物流(Logistics)是指物品在从供应地向接收地的实体流动过程中，根据实际的需求，将运输、贮存、装卸、运输、包装、流通加工、配送、信息服务等功能有机的结合起来, 以实现客户要求的过程^[1]。伴随着现代科技，尤其是信息技术与计算机技术的高速发展，人们提出了现代物流这一概念，其总体趋势是自动化^[2-5]、网络化、集约化和信息化，核心内容则是物流信息化，这也是区分现代物流和传统物流的重要标志。为解决传统物流成本高、竞争力低等问题，利用现代信息管理手段如数据库技术、条码技术、地理信息系统(GIS)、电子数据交换技术(EDI)、移动通讯技术(GSM)、全球定位系统(GPS)等^[6]对传统物流系统进行改进，建立新型的现代物流管理系统是非常必要的。

地理信息系统(geographic information system，GIS)将地图的视觉表达、强大的空间分析功能与数据库功能结合在一起，从而提供了一种对空间数据的集管理、显示、分析、表达、查询为一体的综合的智能化手段^[7]。空间数据包括了空间要素间的拓扑关系，使得GIS能够支持一般管理系统所不能支持的空间分析和空间查询功能，以便于制定决策和规划。

物流对地理空间具有较大的依赖性，在物流中心选址、配送运输过程中的地理数据、位置坐标数据和交通网数据都属于空间数据，将GIS引入到物流系统中不仅可以依据真实的空间数据，运用相应的模型与算法，利用GIS的空间分析功能，得出相应的方案，直观地显示在电子地图上，给用户提供辅助决策；还可以使用户根据自己的需求动态地查询所需的空间信息，借助于用户也将极大方便位置及路网信息的更新和处理^{[8, 9]}。

1 关键技术及难点

将GIS技术与物流管理技术相结合，构建基于GIS的现代物流管理系统首先需要解决的是信息系统数据库建设，其次是系统平台及分析功能的实现。现代物流管理系统构建的关键技术是数据集成、功能集成与求解算法的选择。

1.1 数据集成

管理系统数据库主要包括地理空间数据和物流信息数据，地理空间数据是将GIS应用于现代物流管理系统中的基础，包括空间要素和属性信息。其空间要素主要为点、线、面，包括物流运转区域、路网信息等；属性信息则是用来识别各空间要素。物流信息数据主要为物流过程中涉及到的配送中心、车辆、货物等信息。

数据库管理系统(data base management system, DBMS)的建立有很多种方法，本文将结合现代物流的需求利用GIS软件管理地理空间数据的空间要素，利用DBMS软件管理物流信息数据与空间数据的属性信息，将空间数据中的点、线、面等映射到DBMS中，从而实现地理空间数据和物流信息数据的有效集成^[10]。

1.2 功能集成

现代物流管理系统功能集成是根据实际物流操作模式对其功能进行规划。在数据处理的基础上，基于GIS的现代物流管理系统构建的关键是功能集成，即是GIS功能与物流管理功能的整合与统一。将GIS技术融合到物流管理中，形成具有地理空间数据收集、处理、分析、决策，物流信息数据查询、管理等功能的系统平台，实现对物流过程的模拟及可视化，达到信息资源的高效共享。

将GIS功能与物流管理功能进行集成，主要通过耦合的方式，即GIS系统与物流管理系统相互独立操作，使用文件交换的方式进行数据交换，再采用相应的COM组件按照对应的接口标准完全封装起来，实现相应的功能。

1.3 路径求解算法

基于GIS的现代物流管理系统，实质上就是利用GIS的数据管理、处理、分析、表达等功能来完善传统的物流模型，使之满足现代物流的需求，其中，路径分析是整个系统的核心之一。

应用最短路径问题将有效解决合理路径选择问题，最短路径问题是GIS网络分析功能中最基本、最关键的问题，其对于物流最小成本分析有着直接的应用价值。对于如何解决最短路径问题，目前，人们公认的最好的求解方法是由Dijkstra于1959年提出的标号法，后被命名为Dijkstra算法^{[11, 12]}。但是由于Dijkstra算法只适用于任意两点间的最短路径求解，不适用于任意多点的路径求解问题。因此本系统决定在开发过程中，对于网络中任意两点之间的最短路径求解采用Dijkstra算法实现，对于网络中任意多点的连接问题，根据著名的旅行商问题来进行计算。

2 总体设计 2.1 开发环境

本系统采用C#.NET语言，辅以ArcGIS Engine组件开发包、SQL Server数据库管理软件作为开发工具进行集成开发。

C#是Microsoft公司于2000年6月对外发布的一种专门为.NET应用开发的面向对象的高级程序设计语言，本语言几乎综合了目前所有语言的优点，同时也有它独特的特性：①语法自由、简洁；②安全性良好；③灵活性与兼容性强；④支持跨平台^[13]。ArcGIS Engine是ESRI公司推出的地图组件库，其是基于Arc Objects构建的，几乎封装了ArcGIS的全部功能，是一套完备的、具有极大通用性的嵌入式GIS组件库和工具，并支持全部标准的开发环境。SQL Server是Microsoft公司推出的运行在Windows系列平台上的数据库管理系统，以其良好的兼容性、易用性、可伸缩性和与相关软件集成程度高等优点得到了众多用户的认可^[9]。

2.2 系统框架

系统框架为三层架构，分别为数据层、功能层、用户层。底层为数据层，由各种基础数据、GeoDatabase地理数据库和SQL Server数据库管理软件组成；中间层为功能层，是实现系统功能的核心层，包括ArcGIS Engine组件开发包、C#.NET开发平台及业务功能模块；上层为用户层，用户通过系统的图形界面对系统进行操作，享受系统提供的功能、信息、数据等。系统的整体框架结构如图 1所示。

3 系统功能设计与实现 3.1 数据库设计

基于GIS的现代物流管理系统数据库主要由物流信息数据库和地理空间数据库两部分构成^[14-16]，数据库结构如图 2所示。物流信息数据库主要包括客户信息、货物信息、车辆信息、驾驶员信息、配送中心信息和路网信息，这些信息可以通过SQL Server依照一定的编码方式来建立数据表并进行统一的组织和管理。

地理空间数据库由空间数据和属性数据构成。空间数据主要包括河南省地图、河南省遥感影像图、河南省高速公路图，来源是地图数字化和遥感数据；属性数据则是对由河南省地图及高速公路图抽象而成的点要素、线要素和面要素进行赋值。空间数据反映出图形信息，并用空间坐标来对各种空间要素进行描述；属性信息存储属性数据，用来描写、声明要素的特征。此部分数据由ArcGIS平台下的相关模块处理完成，并由其GeoDatabase地理数据库管理。

3.2 系统功能设计

基于GIS的物流管理系统的设计思路主要是将ArcGIS中与物流行业密切相关的GIS模块通过GIS组件式开发技术应用到传统的物流管理平台中，即令此系统可以对采集到的地理空间数据和物流信息数据进行显示、管理、运算、分析，为用户提供完善的业务查询和管理服务；通过GIS的网络分析功能，完成配送线路的优化，提供货物配送的最佳方案，为用户提供决策服务。系统的功能模块结构如图 3所示。

3.3 系统实现

1) 主界面。系统界面按照人机交互友好、便利、简洁的要求设计，系统界面如图 4所示。界面上方为工具栏，通过ArcGIS Engine的MapControl控件添加，图标带有提示功能，便于用户使用；左侧为菜单栏，采用全中文菜单，分类清晰简练；中间为地图显示窗口；下方为数据表显示与查询窗口，在进行信息查询时，所要查询的信息数据表将直接显示在下方窗口，并通过右侧窗口进行查询操作。

2) 数据操作功能。数据操作包括数据管理和信息查询两个功能，如图 5所示，可供用户管理、查看、修改、添加、删除物流信息。查询时采用条件选择对话框，并提供完全一致、前方一致、中间一致和后方一致4种条件查询方式供用户选择，同时系统还实现了图形与数据表的互动，即点击数据表，图形界面同步显示，反之亦可。简而言之就是实现了图-表、表-图的双向查询。

3) 地图控制功能。地图控制包括图层控制和视图控制两个功能，如图 6所示。用户可以控制视图的范围，如放大、缩小、漫游、全图显示等，同时也可以控制图层的显示、隐藏以及叠加顺序，使之可以根据自己的需求让要素进行全要素显示或分层显示，在右键菜单中，用户还可以对图层进行属性表查询及图层标注操作。

4) 网络分析功能。网络分析是该系统区别于传统物流系统的特色功能，其核心功能是最短路径求解。用户在路径设置界面对搜索容差、道路阻碍权值、转弯规则和配送站点选择等设置后，可以通过该系统生成最短路径配送方案。若配送站点发生变化或道路有突发情况发生，用户还可以添加/删除站点，并增加障碍点重新生成配送方案。如图 7所示，在进行相关设置后，添加相应站点，分别生成两点最短路径和多点最短路径。

4 结束语

基于GIS的现代物流管理系统实现了GIS技术与物流管理技术的有机结合。与传统物流管理系统相比，该系统将空间信息和物流信息统一管理并显示在电子地图上，可以对电子地图进行放大、缩小、漫游、查询等操作，同时利用GIS的网络分析功能制定出最短路径，为货物配送提供辅助决策。该系统对于物流业降低成本、优化资源、提高效率起到了促进作用，具有参考价值。但是在实际运行中，外界影响因素多，情况复杂，还需要不断的研究才能达到更好的效果。