GIS与物流配送系统集成的关键技术进行深入探讨
导读：本文研究基于GIS的配送路径规划的方法，并对GIS与物流配送系统集成的关键技术进行深入探讨，做进一步的分析。由本站硕士论文中心整理。
第1章绪论
物流作为“第三利润源泉”，对现代经济活动的作用日益明显，也越来越引起人们的重视。在经济全球化和信息化的大环境下，现代物流业己从为社会提供传统的运输仓储服务向产品包装、分拣、配送、流通加工等增值服务扩展。
配送是物流系统中一个直接与消费者相连的重要环节，包括货物从物流结点送达收货人的全过程，是指在集货、配货基础上，按客户对货物种类、品种搭配、数量、时间等要求所进行的运送，是“配”和“送”的有机结合。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，配送的一般流程如图i-i所示。[1)
对配送系统进行优化研究的最终目标是降低配送总成本，从而获取“第三利润”。其中，配送路径选优是物流配送系统决策的重要内容，其主要指在满足客户需求条件下进行车辆调度和配送路线的优化，亦即本文将重点研究的物流配送系统路径优化问题。配送车辆路线是否合理对配送的速度、成本、效益有着直接的影响，在配送决策中显得至关重要。
随着现代物流业的快速发展，物流信息量迅速增加，物流配送也呈现出很多新的特点，主要表现在:城市道路网复杂，配送货运点多、分布不均匀，货物种类繁多，符合电子商务特点的配送高效率，客户对配送需求的时间约束要求，等等。新的形势对配送系统也有新的要求，如何在保持高度准时、快速配送要求下降低成本是物流配送面临的新挑战。相比之下，传统的配送系统有以下缺陷:①物流系统管理信息化程度较低，缺乏可视性;②对海量数据分析、处理及决策支持能力较差;③决时所依赖的配送模型过于理想化，较少考虑实际因素的变化，实用性较差。如果继续沿用传统的配送系统，将会产生很多问题，主要体现在:f2}1
(1)难以满足客户的服务高要求。电子商务的特征是交易量巨大和交易速度极快，而传统物流配送的特点是人工调度、反应时间长。信息流与物流效率的矛盾会导致整个电子商务客户服务的低效，服务质量自然大打折扣。
(2)物流成本高。传统的物流配送大多是由人工调度的，在交易量较小的情况下，可以合理地安排配送，降低成本。一旦交易量增加、交易速度加快，配送调度就会超出人工的能力范围，会导致大量的不合理调度的出现，配送运输出现迂回，物流成本升高。
(3)增加城市交通的负担。物流配送调度的不合理，会使物流配送路线迂回，导致在途车辆增加，使本己拥挤的城市交通更加拥挤。
在我国，物流配送的落后已经成为电子商务蓬勃发展的瓶颈之一，要进一步发展电子商务，必须实现物流配送的现代化。其主要包括配送网络的合理布局、运输车辆的智能调度、运输线路优化选择等一系列问题，这些问题的解决需要海量的计算，并且配送问题有时限的要求，仅靠人的经验难以完全满足要求。因此，迫切需要计算机支持的配送决策支持系统来辅助决策。
另一方面，地理信息系统(G工S)作为计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的交叉学科，近年来发展非常迅速，应用范围也不断扩大。GIS技术的快速发展和广泛应用给物流配送技术提供了新的思路。G工S除了具有信息系统的各种特点外，还能够进行相关的空间数据可视化操作，并在此基础上进行更为复杂的空间分析，这对于物流配送路径的优化和可视化具有重要意义。由于传统物流系统规划局限于单一的数据处理和表现，缺乏直观性和可视化，而GIS能够帮助人们将电子表格和数据库中无法看到的数据之间的模式和发展趋势以图形的形式清晰直观地表现出来，实现数据可视化，并进行地理空间信息的相关分析，实现地理空间分析与配送模型的集成，从而满足配送决策优化的需求。因此，从某种意义上讲，G工S是一种决策支持系统，GIS技术的应用可以给物流配送系统提供较优的决策方案。
在以上背景下，再结合武汉理工大学“211”建设项目，本文确定“基于GIS的配送路径规划方法研究”作为硕士论文选题。
2.课题研究的目的和意义
现代物流配送信息量的急剧膨胀和配送环境的复杂化造成了配送方案的决策复杂化。引入GIS技术可以在使配送系统决策在三个方面得到改善:可视化、效率和可靠性。
第一，传统物流配送系统仅限于单纯的数据处理和表现，引入GIS可以提高决策的直观性和可视化程度;
第二，现代物流具有信息量极大的特点，对于一般的信息系统来讲，对大量与配送相关的空间数据进行高效操作和分析比较困难，可以利用GIS强大的空间数据处理能力提高配送决策的效率;
第三，现代物流的复杂性使得仅依赖传统的运筹学方法无法得出满意的方案，借助GIS的空间分析功能，可提高决策的可靠性。
因此，利用GIS技术，结合物流配送优化方法，对物流配送方案中的车辆路径选择进行优化是本课题研究的目的所在。具体表现在三个方面:一是寻求提高物流配送决策可视化的途径;二是要寻求由于海量信息引起空间数·据处理能力不足问题的解决方法，提高决策的效率;三是寻求GIS与配送模型相更好的结合方法，提高决策的可靠性。
本课题根据配送信息具有较强的空间地域性的特点，探讨将GIS技术应用于物流配送路径优化中的技术和方法，以提高物流配送管理可视化程度、配送决策的科学性和决策效率。因而本课题研究具有重要的理论意义和实际意义。
3.国内外研究及发展现状
3. 1物流系统规划研究现状分析
物流系统规划的层次，一般可分为社会物流和企业物流规划，从平台的角度看，则可分为物流基础设施平台和物流信息平台的规划两方面。当前，物流系统规划研究的主要内容包括设施布局规划，选址规划，车辆路径规划等问题。
(1)物流系统布局设计
物流系统布局设计主要包括设施布局的模型和算法两方面。近十几年来，人工智能技术的发展为设施布局提供了功能强大的新算法，例如在设施布局中(特别是在寻优阶段)己获得广泛应用。其优点为:快速并行处理，可以同时得到多个解，丰富了备选方案;可跳出局部最优点，解决传统启发式算法对初始布局敏感的问题。
(2)选址分派问题
选址分派问题可描述为如何为m个设施选址，并将n个顾客分配给设施，使系统总成本最小。从研究方法来看，主要采用非线性规划方法、混合整数规划模型、模糊机会约束规划模型和区间规划模型等。从模型解法来看，主要采用精确法、分解方法和启发式算法。
国外关于设施的选址一分派问题(LAP)研究很多，国内研究较少，且研究缺乏系统性。从研究方法来看，主要采用非线性规划方法、混合整数规划模型、模糊机会约束规划模型和区间规划模型等。从模型解法来看，主要采用精确法、分解方法和启发式算法。
(3)车辆路径问题
车辆路径问题是指在客户需求位置己知的情况下，确定车辆在各个客户间的行程路线，使得运输路线最短或运输成本最低。目前常用直接树搜索算法、动态规划方法和整数线性规划等精确算法以及禁忌搜索、遗传算法、重复匹配等人工智能算法。精确性算法可以得到最优解，但只能解决中小规模问题，而人工智能算法虽只能得到满意解，但却较适合大规模问题的求解。
物流系统规划的主要方法有:
1)数学规划法(运筹学)
它是一种对系统进行统筹规划，寻求最优方案的数学方法。其具体理论
与方法包括线性规划、动态规划、排队论和库存论等，常用来解决物流系统
中物料储存的时间与数量问题。
2)统筹法(网络分析法)
运用网络来统筹安排，合理规划系统的各个环节。它用网络图来描述活动流程的线路，把事件作为结点。在保证关键线路的前提下，安排其他活动，调整相互关系，以保证按期完成整个计划。
3)系统优化法
在一定约束条件下，求出目标函数的最优解。物流系统包括许多参数，这些参数相互制约，互为条件，同时受外界环境的影响。系统优化研究，在不可控参数变化时，根据系统的目标如何，来确定可控参数的值，使系统达到最优状态。
4)系统仿真
利用模型对实际系统进行模拟实验研究。系统仿真技术是近年来应用较为普遍的一种，它的发展依赖于计算机软件技术的发展。
经过多年的努力，我国物流理论研究也取得了很大进步。认识到从系统角度对物流系统进行规划的重要性。目前，人们对物流系统规划问题的研究主要集中在四个方面:
1)运用线型规划、非线型规划制定最优运输计划，实现物流合理化。
2)运用系统分析技术，选择货物的最佳配载及线路安排，实现物流的 优化配送。
3)运用存储论，确定经济合理的库存量，实现物流的优化储存。·
4)运用计算机仿真技术，对整个物流系统进行模拟仿真，实现物流系 统的最优化。
但是也应该看到，我国物流理论研究还存在着很多方面的不足。不论是同国外先进水平相比，还是从我国经济发展的客观要求出发，理论研究的水平都显得相对落后。
参考文献
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第1章 绪论 6-15
1．1 课题背景 6-8
1．2 课题研究的目的和意义 8
1．3 国内外研究及发展现状 8-13
1．3．1 物流系统规划研究现状分析 8-10
1．3．2 VRP问题研究现状 10-12
1．3．3 GIS技术应用于物流配送的研究现状 12-13
1．4 本文研究的内容 13-15
第2章 基于GIS的物流配送系统优化方法 15-35
2．1 物流配送模型及其优化方法 15-22
2．1．1 现代物流配送的特点 15-16
2．1．2 物流配送的................................ 16-17
2．1．3 配送网络规划及物流配送优化中两个典型问题描述 17-18
2．1．4 车辆路径问题模型 18-22
2．2 GIS技术及其应用 22-32
2．2．1 GIS的组成及基本功能 22-26
2．2．2 GIS数据模型及数据组织 26-28
2．2．3 GIS网络分析原理及相关算法研究 28-31
2．2．4 GIS在物流系统决策中的应用 31-32
2．3 基于......................................... 32-35
2．3．1 城市配送系统的地理要素及其特点 32-33
2．3．2 配送路网的GIS模型建立 33-35
第3章 基于时间窗约束的 VRP求解方法 35-49
3．1 时间窗说明 35-36
3．2 带时间窗约束的 VRP模型 36-42
3．2．1 惩罚函数的建立 36-39
3．2．2 模型的建立 39-42
3．3 带时间窗约束的改进遗传算法 42-49
3．3．1 遗传算法介绍 43-44
3．3．2 带时间窗约束的改进遗传算法 44-49
第4章 基于GIS的....................................... 49-66
4．1 系统集成总体分析 49-51
4．1．1 集成内容 49-50
4．1．2 集成思路 50-51
4．2 集成开发模式选择 51-55
4．2．1 传统的................................ 51-52
4．2．2 组件式 GIS应用开发 52-53
4．2．3 MapObject介绍 53-55
4．3 集成系统......................... 55-58
4．3．1 系统工作流程设计 55-56
4．3．2 系统集成模块设计 56-58
4．4 系统集成关键技术 58-66
.........................................................................
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