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基于GIS的現代物流管理系統設計與實(shí)現的論文
物流（Logistics)是指物品在從供應地向接收地的實(shí)體流動(dòng)過(guò)程中，根據實(shí)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)等功能有機的結合起來(lái)，以實(shí)現客戶(hù)要求的過(guò)程[1]。伴隨著(zhù)現代科技，尤其是信息技術(shù)與計算機技術(shù)的高速發(fā)展，人們提出了現代物流這一概念，其總體趨勢是自動(dòng)化5]、網(wǎng)絡(luò )化、集約化和信息化，核心內容則是物流信息化，這也是區分現代物流和傳統物流的重要標志。為解決傳統物流成本高、競爭力低等問(wèn)題，利用現代信息管理手段如數據庫技術(shù)、條碼技術(shù)、地理信息系統（GIS)、電子數據交換技術(shù)（EDI)、移動(dòng)通訊技術(shù)（GSM)、全球定位系統（GPS)等[]對傳統物流系統進(jìn)行改進(jìn)，建立新型的現代物流管理系統是非常必要的。
地理信息系統(geographicinformationsys?tem，GIS)將地圖的視覺(jué)表達、強大的空間分析功能與數據庫功能結合在一■起，從而提供了一■種對空間數據的集管理、顯示、分析、表達、查詢(xún)?yōu)橐惑w的綜合的智能化手段[7]�？臻g數據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劃。
物流對地理空間具有較大的依賴(lài)性，在物流中心選址、配送運輸過(guò)程中的地理數據、位置坐標數據和交通網(wǎng)數據都屬于空間數據，將GIS引人到物流系統中不僅可以依據真實(shí)的空間數據，運用相應的模型與算法，利用GIS的空間分析功能，得出相應的方案，直觀(guān)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)相結合，構建基于GIS的現代物流管理系統首先需要解決的是信息系統數據庫建設，其次是系統平臺及分析功能的實(shí)現�，F代物流管理系統構建的關(guān)鍵技術(shù)是數據集成、功能集成與求解算法的選擇。
1.1數據集成
管理系統數據庫主要包括地理空間數據和物流信息數據，地理空間數據是將GIS應用于現代物流管理系統中的基礎，包括空間要素和屬性信息。其空間要素主要為點(diǎn)、線(xiàn)、面，包括物流運轉區域、路網(wǎng)信息等；屬性信息則是用來(lái)識別各空間要素。物流信息數據主要為物流過(guò)程中涉及到的配送中心、車(chē)輛、貨物等信息。
數據庫管理系統（databasemanagementSyStem，DBMS)的建立有很多種方法，本文將結合現代物流的需求利用GIS軟件管理地理空間數據的空間要素，利用DBMS軟件管理物流信息數據與空間數據的屬性信息，將空間數據中的點(diǎn)、線(xiàn)、面等映射到DBMS中，從而實(shí)現地理空間數據和物流信息數據的有效集成。
1.2功能集成
現代物流管理系統功能集成是根據實(shí)際物流操作模式對其功能進(jìn)行規劃。在數據處理的基礎上，基于GIS的現代物流管理系統構建的關(guān)鍵是功能集成，即是GIS功能與物流管理功能的整合與統
一。將GIS技術(shù)融合到物流管理中，形成具有地理空間數據收集、處理、分析、決策，物流信息數據查詢(xún)、管理等功能的系統平臺，實(shí)現對物流過(guò)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(jìn)行集成，主要通過(guò)耦合的方式，即GIS系統與物流管理系統相互獨立操作，使用文件交換的方式進(jìn)行數據交換，再采用相應的COM組件按照對應的接口標準完全封裝起來(lái)，實(shí)現相應的功能。
1.3路徑求解算法
基于GIS的現代物流管理系統，實(shí)質(zhì)上就是利用GIS的數據管理、處理、分析、表達等功能來(lái)完善傳統的物流模型，使之滿(mǎn)足現代物流的需求，其中，路徑分析是整個(gè)系統的核心之一。
應用最短路徑問(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，其對于物流最小成本分析有著(zhù)直接的應用價(jià)值。對于如何解決最短路徑問(wèn)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(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。因此本系統決定在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對于網(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，對于網(wǎng)絡(luò )中任意多點(diǎn)的連接問(wèn)題’根據著(zhù)名的旅行商問(wèn)題來(lái)進(jìn)行計算。
2總體設計
2.1開(kāi)發(fā)環(huán)境
本系統采用C#.NET語(yǔ)言，輔以ArcGISEngine組件開(kāi)發(fā)包、SQLServer數據庫管理軟件作為開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行集成開(kāi)發(fā)。
C井是Microsoft公司于2000年6月對外發(fā)布的一種專(zhuān)門(mén)為.NET應用開(kāi)發(fā)的面向對象的高級程序設計語(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；④支持跨平臺[13]。ArcGISEngine是ESRI公司推出的地圖組件庫，其是基于A(yíng)cObjects構建的，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，并支持全部標準的開(kāi)發(fā)環(huán)境。SQLServer是Microsoft公司推出的運行在Wmdows系列平臺上的數據庫管理系統，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)的認可[]。
2.2系統框架
系統框架為三層架構，分別為數據層、功能層、用戶(hù)層。底層為數據層，由各種基礎數據、GeoDatabase地理數據庫和SQLServer數據庫管理軟件組成；中間層為功能層，是實(shí)現系統功能的核心層，包括ArcGISEngine組件開(kāi)發(fā)包、C井.NET開(kāi)發(fā)平臺及業(yè)務(wù)功能模塊；上層為用戶(hù)層，用戶(hù)通過(guò)系統的圖形界面對系統進(jìn)行操作，享受系統提供的功能、信息、數據等。系統的整體框架結構如圖1所示。
3系統功能設計與實(shí)現
3.1數據庫設計
基于GIS的現代物流管理系統數據庫主要由物流信息數據庫和地理空間數據庫兩部分構成[14—16]，數據庫結構如圖2所示。物流信息數據庫主要包括客戶(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)建立數據表并進(jìn)行統一的組織和管理。地理空間數據庫由空間數據和屬性數據構成�？臻g數據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)源是地圖數字化和遙感數據;屬性數據則是對由河南省地圖及高速公路圖抽象而成的點(diǎn)要素、線(xiàn)要素和面要素進(jìn)行賦值�？臻g數據反映出圖形信息，并用空間坐標來(lái)對各種空間要素進(jìn)行描述；屬性信息存儲屬性數據，用來(lái)描寫(xiě)、聲明要素的特征。此部分數據由ArcGIS平臺下的相關(guān)模塊處理完成，并由其GeoDatabase地理數據庫管理。
3.2系統功能設計
基于GIS的物流管理系統的設計思路主要是將ArcGIS中與物流行業(yè)密切相關(guān)的GIS模塊通過(guò)GIS組件式開(kāi)發(fā)技術(shù)應用到傳統的物流管理平臺中，即令此系統可以對采集到的地理空間數據和物流信息數據進(jìn)行顯示、管理、運算、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(xiàn)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)。系統的功能模塊結構如圖3所示。
3.3系統實(shí)現
1)主界面。系統界面按照人機交互友好、便利、簡(jiǎn)潔的要求設計，系統界面如圖4所示。界面上方為工具欄，通過(guò)ArcGISEngine的MapCon-trol控件添加，圖標帶有提示功能，便于用戶(hù)使用；左側為菜單欄，采用全中文菜單，分類(lèi)清晰簡(jiǎn)練；中間為地圖顯示窗口；下方為數據表顯示與查詢(xún)窗口，在進(jìn)行信息查詢(xún)時(shí)，所要查詢(xún)的信息數據表將直接顯示在下方窗口，并通過(guò)右側窗口進(jìn)行查詢(xún)操作。
2)數據操作功能。數據操作包括數據管理和信息查詢(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)米用條件選擇對話(huà)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)系統還實(shí)現了圖形與數據表的互動(dòng)，即點(diǎn)擊數據表，圖形界面同步顯示，反之亦可。簡(jiǎn)而言之就是實(shí)現了圖-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)還可以對圖層進(jìn)行屬性表查詢(xún)及圖層標注操作。4)網(wǎng)絡(luò )分析功能。網(wǎng)絡(luò )分析是該系統區別于傳統物流系統的特色功能，其核心功能是最短路徑求解。用戶(hù)在路徑設置界面對搜索容差、道路阻礙權值、轉彎規則和配送站點(diǎn)選擇等設置后，可以通過(guò)該系統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)設置后，添加相應站點(diǎn)，分別生成兩點(diǎn)最短路徑和多點(diǎn)最短路徑。
4.結束語(yǔ)
基于GIS的現代物流管理系統實(shí)現了GIS技術(shù)與物流管理技術(shù)的有機結合。與傳統物流管理系統相比，該系統將空間信息和物流信息統一管理并顯示在電子地圖上，可以對電子地圖進(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。該系統對于物流業(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)際運行中，外界影響因素多，情況復雜，還需要不斷的研究才能達到更好的效果。
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