GIS在物流配送系統中的應用

[摘 要]減少運輸費用是有效降低物流成本的重要手段，而對于配送線路的選擇、運輸車輛的調度等問題的有效管理和決策分析，都涉及如何處理大量的空間數據與屬性數據。利用GIS技術，結合物流配送優化方案，可以對配送方案中的配送線路規劃進行優化。

[關鍵詞]物流配送；GIS；優化

[中圖分類號]F252 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-6432（2013）14-0019-02

1 物流配送系統的作業環節

物流簡而言之就是物質實體的流動，包括運輸、存儲、配送、裝卸、保管、物流信息管理等各種活動。除了少數的商品和服務，如電子文檔、信息咨詢服務等，可通過網絡傳輸進行直接配送，對于絕大多數商品與服務，必須經過物理方式傳輸，這種物理傳輸的常用方式之一就是配送。物流配送系統包括貨物集中、庫存管理、車輛調度、配送運輸等多個環節。

一個完整的物流配送系統的主要作業環節如圖1所示，包括：集貨作業：從供應商/制造商處進貨，集結到配送中心。存儲作業：對于貨物進行檢驗保管。配貨作業：即貨物的分揀過程，為了將多種貨物向多個用戶按不同要求、種類、規格、數量進行配送，配送中心須將儲存貨物按用戶要求分揀出來。車載貨物的配裝：將各用戶所需的多種貨物，在配送中心有效的組合起來，形成向用戶方便發送的貨載。由于配送貨物的質量和體積的差異，配裝貨物時要充分考慮車輛的裝載和容積，還要同時考慮一趟盡可能多送幾個用戶的問題。送貨作業：將客戶所需物資及時有效的送達客戶。其難點在于：如何組合形成最佳配送線路；如何使配裝和路線有效搭配。采用科學、合理的方法來確定配送線路，是配送活動中非常重要的一項工作。

2 基于GIS的物流配送系統設計

配送系統的核心部分是配送車輛的集貨、貨物的配裝及送貨過程，而車輛配送路線的合理優化，對于整個物流速度、成本、效益都會產生至關重要的影響。因此，進行物流配送系統的優化，最主要的就是對配送車輛進行優化調度，包括集貨線路優化，貨物配裝和送貨線路優化，這樣不但可以提高物流經濟效益，實現物流科學化，而且也是物流集約化發展，建立現代調度指揮系統，發展智能交通運輸系統和開展電子商務的基礎。而GIS在配送系統中的應用，能夠更好地實現這些目標。

GIS（Geographic Information System）地理信息系統，是一門集計算機科學、信息學、地理學等多門科學為一體的新興學科，它以計算機應用為手段，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，為規劃、管理、決策和研究提供依據。GIS是在計算機軟硬件支持下，對空間數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，為地理研究和決策服務的計算機應用系統。它自20世紀60年代出現以來，已得到迅速發展，成為現代地理學的重要技術學科與定量化途徑之一。

GIS系統以地理信息為管理對象，不僅具有管理屬性數據的功能，還能采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息，并且將屬性數據集成到空間數據之上，不僅直觀易讀，而且還可以實現兩者互相查詢，共同參與空間分析與決策。GIS還具備空間分析、多要素綜合分析和動態預測的能力，能夠滿足地理研究和輔助決策的目的，產生高層次的地理信息。

從計算機科學角度看，完整的GIS至少由四個主要組成部分：

（1）GIS硬件系統。GIS的硬件設備構成GIS的物理外殼。其基本組成一般包括四個方面：計算機主機、數據存儲設備、數據輸入設備、數據輸出設備。

（2）GIS軟件系統。GIS的軟件是指GIS運行所必需的各種程序，它們構成GIS的核心部分。這些軟件通常由兩大部分組成的，一是計算機系統軟件，它包括與計算機硬件有關的操作系統、匯編程序、編程語言等以及一些標準軟件，如圖形處理程序、數據庫等；二是GIS系統軟件和其他GIS應用軟件，如GIS與用戶的接口通訊軟件、GIS應用軟件包和GIS基本功能軟件包。

（3）GIS地理空間數據。地理空間數據是GIS的研究對象，是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經濟景觀數據。它們可以通過圖形、圖像、文字、數字、表格形式表示。GIS通過對這些數據的采集、管理、分析，提取其實質性信息內容構成信息模型，根據用戶的要求再現出現實世界。

（4）系統的組織管理人員。GIS是一個動態的地學模型。所以，僅有系統的軟硬件和數據還不能構成完整的地理信息系統，需要人進行系統組織、管理、維護和數據更新、擴充完善、應用開發，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務。GIS系統的核心是空間數據管理子系統，它由空間數據處理和空間數據分析構成，其功能主要有：

（1）基本功能。GIS屬空間型數據管理系統，它具備一般數據管理系統所具有的數據輸入、存儲、檢索、顯示、輸出等一般的基本功能。數據輸入包括數字化、規范化和數據編碼三個方面。數據的操作與處理主要實現空間坐標變換、投影變換、數據插值、類型轉換、圖形疊加、數據提取等。數據的輸出可以為用戶輸出全要素圖，還可以根據實際需要分層輸出各種專題地圖。

（2）空間數據庫管理功能。空間數據庫涉及的數據類型多、數據量大。GIS數據庫既要遵循常規關系型數據庫管理系統管理數據，又要采用一些特殊的技術和方法以管理常規數據庫沒辦法解決的空間數據問題。空間數據庫的數據結構，分為基于矢量的數據結構、基于柵格的數據結構和矢量柵格混合的數據結構。大多數的GIS系統采用分層技術來實現對數據的管理，根據圖形的某些特征把它分成若干層，整張圖形就是所有層疊加的結果。

（3）空間數據的處理和分析功能。GIS操作的對象包括了空間數據和屬性數據。如果要對空間數據進行操作，那么對應的屬性數據也要進行相應的分析。空間數據操作實際就是對空間數據一系列的運算和查詢。GIS的空間分析分為兩大類：矢量數據空間分析和柵格數據空間分析。矢量數據空間分析通常包括空間數據查詢和屬性分析，多邊形的重新分類、邊界消除與合并，點與線、點與多邊形、線與多邊形、多邊形與多邊形的疊加，緩沖區分析，網絡分析，面運算，目標集統計分析等。柵格數據空間分析功能通常包括記錄分析、疊加分析、濾波分析、擴展領域操作、統計分析、區域操作等。

3 GIS系統的主要應用

物流配送活動實現了物體在空間上的移動，是時間和空間的集合。物流配送的信息管理中有80%的商業數據都涉及地理因素。因此將GIS應用到物流配送中是必然的也是可行的。GIS應用于物流配送環節主要是利用GIS強大的地理數據功能來完善物流分析技術，其作用表現在處理相關空間問題的分析、檢索、處理和決策上。具體應用領域主要有以下兩個方面：

第一，配送路徑規劃：貨物配送中的道路網絡數據是屬于空間信息，而GIS是以空間數據與屬性數據管理及模型分析為基礎的，具有信息可視化的功能，為信息的使用者提供更為直觀、清晰的表達形式，它能獲取、存儲、檢索、分析和顯示各種空間動態信息，進行輔助決策。GIS的引入方便了配送線路規劃中的路網信息的管理和處理，借助GIS用戶可以根據需要添加各種路網信息，如路長、路的類型和時速限制等，同時也可以將配送中心和各個客戶點以及所有在運輸中涉及的信息在GIS中直觀地表現出來，方便決策者進行合理的路徑規劃。在處理一個起始點、多個終點的貨物配送問題中，如何降低物流作業費用并保證服務的質量是問題的關鍵，這其中包括了決定使用多少輛車、每輛車的行車路線是如何的。GIS可以方便地實現規劃結果的可視化，這樣也就便于方案的靈活調整，對于規劃出的配送線路如因特殊原因不符合實際情況時可以方便地在地圖上進行調整，同時具備了可視性、交互性。配送系統規劃好后，用戶可以選擇以地圖的形式顯示出來，同時可選擇不同的線形和顏色以渲染規劃的配送路徑。

第二，設施定位選址：選址方法幾乎都是先建一個模型，然后經過一系列的計算得出設施點的位置，這樣的功能通過GIS能夠更好地實現。GIS技術是融合CAD技術和數據庫技術，可以管理空間數據如配送中心、配送點的位置坐標信息功能，在進行城市物流配送系統規劃時，能夠通過數據訪問方便地獲取配送中心、配送點的位置坐標，并且在配送中心選址尋優過程中，能夠利用其空間分析與拓撲分析功能，自動避開障礙物。因此，它可以用于確定一個或多個設施的位置。