GIS在烟草配送线路选择中的应用

摘要：针对烟草行业的应用背景，使用地理信息系统（GIS）分析方法，对烟草配送环节进行分析，提出基于GIS网络分析的烟草配送线路选择方法，并基于ESRI ArcGIS平台做尝试性实现。

关键词：烟草配送；物流；GIS；最短路径分析

0 引言

烟草公司的主要业务为卷烟辅料物资的经营管理、烟草物资的仓储运输、烟机配件的经营管理这三部分。这些业务是卷烟产业物流供应链的重要环节，在这些物流环节中如何使卷烟工业整体实现优质和高效，非常值得研究和探索。伴随行业改革的进程，烟草公司将逐步实现卷烟工业辅料物资的经营管理集中统一，逐步扩大烟机配件的经营规模，仓储运输的总量也会逐步扩大，并逐步使“配送中心”在烟草的改革发展过程中真正变成卷烟工业的“后勤保障中心”。在业务做大、做强的同时。根据公司的特征，利用目前比较流行的企业物流运作模式。搭建系统物流平台，实现公司物流的规模化、系统化、科学化，降低物流低成本、提高运行效率，从而进一步增强烟草工业的整体综合实力，这是一个十分迫切的任务。

地理信息系统（Geographical Information System，GIS），是以地理空间数据为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策及其他服务而建立起来的计算机系统。具有信息可视化。空间关系分析等特征。

GIS对现代物流配送的作用主要表现在处理相关空间数据的分析、决策、检索和处理上。运用最短路径分析，从复杂的道路网中求解最短的配送路径，是解决此类问题的重要方法。

1 GlS在现代物流中的应用

1.1现代物流的特点

物流是指为了符合顾客的必要条件所发生的从生产地到销售地的物质、服务以及信息的流动过程，以及为使保管能有效、低成本地进行而从事的计划、实施和控制行为。

物流配送是流通部门连接生产和消费环节、产生效益的过程，提高物流配送的运作效率是降低流通成本的关键所在。物流配送也是一项复杂的科学系统工程，涉及到生产、批发、电子商务、配送和消费者的整体结构等。物流配送作为一种现代化流通方式，集经营、服务、集中库存、分拣、装配和运输于一体，不再仅仅是传统货物运输服务。物流配送被认为是一种先进的物流方式，已经成为物流社会化的一种形式，在物流学的研究和应用中占有重要的地位。

现代物流配送最大的特点就是：信息处理数字化。配送中心的每个节点都有计算机终端，通过网络相连构成了物流配送企业的分布式物流配送信息系统：普遍采用自动计量、光电识别和条码技术等进行数字化管理；实现了仓储管理自动化、货物配送网络化、配送过程透明化。针对社会需求，严格守信地按用户的订货要求，进行一系列分类、编配、整理、分工、配货等工作，定时、定量、定点地交给各类用户，以满足其对商品的需求。可以看出，现代物流配送代表了现代市场营销的主要方向。

1.2GIS的基本功能

与其他数据管理系统一样，GIS具备数据输入、存储、检索、显示输出等一般的基本功能。其中数据输入包括数字化、规范化和数据编码三个方面。数据的操作与处理主要包括空间坐标变换、投影变换、数值差值、类型转换、图形叠加、数据提取等。而GIS特有的功能包括：

（1）制图

GIS不仅可以为用户输出全要素图。而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图，以显示不同要素和活动的位置，或有关属性内容。例如。人口分布状况图、城市交通图、旅游图等。

（2）地理数据库的组织与管理

对于那些将地理位置作为基本变量或记录属性的数据库，GIS可以用于数据库集成和更新。数据库的组织主要包括数据库定义、数据库建立与维护、数据库操作、通信等功能。

（3）空间查询与空间分析功能

GIS的面向用户的应用功能不仅仅表现在它能提供一些静态的查询、检索数据，更有意义的在于用户可以根据需要建立一个应用分析的模式，通过动态的分析，从而为评价、管理和决策服务。这种分析功能可以在系统操作运算功能的支持下或建立专门的分析软件来实现。空间查询和空间分析是从GIS目标之间的空间关系中获取派生的信息和新的知识，用以回答有关空间关系的查询和应用分析。GIS空间查询与分析主要包括空间拓扑查询、统计分析、网络分析、叠加分析、缓冲分析、地形分析等。

（4）网络分析功能

网络分析在电子导航、交通旅游、城市规划以及电力、通讯等各种管网、管线的布局设计中发挥了重要的

常规的网络分析功能包括：路径分析、资源分配、连通分析、流分析、选址问题。其中路径分析是GIS网络分析研究的热点问题，路径问题不仅包括静态最短路径分析、最佳路径分析，还包括动态最佳路径分析，即由于实际网络分析中权值是随权值关系式变化的需要动态地计算最佳路径。

2 GlS在现代物流中的具体应用

利用GIS可以对物流系统进行模拟，通过模拟了解货物运输、储存静动态过程的各种统计性能。例如运输设备的利用是否合理，运输线路安排是否通畅、合理，货物送达时间是否能够满足要求等。

而GIS应用在物流中最具经济价值的功能是可以实现辅助决策中的各项分析功能，如下所列：

（1）设施定位选址：用于确定一个或多个设施的位置。在物流系统中，仓库和运输路线共同组成了物流网络，仓库处于网络的节点上，节点决定着网络。如何在满足供求的实际需要、提高经济效益的原则上，在既定区域内设立合理数目的仓库或其他设施，确定每个设施的位置、规模以及设施之间的物流关系等。运用此模型均能很容易地得到解决。

（2）集合模型：可以根据各个要素的相似点把同一层上的所有或部分要素分为几个组，用以解决确定服务范围和销售市场范围等问题。例如某一公司要设立多个分销点，要求这些分销点要覆盖某一地区而且要使每个分销点的顾客数目大致相等。

（3）配送路线选择：在单对多和多对多的配送模式下都能给出合理的路径规划。在处理一个起始点、多个终点的货物运输中，解决如何降低物流作业费用并保证服务质量的问题、包括决定使用多少辆车、每辆车的行车路线；在处理将货物从N个仓库运送到M个商店方面，每个商店都有固定的需求量，解决需要确定由哪个仓库提货送给哪个商店、超市的运输代价最小，并给出行车路线。

2 基于ArcGlS的最短路径搜索的实现

2.1ArcGIS的组成

ArcGIS是由美国环境地理系统研究所开发的一个完整的GIS软件集合，为用户提供了一个可伸缩的，全面的GIS平台，能够满足GIS用户所有的需求。ArcGIS作为一个可伸缩的平台，无论在桌面。在服务器，还是通过Web，都可以为个人用户或群体用户提供强大的GIS功能。

2.2使用ArcGIS网络分析工具实现功能

ArcGIS Desktop的网络分析扩展模块共有四个部分组成，创建数据向导、网络分析窗口、网络分析工具、Geoprocessing工具。

（1）ArcCatalog中创建网络数据集的向导：

利用向导工具，可基于Shapefile创建网络数据集，并定义网络源数据及其在网络中扮演的角色、指定网络中的连通性和网络属性。

（2）ArcMap的网络分析窗口：

网络分析窗口可以管理用于网络分析的输人和分析结果，例如障碍、站点和路线。

（3）ArcMao中网络分析工具：

网络分析工具是一系列菜单和按钮的集合，用于添加和修改网络位置、产生方向、识别网络要素、构建网络和基于网络数据集执行网络分析。

（4）ArcToolbox中的Geoprocessing工具：

用于网络分析操作的一系列工具。除此之外，网络分析扩展模块也支持网络数据集图层和网络分析图层的使用和创建。基于网络数据集图层可显示和查询基础的网络数据集数据。网络分析图层是网络分析操作创建的图层，利用ArcMap中提供的接口和GP工具可用于进一步的分析操作。

使用ArcMap的网络分析工具，可以对已有的网络数据集进行网络分析，得到所求的最短路径：

打开Utility Network Analyst工栏，选择起点和终点，在Trace Tasks中选择Find Path。在Analysis ODtion中，设置所有与权重相关的项为空值。得到一个纯粹以节点数为参考的路径，如图1。

第二步，给最短路径分析增加一个权重属性，例如行驶时间或者道路长度，重新计算路径。在权重设定的From-to weight和To-from weizht下拉菜单中，选择均选择行驶时间。结果如图2。

在实际的烟草配送路径选择问题中，配送车辆需要同时给多个网点提供配送服务。此时需要选择一条途经若干网点的最短路径。在各结点上使用旗标依次标注，完成后执行计算。得到结果如图3。