基于北斗的交通物流運(yùn)輸系統(tǒng)研究

朱為建

【摘 要】文章提出交通物流運(yùn)輸GIS大數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建，對(duì)大量的、復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的管理，為系統(tǒng)提供智能化的地理信息服務(wù)。系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，運(yùn)用北斗衛(wèi)星定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、路網(wǎng)采集技術(shù)等為用戶提供物流運(yùn)輸專題圖服務(wù)、智能路網(wǎng)信息服務(wù)等，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集與處理、可視化調(diào)度、遠(yuǎn)程監(jiān)控、統(tǒng)一指揮的一體化智能管理。

【關(guān)鍵詞】北斗；大數(shù)據(jù)中心；空間數(shù)據(jù)信息；物流運(yùn)輸

【中圖分類號(hào)】TN961 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）10-0019-03

0 引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是繼美國(guó)GPS和俄羅斯GLONASS之后我國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為用戶提供全球范圍、全天候、高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航定位和授時(shí)服務(wù)[1]。目前，北斗技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用于交通業(yè)、運(yùn)輸業(yè)，未來(lái)我國(guó)的交通運(yùn)輸行業(yè)，尤其是物流運(yùn)輸服務(wù)業(yè)將主要依靠北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位[2]。本文研究的系統(tǒng)是運(yùn)用北斗定位技術(shù)對(duì)物流運(yùn)輸車輛進(jìn)行全程監(jiān)控，結(jié)合GIS技術(shù)，構(gòu)建針對(duì)交通物流運(yùn)輸?shù)腉IS大數(shù)據(jù)中心，為交通物流運(yùn)輸提供智能化的地理信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)交通物流車輛的全程監(jiān)管、調(diào)度及物流車輛的統(tǒng)一管理和指揮。

1 交通物流運(yùn)輸GIS大數(shù)據(jù)中心

交通物流運(yùn)輸系統(tǒng)需要擁有龐大的數(shù)據(jù)體系作為其數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文圍繞著大數(shù)據(jù)中心為核心，利用基于異構(gòu)數(shù)據(jù)源的多數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、分析、應(yīng)用及以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建適用于系統(tǒng)的交通物流運(yùn)輸GIS大數(shù)據(jù)中心，其框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。大數(shù)據(jù)中心通過(guò)GIS粒子群優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)交通物流運(yùn)輸GIS大數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的快速調(diào)用與高效檢索，為系統(tǒng)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)保證。

本文構(gòu)建的大數(shù)據(jù)中心的體系分為應(yīng)用層、數(shù)據(jù)分析層和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)層三大層。

應(yīng)用層是交通物流運(yùn)輸過(guò)程中所涉及的GIS、北斗定位/導(dǎo)航、無(wú)線傳感器、射頻識(shí)別（RFID）等物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)，與基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)、交通物流運(yùn)輸信息數(shù)據(jù)的聯(lián)合應(yīng)用。

數(shù)據(jù)分析層對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析和挖掘[3]，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能，以及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和處理功能。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)層包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)入庫(kù)。數(shù)據(jù)采集通過(guò)安裝在車輛中的終端設(shè)備、傳感器等設(shè)備采集或人工采集獲得交通運(yùn)輸過(guò)程中相關(guān)物流運(yùn)輸數(shù)據(jù)的靜態(tài)、歷史、動(dòng)態(tài)等數(shù)據(jù)，并存入2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中?；A(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)包括人員信息、車輛基本信息、路線信息、物流信息等其他基礎(chǔ)信息。交通物流運(yùn)輸信息數(shù)據(jù)是指矢量化的數(shù)據(jù)信息，包括GIS地圖信息、北斗定位/導(dǎo)航信息、物流追蹤與監(jiān)測(cè)信息等數(shù)據(jù)信息，并與應(yīng)用層的數(shù)據(jù)應(yīng)用相呼應(yīng)。

2 交通物流運(yùn)輸系統(tǒng)

交通物流運(yùn)輸系統(tǒng)主要基于北斗衛(wèi)星定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、路網(wǎng)采集技術(shù)等進(jìn)行研究，探討系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理、路網(wǎng)信息的查詢、物流專題服務(wù)、GIS關(guān)鍵信息服務(wù)等功能實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)對(duì)GIS引擎進(jìn)行研究，更好地在電子地圖上以圖形、圖像的方式實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)交互操作及空間數(shù)據(jù)的查詢、分析等功能，為用戶提供可視化的地理信息服務(wù)。

2.1 空間數(shù)據(jù)管理

空間數(shù)據(jù)是GIS的核心[4]，系統(tǒng)通過(guò)空間數(shù)據(jù)引擎，融合基于數(shù)據(jù)庫(kù)的級(jí)聯(lián)更新模型與算法，在動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)立體模型上疊加已有矢量數(shù)據(jù)和其他參考數(shù)據(jù)，進(jìn)行基于GIS的交通物流運(yùn)輸變化檢查與分析，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)交通路網(wǎng)、地理信息等一體化的空間數(shù)據(jù)管理[5]。系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)信息交互如圖2所示。

系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)輸入編輯、圖形庫(kù)管理、信息顯示與查詢、數(shù)據(jù)信息的分析與決策等功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)信息的查詢、編輯、顯示、分析、決策等的管理，為系統(tǒng)提供多智能地理信息服務(wù)，對(duì)物流車輛運(yùn)輸全過(guò)程的位置追蹤提供信息服務(wù)。

2.2 智能路網(wǎng)

通過(guò)北斗/GPS技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等多技術(shù)集成并結(jié)合傳感器、攝像頭、藍(lán)牙等設(shè)備對(duì)道路數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集的數(shù)據(jù)信息傳送至系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，結(jié)合GIS應(yīng)用技術(shù)將數(shù)據(jù)和地圖進(jìn)行相匹配，并形成相應(yīng)的路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)交通物流運(yùn)輸智能路網(wǎng)的可測(cè)、可管、可控、可用，最終達(dá)到路網(wǎng)整體控制效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化[6]，為車輛的調(diào)度、物流運(yùn)輸提供最優(yōu)路徑方案。構(gòu)建智能路網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，將采集的道路信息和道路周邊建筑物等熱點(diǎn)情況直觀地的顯示在地圖上，并在GIS應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合蟻群調(diào)度供應(yīng)鏈擬物算法，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度和實(shí)時(shí)反映區(qū)域內(nèi)交通路況，利用道路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，運(yùn)用基于圖論的最短路徑算法，在已知起點(diǎn)和終點(diǎn)的情況下尋求最優(yōu)最快捷的行駛路線，提高道路和車輛的使用效率。

2.3 專題圖

為了能夠使交通物流運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)內(nèi)容直觀地顯示在地圖上，系統(tǒng)在地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上應(yīng)用密集滲透神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行密集型數(shù)據(jù)處理，然后將數(shù)據(jù)融入電子地圖中，實(shí)現(xiàn)交通物流運(yùn)輸車輛分布、貨品分類、路徑規(guī)劃、運(yùn)輸區(qū)域分布專題圖的服務(wù)。各個(gè)專題圖在地圖上采用不同的顏色標(biāo)明專題要素的空間位置，使其內(nèi)容和地理基礎(chǔ)信息相匹配。

（1）車輛分布專題圖。車輛分布專題圖是表示交通物流運(yùn)輸車輛的分布圖。當(dāng)相同的貨品或不同的貨品進(jìn)行多輛車輛相同或不同的路線運(yùn)輸時(shí)，能夠通過(guò)不同的顏色標(biāo)記車輛分布情況，并在地圖上直觀地顯示出分布情況，并且通過(guò)車輛分布專題圖可以直觀地顯示運(yùn)輸過(guò)程中正在裝車、正在運(yùn)輸、空車返回等車輛的實(shí)時(shí)車輛分布情況。

（2）貨品分類專題圖。貨品分類專題圖是針對(duì)運(yùn)輸貨品的不同進(jìn)行地圖標(biāo)記。其中，包括危險(xiǎn)品的運(yùn)輸和非危險(xiǎn)品的運(yùn)輸。根據(jù)貨品的危險(xiǎn)等級(jí)在地圖上做出相應(yīng)的標(biāo)記。

（3）路徑規(guī)劃專題圖。路徑規(guī)劃專題圖顯示運(yùn)輸路徑信息，駕駛員根據(jù)地圖顯示的多種路徑分布情況選擇最適宜的路線行駛。危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)穆窂揭?guī)劃會(huì)避開(kāi)易產(chǎn)生易燃易爆等情況的路線。路徑規(guī)劃專題圖以紅色為警示線，藍(lán)色為推薦路徑，黃色為其他快捷路徑。

（4）運(yùn)輸區(qū)域分布專題圖。運(yùn)輸區(qū)域分布專題圖通過(guò)不同的顏色表示不同的運(yùn)輸區(qū)域。當(dāng)下次運(yùn)輸區(qū)域是在已標(biāo)注的運(yùn)輸區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)專題圖顯示該區(qū)域周邊的情況，為運(yùn)輸車輛提供信息。以出發(fā)點(diǎn)和終點(diǎn)作為運(yùn)輸區(qū)域?qū)ｎ}圖的2個(gè)重要區(qū)域位置，通過(guò)專題圖直觀地把每個(gè)月中運(yùn)輸?shù)酵粋€(gè)區(qū)域的次數(shù)直觀地顯示在地圖上。

（5）預(yù)警專題圖。預(yù)警專題圖能夠在地圖上顯示出車輛運(yùn)輸過(guò)程中的相關(guān)預(yù)警信息。在車輛運(yùn)輸過(guò)程中，如果前方出現(xiàn)事故、修路、堵車等現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提出預(yù)警，自動(dòng)匹配新的行駛路線并實(shí)時(shí)更新到地圖上，避免車輛運(yùn)輸過(guò)程中受到突發(fā)情況的干擾。

2.4 GIS關(guān)鍵信息與熱點(diǎn)

系統(tǒng)對(duì)關(guān)鍵信息與熱點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)的管理，并準(zhǔn)確迅速地獲取運(yùn)輸路線的地形路況、環(huán)境氣候、交通補(bǔ)給等GIS關(guān)鍵熱點(diǎn)信息，第一時(shí)間為物流管理企業(yè)的判斷和決策提供高效、準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)輔助，縮短運(yùn)輸距離，減少運(yùn)輸成本。系統(tǒng)結(jié)合地理信息系統(tǒng)把采集到的GIS關(guān)鍵信息與熱點(diǎn)標(biāo)在GIS地圖上，形成具有豐富內(nèi)容的導(dǎo)航地圖，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)運(yùn)輸路線的搜索，使得車輛運(yùn)輸通順流暢，縮短運(yùn)輸時(shí)間。系統(tǒng)發(fā)布的熱點(diǎn)信息如下。

交通指示牌：通過(guò)收集各類交通指示牌，標(biāo)注在地圖中，可以更詳細(xì)了解地理路況信息，為車輛行駛安全提供保障。

標(biāo)志性建筑物：把實(shí)體標(biāo)志性建筑物記錄到地圖上，有助于查找未記錄在地圖界面上的地名，對(duì)運(yùn)輸車輛途經(jīng)的地域初步認(rèn)識(shí)。

加油站服務(wù)區(qū)：在地圖中詳細(xì)標(biāo)注有加油站、服務(wù)區(qū)的地方，方便車輛運(yùn)輸人員根據(jù)車輛實(shí)際情況在合適的時(shí)間進(jìn)行交通補(bǔ)給。

2.5 查詢與索引

用戶根據(jù)需求在查詢與索引功能模塊輸入需要查詢的信息，系統(tǒng)根據(jù)輸入的信息進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的查詢；如果沒(méi)有該信息，則提示不存在該信息，否則將根據(jù)查詢結(jié)果，運(yùn)用區(qū)域編碼的空間索引技術(shù)對(duì)相關(guān)的信息進(jìn)行索引，并在電子地圖上顯示查詢的信息和索引結(jié)果；如果出現(xiàn)故障或是其他原因索引不到信息，系統(tǒng)提示用戶是否重新索引，如果是，則重新進(jìn)行索引工作，否則結(jié)束。

3 結(jié)論

基于北斗的交通物流運(yùn)輸系統(tǒng)融合了先進(jìn)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，GIS應(yīng)用技術(shù)、傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集與處理、可視化調(diào)度、遠(yuǎn)程監(jiān)控、統(tǒng)一指揮的一體化智能管理。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]