GIS平台下的物流信息系统设计及应用

虞翔++夏春梅

摘要：当今社会的发展给现代物流企业提出更高的要求，为满足这些要求，实现物流系统的信息化很有必要。该文讨论GIS技术下的物流信息系统，指出其相对于传统系统的优越性，并探讨该系统的设计和应用。

关键词：GIS；物流信息系统；设计

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）32-0078-02

物流在现代社会中担任着重要作用，传统物流成本高、效率低，在当今信息技术的影响下，进行一定的改进是十分必要的。地理信息系统（Geographic Information System，GIS）在分析管理地理空间信息方面有着显著的优势，为此利用GIS平台对物流信息系统进行一定的改造，使之适应现代物流的要求，具有明显的优点。

1 传统的物流信息系统的架构

1）传统物流系统的问题

我国目前传统的物流系统，有较为明显的缺陷，最为突出的是成本较高。相比发达国家，我国物流成本占销售成本中的比例是发达国家的三倍，为此造成了巨大物流损失，且运输效率也相对较低。其主要原因就在于当前物流系统普遍存在流通环节较长、物流技术较差以及观念和信息化程度较低的缺点。其中，在物流流通环节，由于需要与许多交易主体对接，涉及部门过多，其中的规划常常无法统一，而协调也会耗费许多时间，这就必然拉长了流通环节，使得资源遭到浪费。从生产基地到消费者手中的商品，往往要经过加工企业、运输服务商、批发市场和配送中心等多个环节，造成效率难以提高。其次物流在仓储、运输等方面的自动化程度较低，对3G技术（GIS、GPS、GPRS）的应用程度较低，物流信息系统平台开发不成熟等原因都限制了物流系统的发展。

2）传统物流信息系统的两层架构

传统物流信息系统的架构设计主要采用的是C/S模式，对于数据结构的要求较高，并在此基础上进行模块的聚集和嵌套。其架构一般为业务逻辑层和基础设施层两层架构。其中业务逻辑层集中了业务逻辑、数据访问、用户接口以及其他的模块，响应速度较快，安全性和可操控性都表現良好，开发简易。而基础设施则包括数据库以及通信、网络、计算、物流等设备。这种两层架构的物流信息系统因为简单易用，对于物流发展初期的物流企业来说，足以应付并不复杂的业务关系。而随着物流业务的发展，这种架构的缺点就渐渐显示出来，直至对整个物流系统造成影响。

3）传统物流信息系统的缺陷

传统物流信息系统的缺点首先在于软件的特异性过强，应用整合性不高。且在业务逻辑层面上程序之间有着极高的集成度，彼此之间的联系过于紧密，如果对其中的部分进行改动，就会造成牵一发而动全身的影响，因此其系统升级较为困难，维护性因此较差，一旦对功能的要求有所提高，对其进行改进就十分困难。同时，如果处于不同地域的两个物流办事机构同时采用这种信息系统，那么在进行两地实时通讯的时候就需要为此付出较高的维护成本，这无疑加重了网络管理人员的任务量。当企业需要进行业务调整的时候，这种物流信息系统可供的调整空间也较小。因此，其高度集成性在应对市场环境不断变换的状态时的应对无力，大大降低了传统物流系统的竞争能力。

2 物流信息系统的关键技术

1）数据集成

对于现代物流企业来说，空间数据和属性数据是其必须加以处理的两个信息数据。利用关系数据库对属性数据进行管理，形成属性数据库。而对物流活动的空间数据进行收集，形成空间数据库。对于GIS技术而言，可以利用DBMS对属性数据进行管理，并将城市路网中的点、线等空间要素映射到DBMS上。即通过DBMS，实现GIS系统中空间数据与属性数据的集成。

2）功能集成

通过物流操作模式可以实现物流信息平台功能的规划，而与GIS的结合就需要使GIS的功能与物流管理的功能相互整合，使之达到功能集成。GIS可以为物流的管理提供信息支持，使之物流的功能实现全程可视化，并能够达到信息的完全共享。为此以OLE容器为基础公共用户界面是必不可少的，不同程序之间要实现通信，OLE接口使物流企业访问信息平台成为可能。其次GIS与物流管理系统主要进行的是文件的交换，彼此仍然保持功能独立。最后COM实现内部封装，实现数据与操作的有机统一，物流配送的地理对象由数据库统一存储。

3 GIS下的物流信息系统架构

1）三层架构

GIS下的物流信息系统三层架构包括客户层、业务逻辑层和基础设施层。在基础设施层中，其主要内容与传统模式大致相同，除网络、通信、计算和物流设备以外，主要包含了物流信息数据库与空间信息数据库，而业务逻辑层则是Web服务器和应用服务器，而客户层中，不仅具有仓储、运输、配送、采购和客户等诸种信息的管理，还附有地图查询和统计分析的功能。

这种三层架构具有十分清晰的构件间接口和协作关系，其系统的可维护性较高，因此对于国内大多数物流企业而言，可以应对其商业模式不同、经营范围差异、自动化程度与资金的限制等多方面因素的影响，易用性较好。但是由于其GIS信息和物流信息需要分别收集，建立两个数据库，然后再对收集到的信息进行整合分析，其结构则较为松散，而对于物流信息的处理与对空间信息的处理处于不同的分析处理模式之中，这就为两者数据之间的调用带来一定麻烦。由于两个数据库之间系统切换的要求，用户界面的差异，当物流企业需要进行数据处理的时候，自然也会造成一定的困扰。此外，当物流企业在面对市场变化时，如要在这种架构之下进行业务调整，也存在一定困难。

2）四层架构

之所以会出现三层架构中应用不同数据库的困难，就是因为GIS技术自成一体，其本身具有的特殊性以及自身的复杂性造成一定的困难。在了解其具体原因的基础上，一种新的四层架构可能解决相应的问题。这种物流信息系统四层架构包括基础设施层、空间信息支撑层、业务服务支撑层和业务应用层。其基础数据库为关系型，而使物流系统的空间信息和物流信息得到有效集成。其空间信息支撑层当然使GIS支撑平台，而业务服务支撑层则主要由GIS服务集和物流服务集构成。在GIS服务集中，根据物流的要求，对GIS信息进行适当的筛选、分类和包装，并与物流服务集相互配合，为业务应用层提供必要的数据信息。而组成业务应用层的GIS服务集和物流服务集由于粒度粗，且耦合度低，因此物流信息系统与GIS信息系统的耦合程度较为松散。由于物流系统能够共享GIS技术服务，容易使空间数据和属性数据得到集成。空间信息支撑层和业务服务支撑层的分离，对于系统处理能力在敏捷度和信息集成性方面的提升，有很大的帮助。该架构下的功能构件也具有易于组合的特点。

四层架构的物流信息系统的优点在于灵活性。它可根据物流企业的不同要求，对GIS平台进行不同部署，以适应不同程度的GIS内容服务要求。该系统的开发和维护也较为简单，通过使用组件式的GIS开发平台，也能够实现较为节约的开发成本。

4 GIS物流信息系统的设计方案

GIS物流信息系统的设计主要在于GIS服务支撑平台的选用和架构中各层以及其组件间相互关系的说明。

就目前国内物流系统的状况而言，中小型企业为主，应当采用应用环境稳定、操作简单灵活的GIS开发服务器平台。如ERSI公司的ArcIMS和ArcSDE就是一种较为优秀的GIS服务支撑平台。其中，ArcSDE能够为Qracle、SQL Server、Informix等RDBMS（关系数据库管理系统）提供一个数据通道，在其中空间数据可以得到有效的存储和管理，并作为数据库与应用程序的媒介，为开发应用系统供便利。又由于其能够屏蔽其下层的通信协议等应用服务，对于上层应用环境而言具有较高的稳定性。可用其实现无缝连接，系统集成性也可因此提高。当对该服务器进行访问时，ArcSDE的SQL语句转化能力能够为RDBMS解决空间数据问题，从而通过读取数据库的图形数据，将结果返回。

而ArcIMS具有可操作性强、可编程的特点，且支持XML技术二次开发，因此在进行GIS应用的设计时较为便利。其处理中心为Spatial Server，下依次为ArcIMS Application Server、ArcIMS Connectors和Web Server以及客户端，由客户端的请求向上，层层提交，完成地图的处理请求，再以反顺序发回信息，实现客户端与服务器之间的通信。

该方案构架即如上所述四层架构，其中基础设施层包括软件和硬件。硬件由服务器、计算机、路由器、交换机、条码阅读器等，软件则包括数据库、GIS平台和操作系统。通过SQL Server之类的大型关系数据库实现数据的存储，同时实现空间数据与物流数据的存储、查询等功能，其主要实现方式就是利用空间数据引擎（如ArcSDE）和物流系统应用程序的管理，因此也就从源头对数据实现了集成。空间信息支撑层由通信服务器和ArcIMS等组成，前者用于对GPS信息的解析和处理，后者则处理GIS信息。通过ArcSDE对数据库的连接，将集成数据提供给ArcIMS空间服务器，再通过ArcIMS应用服务器与Web服务器Servlet连接器的连接，实现对业务服务支撑层的GIS信息服务。

业务服务支撑层从空间信息服务获取信息服务，并提供给应用层，起到了承接作用，正是这一层有机集成了物流信息和空间信息，使得系统的业务拓展能力得到进一步加强。

5 GIS物流信息系统的应用

1）资源的合理配置

通过对GIS平台下物流信息系统的运用，对于物流企业合理配置其有限的资源，特别是根据需求量的实际情况，配置配送车辆，具有良好的作用。毫无疑问，有效利用GIS的物流信息系统，可以实现物流资源的高效整合，使之得到良好的利用。

2）配送实时跟踪

通过GIS提供的地理信息，结合GPS定位数据，能够实现配送车辆的实时监控和跟踪，并将数据有效显示在地图上。企业可据此掌握物流配送信息，并可利用这些信息提高物流运输效率。

3）配送线路优化

利用GIS的空间数据分析功能，可以按照实际情况，结合数学算法建立模型，实现运输车辆行使路线的最优化。

4）物流信息平台系统

建立信息平台，有助于企业间的信息共享，从此管理组织的统一变得简单。而用户的需求也可以及时发布，并实现网上交易，方便快捷。

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