GIS在物流配送系统中的应用

[摘 要]减少运输费用是有效降低物流成本的重要手段，而对于配送线路的选择、运输车辆的调度等问题的有效管理和决策分析，都涉及如何处理大量的空间数据与属性数据。利用GIS技术，结合物流配送优化方案，可以对配送方案中的配送线路规划进行优化。

[关键词]物流配送；GIS；优化

[中图分类号]F252 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432（2013）14-0019-02

1 物流配送系统的作业环节

物流简而言之就是物质实体的流动，包括运输、存储、配送、装卸、保管、物流信息管理等各种活动。除了少数的商品和服务，如电子文档、信息咨询服务等，可通过网络传输进行直接配送，对于绝大多数商品与服务，必须经过物理方式传输，这种物理传输的常用方式之一就是配送。物流配送系统包括货物集中、库存管理、车辆调度、配送运输等多个环节。

一个完整的物流配送系统的主要作业环节如图1所示，包括：集货作业：从供应商/制造商处进货，集结到配送中心。存储作业：对于货物进行检验保管。配货作业：即货物的分拣过程，为了将多种货物向多个用户按不同要求、种类、规格、数量进行配送，配送中心须将储存货物按用户要求分拣出来。车载货物的配装：将各用户所需的多种货物，在配送中心有效的组合起来，形成向用户方便发送的货载。由于配送货物的质量和体积的差异，配装货物时要充分考虑车辆的装载和容积，还要同时考虑一趟尽可能多送几个用户的问题。送货作业：将客户所需物资及时有效的送达客户。其难点在于：如何组合形成最佳配送线路；如何使配装和路线有效搭配。采用科学、合理的方法来确定配送线路，是配送活动中非常重要的一项工作。

2 基于GIS的物流配送系统设计

配送系统的核心部分是配送车辆的集货、货物的配装及送货过程，而车辆配送路线的合理优化，对于整个物流速度、成本、效益都会产生至关重要的影响。因此，进行物流配送系统的优化，最主要的就是对配送车辆进行优化调度，包括集货线路优化，货物配装和送货线路优化，这样不但可以提高物流经济效益，实现物流科学化，而且也是物流集约化发展，建立现代调度指挥系统，发展智能交通运输系统和开展电子商务的基础。而GIS在配送系统中的应用，能够更好地实现这些目标。

GIS（Geographic Information System）地理信息系统，是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科，它以计算机应用为手段，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，为规划、管理、决策和研究提供依据。GIS是在计算机软硬件支持下，对空间数据进行采集、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，为地理研究和决策服务的计算机应用系统。它自20世纪60年代出现以来，已得到迅速发展，成为现代地理学的重要技术学科与定量化途径之一。

GIS系统以地理信息为管理对象，不仅具有管理属性数据的功能，还能采集、管理、分析和输出多种地理空间信息，并且将属性数据集成到空间数据之上，不仅直观易读，而且还可以实现两者互相查询，共同参与空间分析与决策。GIS还具备空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，能够满足地理研究和辅助决策的目的，产生高层次的地理信息。

从计算机科学角度看，完整的GIS至少由四个主要组成部分：

（1）GIS硬件系统。GIS的硬件设备构成GIS的物理外壳。其基本组成一般包括四个方面：计算机主机、数据存储设备、数据输入设备、数据输出设备。

（2）GIS软件系统。GIS的软件是指GIS运行所必需的各种程序，它们构成GIS的核心部分。这些软件通常由两大部分组成的，一是计算机系统软件，它包括与计算机硬件有关的操作系统、汇编程序、编程语言等以及一些标准软件，如图形处理程序、数据库等；二是GIS系统软件和其他GIS应用软件，如GIS与用户的接口通讯软件、GIS应用软件包和GIS基本功能软件包。

（3）GIS地理空间数据。地理空间数据是GIS的研究对象，是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据。它们可以通过图形、图像、文字、数字、表格形式表示。GIS通过对这些数据的采集、管理、分析，提取其实质性信息内容构成信息模型，根据用户的要求再现出现实世界。

（4）系统的组织管理人员。GIS是一个动态的地学模型。所以，仅有系统的软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、扩充完善、应用开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。GIS系统的核心是空间数据管理子系统，它由空间数据处理和空间数据分析构成，其功能主要有：

（1）基本功能。GIS属空间型数据管理系统，它具备一般数据管理系统所具有的数据输入、存储、检索、显示、输出等一般的基本功能。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实现空间坐标变换、投影变换、数据插值、类型转换、图形叠加、数据提取等。数据的输出可以为用户输出全要素图，还可以根据实际需要分层输出各种专题地图。

（2）空间数据库管理功能。空间数据库涉及的数据类型多、数据量大。GIS数据库既要遵循常规关系型数据库管理系统管理数据，又要采用一些特殊的技术和方法以管理常规数据库没办法解决的空间数据问题。空间数据库的数据结构，分为基于矢量的数据结构、基于栅格的数据结构和矢量栅格混合的数据结构。大多数的GIS系统采用分层技术来实现对数据的管理，根据图形的某些特征把它分成若干层，整张图形就是所有层叠加的结果。

（3）空间数据的处理和分析功能。GIS操作的对象包括了空间数据和属性数据。如果要对空间数据进行操作，那么对应的属性数据也要进行相应的分析。空间数据操作实际就是对空间数据一系列的运算和查询。GIS的空间分析分为两大类：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析。矢量数据空间分析通常包括空间数据查询和属性分析，多边形的重新分类、边界消除与合并，点与线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加，缓冲区分析，网络分析，面运算，目标集统计分析等。栅格数据空间分析功能通常包括记录分析、叠加分析、滤波分析、扩展领域操作、统计分析、区域操作等。

3 GIS系统的主要应用

物流配送活动实现了物体在空间上的移动，是时间和空间的集合。物流配送的信息管理中有80%的商业数据都涉及地理因素。因此将GIS应用到物流配送中是必然的也是可行的。GIS应用于物流配送环节主要是利用GIS强大的地理数据功能来完善物流分析技术，其作用表现在处理相关空间问题的分析、检索、处理和决策上。具体应用领域主要有以下两个方面：

第一，配送路径规划：货物配送中的道路网络数据是属于空间信息，而GIS是以空间数据与属性数据管理及模型分析为基础的，具有信息可视化的功能，为信息的使用者提供更为直观、清晰的表达形式，它能获取、存储、检索、分析和显示各种空间动态信息，进行辅助决策。GIS的引入方便了配送线路规划中的路网信息的管理和处理，借助GIS用户可以根据需要添加各种路网信息，如路长、路的类型和时速限制等，同时也可以将配送中心和各个客户点以及所有在运输中涉及的信息在GIS中直观地表现出来，方便决策者进行合理的路径规划。在处理一个起始点、多个终点的货物配送问题中，如何降低物流作业费用并保证服务的质量是问题的关键，这其中包括了决定使用多少辆车、每辆车的行车路线是如何的。GIS可以方便地实现规划结果的可视化，这样也就便于方案的灵活调整，对于规划出的配送线路如因特殊原因不符合实际情况时可以方便地在地图上进行调整，同时具备了可视性、交互性。配送系统规划好后，用户可以选择以地图的形式显示出来，同时可选择不同的线形和颜色以渲染规划的配送路径。

第二，设施定位选址：选址方法几乎都是先建一个模型，然后经过一系列的计算得出设施点的位置，这样的功能通过GIS能够更好地实现。GIS技术是融合CAD技术和数据库技术，可以管理空间数据如配送中心、配送点的位置坐标信息功能，在进行城市物流配送系统规划时，能够通过数据访问方便地获取配送中心、配送点的位置坐标，并且在配送中心选址寻优过程中，能够利用其空间分析与拓扑分析功能，自动避开障碍物。因此，它可以用于确定一个或多个设施的位置。