基于GIS的物流配送路径优化系统开发.docx

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基于GIS的物流配送路径优化系统开发

基于GIS的物流配送路径优化系统开发

　　【摘要】随着经济的进一步发展，作为第三方利润源泉的物流也取得了飞速发展，并且对经济活动的影响日益明显，而物流配送是物流活动中的一个重要环节，其中物流配送路径优化又是物流配送中的关键技术，因此，如何选取合适的运输路线，从而加快对客户需求的响应速度，提高服务质量，增强客户对物流服务的满意度，降低服务商的运营成本，是物流企业面临的一个重要课题。

基于此，本文以Dijkstra算法为基础进行数学模型，以VB为操作界面，以Access为后台数据库，同时运用了功能强大的地理信息系统（GIS）技术，实现了物流配送活动中最优路径的选择，并且让路径实时显示，提高了决策的直观性和可视化程度，从而提高了物流配送决策在空间数据分析与处理方面的能力。

同时，本系统还实现了添加删除发货点（或收货点）和增加删除车型的功能，从而实现了随着物流公司的发展变化而继续使用的功能。

　　【关键词】地理信息系统；物流；配送；路径优化

　　0.引言

　　物流配送是现代物流管理中的一个重要环节，其中的车辆路径问题的研究作为发展敏捷后勤的一个重要组成部分，是实现物流现代化的基础和前提条件。

车辆路径问题的研究成果，不仅可以帮助运输企业提高服务水平，为顾客提供快捷、准时、安全、舒适的服务，而且有助于企业节约运输成本，改善车辆利用效率，缩短生产周期，加速资金周转，实现资源的合理配置，汲取“第三利润源泉”的财富[1]。

因此，建立物流配送路径优化系统，有助于改变我国物流管理落后的现状，增加经济效益。

同时，GIS技术的引入，可以改善传统物流系统的直观性与可视化程度以及数据处理能力。

基于此，本文提出了基于GIS的物流配送路径优化系统的研究。

　　1.系统的开发技术介绍

　　1.1系统开发模式选择

　　组件式软件开发技术已经成为当今软件技术的潮流之一,为了适应这种技术潮流,GIS软件像其他软件一样,已经或正在发生着革命性的变化,即由过去厂家提供全部系统或具有二次开发功能软件的方式,过渡到厂家提供组件由用户自己再开发的方式上来。

无疑,组件式GIS将给整个GIS技术体系和应用模式带来巨大影响。

组件式开发具有如下优点[1,2]：

　　1.1.1小巧灵活、价格便宜

　　在保证功能的前提下，系统表现得小巧灵活，而其价格仅是传统GIS开发工具的十分之一，甚至更少。

这样，用户便能以较好的性能价格比获得或开发GIS应用系统。

　　1.1.2无须专门GIS开发语言，直接嵌入MIS开发工具

　　传统GIS往往具有独立的二次开发语言，而组件式GIS建立在严格的标准之上，不需要额外的GIS二次开发语言，这有利于减轻GIS软件开发者的负担，而且增强了GIS软件的可扩展性。

　　1.1.3强大的GIS功能

　　小小的GIS组件完全能提供拼接、裁剪、叠合、缓冲区等空间处理能力和丰富的空间查询与分析能力。

　　1.1.4开发简捷

　　由于GIS组件可以直接嵌入MIS开发工具中，开发人员可以像管理数据库表一样熟练地管理地图等空间数据，无须对开发人员进行特殊的培训。

　　依据以上优点，本系统开发时决定选用组件式开发模式。

　　1.2系统主要开发软件介绍

　　根据上文开发模式的选择，系统的主要开发软件为VB6.0、MapInfo7.0、MapX5.0和Access，下文将简单介绍一下MapInfo和MapX。

　　1.2.1MapInfo简介

　　MapInfo软件是一个面向中小型用户的桌面地理信息系统，具有小型、灵活、简单的特点。

在用户界面上，MapInfo利用Windows的功能，提供了符号化的菜单和开发工具，是用户易于掌握。

在数据库接口上，MapInfo可以直接接受DBASE和MicroSoft的Access格式数据，而无需中间加工，在图形上还可与AutoCAD、ARC/INFO、Intergragh的MGE的数据实现共享。

在数据的可视化方面，MapInfo具有很大的灵活性，每一张地图都可以用不同层次的图叠加而成，并且通过窗口的缩放功能观察整体和局部的细节。

除了一般的查询、显示、绘图功能外，MapInfo软件还具备空间分析功能，如叠加分析、缓冲区分析、数值及统计计算等[3]。

　　1.2.2MapX简介

　　MapX是一个基于Active（OCX）技术的可编程控件。

它是MapInfo公司的得意之作，它不但使用了与MapInfoProfessional一致的地图数据格式，而且还在这小小的空间中实现了MapInfoProfessional的大多数功能，例如地图编辑和空间分析功能。

MapX的内部提供了四十多个父类为Microsoft基础类（MFC）的OLE对象，这就使得应用程序员可以使用任何支持ActiveX的程序开发环境，如VisualC++、VisualBasic、Delphi、PowerBuilder等，来采用嵌入MapX控件的方式，方便快捷地开发GIS应用程序[4]。

　　3.系统功能介绍

　　3.1系统的功能结构图

　　系统的功能结构图如图1所示：

　　图1系统功能结构图

　　3.2系统模块功能

　　3.2.1系统的登录模块功能

　　为了安全而方便地使用本系统，需要设置不同的用户权限，本系统设置了普通用户和管理员用户两种权限。

管理员用户可以对数据库进行相应操作，而普通用户则无此权限，只能进行配送路径选择等操作。

　　3.2.2系统的数据库模块功能

　　数据库模块主要用于本系统的相关数据的维护管理，例如，增加、删除、修改配送节点信息；增加、删除、修改配送车辆信息；维护电子地图图层；用户的管理功能。

　　3.2.3系统的配送中心模块功能

　　本模块是系统的核心模块，包含了系统的核心功能最优路的选择等功能。

主要功能有对地图的放大缩小等操作，单车配送最优路径选择，简单多车配送和空车路径选择。

根据个人需要，输入相应数据，路径会以路线高亮显示在图中，同时在文本框中显示。

　　4.系统的开发与设计

　　本系统以徐州市为例进行功能的开发与设计，如果改变电子地图和地理数据，本软件适用于任何城市的物流配送路径优化。

　　4.1系统初步开发

　　4.1.1徐州市电子地图制作

　　电子地图可以从市场上购买，大多数为MapInfo格式地图，但一般价格都比较昂贵。

制作本系统电子地图时，考虑到开发成本问题的限制，决定使用MapInfo软件制作徐州市电子地图。

　　MapInfo可以把AUTOCAD格式的原始地图数据转化成MapInfo可以直接打开的表文件，本系统电子地图制作过程为：

（1）启动MapInfo，转化AUTOCAD图。

（2）转化后的文件为图层，需为各图层命名，根据需要添加相关图层和表。

（3）用MapInfo打开转换后的地图。

　　4.1.2电子地图的显示

　　由于本系统采用的开发模式是组件式开发，而开发软件为VB，而MapInfo制作的地图是由图层叠加而成的，不能直接用于VB程序，需要MapX的集成。

由此，下面介绍一下电子地图在VB中的显示过程：

（1）首先使用MapX将MapInfo制作的地图的集成成地图格式为.gst的电子地图。

（2）将MapX插件加载到VB中，然后在VB中加载Map控件，将该控件的Geoset属性值设成.gst的电子地图的路径即可显示出电子地图。

　　4.2系统主要详细开发过程

　　4.2.1数据库模块设计

　　本系统选用Access作为数据库工具。

选用Access创建数据库是比较方便的，而且其与VB的连接比较稳定。

本系统VB调用Access数据库使用了ADO数据控件，它是一种最新的数据库访问对象，也是Microsoft数据库发展的一个方向，它与VB内部数据控件（Data控件）很相似，使用ADO数据控件可方便地创建ADO对象，建立对数据源的访问，在数据绑定控件和数据源之间快速建立一个连接，使用它可用较少的代码创建数据库应用程序，以实现对数据库的访问[5]。

下述代码以与管理员用户密码表连接为例：

　　DimadoconAsNewADODB.Connection

　　DimadocmdAsNewCommand

　　DimadorecAsNewADODB.Recordset

　　adocon.ConnectionString="Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;DataSource="&App.Path&"\相关点坐标.mdb"

　　adocon.Open

　　adocmd.ActiveConnection=adocon

　　adorec.Open"select*from管理员用户密码表",adocon,adOpenDynamic,adLockBatchOptimistic

　　4.2.2选择最优路功能设计

　　对于最短路问题求解，目前公认最好的算法是Dijkstra法，假设给每个顶点v标号l（v），它表示d（u0,v）的一个上界。

其算法流程如下图2所示[6]：

　　图2Dijkstra算法流程图

　　用Dijkstra算法解决最短路问题方便可行，从分析流程图可知，它的计算总量不大于5u2/2在解决货物配送问题中是比较优越的。

本软件正是以Dijkstra算法为基础，计算出大量节点之间的最短路径，从而进一步实现其他的更为实用的功能。

　　目前的研究表明，当要实现从一点到多点的配送时，用其它方法无法得到最优解，只能得到满意解，因此本软件采用的是全排列知识。

具体表述即为：

给每一个收货点分别标号为1，2，3，4，5……然后计算送发货点到1点然后到2点，然后到3点，然后到4点，然后到5点的总的周转量；然后计算从发货点到2点，然后到1点，然后到3点，然后到4点，然后到5点的总的周转量……一直计算到从发货点到5点，然后到4点，然后到3点，然后到2点，然后到1点的总的周转量（即将所有可能的路线都计算一遍）最小的周转量，然后反向追踪得出最优路径。

具体实现代码如下（以七个配送点为例）：

　　Fori=1To7

　　zong=zong+hz（i）

　　Nexti。

　　Fori=1To5040

　　Forj=1To7

　　zf（j）=Val（Mid（pl7（i）,j,1））

　　Nextj

　　zong=hz

（1）+hz

（2）+hz（3）+hz（4）+hz（5）+hz（6）+hz（7）

　　t（i）=zong*L（fhd,bh（zf

（1）））

　　Forj=1To6

　　zong=zong-hz（zf（j））

　　t（i）=t（i）+zong*L（bh（zf（j））,bh（zf（j+1）））

　　Nextj

　　Nexti

　　min=t

（1）

　　ppl7=pl7

（1）

　　Fori=1To5040

　　Ifmin>t（i）Thenmin=t（i）:

ppl7=pl7（i）

　　Nexti

　　Forj=1To7

　　zf（j）=Val（Mid（ppl7,j,1））

　　Nextj

　　Forj=1To7

　　zf（j）=bh（zf（j））

　　Nextj

　　i=Len（r（fhd,zf

（1）））/2

　　zuiyoulu=""

　　Forj=1Toi-1

　　zuiyoulu=zuiyoulu&CStr（Mid（r（fhd,zf

（1））,j*2-1,2））&"→→"

　　Nextj

　　Forj=1To6

　　i=Len（r（zf（j）,zf（j+1）））/2

　　Fork=1Toi-1

　　zuiyoulu=zuiyoulu&CStr（Mid（r（zf（j）,zf（j+1））,k*2-1,2））&"→→"

　　Nextk

　　Nextj

　　i=Len（r（zf（7）,fhd））/2

　　Forj=1Toi-1

　　zuiyoulu=zuiyoulu&CStr（Mid（r（zf（7）,fhd）,j*2-1,2））&"→→"

　　Nextj

　　zuiyoulu=zuiyoulu&fhd

　　5.系统的实例分析

　　在发货点和各收货点分别选择相应的配送点，然后输入各收货点所需货重，本系统最多可以一次输入7个收货点，最少为3个，输入完毕后，单击“单车最优路径选择”，则会在文本框中显示最优路径，最小周转量以及距离，在电子地图中将高亮显示此最优路径。

需要注意的是，收货点之间，以及与发货点之间不能出现重复选择，否则提示出错；相应货重的输入值需要在0-10000之间，否则提示出错；选择收货点后，各货重不能为空。

以7个收货点为例，如下图3所示。

　　6.结语

　　本文提出了基于GIS技术的物流配送系统,介绍了该系统的工作流程以及各个功能模块，并着重阐述了系统的关键设计内容。

最后，给出了实例分析，可见，本软件的开发对配送活动中缩短客户响应时间、节约开支、提高服务水平、提高配送管理水平等方面都具有重大的意义。

但是，本软件还存在一些需要改进的地方，比如在实际的配送中，还有很多需要考虑的问题，如多车型、多货物种类等；优化算法，减少系统运行时间，提高系统工作效率等，以上不足的地方是作者需要继续研究改进的地方。

　　【参考文献】

　　［１］张金龙.基于GIS的物流配送路径优化系统开发[D].徐州:

中国矿业大学本科生毕业设计,2010.

　　［２］刘光.地理信息系统―组件开发篇[M].北京:

中国电力出版社,2003,1-308.

　　［３］杜巧玲,吴秀芹,张淼.MapInfo7中文版入门与提高[M].北京:

清华大学出版社,2006:

1-368.

　　［４］齐锐,屈韶琳等.用MapX开发地理信息系统[M].北京:

清华大学出版社,2003:

1-310.

　　［５］张艳.VisualBasic程序设计教程[M].徐州:

中国矿业大学出版社,2005:

36-245.

　　［６］甘应爱,田丰等.运筹学[M].北京:

清华大学出版社,2007:

261-266.

　　作者简介：

张金龙，中国矿业大学矿业工程学院工业工程在读研究生，研究方向为物流技术。