)發(fā)包、C井.NET開(kāi)發(fā)平臺(tái)及業(yè)務(wù)功能模塊；上層為用戶(hù)層，用戶(hù)通過(guò)系統(tǒng)的圖形界面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作，享受系統(tǒng)提供的功能、信息、數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)的整體框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。
3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
基于GIS的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要由物流信息數(shù)據(jù)庫(kù)和地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分構(gòu)成[14—16]，數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)如圖2所示。物流信息數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括客戶(hù)信息、貨物信息、車(chē)輛信息、駕駛員信息、配送中心信息和路網(wǎng)信息，這些信息可以通過(guò)SQLServer依照一定的編碼方式來(lái)建立數(shù)據(jù)表并進(jìn)行統(tǒng)一的組織和管理。地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)由空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成。空間數(shù)據(jù)主要包括河南省地圖、河南省遙感影像圖、河南省高速公路圖，來(lái)源是地圖數(shù)字化和遙感數(shù)據(jù);屬性數(shù)據(jù)則是對(duì)由河南省地圖及高速公路圖抽象而成的點(diǎn)要素、線要素和面要素進(jìn)行賦值。空間數(shù)據(jù)反映出圖形信息，并用空間坐標(biāo)來(lái)對(duì)各種空間要素進(jìn)行描述；屬性信息存儲(chǔ)屬性數(shù)據(jù)，用來(lái)描寫(xiě)、聲明要素的特征。此部分?jǐn)?shù)據(jù)由ArcGIS平臺(tái)下的相關(guān)模塊處理完成，并由其GeoDatabase地理數(shù)據(jù)庫(kù)管理。
3.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
基于GIS的物流管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路主要是將ArcGIS中與物流行業(yè)密切相關(guān)的GIS模塊通過(guò)GIS組件式開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的物流管理平臺(tái)中，即令此系統(tǒng)可以對(duì)采集到的地理空間數(shù)據(jù)和物流信息數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、管理、運(yùn)算、分析，為用戶(hù)提供完善的業(yè)務(wù)查詢(xún)和管理服務(wù)；通過(guò)GIS的網(wǎng)絡(luò)分析功能，完成配送線路的優(yōu)化，提供貨物配送的最佳方案，為用戶(hù)提供決策服務(wù)。系統(tǒng)的功能模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。
3.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
1)主界面。系統(tǒng)界面按照人機(jī)交互友好、便利、簡(jiǎn)潔的要求設(shè)計(jì)，系統(tǒng)界面如圖4所示。界面上方為工具欄，通過(guò)ArcGISEngine的MapCon-trol控件添加，圖標(biāo)帶有提示功能，便于用戶(hù)使用；左側(cè)為菜單欄，采用全中文菜單，分類(lèi)清晰簡(jiǎn)練；中間為地圖顯示窗口；下方為數(shù)據(jù)表顯示與查詢(xún)窗口，在進(jìn)行信息查詢(xún)時(shí)，所要查詢(xún)的信息數(shù)據(jù)表將直接顯示在下方窗口，并通過(guò)右側(cè)窗口進(jìn)行查詢(xún)操作。
2)數(shù)據(jù)操作功能。數(shù)據(jù)操作包括數(shù)據(jù)管理和信息查詢(xún)兩個(gè)功能，如圖5所示，可供用戶(hù)管理、查看、修改、添加、刪除物流信息。查詢(xún)時(shí)米用條件選擇對(duì)話框，并提供完全一致、前方一致、中間一致和后方一致4種條件查詢(xún)方式供用戶(hù)選擇，同時(shí)系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了圖形與數(shù)據(jù)表的互動(dòng)，即點(diǎn)擊數(shù)據(jù)表，圖形界面同步顯示，反之亦可。簡(jiǎn)而言之就是實(shí)現(xiàn)了圖-表、表-圖的雙向查詢(xún)。
3)地圖控制功能。地圖控制包括圖層控制和視圖控制兩個(gè)功能，如圖6所示。用戶(hù)可以控制視圖的范圍，如放大、縮小、漫游、全圖顯示等，同時(shí)也可以控制圖層的顯示、隱藏以及疊加順序，使之可以根據(jù)自己的需求讓要素進(jìn)行全要素顯示或分層顯示，在右鍵菜單中，用戶(hù)還可以對(duì)圖層進(jìn)行屬性表查詢(xún)及圖層標(biāo)注操作。4)網(wǎng)絡(luò)分析功能。網(wǎng)絡(luò)分析是該系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)物流系統(tǒng)的特色功能，其核心功能是最短路徑求解。用戶(hù)在路徑設(shè)置界面對(duì)搜索容差、道路阻礙權(quán)值、轉(zhuǎn)彎規(guī)則和配送站點(diǎn)選擇等設(shè)置后，可以通過(guò)該系統(tǒng)生成最短路徑配送方案。若配送站點(diǎn)發(fā)生變化或道路有突發(fā)情況發(fā)生，用戶(hù)還可以添加/刪除站點(diǎn)，并增加障礙點(diǎn)重新生成配送方案。如圖7所示，在進(jìn)行相關(guān)設(shè)置后，添加相應(yīng)站點(diǎn)，分別生成兩點(diǎn)最短路徑和多點(diǎn)最短路徑。
4.結(jié)束語(yǔ)
基于GIS的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了GIS技術(shù)與物流管理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。與傳統(tǒng)物流管理系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)將空間信息和物流信息統(tǒng)一管理并顯示在電子地圖上，可以對(duì)電子地圖進(jìn)行放大、縮小、漫游、查詢(xún)等操作，同時(shí)利用GIS的網(wǎng)絡(luò)分析功能制定出最短路徑，為貨物配送提供輔助決策。該系統(tǒng)對(duì)于物流業(yè)降低成本、優(yōu)化資源、提高效率起到了促進(jìn)作用，具有參考價(jià)值。但是在實(shí)際運(yùn)行中，外界影響因素多，情況復(fù)雜，還需要不斷的研究才能達(dá)到更好的效果。
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