基于GIS的物流网络构建研究

来源:用户上传      作者: 强浓

　　【摘要】本文根据GIS的特点，分析了GIS在物流网络构建中节点布局及线路优化问题中的应用。
　　【关键词】物流网络 GIS
　　一、GIS技术
　　地理信息系统（GIS），是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的计算机空间信息系统。
　　GIS的技术优势在于数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法难以得到的重要信息。独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等。
　　二、物流网络构建问题分析
　　物流网络由节点和线路以及伴随的信息组成。节点是一种物流基础设施，包括以下几个部分：车站、港口、机场等交通基础设施，加工厂等产品生产场所，仓库、配送中心等产品存储场所，超市、商场等产品市场场所，以及伴随着的信息收集处理点。线路表示产品在不同节点间的移动路线，即运输路线。
　　（一）物流节点布局。
　　组织物流活动的基础条件之一是物流节点。由于物资环境的布局、需求状况、运输条件和自然环境等影响因素，不同的物流节点布局方案（如选址、面积等）会产生不同的物流成本和经济效益，有时相差甚远。因此，在现有条件的基础上，就应该通过合理布局冷链物流节点来降低物流成本，也会有助于提高服务质量，扩大经济效益。
　　（二）配送路线优化。
　　车辆路径问题，即VRP，定义为：配送中心为一定数量的客户配送货物，以满足客户需求为基本前提，在一定的约束条件下，组织适当的行车路线，使车辆有序地通过，目标是使得总成本最小。
　　VRP问题可以按以下形式表述：给定一个或多个配送中心、一个客户集合和一个车辆集合，客户和车辆分别有自己的属性。起始车辆都在配送中心，客户在空间任意分布，车辆把货物从配送中心运到每一个客户处（有时是从每个客户处把货物运回配送中心）。并且做出如下假设：
　　1.所有车辆运输的总重量都在负荷范围内；
　　2.每个需求点只由一辆车送货；
　　3.车辆最终返回配送中心。
　　三、GIS在物流网络构建中的应用
　　（一）基于GIS的物流网络节点选址。
　　图形叠置法是GIS的重要分析方法之一，它是以GIS理念为基础，使用GIS软件将同一区域的两幅或者更多上的图层叠加在一起，进行图形运算和属性运算，产生新的图形和属性的过程，实现对叠置后产生的具有不同属性的多边形按一定地理指标重新进行分级或分类，或者寻找和确定同时具有几种属性的地理要素分布的目的。主要步骤如下：
　　1.建立数据库
　　主要包括三种数据：基础的地图数据、候选物流节点数据以及需求点的数据。主要步骤如下：
　　（1）数据整理
　　收集研究区的空间数据和属性数据，并收集相关研究区数据。数据应该包括道路网线图层数据、行政区划图层数据、房屋建筑图层数据、卫星影像数据或电子地图底图数据以及各类研究区专题应用图层数据，如：需求点集中区图层、主要经济商业区图层等，将所有的数据整理为ArcGIS对应的格式，进行对应的坐标匹配，影像配准等前期准备工作。
　　（2）空间数据库建立
　　将收集整理好的数据导入到用GIS软件建立的数据中，组织各个图层要素，并为GIS数据库建立空间拓扑逻辑，确保GIS空间数据库的拓扑逻辑正确，同时需要在空间数据库内建立，将道路网线数据抽象建立成为以道路距离为成本的GIS空间网络数据集，建立空间数据库后将对应的研究数据图层加载到GIS软件的地图数据模式。
　　（3）属性数据整理
　　在建立完善空间数据库以后应该在数据库中录入对应的属性数据，例如研究区候选点图层的名称、地址等。
　　2.GIS空间分析功能的应用。基于GIS的物流节点的选址，关键步骤是空间分析功能的应用。在节点选址的时候，需要应用的GIS空间分析功能主要包括以下几点：
　　（1）物流节点的初选。在各个图层组织完成之后，需要运用ArcGIS的叠置分析和缓冲区分析功能，按照具体的选址要求对候选的物流节点进行初选，以确保物流节点的建设在实际环境中是可行的，从而简化选址过程，提高选址效率。
　　（2）最短路径分析。运用ArcGIS软件的网络分析功能与最短路径算法结合，可以计算出区域内候选节点到需求点的最短道路网络距离，以代替两点间的直线距离，据此形成的路线更具有现实意义。
　　3.候选点及选址结果的可视化显示
　　地图显示是GIS的基本功能之一，利用GIS软件可以对候选点及选址结果在地图上进行精确定位与展示，还可以用坐标来精确表达。此外，还可以根据需要在地图上添加图例等内容，输出最终的选址结果图。
　　（二）基于GIS的物流网络线路优化。
　　城市道路网一般通过数字化的矢量地图来表示。GIS是按照图层来组织矢量地图的，每个图层都是由点、线、面等空间对象的集合组成，用来存放一类专题或一类信息。所以，在运用GIS优化物流网络线路之前，首先要对需求点及配送中心的空间位置进行精确定位，然后将数字化的矢量地图导入到GIS软件中。在得到基础的地理信息数据之后，就要预处理原始的道路交通网络图，即把现实中的城市道路网络实体抽象为网络图中的网络，并建立相应的网络拓扑关系。
　　通过该方法建立的与基于GIS的物流网络选址结果相对应的物流网络线路，与配送中心一起即组成了研究区内的整个物流网络。
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