秀基于arcgis的物流配送點選址和路徑優(yōu)化

1、<p><b>　　龍巖學(xué)院</b></p><p>　　資源工程學(xué)院畢業(yè)論文</p><p>　　題 目： 基于ARCGIS的物流配送點選址和路徑優(yōu)化 </p><p><b>　　資源工程學(xué)院</b></p><p>　　基于ARCGIS的物流配送點選址和路徑優(yōu)化</p&

2、gt;<p>　　【摘要】現(xiàn)代物流對于電子商務(wù)的發(fā)展起到關(guān)鍵性的作用。本文基于ARCGIS 9.3軟件，在介紹GIS網(wǎng)絡(luò)分析和空間分析功能的基礎(chǔ)上，基于GIS平臺，結(jié)合環(huán)境的實際情況，針對電子商務(wù)，特別在節(jié)假活動期間的網(wǎng)購高峰期，造成在小區(qū)域范圍內(nèi)的短時間大批量的配送問題，實現(xiàn)配送點選址和配送路徑的優(yōu)化。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】arcgis 空間分析 物流配送 中心選址 路徑優(yōu)化</p

3、><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1. 引言1</b></p><p>　　1.1 GIS與物流配送的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 課題研究的意義與內(nèi)容1</p><p>　　2.基于GIS物流配送的技術(shù)路線1</p>

4、<p>　　2.1物流配送中心選址1</p><p>　　2.2物流配送中心選址的原則1</p><p>　　2.3物流配送中心選址的影響因素2</p><p>　　2.4物流配送選址及路徑優(yōu)化流程圖2</p><p><b>　　3 實例研究3</b></p><p>　　

5、3.1研究區(qū)域概況3</p><p>　　3.2 GIS環(huán)境下物流中心選址的實現(xiàn)3</p><p>　　3.2.1數(shù)據(jù)的組織3</p><p>　　3.2.2派生數(shù)據(jù)集3</p><p>　　3.3 計算鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的最短距離6</p><p>　　3.3.1自動生成距離6</p><p&g

6、t;　　3.3.2建立道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集6</p><p>　　3.3.3最短路徑分析6</p><p>　　5. 結(jié)論與展望8</p><p><b>　　致謝9</b></p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p><b>　　引言&l

7、t;/b></p><p>　　1.1 GIS與物流配送的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　隨著交通設(shè)施的逐步建成，物流業(yè)作為現(xiàn)代企業(yè)競爭的另一主要利潤來源和電子商務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)，其發(fā)展受到越來越多人的關(guān)注。在針對小范圍、大批量的配送中，建立健全的配送系統(tǒng)是提高物流效率的重要保障。傳統(tǒng)的城市物流配送中心在選址和布局時，大多是依靠人的主觀判斷和歷史經(jīng)驗的推斷來決定的，缺乏了客觀性和科學(xué)性。在

8、對客戶、設(shè)施的空間分布及車輛調(diào)度方面不能達到直觀的可視化管理，而且很難對比較復(fù)雜的業(yè)務(wù)進行規(guī)劃和分析。人們經(jīng)過不斷的探究、嘗試，總結(jié)出許多配送點選址的模型和路徑優(yōu)化算法。選址模型種類繁多，大致分為定性和定向兩大類。常見使用的有定性模型結(jié)合AHP（層次分析法）和模糊綜合評價對各方案指標(biāo)進行評價，找出最優(yōu)點；定量模型主要有重心模型、鮑姆爾—沃夫模型等。這些模型的特點是簡單實用，但是具有較強的主觀性，不能綜合的考慮實際地形或地價等經(jīng)濟因素而使

9、候選點與配送點的合理性存在差距。在路徑優(yōu)化方面，如經(jīng)典的dijstra算法、蟻群算法等，但是這些算法復(fù)雜度較高，運算時耗時較長而不便于使用。</p><p>　　1.2 課題研究的意義與內(nèi)容</p><p>　　物流配送點選址作為物流配送過程中的中轉(zhuǎn)站是物流中十分重要的一部分。事實上，隨著GIS的開發(fā)與發(fā)展，越來越多人把目光放在基于GIS等先進手段來進行物流配送問題的研究，并取得了不少的成

10、果。針對模型及算法所存在的缺陷，本文利用arcgis9.3 desktop綜合實際的地形、道路情況、人口分布等多個影響因素對物流配送點進行分析，在平和縣15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中選取其中5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為配送點。再利用這5個配送點求出與其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的最短路徑，將物資配送至其相鄰鄉(xiāng)鎮(zhèn)，從而減少物流運輸?shù)能囕v以達到降低物流運輸?shù)某杀?。最后運用軟件中最短路徑的工具直觀的顯示配送點至需求點的路徑、距離及走向?？朔藗鹘y(tǒng)選址考慮單一的問題，又能直觀的顯示路徑分析的結(jié)果。

11、GIS本身是個很強大的信息系統(tǒng)，具有對海量數(shù)據(jù)進行管理、處理和分析功能，利用GIS平臺在分析物流配送點的選址及路徑優(yōu)化都具有天然的優(yōu)勢。</p><p>　　2.基于GIS物流配送的技術(shù)路線</p><p>　　2.1物流配送中心選址</p><p>　　從小范圍來看，物流中心點占地較大，輻射范圍廣，在小范圍交通較不發(fā)達地區(qū)選擇合理的物流中心點能有效節(jié)省費用，提高城

12、鎮(zhèn)之間的物流配送效率，保證物流的平衡發(fā)展。對于一個縣城而言，目前的物流配送服務(wù)并不完善。如何快速將集中的貨物運轉(zhuǎn)至各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)是提高物流效率的一個重要問題。從大范圍來看，現(xiàn)代經(jīng)濟社會高速發(fā)展，物流作為企業(yè)競爭的另一主要利潤來源，如何提高物流配送效率，直接影響它的經(jīng)濟利益、資源的配置及企業(yè)的改革發(fā)展。因此，合理選擇配送中心點不僅有益于中心點建成后的運作、對物流的控制水平及工作效率，也影響其所依托的地區(qū)的經(jīng)濟和環(huán)境發(fā)展。本文以福建省平和縣為研究

13、區(qū)域，對平和縣區(qū)域內(nèi)的15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行綜合分析從中選取不多于5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為物流配送的中心點，當(dāng)貨物由上一級（市區(qū)）配送點流動到該縣，由該縣的物流總站（縣城）先將貨物分別轉(zhuǎn)運至其余5個配送點，再由著5個配送點將貨物運送至其相鄰的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。運用這樣的配送模式，將有效的提高物流的速度，并在一定程度上較少了物流的費用。</p><p>　　2.2物流配送中心選址的原則</p><p>　　物流配送點選址的

14、合理性不僅僅關(guān)系到物流的服務(wù)質(zhì)量，更重要的是考慮到如何提高物流系統(tǒng)的整體經(jīng)濟效益來提高企業(yè)的利益。而提高經(jīng)濟效益的一個主要途徑就是降低成本，例如合理安排配送車輛、擁有良好的交通條件，就可以有效降低配送中的成本。結(jié)合各方面，從以下幾點分析配送點選址的原則：</p><p>　　經(jīng)濟性：經(jīng)濟性是任何商、企業(yè)首先考慮的因素。物流配送中心點選址的經(jīng)濟性包括：選址的地價、配送點的建設(shè)投資以及因配送距離造成的運輸成本，并且重

15、視現(xiàn)有設(shè)施的利用改造。土地資源的有限性、交通需求空間的矛盾是當(dāng)前我國首要解決的城市問題之一，配送中心的選址需充分考慮節(jié)約土地資源。</p><p>　　科學(xué)性：系統(tǒng)性、科學(xué)性的物流配送中心依賴于合理的分析和系統(tǒng)設(shè)計。配送中心的科學(xué)性要求區(qū)域內(nèi)各個配送中心的合理分布及一定的布局距離，同時需要考慮物流配送中心帶來的噪聲和污染等的影響，因此不能選在離居民點等公共場所較近的地方。</p><p>

16、　　便利性：便利性包括兩方面。一是配送點與配送終端（即顧客）的距離及交通的便利；二是配送點與上一級配送源的貨物流通的便利，因此配送點應(yīng)選擇相對空曠且利于區(qū)際貿(mào)易的地方。</p><p>　　2.3物流配送中心選址的影響因素 </p><p>　　物流配送中心的選址是物流的核心部分，物流配送中心的選址涉及到許多方面的問題，主要概括為一下四個，包括：</p><p>　

17、　社會環(huán)境問題：在城市區(qū)域內(nèi)小范圍的物流配送應(yīng)考慮在人口分布較密集的地區(qū)。其一，方便當(dāng)?shù)氐奈锪髋渌停黄涠欠奖銓⒃擖c作為中轉(zhuǎn)站向與其他偏遠地區(qū)的物資流動。</p><p>　　周圍交通問題：物流中最主要的就是交通問題，距離主要交通干道越近，則運輸成本越低。但是要考慮到在交通發(fā)達地帶其低價相對較高，所以要選擇與交通干道距離合理的地方。</p><p>　　3）經(jīng)濟問題：考慮到配送點的設(shè)施及維

18、護和配送點密度，應(yīng)保證在最小建設(shè)投資上設(shè)置合理數(shù)量的配送點。</p><p>　　地理環(huán)境問題：由于配送地點需能存放較多的物品所以所需空間較大，所以應(yīng)盡量選在有較大面積的地勢平坦、比較空曠的地方。</p><p>　　2.4物流配送選址及路徑優(yōu)化流程圖</p><p>　　綜合各影響因素，本文設(shè)計的物流配送點選址及路徑優(yōu)化的技術(shù)路線如下圖2—1：</p>

19、<p>　　鄉(xiāng)鎮(zhèn)點分布 dem數(shù)據(jù) 道路分布圖</p><p>　　點緩沖區(qū)分析 坡度圖 道路緩沖區(qū)分析</p><p>　　點緩沖區(qū)重分類 坡度重分類 道路緩沖區(qū)重分類</p><p>　　疊加分析 建

20、立道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集</p><p><b>　　最短路徑分析</b></p><p>　　圖2—1 配送中心點選址及路徑優(yōu)化流程圖</p><p><b>　　3 實例研究</b></p><p>　　由ESRI公司開發(fā)的ARCGIS系列軟件，其功能齊全，有較完善的空間分析工具，并且操作簡單。利用A

21、RCGIS軟件的空間分析進行制作坡度圖、緩沖區(qū)分析、疊加分析、重分類、最短路徑分析等操作，可快速簡單的實現(xiàn)一個小范圍區(qū)域內(nèi)物流配送中心點的選址及布局。根據(jù)上述分析利用ARCGIS實現(xiàn)選址過程如下：</p><p><b>　　3.1研究區(qū)域概況</b></p><p>　　本文以福建省平和縣地區(qū)為例，對平和縣地區(qū)物流配送中心選址優(yōu)化及布局。該區(qū)域有15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，包括10

22、個鎮(zhèn)：小溪鎮(zhèn)、山格鎮(zhèn)、文峰鎮(zhèn)、九峰鎮(zhèn)、大溪鎮(zhèn)、安厚鎮(zhèn)、南勝鎮(zhèn)、霞寨鎮(zhèn)、坂仔鎮(zhèn)、蘆溪鎮(zhèn)；5個鄉(xiāng)：國強鄉(xiāng)、長樂鄉(xiāng)、五寨鄉(xiāng)、秀峰鄉(xiāng)、崎嶺鄉(xiāng)。平和縣位于福建省漳州市的西南部，地理位置為北緯 的24°02′-24°35′，東經(jīng)為116°54′-117°31′。東邊緊鄰龍海市、漳浦縣，西部毗鄰廣東，南靠云霄、詔安縣，北與南靖、龍巖永定縣相接，區(qū)位優(yōu)勢十分明顯。平和縣山地較多，且平均海拔較高，河谷、盆地、小平原

23、錯落其間，地形起伏較大。因此在選址過程中，要充分考慮由于地形起伏不同帶來的物流配送中的消費問題。在選址時需要綜合的考慮地段的租金、面積、土地利用、坡度以及網(wǎng)點可輻射范圍等因素，結(jié)合分析選出適宜區(qū)域作為目標(biāo)中心點。</p><p>　　3.2 GIS環(huán)境下物流中心選址的實現(xiàn)</p><p>　　本文基于GIS環(huán)境下借助ARCGIS9.3軟件完成分析過程，在平和縣全縣15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中選出其中5個做

24、為物流配送的中心點。做如下述操作：</p><p>　　3.2.1數(shù)據(jù)的組織</p><p>　　根據(jù)分析的影響因素，對區(qū)域內(nèi)相關(guān)的空間實體用Arcgis軟件進行數(shù)字化，并賦予相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，得到平和縣各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)點分布圖、主要交通干道圖。在軟件中加載用于分析的所有圖層數(shù)據(jù)。</p><p>　　3.2.2對各個圖層進行處理，派生數(shù)據(jù)集</p><p

25、>　　對居民點進行緩沖區(qū)分析?？紤]到距離成本問題，因此設(shè)點每個配送網(wǎng)點最大距離為500米，以便物流的及時配送。由于配送點運營產(chǎn)生的噪音和污染問題，要求在500米的緩沖區(qū)內(nèi)配送點應(yīng)在居民點及商業(yè)網(wǎng)點等的200之外，得到如下圖3—1的結(jié)果；</p><p>　　圖3—1 居民點的緩沖區(qū)圖</p><p>　　同理，利用緩沖區(qū)分析交通干道，交通便利是物流核心部分，因此設(shè)定配送點距離主要交

26、通干道不超過 100米，得到如下圖3—2的結(jié)果：</p><p>　　圖3—2 主要交通要道緩沖區(qū)圖</p><p>　　在arcgis軟件空間分析模塊中的提取坡度工具，制作坡度圖，如下圖3—3的結(jié)果：</p><p><b>　　圖3—3 坡度圖</b></p><p>　　對各個派生數(shù)據(jù)集進行重分類，使用重分類工具

27、，給各個數(shù)據(jù)集重新劃分等級，越符合條件的區(qū)域賦予較高的值，不符合條件的區(qū)域賦予較小的值。例如：在坡度圖中，坡度最低的等級賦予最高的值，坡度次低的等級賦予次一級的數(shù)值，以此類推，進行重分類。如下圖3—4的結(jié)果：</p><p>　　圖3—4 對坡度圖進行重分類的結(jié)果</p><p>　　對各個影響因素賦予權(quán)重，權(quán)重的計算采用許捍衛(wèi)等基于arc Engine的GIS三維功能開發(fā)技術(shù)研究中提到的

28、排序倒數(shù)法進行計算，即將所有的影響因素按照升序或降序的順序排列，將影響最大的因素賦予最低值1，以此類推并利用公式一計算出各個影響因素的權(quán)值：</p><p><b>　　（3—1）</b></p><p>　　其中：是第j個影響因素的歸一化權(quán)重值；是第j個影響因素在影響因素序列中的序列號。上式中，分子表示每個影響因素的權(quán)重，分母表示多條影響因素的權(quán)重之和。按照此計算公

29、式得出各個影響因素的權(quán)重值分別為：主要交通要道的權(quán)值為6/11，鄉(xiāng)鎮(zhèn)點的權(quán)值為2/11，坡度的權(quán)值為3/11。</p><p>　　最后利用空間分析模塊中的柵格計算（Raster calculator）將各個圖層數(shù)據(jù)進行疊加操作，得出符合條件的區(qū)域。其計算公式為：</p><p>　　[Distance to 道路] * 6/11 + [Distance to 點] * 2/11 + [坡

30、度重分類] *3/11 （3—2）</p><p>　　計算之后產(chǎn)生如下圖4—5的結(jié)果：</p><p>　　圖3—5 選取的5個配送點</p><p>　　將得出的結(jié)果圖按等級顯示，設(shè)置等級越高在圖層上顯示為顏色越深，即越適宜建設(shè)物流配送點的區(qū)域。最后根據(jù)結(jié)果的顯示，結(jié)合實際選取與其最近的鄉(xiāng)鎮(zhèn)最為配送點。得出平和縣包括縣城在內(nèi)的5個配送點為

31、：小溪鎮(zhèn)、霞寨鎮(zhèn)、坂仔鎮(zhèn)、國強鄉(xiāng)、崎嶺鄉(xiāng)。</p><p>　　3.3 計算鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的最短距離</p><p>　　加載已知的道路圖、配送點及鄉(xiāng)鎮(zhèn)點信息圖層。在道路圖層的屬性表中添加“距離”屬性，并自動生成道路距離，</p><p>　　3.3.1自動生成距離</p><p>　　在道路圖層屬性表中生成道路的距離屬性，單位為米。如下圖：<

32、;/p><p>　　圖 3—6 生成的距離屬性</p><p>　　3.3.2利用arccatolog建立道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集</p><p>　　提取鄉(xiāng)鎮(zhèn)點的信息，將所有點拓撲到道路的節(jié)點上。</p><p>　　3.3.3最短路徑分析</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)分析中最近設(shè)施。以鄉(xiāng)鎮(zhèn)點作為目的地，配送點為出發(fā)地，對各個目的地進

33、行最短路徑分析。由于具有多個出發(fā)點，且出發(fā)地與目的地數(shù)量不同，故在closest facility的屬性中設(shè)置分析時每個目的地尋求3條最短路徑。得出最短路徑如下圖：</p><p><b>　　3—7 最短路徑圖</b></p><p>　　得到與配送點與配送的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及距離如下圖：</p><p>　　圖 3—8 所有路徑距離圖</p>

34、;<p>　　以name排序，保留到每個目的地的最短距離，最終得到如下圖結(jié)果：</p><p>　　圖 3—9 配送鄉(xiāng)鎮(zhèn)的最短距離圖</p><p>　　這樣，當(dāng)貨物在到達平和縣城的小溪鎮(zhèn)經(jīng)過分揀后，將有5輛車同時將貨物運至其他4個配送點作為中轉(zhuǎn)站，貨物到達配送點后再進行分揀將貨物轉(zhuǎn)運至該配送點的下一級鄉(xiāng)鎮(zhèn)。例如：由坂仔鎮(zhèn)負責(zé)南勝鎮(zhèn)、五寨鄉(xiāng)的物流配送；由崎嶺鄉(xiāng)負責(zé)九峰鎮(zhèn)、長樂

35、鄉(xiāng)、秀峰鄉(xiāng)的物流配送。如下圖：</p><p>　　圖3—10 配送點的物資流向</p><p><b>　　5. 結(jié)論與展望</b></p><p>　　物流配送系統(tǒng)建立的復(fù)雜不僅僅在于配送中心點的選址，更多的是要利用GIS的數(shù)據(jù)處理功能來處理海量物流數(shù)據(jù)和配送過程因外界因素造成的配送延時。因此在建立物流系統(tǒng)時，應(yīng)充分考慮外界的影響。受外界影

36、響最大的是配送點的選址問題和配送過程的路徑選擇。本文介紹的基于arcgis9.3的軟件的空間分析實現(xiàn)選址，再通過網(wǎng)絡(luò)分析尋求最短路徑。結(jié)合同時考慮到多方面的影響因素，且操作簡單方便，利用arcgis的可視化功能還可以將分析的結(jié)果直觀的呈現(xiàn)出來，是比較實用的一種分析方法。但是，也存在一定的不足：在分析配送點選址的過程中，對影響因素的分析具有一定的主觀性。隨著GIS技術(shù)和科技技術(shù)的飛速發(fā)展，利用GIS來解決物流的問題也將愈加普遍。不僅在于小

37、范圍的配送點的選址，在今后的配送系統(tǒng)設(shè)計中，隨著GIS功能的開發(fā)，貨物的自動裝配，路線的自動規(guī)劃將解放大量的物流配送人員。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　時光荏苒，四年的大學(xué)時光即將過去。在這大學(xué)四年里，各位老師帶給我們的不僅僅是課本上的知識，更多的是專業(yè)技能的培訓(xùn)。他們對待工作的認真，對專業(yè)的嚴謹和對學(xué)術(shù)的探究精神，一直是我所尊崇的榜

38、樣！他們在生活和學(xué)習(xí)上對于我的幫助是我在大學(xué)生活的豐富的寶藏。</p><p>　　在本論文的撰寫及完成的過程中，高鵬老師給予我耐心的指導(dǎo)。從一開始論文選題到撰寫的過程，高鵬老師都詳細的給予輔導(dǎo)，不論是論文思路、論文結(jié)構(gòu)、論文內(nèi)容，還是論文排版、字體字號等，高鵬老師都不厭其煩的一遍一遍給予我們修改指導(dǎo)。老師對于論文指導(dǎo)的認真態(tài)度和對于我們的細心、耐心的態(tài)度讓我深受感動！在此，感謝高鵬老師及所有老師這一段時間的指導(dǎo)

39、和照顧，謝謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 胡剛,王淑琴.針對第三方物流企業(yè)的物流中心選址模型研究[J].公路交通科技,2002(6):172—176．</p><p>　　[2] 劉璇,楊敏華,胡兵.GIS環(huán)境下的物流配送中心選址[B].測繪與空間地理信息,2012,35(07):0138—04.

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46、 ARCGIS</p><p>　　Resources Engineering Surveying Engineering 11 2 classes</p><p>　　2011092645 Zhang xuanxiu Instructor Gao Peng</p><p>　　【abstract】The modern logistics play a key r

47、ole in the development of electronic commerce. In this paper, based on ARCGIS 9.3 software, introduces the GIS network analysis and spatial analysis, on the basis of combined with the actual situation of the realistic en

48、vironment, based on the spatial analysis function of GIS platform, using spatial analysis to a small area at the height of modern e-commerce especially online within the scope of the logistics distribution problems, opti