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基于GIS的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的論文
物流（Logistics)是指物品在從供應(yīng)地向接收地的實體流動過程中，根據(jù)實際的需求，將運輸、貯存、裝卸、運輸、包裝、流通加工、配送、信息服務(wù)等功能有機的結(jié)合起來，以實現(xiàn)客戶要求的過程[1]。伴隨著現(xiàn)代科技，尤其是信息技術(shù)與計算機技術(shù)的高速發(fā)展，人們提出了現(xiàn)代物流這一概念，其總體趨勢是自動化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、競爭力低等問題，利用現(xiàn)代信息管理手段如數(shù)據(jù)庫技術(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)、移動通訊技術(shù)（GSM)、全球定位系統(tǒng)（GPS)等[]對傳統(tǒng)物流系統(tǒng)進行改進，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)將地圖的視覺表達、強大的空間分析功能與數(shù)據(jù)庫功能結(jié)合在一■起，從而提供了一■種對空間數(shù)據(jù)的集管理、顯示、分析、表達、查詢?yōu)橐惑w的綜合的智能化手段[7]�？臻g數(shù)據(jù)包括了空間要素間的拓撲關(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功能，以便于制定決策和規(guī)劃。
物流對地理空間具有較大的依賴性，在物流中心選址、配送運輸過程中的地理數(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)真實的空間數(shù)據(jù)，運用相應(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，給用戶提供輔助決策；還可以使用戶根據(jù)自己的需求動態(tài)地查詢所需的空間信息，借助于用戶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
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)庫建設(shè)，其次是系統(tǒng)平臺及分析功能的實現(xiàn)�，F(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、線、面，包括物流運轉(zhuǎn)區(qū)域、路網(wǎng)信息等；屬性信息則是用來識別各空間要素。物流信息數(shù)據(jù)主要為物流過程中涉及到的配送中心、車輛、貨物等信息。
數(shù)據(jù)庫管理系統(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、線、面等映射到DBMS中，從而實現(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)實際物流操作模式對其功能進行規(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、管理等功能的系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對物流過程的模擬及可視化，達到信息資源的高效共享。
將GIS功能與物流管理功能進行集成，主要通過耦合的方式，即GIS系統(tǒng)與物流管理系統(tǒng)相互獨立操作，使用文件交換的方式進行數(shù)據(jù)交換，再采用相應(yīng)的COM組件按照對應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)完全封裝起來，實現(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)，實質(zhì)上就是利用GIS的數(shù)據(jù)管理、處理、分析、表達等功能來完善傳統(tǒng)的物流模型，使之滿足現(xiàn)代物流的需求，其中，路徑分析是整個系統(tǒng)的核心之一。
應(yīng)用最短路徑問題將有效解決合理路徑選擇問題，最短路徑問題是GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能中最基本、最關(guān)鍵的問題，其對于物流最小成本分析有著直接的應(yīng)用價值。對于如何解決最短路徑問題，目前，人們公認的最好的求解方法是由Dijkstra于1959年提出的標(biāo)號法，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間的最短路徑求解，不適用于任意多點的路徑求解問題。因此本系統(tǒng)決定在開發(fā)過程中，對于網(wǎng)絡(luò)中任意兩點之間的最短路徑求解采用Dijk-stra算法實現(xiàn)，對于網(wǎng)絡(luò)中任意多點的連接問題’根據(jù)著名的旅行商問題來進行計算。
2總體設(shè)計
2.1開發(fā)環(huán)境
本系統(tǒng)采用C#.NET語言，輔以ArcGISEngine組件開發(fā)包、SQLServer數(shù)據(jù)庫管理軟件作為開發(fā)工具進行集成開發(fā)。
C井是Microsoft公司于2000年6月對外發(fā)布的一種專門為.NET應(yīng)用開發(fā)的面向?qū)ο蟮母呒壋绦蛟O(shè)計語言，本語言幾乎綜合了目前所有語言的優(yōu)點，同時也有它獨特的特性：①語法自由、簡潔；②安全性良好;③靈活性與兼容性強；④支持跨平臺[13]。ArcGISEngine是ESRI公司推出的地圖組件庫，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組件庫和工具，并支持全部標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)環(huán)境。SQLServer是Microsoft公司推出的運行在Wmdows系列平臺上的數(shù)據(jù)庫管理系統(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)點得到了眾多用戶的認可[]。
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)庫和SQLServer數(shù)據(jù)庫管理軟件組成；中間層為功能層，是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的核心層，包括ArcGISEngine組件開發(fā)包、C井.NET開發(fā)平臺及業(yè)務(wù)功能模塊；上層為用戶層，用戶通過系統(tǒng)的圖形界面對系統(tǒng)進行操作，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)計與實現(xiàn)
3.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計
基于GIS的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要由物流信息數(shù)據(jù)庫和地理空間數(shù)據(jù)庫兩部分構(gòu)成[14—16]，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖2所示。物流信息數(shù)據(jù)庫主要包括客戶信息、貨物信息、車輛信息、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SQLServer依照一定的編碼方式來建立數(shù)據(jù)表并進行統(tǒng)一的組織和管理。地理空間數(shù)據(jù)庫由空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成�？臻g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，來源是地圖數(shù)字化和遙感數(shù)據(jù);屬性數(shù)據(jù)則是對由河南省地圖及高速公路圖抽象而成的點要素、線要素和面要素進行賦值�？臻g數(shù)據(jù)反映出圖形信息，并用空間坐標(biāo)來對各種空間要素進行描述；屬性信息存儲屬性數(shù)據(jù)，用來描寫、聲明要素的特征。此部分數(shù)據(jù)由ArcGIS平臺下的相關(guān)模塊處理完成，并由其GeoDatabase地理數(shù)據(jù)庫管理。
3.2系統(tǒng)功能設(shè)計
基于GIS的物流管理系統(tǒng)的設(shè)計思路主要是將ArcGIS中與物流行業(yè)密切相關(guān)的GIS模塊通過GIS組件式開發(fā)技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的物流管理平臺中，即令此系統(tǒng)可以對采集到的地理空間數(shù)據(jù)和物流信息數(shù)據(jù)進行顯示、管理、運算、分析，為用戶提供完善的業(yè)務(wù)查詢和管理服務(wù)；通過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)實現(xiàn)
1)主界面。系統(tǒng)界面按照人機交互友好、便利、簡潔的要求設(shè)計，系統(tǒng)界面如圖4所示。界面上方為工具欄，通過ArcGISEngine的MapCon-trol控件添加，圖標(biāo)帶有提示功能，便于用戶使用；左側(cè)為菜單欄，采用全中文菜單，分類清晰簡練；中間為地圖顯示窗口；下方為數(shù)據(jù)表顯示與查詢窗口，在進行信息查詢時，所要查詢的信息數(shù)據(jù)表將直接顯示在下方窗口，并通過右側(cè)窗口進行查詢操作。
2)數(shù)據(jù)操作功能。數(shù)據(jù)操作包括數(shù)據(jù)管理和信息查詢兩個功能，如圖5所示，可供用戶管理、查看、修改、添加、刪除物流信息。查詢時米用條件選擇對話框，并提供完全一致、前方一致、中間一致和后方一致4種條件查詢方式供用戶選擇，同時系統(tǒng)還實現(xiàn)了圖形與數(shù)據(jù)表的互動，即點擊數(shù)據(jù)表，圖形界面同步顯示，反之亦可。簡而言之就是實現(xiàn)了圖-表、表-圖的雙向查詢。
3)地圖控制功能。地圖控制包括圖層控制和視圖控制兩個功能，如圖6所示。用戶可以控制視圖的范圍，如放大、縮小、漫游、全圖顯示等，同時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行全要素顯示或分層顯示，在右鍵菜單中，用戶還可以對圖層進行屬性表查詢及圖層標(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。用戶在路徑設(shè)置界面對搜索容差、道路阻礙權(quán)值、轉(zhuǎn)彎規(guī)則和配送站點選擇等設(shè)置后，可以通過該系統(tǒng)生成最短路徑配送方案。若配送站點發(fā)生變化或道路有突發(fā)情況發(fā)生，用戶還可以添加/刪除站點，并增加障礙點重新生成配送方案。如圖7所示，在進行相關(guān)設(shè)置后，添加相應(yīng)站點，分別生成兩點最短路徑和多點最短路徑。
4.結(jié)束語
基于GIS的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)實現(xiàn)了GIS技術(shù)與物流管理技術(shù)的有機結(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，可以對電子地圖進行放大、縮小、漫游、查詢等操作，同時利用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)對于物流業(yè)降低成本、優(yōu)化資源、提高效率起到了促進作用，具有參考價值。但是在實際運行中，外界影響因素多，情況復(fù)雜，還需要不斷的研究才能達到更好的效果。
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