gis应用的八件新衣！
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目前，GIS的应用是以政府部门为主体，未来，面向企业以及大众的信息服务将成为GIS应用新的增长点。
地理信息技术的发展必须依据新的要求和标准，GIS在各行业的应用模式也需要改革和创新。总体来说，GIS应用将向智能化、规模化、集成化、一体化以及产业化五个方面深化发展。GIS在以下几方面的应用，很早就已开始，但是其创新空间仍然非常巨大。
GIS与智能交通
基于GIS的智能交通不仅能够通过图形的形式记述道路通行状况、迅速定位事故点、调度抢修车辆，以及提供交通疏散的方案等，还能够为这些信息的深层次挖掘、后续信息服务、辅助决策提供空间属性上的支持。具体应用包括监控、设施管理、车辆调度指挥、应急救援系统等。
GIS与农业资源管理
3S（RS、GIS、GPS）技术，尤其是GIS技术在农业的各个领域得到广泛的应用，农业部的多个业务部门纷纷构建了各自的应用系统。未来的农业应用将更多涉及精细农业、农作物监测及估产、农田水淹没分析以及绿色农业等方面。
精细农业: 通过分析影响小区产量差异的原因，制定经济、合理的生产决策方案，生成作物管理处方图，指导农田定位作业。
农作物监测及估产: 充分运用3S技术，较准确地估测出各种作物的最终产量，并跟踪监测各类作物在不同生长期的长势，从而根据需要及时采取有效措施，对农作物的生长进行监控，保证当年产量的稳定增长。
农田水淹没分析: 利用 GIS 和遥感技术，实现农田水淹没分析，评估农田损失情况。
绿色农业: 进行绿色农业工程，对所有农田的土壤重金属含量进行 GIS 分析，对绿色农作物的生产进行决策。
农田地理信息系统是实现精准农业概念的核心系统，管理精准农业所有信息，进行农作物空间分析，给出准确可靠的农事操作方案。目前用于精准农业的地理信息系统在国内尚未见报道，除一般地理信息系统的功能外，要建立适合我国国情的、今后可以推广的精准农业地理信息系统，重点需要解决：（1）适合精准农业的数据库应用；（2）适合精准农业的空间分析系统；（3）与信息采集、遥感信息、农机控制等的接口。
农田GIS 数据库系统
数据库是精准农业农田地理信息系统的基础，数据来源于地理背景、本底调查、实时农田采集、以及经济的数据，主要的数据库有：
（1）地理背景数据库：试验示范地在北京的位置（行政区），试验示范地在小汤山镇的位置（行政区），1：1000地形图和全要素底图，农业设施，科学（气象站）、境界，地形，和土地利用（耕地、园地、林地、草地等）等；
（2）GPS数据库：GPS控制点，土壤、环境、水分等采样点的GPS点数据；
（3）土壤数据库：土壤类型、土壤剖面、土壤质地、耕作层与A层厚度、土壤养分淋洗等、土壤容重、土壤养分（土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾）、土壤微量元素（硼、锰、铜、锌等）、土壤含水量、土壤渗透性、田间持水量数据等，与地理背景数据叠加可以形成土壤要素空间分布图，不同深度土壤图等；
（4）环境数据库：水（井水）、土壤、植物、空气等，分析铅、汞、镉、 砷、总氮、速效氮、总磷、速效磷、有机质、有机磷等项目；
（5）气象资料数据：经纬度、海拔、日照时数、日平均温度、日温度极值、空气相对湿度、风速、日降水量、水汽压等；
（6）作物数据库：作物种类、作物品种、生态适应性，生长发育，农艺形状，抗性，品质，作物营养需求（水分、养分等），病虫害等；
（7）农业生产条件数据库：化肥投入、灌溉条件、播种面积、种植制度、产量水平、农药使用量、价格等；
（8）化肥农药数据库：品名、价格、形状、作用等；
（9）影像数据库：航片、卫星数据等；
精准农业的空间分析系统
精准农业需要特别的程序进行空间分析，以决策施肥、灌溉、播种、除草、灭虫等农事操作，要开发适合我国国情的空间分析软件。这种空间分析有：
（1）作物产量空间分布；
（2）土壤养分的空间分布；
（3）土壤水分空间分布；
（4）土壤微量元素空间分析；
（5）作物需求空间分析；
（6）环境空间分析等。
以及综合分析。它是专家系统的信息源之一，也是专家系统决策结果的空间分布载体，系统必须达到准确可靠，便于农业机械执行。
"精准农业"最先应用于发达国家的大型农场，它最基础的技术路线和原则是在充分了解土地资源和作物群体的基础上，因地制宜地根据田间每一操作单元的具体情况，精细准确地调整各项管理措施和各项物资投入的量，获取最大的经济效益。因此，它也适用于以县、乡(镇)、村为单元的我国农业生产。由传统模式逐步向发达国家精准农业发展模式转变过程中，GIS有着巨大作用。 GIS可以被用于农田土地数据管理,查询土壤、自然条件、作物苗情、作物产量等数据，并能够方便地绘制各种农业专题地图，也能采集、编辑、统计分析不同类型的空间数据，在精准农业中GIS可以应用于绘制作物产量分布图和进行农业专题地图分析。通过GIS提供的覆合叠加功能将不同农业专题数据组合在一起，形成新的数据集。例如,将土壤类型、地形、作物覆盖数据采用覆合叠加,建立三者在空间上的联系，可以很容易分析出土壤类型、地形、作物覆盖之间的关系。
目前地理信息系统已经进入了新的发展阶段,成为一种包括硬件生产、软件研制、数据采集、空间分析及咨询服务的新兴信息产业。GIS技术的发展一方面是基于Client/Server结构,即客户机可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。另一方面是通过互联网络发展InternetGIS或Web-GIS，可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据，包括图形和图像，而且可以进行各种地理空间分析。这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨，而且借助于通讯技术，可以将遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）有机地集成起来，成为各行各业，包括农业发展和进步的有力技术手段。
地理信息系统与传统地图相比最大优点是能够很快地将各种专题要素地图组合在一起，产生出新的地图。将不同专题要素地图叠加在一起，可以分析出土地上各种限制因子对作物的相互作用与相互影响，从中可以发现它们之间的关系，如土壤pH值与产量的关系。利用已存贮的土壤背景数据库和农田灌溉、施肥、种子等数据库进行分析，作出判断,形成 "诊断图"，将这些结果与MIS等相结合进行综合分析，结合社会经济信息作出投入产出的估算，提出精准农业实施计划。在土壤普查原始数据及历年农业统计报表基础上，用数据库形式,以县、乡(镇)、村为单位,建立起以土壤、作物信息等数据为基础进行技术分析并提出最佳施肥方案的GIS施肥指导系统，实现精准施肥。
[摘 要] 本文讨论GIS技术在物流管理系统中的应用,重点论述系统的功能设计。最后，对GIS与物流结合的前景作了展望。
[关键词] 电子商务 物流管理 地理信息系统
电子商务的发展给传统物流带来新的革命，而作为网上商务活动基础的物流，成为其能否顺利进行的一个关键因素。而利用GIS技术可加强对物流过程的全面管理，帮助建立一个合理的物流体系。
一、电子商务物流技术
电子商务(EC)是在Internet下，基于浏览器／服务器应用方式，实现企业之间的网上交易和在线电子支付的一种新型的商业运营模式。电子商务物流技术是指在电子商务物流活动中把商品进行移送和储存，为社会提供无形服务的技术。它的作用是把通过电子商务方式提供的各种商品从生产者一方转移给消费者。
二、地理信息系统及其特征
地理信息系统(GIS)是在计算机支持下，对具有拓扑关系的空间数据及其属性进行查询、运算、分析、表达的综合性技术系统，是集计算机科学、空间科学和管理科学为一体的新兴边缘学科。GIS具有以下特征:
（1)采集、管理、分析地理空间信息的能力，具有空间性和动态性。
（2)以地理研究和决策为目的，以地理模型为手段，具有区域空间分析和动态预测能力。
（3)由计算机进行空间数据管理，并由程序模拟地理分析方法，作用于空间数据。
三、系统的优点
将GIS引入到电子商务中的物流管理中，符合物流业的发展。
(1)GIS能成为电子商务的基础平台
GIS集地理学、计算机科学和管理科学等为一体，是多学科集成。这使GIS具有很好的适应性，能对各种信息进行处理、融合和应用，为用户提供信息服务和管理决策依据。
(2)GIS能提供准确的信息支持
GIS具有强大的数据管理功能，所存储的信息不仅包括属性和时序特征，还具有统一的地理定位基础在电子商务的物流管理中，涉及到物质实体的空间位置的转移，运输路线的合理选择等，都属于空间信息的管理，这正是GIS的强项。
(3)GIS能完善物流分析技术
空间分析是GIS的重要标志。在物流管理中，GIS可将空间数据和企业的业务数据与业务流程相结合，提供如市场分析、选址分析等空间分析，提高决策分析的能力和准确度。
四、系统设计
1.系统结构设计
系统分为四个模块：交通路线模块、网络物流模块、设施定位模块和辅助决策模块。
2.系统的功能设计
(1)交通路线模块
物流网络中，会涉及到交通路线的选择问题，即物流网络中最优路径的选择。它是指从起始点出发寻找到达终点的最优等效长度。对于它的选择首先要确定影响最优路径的因素，如几何距离、道路质量等，采用层次分析法，确定每条道路的权值，之后才能确定最优路径。
(2)网络物流模块
仓库和运输线共同组成了物流网络，仓库处于网络的节点上，节点决定着线路。如何根据供求的实际需要并结合经济效益等原则，在既定区域内设立多少个仓库，每个仓库的位置，以最小的代价将货物从N个仓库运到 M个客户，可利用 GIS的网络分析来解决。
(3)设施定位模块
商家的服务和销售市场范围具有一定的空间分布形式，因此机构设施的布局是物流管理所面临的问题，其合理程度直接影响利润的获取。设施位置的选择包括位置的评价和优化。评价是对于现有设施的位置分布模式的评价，而优化是对于最佳位置的搜寻。地理位置的合理布局实质上就是在距离最小化和利润最大化两者之间寻求平衡点。
(4)辅助决策模块
物流系统与企业有着最直接的联系,对市场的分析,可以帮助企业制定正确的生产和销售计划。GIS提供空间和属性信息,通过这些可以获得客户资料以及与企业相关的综合数据，如用户的地理分布、所在区域的交通状况等。在空间数据上集成各种信息,并以此为基础,进行如消费趋势分析、目标市场分析等,为管理者提供决策支持。
五、结论
电子商务中基于GIS的物流系统的应用,符合物流的特点，能更好地满足电子商务下物流的发展，同时可大规模地降低企业成本,为企业提供辅助决策，因而具有良好的经济和社会效益。
参考文献:
[1]黄杏元 汤 勤:地理信息系统概论[M].北京:高等教育出版社,1990.22～24．
[2]董千里:高级物流[M].北京:人民交通出版社,2001.321～324
[3]张广军 荣朝和:物流分析系统GIS仿真[J]．中国流通经济,1999(4):19～21
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物流是指计划、执行与控制原材料或最终产品从产地到使用地点的实际流程,物流服务具体包括定单管理、运输、仓储、装卸、送递、报关、退货处理、信息服务及增殖业务。显然,货物运输路径的选择,仓库地址的选择等,都涉及到如何处理大量的空间数据与属性数据而缩短物流时间,降低成本的问题,而地理信息系统(以下简称GIS)不仅具有对空间和属性数据采集、输入、编辑、存储、管理、空间分析、查询、输出和显示功能,而且可为系统用户进行预测、监测、规划管理和决策提供科学依据。可见,将其应用于物流配送系统中,可大大加强对物流过程的全面控制和管理,实现高效、高质的物流配送服务,本文分以下几部分对GIS在物流配送中的应用进行探讨。
2
现代物流与GIS融合
1)地理信息系统的发展
地理信息系统是集计算机科学、地理学、信息科学等学科为一体的新兴边缘科学,可作为应用于各领域的基础平台。这种集成是对信息的各种加工、处理过程的应用、融合和交叉渗透,并且实现各种信息的数字化的过程。
在GIS中,空间信息和属性信息是不可分割的整体,它们分别描述地理实体的两面,以地理实体为主线组织起来。空间信息还包括了空间要素之间的几何关系,使GIS能够支持一般管理信息系统所不能支持的空间查询和空间分析,以便于制定规划和决策。现在网络地理信息系统(WebGIS)的兴起更使其被越来越多的商业领域用来作为一种信息查询和信息分析工具[3],GIS技术本身也融入了这些商业领域的通用模型(如ARC/INFO的网络分析模块),因而GIS技术在各个商业领域的应用在深度上和广度上不断发展。事实上,凡是涉及到地理分布的领域都可以应用GIS技术。
2)物流的发展
随着经济全球化的发展,物流也向着现代化方向迅速发展。物流现代化不仅指物流手段
(物流设施、设备等
)和物流技术达到或接近世界先进水平,而且指物流管理
(包括物流组织、物流计划的编制、物流运输方案的选择、经济指标的确定,等等)的科学化[4]。
现代物流作为一种先进的组织方式和管理技术,已经被认为是企业在降低物资消耗、提高劳动生产率以外重要的"第三利润源"[5],它通过降低流通费用,缩短流通时间,可以整合企业价值链、延伸企业的控制能力,加快企业资金周转为企业创造新的利润。
尤其在电子商务环境下,供应商必须全面、准确、动态地掌握散布在全国各个中转仓库、经销商、零售商以及各种运输环节之中的产品流动状况,并以此制定生产和销售计划,及时调整市场策略。因此电子商务的发展更加推动了现代物流业迅速兴起。
那么,把GIS技术融入到物流配送的过程中,就能更容易地处理物流配送中货物的运输、仓储、装卸、送递等各个环节(如图1),并对其中涉及的问题如运输路线的选择、仓库位置的选择、仓库的容量设置、合理装卸策略、运输车辆的调度和投递路线的选择等进行有效的管理和决策分析,这样才符合现代物流的要求,才有助于物流配送企业有效地利用现有资源,降低消耗,提高效率。实际上,随着电子商务、物流和GIS本身的发展,GIS技术将成为全程物流管理中不可缺少的组成部分。
图1
物流配送过程
3
基于GIS的物流配送系统设计
3.1
需求分析
如以某一城市中的物流配送过程为例,那么基于GIS的物流配送系统的需求主要集中在以下几个方面:
1)、通过客户提供的详细地址字符串,确定客户的地理位置和车辆路线;
2)、通过基于GIS的查询、地图表现的辅助决策,实现对车辆路线的合理编辑(如创建、删除、修改)和客户配送排序;
3)、用特定的地图符号在地图上表示客户的地理位置,不同类型的客户(如普通客户和会员客户,单位客户和个人客户等)采用不同的符号表示;
4)、通过GIS的查询功能或在地图上点击地图客户符号,显示此客户符号的属性信息,并可以编辑属性;
5)、在地图上查询客户的位置以及客户周围的环境以发现潜在客户;
6)、通过业务系统调用GIS,以图形的方式显示业务系统的各种相关操作结果的数值信息;
7)、基于综合评估模型和GIS的查询,实现对配送区域的拆分、合并;
3.2
系统总体结构
设计基于GIS的物流配送系统,采用面向对象的空间数据模型和基于关系数据库的空间数据库来实现数据的无缝集成,空间数据索引采用基于改进R-Tree的空间数据索引结构,属性数据索引采用B+树数据结构;网络数据传输采用三层结构模型,并采用Java
Applet进行开发,这样与平台无关又具有较好的安全性,使海量空间数据的存储、分析和共享成为可能。系统网络结构图如下:
图2
系统网络结构图
3.3
系统模型设计
由上述分析,基于GIS的物流配送系统应集成以下主要模型:设施定位模型、车辆路线模块、配送区域划分模型、分配集合模型、客户配送排序模型。
1)设施定位模型。用于确定一个或多个设施的位置。在物流系统中,仓库和运输路线共同组成了物流网络,仓库处于网络的节点上,节点决定着线路,如何根据供求的实际需要并结合经济效益等原则,在既定区域内设立多少个仓库,每个仓库的位置,每个仓库的规模,以及仓库之间的物流关系等,运用此模型均能很容易地得到解决。
2)车辆路线模型。用于解决一个起始点、多个终点的货物运输中,如何降低物流作业费用,并保证服务质量的问题。
3)网络物流模型。用于解决寻求最有效的分配货物路径问题,也就是物流网点布局问题。如将货物从N个仓库运往到M个商店,每个商店都有固定的需求量,因此需要确定由哪个仓库提货送给那个商店,所耗的运输代价最小。还包括决定使用多少辆车,每辆车的路线等。
4)
配送区域划分模型。根据各个要素的相似点把同一层上的所有或部分要素分为几个组,用以解决确定服务范围和销售市场范围等问题。如某一公司要设立X个分销点,要求这些分销点要覆盖某一地区,而且要使每个分销点的顾客数目大致相等。
5)空间查询模型。如可以查询以某一商业网点为圆心某半径内配送点的数目,以此判断哪一个配送中心距离最近,为安排配送做准备。
4
系统功能实现
那么,基于GIS的物流配送系统可实现如下主要功能:
1)车辆和货物跟踪:利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆或货物的实际位置,并能查询出车辆和货物的状态,以便进行合理调度和管理。
2)提供运输路线规划和导航
规划出运输线路,使显示器能够在电子地图上显示设计线路,并同时显示汽车运行路径和运行方法。
3)信息查询
对配送范围内的主要建筑、运输车辆、客户等进行查询,查询资料可以文字、语言及图象的形式显示,并在电子地图上显示其位置。
4)模拟与决策
如可利用长期客户、车辆、订单和地理数据等建立模型来进行物流网络的布局模拟,并以此来建立决策支持系统,以提供更有效而直观的决策依据。
5结束语
当今,随着电子商务的再次兴起和经济全球化的发展,物流业愈来愈成为热点[6]。利用GIS能高效地处理空间和属性数据的优势来建立基于GIS的物流配送系统虽处于初始阶段,但无疑是有益的尝试,它必将是以后的发展趋势。
参
考
文
献
1、张铎
《我国物流企业如何迎接电子商务》中国流通经济
2001.1
p12~13;
2、刘秉镰,姜国杰
我国现代物流发展中的若干问题》铁道物资科学管理
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3、屈春燕等
《网络地理信息系统(WebGIS)在地震研究中的应用》地震学报
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4、叶杰刚《关于物流问题的理论探索》当代经济科学2001.1
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5、陈罕琳
《信息技术让物流货畅路通》
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6、兰洪杰,沈家洪
《电子商务下配送问题浅析》中国流通经济
2001.1
p10~11
重庆分公司
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