毕业设计（论文）-基于ARCGIS的物流配送点选址和路径优化.doc

龙岩学院资源工程学院毕业论文 题 目： 基于ARCGIS的物流配送点选址和路径优化 专 业： 测绘工程 班 级： 11测绘（二）班 学 号： 2011092645 姓 名： 张璇秀 指导教师： 高鹏 职称： 讲师 资源工程学院基于ARCGIS的物流配送点选址和路径优化院（系） 资源工程学院 测绘专业2011092645 张璇秀 指导老师 高鹏 【摘要】现代物流对于电子商务的发展起到关键性的作用。本文基于ARCGIS 9.3软件，在介绍GIS网络分析和空间分析功能的基础上，基于GIS平台，结合环境的实际情况，针对电子商务，特别在节假活动期间的网购高峰期，造成在小区域范围内的短时间大批量的配送问题，实现配送点选址和配送路径的优化。【关键词】arcgis 空间分析 物流配送 中心选址 路径优化 目录1. 引言11.1 GIS与物流配送的发展现状11.2 课题研究的意义与内容12.基于GIS物流配送的技术路线12.1物流配送中心选址12.2物流配送中心选址的原则12.3物流配送中心选址的影响因素22.4物流配送选址及路径优化流程图23 实例研究33.1研究区域概况33.2 GIS环境下物流中心选址的实现33.2.1数据的组织33.2.2派生数据集33.3 计算乡镇之间的最短距离63.3.1自动生成距离63.3.2建立道路网络数据集63.3.3最短路径分析65. 结论与展望8致谢9参考文献101. 引言1.1 GIS与物流配送的发展现状 随着交通设施的逐步建成，物流业作为现代企业竞争的另一主要利润来源和电子商务发展的基础，其发展受到越来越多人的关注。在针对小范围、大批量的配送中，建立健全的配送系统是提高物流效率的重要保障。传统的城市物流配送中心在选址和布局时，大多是依靠人的主观判断和历史经验的推断来决定的，缺乏了客观性和科学性。在对客户、设施的空间分布及车辆调度方面不能达到直观的可视化管理，而且很难对比较复杂的业务进行规划和分析。人们经过不断的探究、尝试，总结出许多配送点选址的模型和路径优化算法。选址模型种类繁多，大致分为定性和定向两大类。常见使用的有定性模型结合AHP（层次分析法）和模糊综合评价对各方案指标进行评价，找出最优点；定量模型主要有重心模型、鲍姆尔沃夫模型等。这些模型的特点是简单实用，但是具有较强的主观性，不能综合的考虑实际地形或地价等经济因素而使候选点与配送点的合理性存在差距。在路径优化方面，如经典的dijstra算法、蚁群算法等，但是这些算法复杂度较高，运算时耗时较长而不便于使用。1.2 课题研究的意义与内容 物流配送点选址作为物流配送过程中的中转站是物流中十分重要的一部分。事实上，随着GIS的开发与发展，越来越多人把目光放在基于GIS等先进手段来进行物流配送问题的研究，并取得了不少的成果。针对模型及算法所存在的缺陷，本文利用arcgis9.3 desktop综合实际的地形、道路情况、人口分布等多个影响因素对物流配送点进行分析，在平和县15个乡镇中选取其中5个乡镇作为配送点。再利用这5个配送点求出与其他乡镇的最短路径，将物资配送至其相邻乡镇，从而减少物流运输的车辆以达到降低物流运输的成本。最后运用软件中最短路径的工具直观的显示配送点至需求点的路径、距离及走向。克服了传统选址考虑单一的问题，又能直观的显示路径分析的结果。GIS本身是个很强大的信息系统，具有对海量数据进行管理、处理和分析功能，利用GIS平台在分析物流配送点的选址及路径优化都具有天然的优势。2.基于GIS物流配送的技术路线2.1物流配送中心选址 从小范围来看，物流中心点占地较大，辐射范围广，在小范围交通较不发达地区选择合理的物流中心点能有效节省费用，提高城镇之间的物流配送效率，保证物流的平衡发展。对于一个县城而言，目前的物流配送服务并不完善。如何快速将集中的货物运转至各个乡镇是提高物流效率的一个重要问题。从大范围来看，现代经济社会高速发展，物流作为企业竞争的另一主要利润来源，如何提高物流配送效率，直接影响它的经济利益、资源的配置及企业的改革发展。因此，合理选择配送中心点不仅有益于中心点建成后的运作、对物流的控制水平及工作效率，也影响其所依托的地区的经济和环境发展。本文以福建省平和县为研究区域，对平和县区域内的15个乡镇进行综合分析从中选取不多于5个乡镇作为物流配送的中心点，当货物由上一级（市区）配送点流动到该县，由该县的物流总站（县城）先将货物分别转运至其余5个配送点，再由着5个配送点将货物运送至其相邻的乡镇。运用这样的配送模式，将有效的提高物流的速度，并在一定程度上较少了物流的费用。2.2物流配送中心选址的原则 物流配送点选址的合理性不仅仅关系到物流的服务质量，更重要的是考虑到如何提高物流系统的整体经济效益来提高企业的利益。而提高经济效益的一个主要途径就是降低成本，例如合理安排配送车辆、拥有良好的交通条件，就可以有效降低配送中的成本。结合各方面，从以下几点分析配送点选址的原则：1） 经济性：经济性是任何商、企业首先考虑的因素。物流配送中心点选址的经济性包括：选址的地价、配送点的建设投资以及因配送距离造成的运输成本，并且重视现有设施的利用改造。土地资源的有限性、交通需求空间的矛盾是当前我国首要解决的城市问题之一，配送中心的选址需充分考虑节约土地资源。2） 科学性：系统性、科学性的物流配送中心依赖于合理的分析和系统设计。配送中心的科学性要求区域内各个配送中心的合理分布及一定的布局距离，同时需要考虑物流配送中心带来的噪声和污染等的影响，因此不能选在离居民点等公共场所较近的地方。3） 便利性：便利性包括两方面。一是配送点与配送终端（即顾客）的距离及交通的便利；二是配送点与上一级配送源的货物流通的便利，因此配送点应选择相对空旷且利于区际贸易的地方。2.3物流配送中心选址的影响因素 物流配送中心的选址是物流的核心部分，物流配送中心的选址涉及到许多方面的问题，主要概括为一下四个，包括：1） 社会环境问题：在城市区域内小范围的物流配送应考虑在人口分布较密集的地区。其一，方便当地的物流配送；其二是方便将该点作为中转站向与其他偏远地区的物资流动。2） 周围交通问题：物流中最主要的就是交通问题，距离主要交通干道越近，则运输成本越低。但是要考虑到在交通发达地带其低价相对较高，所以要选择与交通干道距离合理的地方。3）经济问题：考虑到配送点的设施及维护和配送点密度，应保证在最小建设投资上设置合理数量的配送点。4） 地理环境问题：由于配送地点需能存放较多的物品所以所需空间较大，所以应尽量选在有较大面积的地势平坦、比较空旷的地方。2.4物流配送选址及路径优化流程图综合各影响因素，本文设计的物流配送点选址及路径优化的技术路线如下图21： 乡镇点分布 dem数据 道路分布图 点缓冲区分析 坡度图 道路缓冲区分析 点缓冲区重分类 坡度重分类 道路缓冲区重分类 叠加分析 建立道路网络数据集 最短路径分析图21 配送中心点选址及路径优化流程图3 实例研究 由ESRI公司开发的ARCGIS系列软件，其功能齐全，有较完善的空间分析工具，并且操作简单。利用ARCGIS软件的空间分析进行制作坡度图、缓冲区分析、叠加分析、重分类、最短路径分析等操作，可快速简单的实现一个小范围区域内物流配送中心点的选址及布局。根据上述分析利用ARCGIS实现选址过程如下：3.1研究区域概况 本文以福建省平和县地区为例，对平和县地区物流配送中心选址优化及布局。该区域有15个乡镇，包括10个镇：小溪镇、山格镇、文峰镇、九峰镇、大溪镇、安厚镇、南胜镇、霞寨镇、坂仔镇、芦溪镇；5个乡：国强乡、长乐乡、五寨乡、秀峰乡、崎岭乡。平和县位于福建省漳州市的西南部，地理位置为北纬 的2402-2435，东经为11654-11731。东边紧邻龙海市、漳浦县，西部毗邻广东，南靠云霄、诏安县，北与南靖、龙岩永定县相接，区位优势十分明显。平和县山地较多，且平均海拔较高，河谷、盆地、小平原错落其间，地形起伏较大。因此在选址过程中，要充分考虑由于地形起伏不同带来的物流配送中的消费问题。在选址时需要综合的考虑地段的租金、面积、土地利用、坡度以及网点可辐射范围等因素，结合分析选出适宜区域作为目标中心点。3.2 GIS环境下物流中心选址的实现 本文基于GIS环境下借助ARCGIS9.3软件完成分析过程，在平和县全县15个乡镇中选出其中5个做为物流配送的中心点。做如下述操作：3.2.1数据的组织 根据分析的影响因素，对区域内相关的空间实体用Arcgis软件进行数字化，并赋予相应的属性数据，得到平和县各个乡镇点分布图、主要交通干道图。在软件中加载用于分析的所有图层数据。3.2.2对各个图层进行处理，派生数据集 对居民点进行缓冲区分析。考虑到距离成本问题，因此设点每个配送网点最大距离为500米，以便物流的及时配送。由于配送点运营产生的噪音和污染问题，要求在500米的缓冲区内配送点应在居民点及商业网点等的200之外，得到如下图31的结果；图31 居民点的缓冲区图 同理，利用缓冲区分析交通干道，交通便利是物流核心部分，因此设定配送点距离主要交通干道不超过 100米，得到如下图32的结果：图32 主要交通要道缓冲区图 在arcgis软件空间分析模块中的提取坡度工具，制作坡度图，如下图33的结果：图33 坡度图 对各个派生数据集进行重分类，使用重分类工具，给各个数据集重新划分等级，越符合条件的区域赋予较高的值，不符合条件的区域赋予较小的值。例如：在坡度图中，坡度最低的等级赋予最高的值，坡度次低的等级赋予次一级的数值，以此类推，进行重分类。如下图34的结果：图34 对坡度图进行重分类的结果 对各个影响因素赋予权重，权重的计算采用许捍卫等基于arc Engine的GIS三维功能开发技术研究中提到的排序倒数法进行计算，即将所有的影响因素按照升序或降序的顺序排列，将影响最大的因素赋予最低值1，以此类推并利用公式一计算出各个影响因素的权值： （31）其中：是第j个影响因素的归一化权重值；是第j个影响因素在影响因素序列中的序列号。上式中，分子表示每个影响因素的权重，分母表示多条影响因素的权重之和。按照此计算公式得出各个影响因素的权重值分别为：主要交通要道的权值为6/11，乡镇点的权值为2/11，坡度的权值为3/11。最后利用空间分析模块中的栅格计算（Raster calculator）将各个图层数据进行叠加操作，得出符合条件的区域。其计算公式为： Distance to 道路 * 6/11 + Distance to 点 * 2/11 + 坡度重分类 *3/11 （32）计算之后产生如下图45的结果：图35 选取的5个配送点 将得出的结果图按等级显示，设置等级越高在图层上显示为颜色越深，即越适宜建设物流配送点的区域。最后根据结果的显示，结合实际选取与其最近的乡镇最为配送点。得出平和县包括县城在内的5个配送点为：小溪镇、霞寨镇、坂仔镇、国强乡、崎岭乡。3.3 计算乡镇之间的最短距离 加载已知的道路图、配送点及乡镇点信息图层。在道路图层的属性表中添加“距离”属性，并自动生成道路距离，3.3.1自动生成距离 在道路图层属性表中生成道路的距离属性，单位为米。如下图：图 36 生成的距离属性3.3.2利用arccatolog建立道路网络数据集 提取乡镇点的信息，将所有点拓扑到道路的节点上。3.3.3最短路径分析 网络分析中最近设施。以乡镇点作为目的地，配送点为出发地，对各个目的地进行最短路径分析。由于具有多个出发点，且出发地与目的地数量不同，故在closest facility的属性中设置分析时每个目的地寻求3条最短路径。得出最短路径如下图：37 最短路径图得到与配送点与配送的乡镇及距离如下图：图 38 所有路径距离图以name排序，保留到每个目的地的最短距离，最终得到如下图结果：图 39 配送乡镇的最短距离图这样，当货物在到达平和县城的小溪镇经过分拣后，将有5辆车同时将货物运至其他4个配送点作为中转站，货物到达配送点后再进行分拣将货物转运至该配送点的下一级乡镇。例如：由坂仔镇负责南胜镇、五寨乡的物流配送；由崎岭乡负责九峰镇、长乐乡、秀峰乡的物流配送。如下图：图310 配送点的物资流向5. 结论与展望 物流配送系统建立的复杂不仅仅在于配送中心点的选址，更多的是要利用GIS的数据处理功能来处理海量物流数据和配送过程因外界因素造成的配送延时。因此在建立物流系统时，应充分考虑外界的影响。受外界影响最大的是配送点的选址问题和配送过程的路径选择。本文介绍的基于arcgis9.3的软件的空间分析实现选址，再通过网络分析寻求最短路径。结合同时考虑到多方面的影响因素，且操作简单方便，利用arcgis的可视化功能还可以将分析的结果直观的呈现出来，是比较实用的一种分析方法。但是，也存在一定的不足：在分析配送点选址的过程中，对影响因素的分析具有一定的主观性。随着GIS技术和科技技术的飞速发展，利用GIS来解决物流的问题也将愈加普遍。不仅在于小范围的配送点的选址，在今后的配送系统设计中，随着GIS功能的开发，货物的自动装配，路线的自动规划将解放大量的物流配送人员。致谢 时光荏苒，四年的大学时光即将过去。在这大学四年里，各位老师带给我们的不仅仅是课本上的知识，更多的是专业技能的培训。他们对待工作的认真，对专业的严谨和对学术的探究精神，一直是我所尊崇的榜样！他们在生活和学习上对于我的帮助是我在大学生活的丰富的宝藏。在本论文的撰写及完成的过程中，高鹏老师给予我耐心的指导。从一开始论文选题到撰写的过程，高鹏老师都详细的给予辅导，不论是论文思路、论文结构、论文内容，还是论文排版、字体字号等，高鹏老师都不厌其烦的一遍一遍给予我们修改指导。老师对于论文指导的认真态度和对于我们的细心、耐心的态度让我深受感动！在此，感谢高鹏老师及所有老师这一段时间的指导和照顾，谢谢！参考文献1 胡刚,王淑琴.针对第三方物流企业的物流中心选址模型研究J.公路交通科技,2002(6):1721762 刘璇,杨敏华,胡兵.GIS环境下的物流配送中心选址B.测绘与空间地理信息,2012,35(07):013804.3 蓝岚,杨武年,郑富强, 等.GIS在现代城市物流配送中的应J.2010(1):00930103.4 计会凤,徐爱功,陈旭.基于GIS的物流配送中心选址模型研究J.测绘科学,2009,34(4):9596.5 林娜,李志,基于.GIS和遗传算法的物流配送中心的选址研究J.遥感信息,GIS技术,2010,111:01050110.6 胡刚,王淑琴,李铁柱,等.针对第三方物流企业的物流中心选址模型研究J.公路交通科技,2002,19(6):172176.7 丁浩,李电生.城市物流配送中心选址方法的研究J.华中科技大学学报,城市科学版,2004,21(1):5154.8 刘珊红,蓝文惊.基于GIS的校园物流管理信息系统的设计与实现以集美大学为例J.物流科技,2013,3:2426.9 许捍卫,等.基于ARCengine的GIS三维功能开发技术研究J.测绘工程,2006,15(6)，505210 忻瑞婵.物流配送系统中最大规模最短路径算法的研究J.中国管理信息化,2008,11(5):6769.11 郑湘丽.基于GIS先验知识的智能配送优化及实现J.计算技术与自动化,2011,30(4):111114.12 梁爽,王爽,杨晓峰,等.GIS在现代物流静态路径规划中的应用研究J.测绘标准化,2012:2324.13 钮亮,张宝友,李剑锋.基于GIS的物流配送最短路径的设计和实现J.现代物流,江苏商论2012:5760.14 肖定华,黄艳国.基于GIS区域内连锁超市物流配送系统的实现J.科技广播,2007:156158.15 乐国友,张作昌.基于GIS的物流中心单点设施选址优化研究J.物流技术,2013,32(12):205207.16 王变利,袁占.良郭敏.GIS在物流配送系统中的应用D.焦作市高新区世纪大道:河南理工大学,2010.Distribution on the point location and route optimizationbase on ARCGISResources Engine