运输与配送课程设计

摘要

本文首先论述物流系统和GIS的概念及其发展过程，指出两者相结合的可行性。其次，重点对经典物流配送中心选址的模型与算法进行了研究，分别对重心法、混合整数线性规划法进行了描述，指出他们的不足。模糊聚类法和启发式算法分别对重心法和混合整数线性规划法进行了改进，并结合GIS技术对他们进行了优化。启发式算法弥补了混合整数线性规划法的不足，专门解决非线性问题，它不仅考虑了运输成本、固定成本(配送中心建设费)，而且还考虑了因保管产品产生的可变费用、因突发事件而产生的损失费等。之后，又详细地介绍了整个改进和优化过程，并结合实例证明其改进和优化的有效性，求出最佳物流配送中心的位置。最后，结合GPS技术，设计出基于GIS的物流配送系统实施方案。

关键词：GIS 运输与配送物流

第一章绪论

1.1 GIS简介

地理信息系统(GIS)是一门介于信息科学、空间科学与地球科学之间的交叉学科与新技术学科，它将地学空间数据处理与计算机技术相结合，通过系统建立、操作与模型分析，产生对资源环境、区域规划、管理决策、灾害防治等方面的有用信息。它自六十年代出现以来，已得到迅速发展，成为现代地学的重要技术学科与定量化途径之一。

GIS作为一种分析和处理海量地理数据的通用技术，它按照一种新的方式组织和使用数据，以便更有效地分析和产生新的信息;同时GIS的应用也改变了地理信息分发和交换的方式。地理信息系统提供了一种全新的认识和理解地理信息的方式。

1.2 地理信息系统的发展

地理信息系统萌芽于20世纪60年代，加拿大的RogerF.Tonilinson和美国的D撇eF.Marble在不同的地方、从不同角度提出了地理信息系统。1952年，Tomlinson博士提出把常规地图变成数字地图，并存入计算机的想法，以便利用计算机处理和分析大量的土地利用地图数据，并建议加拿大土地调查局建立加拿大地理信息系统(CGIS)，以实现专题地图的叠加与面积测量等。到1972年，CGIs 全面投入运行与使用，成为世界上第一个地理信息系统。与此同时，D~F.Marble 在美国西北大学研制利用计算机进行数据处理的数据处理软件系统，并提出建立地理信息系统软件系统的思想。同期，计算机辅助制图系统的迅速发展，更促进了地理信息系统的发展。

80年代是GIS在理论、方法和技术上取得突破与趋向成熟的阶段。1980年美国地质调查局出版了《空间数据处理计算机软件》的报告，基本总结了1979年以前世界各国GIS的发展概况。进入90年代到现在，GIS在涉及地理信息的各相关领域得到广泛应用，而且很多高校开设了GIS课程，GIS开始向产业化方向发展。

1.3地理信息系统的定义及特征

目前，对地理信息系统的定义有很多种，还存在分歧。这种分歧起因于地理

信息系统本身诞生的历史不长、发展速度快以及应用领域广泛等因素。地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为池理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。因此，地理信息系统具有以下三个方面的特征:

(1)具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力;

(2)以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息;

(3)由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。计算机系统的支持是GIS的重要的特征，使GIS得到快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和动态分析。

第二章基于GIS的城市物流配送系统总体结构设计

基于GIS的城市物流配送系统的总体设计思想是:主功能界面基于通用GIS 软件(如ARC/INFO、Arc/view、M即工nf等)，研究与GIS相结合的城市物流配送系统规划模型及算法(这是本文研究的重点和主体部分)，针对研究所提出的模型和算法编制相应的应用程序模块。

2.1总体结构

根据城市物流配送系统规划需要实现的目标，本文建立的“基于GIS的城市物流配送系统”由如下若干相互独立又相互作用的模块构成:城市物流配送系统GIS数据库、配送中心数目确定模块、配送中心空间布局优化模块、选择配送中心模块以及配送线路优化模块等等

2.2功能设计

基于GIS的城市物流配送系统规划具备如下功能:

(1)配送中心数目确定模块根据规划区域特性(比如:面积、人口等)，以及相应的计算准则可以大致确定出规划年度该区域所需的配送中心数目;

(2)配送中心空间布局优化模块确定规划年度规划区域内配送中心的最优数目和最优位置;

(3)选择配送中心模块是根据一定时段的客肖配送需求来确定具体执行每一次配送任务时需启动哪些配送中心，相应的被启功的配送中心各自负责哪几个客户的配送任务;

(4)配送线路优化模块是针对每一个被选中为配送中心以及分配给其的配送任务，确定配送车辆类型及数量、发车时间以及优化车辆配送路线。其中，城市物流配送系统GIS数据库模块在“纂于GIS的城市物流配送系统”中起着重要作用，它提供规划所需的空间数据和唇性数据。物流配送信息系统与其它信息系统不同之处在于它需要在数据库中记录地理信息，而且有两种类型的地理信息:物流设施以及客户的详细位置信息和相互之间的空间关系信息。用户可以通过GIS 软件平台对GIS数据库中的数据作适当的预处理以及相应分析与操作。

2．3规划步骤

利用GIS实现城市物流配送系统的规划和传统意义上的规划方法有很大的区别，尤其是其规划步骤迥然不同，其规划步骤大致如下:

(l)将规划区域的地理图扫描并使地图数字化，即作出待规划区域的电子地图，并建立相应的GIS数据库;

(2)利用研究成果“基于GIS的城市物流配送系统”得出规划方案;

(3)根据实际情况以及专家意见，对规划方案作适当的调整。

第三章单个配送中心选址规划问题

3.1 问题概述

单个配送中心选址是指某一区域内仅选取一个地址作为配送中心。其模型的建立思路通常是利用坐标和费用函数求出配送中心到需求点之间最小配送费用。

模型简化的假设条件通常是:假设需求量集中于一点，一般根据可变成本来