基于GIS技术的物流管理信息系统集成方法研究

张明湖

（广州大学地理科学学院，广州 510405 ）

摘要   随着物流产业快速发展，物流信息系统建设越来越成为人们关注的焦点。本文分析了国内外物流信息化现状和发展趋势，提出了集成式B/S模式物流信息系统的概念；结合WebGIS、GPS技术的技术优势，进一步提出了基于WebGIS及GPS技术、B/S模式的物流管理信息系统解决方案，并在C#.NET、SQLSever和SuperObject、SuperMapIS的开发环境下，以广州市为例，其实现方式及技术路线进行了初步的开发实践以及深入的理论分析研究。本文的研究，对于融合了GIS、GPS技术的其他同类系统集成同样有着典型的参考意义。

关键词   物流，WebGIS，GPS，集成式B/S模式物流信息系统，面向对象编程技术(OO)，分布式数据库

引   言

物流（logistics）是物品从供应地向接收地的实体流动过程，根据实际需要，将运输、储存、装卸、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合^[1]，如图a所示。物流信息中大约80%的信息与空间位置有关，而运输、仓储、配送等涉及到的信息几乎全部与空间位置有着直接的关系。物流信息具有空间尺度、空间特征的性质，决定了它与空间信息技术，也就是GIS(Geographical Information System，地理信息系统)技术的集成成为可能。GIS在应用中存在的一个重要问题就是如何与各行业应用系统实现无缝集成^[2]，真正使GIS技术作为其中重要的组成部分，参与到物流管理流程中去。此外，物流指的是一定时间内的实体流动，它的时间尺度特性也为其和GPS(Global Position System，全球定位系统)的集成提供了可能。

应用GIS组织管理路网空间数据及属性数据，各种单位进行分类管理，并对路网建立拓扑关系。GPS接收机实时接收卫星信号并转换为坐标信息，与地图数据进行匹配。这是一种典型的GPS与GIS集成形式^[3]。WebGIS作为GIS技术的一个重要分支，它与GPS的这种结合，有着突出的技术优势。B/S模式是当前数据库应用的主流^[4]，在分布式信息管理中已经得到了比较广泛的应用，分布式数据库技术是其技术核心。

在理论分析和开发实践相结合的基础上，本文在物流管理信息系统中引入了GIS及GPS技术提出了基于GIS技术的集成式B/S物流信息系统解决方案，为可视化、可扩展、分布式物流管理信息系统建设开创了一条全新的道路。本文的研究，对于融合了GIS及GPS技术的其他同类系统集成同样有参考意义。

1.物流信息化现状及趋势分析

物流在二战期间出现萌芽，随着信息技术、互联网技术的迅速发展，物流技术融入了许多新的内容，物流管理信息化成为新的研究热点。

国外物流产业的发展现状，可以总结为：物流管理系统化、信息化(如图1.1)，物流技术高速发展；专业物流形成规模，共同配送成为主导；物流企业向集约化、协同化方向发展；电子物流发展迅猛；物流专业人才需求增长，教育培训体系日趋完善^[5]。

由于国内物流起步比较晚，我国物流和西方有着明显的差距，离物流产业专业化、信息化还有相当长的路要走。但是我们也应该看到，近几年来，我国物流行业所取得的一些长足的进步，尤其是进入WTO以后，物流信息化日益受到政府和企业的重视。国内一些大型企业已经建立了相当完善的物流信息系统，如海尔、联想等集团公司正是依赖高度的物流信息化，取得了国内、国际市场上的巨大成功。

随着物流装备技术的发展，网络技术、通讯技术等基础设施也正逐步完善，物流信息化将会更多地采用无线互联网技术、卫星定位技术(GPS)、地理信息系统(GIS)，[①]系统集成化、分布式应用将是未来的发展趋势。

2.物流系统的概念模型分析

在探索物流系统要素分类及物流系统综合评价，考虑到物流系统研究工作中的通用性与指导性的基础上，我国有学者参照[②]霍尔的系统工程三维模型，提出的了物流系统三维概念模型。如下图2.1所示^[8]：

该物流系统三维概念模型对于物流信息系统建设有重要的参考意义。

3.物流系统业务流程分析

系统业务流程是信息管理系统最重要也是最基本的内容。物流管理由于本身涉及的面非常广泛，业务流程相当复杂，而且对于不同的物流公司，他们的业务流程往往差异很大。了解物流业务流程，是物流信息系统建设的首要工作。虽然不同的物流企业，其业务流程有很大的不同，但是从物流供应链来说，都有其共同的特性，一般的物流供应链如下图3.1所示：

在国外来说，信息化往往是以企业的BPR作为先行的，实现信息化的过程实际上就是优化产业结构的一个过程，因此软件往往可以为这些企业带来管理质量上的变化^[7]。对于我国当前物流产业的情况而言，由于缺乏统一的行业标准，各个物流企业的素质也参差不齐，信息化对于企业而言更大的意义只不过是实现了无纸办公而已……这些原因，也大大增加了系统设计的难度。这方面的问题值得深入研究。

4.集成式B/S模式物流管理信息系统设计与分析

在充分分析和研究了现代物流发展现状及发展趋势，参考了目前比较具有代表性的一些物流管理软件以后，本文提出了一种新的物流管理信息系统建设方案，称之为“集成式B/S模式物流信息系统”。这个概念目前还没有一个明确的定义，但是体现了未来物流管理信息系统的主要发展趋势，即功能集成化、分布式应用趋势。它的主要思想在于，搭建一个开放式的物流信息管理平台，采用组件思想，把不同的功能组件进行封装，然后根据用户需求进行相应的整合集成。

本文通过引入GIS及GPS技术，进一步提出了“基于WebGIS及GPS技术、B/S模式的物流管理信息系统”建设方案，针对当前物流信息系统中的一些不足，提出了一系列的技术方案，并结合初步的开发实践，在微软的COM+技术体系下，对集成式B/S模式物流信息系统的实现方法进行了深入的分析研究。

对于GPS技术的集成，本文提出了一种纯粹的数据库管理、应用方案，也就是通过在车辆数据表中增加一些外部关键字，和GPS数据表相关联，而在程序开发中，我们不需要理会GPS数据的处理过程，只对数据库进行操作。这种方式的提出，可以大大降低开发的难度，是一种全新的尝试。

目前GIS及GPS技术在物流信息管理方面的应用研究，对于实现可视化物流信息管理有着重要作用，但是还处于起步阶段，开展这方面的研究非常有理论的前沿意义，以及现实意义。

4. 1系统模型设计

基于WebGIS及GPS技术、B/S模式的物流管理信息系统，其技术核心在于各种先进技术如何真正实现无缝集成。本文结合开发实践，提出了一种基于微软COM+技术体系的集成方案，进行了相关的模型设计。

4.1.1系统结构模型(COM+)

总的来说，涉及到空间信息技术的系统集成主要包括数据集成和功能集成两部分。GIS与其它信息系统本质的区别是数据和功能异构，即使用的数据是以空间数据为主，功能上强调地理分析或空间分析，这是其它系统无法实现的，空间物流系统集成的目的正在于此。数据集成是功能集成的基础。功能集成是指将需要集成的若干系统的功能进行重新组合或整合，以达到系统集成的需要。系统的重建显然是不可取的，比较好的方式是采用组件思想或者面向对象编程的方式^[12]。考虑到分布式信息系统是信息系统发展的主流方式，组件思想也更符合信息系统的发展趋势，因此系统集成需要进行3方面工作，即：数据集成、功能集成、分布式信息系统实现。

采用COM＋架构、.NET开发平台是实现上述目标的比较理想的方式。COM＋是[③]COM的一个再发展，简单说起来，它把COM和MTS的编程模型结合起来，同时又增加了一些新的特性，COM＋的出现，为大型的多功能、集成式信息系统建设提供了一个完美的选择。在COM+技术体系下，系统把每个功能模块封装成为单独的组件，然后通过COM+核心组件进行统一的管理，如下图4.1所示。

这种架构的优势在于，如果需要增加新的功能模块，我们只需要按照规范设计，编写相应的功能模块，在核心模块中做一些简单的改动，就可以把新的组件添加到系统中……这样大大降低了系统集成的难度，提高了系统的可扩展性。

4.1.2网络三层B/S结构

另外，在网络结构上，系统采用三层B/S结构，如下图4.2所示。

系统数据流程简述如下：客户在客户端用浏览器登陆系统，通过指定协议(XML)访问Web服务器，Web服务器接收了用户请求以后，由应用程序访问数据库，等数据库把处理结果返回后，在把信息按指定协议返回给用户。

4.1.3系统功能模型及层次模型设计

本文提出的集成式B/S模式物流管理信息系统主要包括了两大子系统，即物流管理子系统和物流WebGIS子系统，由于采用了COM＋架构，以及组件式的设计思想，整个系统具有良好的可扩展性能。系统功能模型如下图4.3所示。

在此基础上，本文参考了前文所提到的物流三维模型，进一步提出了基于分布式应用的物流信息管理系统层次模型，GIS及GPS技术与分布式数据库技术的有机结合，是整个系统核心的技术框架。系统层次模型如下图4.4所示：

4.2分布式数据库设计

分布式数据库的设计，包括了物流业务数据库、GIS及GPS数据等方面的内容，是B/S模式信息系统应用的核心，对于系统的设计实现具有重要的意义。

1. 分布式数据库设计的基本原则

从全局应用的角度出发，将这些数据库构成分布式数据库系统，实现全局数据的完整性和一致性。各个部门(系统的功能组件)处理本场点的数据，总数据库则存放所有业务数据，并对数据进行完整性和一致性的检查，在不同场地存储同一数据的多个副本，能提高系统的可靠性和可用性以及局部应用的效率，减少了通信代价。分布式数据库系统可以在对当前系统影响最小的情况下进行扩充^[4]。

2. 分布式数据库设计的基本步骤

首先确定数据的物理位置，其次再确定数据库及其对象，最后确定数据存取机制。

3. 分布式数据库设计的关键要素

在物流信息系统中，理顺业务流程，处理好各个数据表之间的相互关系，优化数据存取机制，是整个系统建设的关键。空间数据库及GPS数据库设计，也是当前分布式数据库设计的一个技术难点。本文通过引入了北京超图公司地SuperMap SDX+空间数据库引擎，并提出了一系列的解决方案，分布式数据库结构如下图所示：

4. 系统的数据存取机制、分布式事务处理和分布式查询控制

考虑到物流企业现有数据库之间存在一定的数据冗余，又存在着差异，本系统采用复制加分片的方式进行数据存储；在分布式事务处理方面，使用[④]MSDTC作为事务管理器来协调各个服务器对事务的处理操作，采用两阶段提交的方式来进行控制。另外，由于SQL Server支持分布式查询，即包括来自两个或更多服务器数据的查询^[4]，支持服务器间的检索、更新和游标，并使用MSDTC保证节点间事务语义，维护服务器间的安全，为分布式数据库应用提供了安全保障。

4.3系统技术实现方法

在具体实现上，本系统采用微软最新的.NET平台，使用C#和ASP语言，以及XML可扩展语言等进行开发。数据库平台采用的是Microsoft的SQLSever2000数据库；GIS平台是北京超图公司的SuperMapGIS2003系列。

4.3.1系统主要的程序架构(C#)

C#语言作为.NET平台中首推的下一代语言，吸收了C语言等多种语言的特点，而且具备了强大的网络开发功能。以公司资料管理功能模块为例，实现对数据库的操作，它一共包括了B_Company.aspx，B_Company_Add.aspx，B_Company_Del.aspx，B_CompanyCenter.aspx，实现打印功能部分，包括了两个文件B_CompanyPrint.aspx和B_Customer_Center.aspx.cs。程序功能模块关系如下图4.6所示：

其他的各个程序模块也基本上采取了这样的结构，从而搭建起整个系统架构。

4.3.2 XML可扩展语言

XML作为一种可扩展语言，在进行数据交换的时候有突出的优势^[13]。XML数据在内存中的表示是常见的结构化方法，尽管实际的XML数据在文件中或从另一个对象传入时，是以线性方式存储的。以下是一个XML数据示例^[14]：

       通过定义XML文本的结构，我们可以很方便的使用它来进行数据的交换。

4.3.3 ASP编程

       ASP的网络开发方面，主要参考了 SuperMap IS的示范程序代码，在这个框架的基础上，我们可以利用C#.NET等工具进行二次开发。如需要改动地图服务端口设置，可以打开mapview.asp文件进行设置，切换其他城市地图，如下图4.8所示：

5.物流管理信息系统功能介绍

       本系统包括了两个子系统，分别是物流管理子系统以及WebGIS子系统，每个子系统下面又包含有多个功能模块（组件），以及多个预备的扩展接口。

5.1物流管理系统功能介绍

物流管理子系统主要包括了以下九个功能模块，而且具有良好的系统可扩展性。

1、基本资料：包括了公司、网点、客户、车辆、产品等方面的信息管理，主要实现的是数据库的增删改等操作。

2、运营管理：运输对于物流而言是非常重要的一个环节，而且也是GIS和GPS技术应该发挥作用的一个环节，主要包括了开单、发车管理、在途跟踪、路线选择等方面的功能。

3、仓储管理：包括了仓库管理、出库入库、仓库空间查询等方面的功能。

4、车辆管理：包括了派车管理、安全记录、保养维修等方面的功能。

5、财务管理：集成了财务报表、费用查询统计等方面的日常办公功能。

6、数据管理：管理GIS数据以及GPS数据。

7、综合查询：包括了信息查询、业务查询等方面的内容。

8、功能扩展：主要是Web功能扩展。

9、系统管理：便于系统管理员进行系统管理和设置。

整个系统由于采用了组件式结构，所有的功能模块都被封装成一个组件，增加一个功能也就示增加一个组件，增加一个网页，大大提高了系统可扩展性。系统各个主要界面如下图5.1a－5.1f 所示：

5.2 WebGIS系统功能介绍

WebGIS子系统主要包括了GIS/GPS相关功能组件。

它可以通过物流管理子系统中提供的多个数据接口打开，主要的功能就是解决物流信息管理中和空间位置有关的问题，实现物流的可视化管理；另外，也结合了GPS功能，实现数据的动态更新；WebGIS和物流管理子系统之间，可以采用XML技术来传递数据……就目前的开发进度而言，主要还是以SuperMapIS2003提供的程序模板为基本框架的，系统界面如下图5.2a-5.2f所示：

6.结语

综上所述，WebGIS以及GPS技术的结合有着突出的优势，为物流信息管理提供了强大的技术支持，随着网络技术、通讯技术的快速发展，这两种技术手段在物流信息系统中也将会发挥更为重要的作用。如何吸取西方先进的物流管理经验，探索一条符合我国当前国情的物流信息化道路是当前研究的热点话题。

针对目前物流信息系统建设中的一些不足，本文通过引入WebGIS及 GPS技术，在微软COM+架构下，采用网络三层B/S结构、分布式数据库技术以及面向对象编程等先进的技术方法，对集成式、组件化的物流管理信息系统设计和实现方法进行了分析研究。该系统具有良好的可扩展性、可移植性以及可维护性，将有效地提高物流信息管理的可视化程度，能够很好地满足物流信息管理未来的可视化、分布式应用需求，具有突出的现实意义和理论创新意义，对于融合了GIS、GPS技术的同类信息系统建设同样有参考价值。

参考文献

致 谢

[①]当代物流的一个重要发展趋势，即集物流管理信息化、机械化、自动化、智能化于一体^[5]。

[②] 霍尔三维结构是美国通信工程师和系统工程专家A·D·霍尔于1969年提出的。它以时间维、逻辑维、知识维组成的立体空间结构来概括地表示出系统工程的各阶段、各步骤以及所涉及的知识范围。

[③] COM、MTS和DCOM是基于微软Windows平台的一些技术架构。COM最初作为桌面操作系统平台上的组件技术，并通过底层的远程支持使组件技术延伸到了分布式应用领域。MTS为COM增添了许多新的内容，弥补了COM和DCOM的一些不足，它注重于服务器一端的组件管理和配置环境。

[④]Microsoft Distributed Transaction Coordinator