空間大數(shù)據(jù)在物流中的發(fā)展與應(yīng)用
——“大數(shù)據(jù)與智慧物流”連載之七

韓璐懿/文

空間大數(shù)據(jù)在物流中的發(fā)展與應(yīng)用
——“大數(shù)據(jù)與智慧物流”連載之七

韓璐懿/文

在京東的倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和配送環(huán)節(jié)中，每天都產(chǎn)生數(shù)以億萬(wàn)計(jì)的空間數(shù)據(jù)。在倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和配送等各個(gè)環(huán)節(jié)，GIS技術(shù)和手段都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，成為京東智慧物流建設(shè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

在京東的倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和配送等各個(gè)環(huán)節(jié)，大數(shù)據(jù)發(fā)揮著舉足輕重的作用，成為京東打造智慧物流的重要基礎(chǔ)

為了給用戶提供多功能、一體化的綜合性服務(wù)，物流將運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸搬運(yùn)、加工、配送、信息處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成完整的供應(yīng)鏈。在物流的相關(guān)環(huán)節(jié)中，每一時(shí)刻都有海量的物流數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn)，而這些數(shù)據(jù)無(wú)不具有空間尺度和空間特征的性質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，物流信息中大約80%的信息與空間位置有關(guān)，而運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和配送等環(huán)節(jié)涉及到的信息幾乎全部與空間位置有著直接的關(guān)系。

作為一門融合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)和地圖學(xué)的綜合性學(xué)科，地理信息系統(tǒng)（Geo Information System, 簡(jiǎn)稱GIS）具有強(qiáng)大的采集、管理、存儲(chǔ)、分析、處理、輸出空間數(shù)據(jù)的能力，被廣泛地用于空間信息的可視化和輔助決策。面對(duì)海量的空間數(shù)據(jù)，如何利用GIS相關(guān)技術(shù)和手段，整合空間數(shù)據(jù)信息，探索和挖據(jù)空間數(shù)據(jù)價(jià)值，已經(jīng)成為物流企業(yè)在構(gòu)建智慧物流的過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。

物流行業(yè)中的空間大數(shù)據(jù)

不同于其它行業(yè)中的大數(shù)據(jù)，物流涉及到運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、配送等多個(gè)環(huán)節(jié)，其空間大數(shù)據(jù)帶有很強(qiáng)的行業(yè)屬性和特色。具體說(shuō)來(lái)，物流空間大數(shù)據(jù)具有海量性、稀缺性、復(fù)雜性和豐富性的特點(diǎn)。

1.數(shù)據(jù)的海量性

物流車輛作為物流行業(yè)的業(yè)務(wù)承載主體，其數(shù)量巨大，分布廣泛，在運(yùn)輸、配送等環(huán)節(jié)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在貨物的運(yùn)輸和配送過(guò)程中，物流車輛一般以10～30秒的間隔向數(shù)據(jù)中心發(fā)送當(dāng)前位置信息，這些移動(dòng)在全國(guó)各地路網(wǎng)中的物流車輛每天生成的定位數(shù)據(jù)都達(dá)到了GB甚至TB規(guī)模，并且還在不斷增長(zhǎng)中。這既是發(fā)展數(shù)據(jù)挖掘的驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)也是數(shù)據(jù)挖掘面臨的難題。

2.數(shù)據(jù)的稀疏性

圖1：京東GIS可視化配送區(qū)域編輯器

物流空間數(shù)據(jù)的稀缺性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，在物流運(yùn)輸過(guò)程中，雖然軌跡數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，但由于地理因素、天氣因素、設(shè)備故障等原因，并不能保證每一個(gè)路段都有完整的定位信息，甚至有些是錯(cuò)誤的定位數(shù)據(jù)；另一方面，由于用戶的分布不均勻，容易出現(xiàn)大城市數(shù)據(jù)量大，小城市數(shù)據(jù)量少，住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)量大，工業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)量小。這些都造成了物流數(shù)據(jù)在質(zhì)量和分布上存在一定的稀疏性。

3.數(shù)據(jù)的復(fù)雜性

物流車輛在實(shí)際行駛過(guò)程中受各方面主客觀因素影響，每個(gè)司機(jī)都有自己的駕駛習(xí)慣，即使同一個(gè)司機(jī)在駕駛過(guò)程中也會(huì)針對(duì)不同客觀條件改變自己的駕駛行為，這些人為的改變無(wú)疑增加了軌跡數(shù)據(jù)挖掘的復(fù)雜性。此外，物流數(shù)據(jù)受到包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展、需求變化等各種因素的影響，其流向具有一定的不確定性，也使得物流空間大數(shù)據(jù)更為復(fù)雜。這些都使得物流空間大數(shù)據(jù)難以簡(jiǎn)單通過(guò)某個(gè)模型或者理論來(lái)進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)。

4.數(shù)據(jù)的豐富性

在海量的物流運(yùn)輸軌跡數(shù)據(jù)背后隱藏著全國(guó)實(shí)時(shí)路況信息、物流運(yùn)輸狀態(tài)信息和我國(guó)不同區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及供需關(guān)系的變化，并且物流運(yùn)輸承載的貨物種類十分豐富，每種貨物具有多種附加屬性信息。這些數(shù)據(jù)一起構(gòu)建了多級(jí)別、多層次、多維度的物流大數(shù)據(jù)，對(duì)于我國(guó)道路基礎(chǔ)建設(shè)、交通路徑規(guī)劃、物流車輛調(diào)度、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)預(yù)測(cè)等方面有著積極意義。

空間大數(shù)據(jù)在京東物流中的應(yīng)用

京東作為中國(guó)最大的自營(yíng)式電商企業(yè)，擁有完整覆蓋采購(gòu)、售賣到配送、客服等環(huán)節(jié)的全電商流程，擁有中國(guó)電商領(lǐng)域最完整、最精準(zhǔn)、價(jià)值鏈最長(zhǎng)的物流配送網(wǎng)絡(luò)。在京東的倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和配送環(huán)節(jié)中，每天都產(chǎn)生數(shù)以億萬(wàn)計(jì)的空間數(shù)據(jù)。在倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和配送等各個(gè)環(huán)節(jié)，GIS技術(shù)和手段都發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，成為京東智慧物流建設(shè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。隨著京東物流業(yè)務(wù)的發(fā)展，原有的經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)知識(shí)已經(jīng)不能完全支持業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，需要將結(jié)合深度學(xué)習(xí)的大數(shù)據(jù)技術(shù)與GIS地圖技術(shù)人工智能技術(shù)結(jié)合，在保證配送時(shí)效、服務(wù)質(zhì)量的前提下，更進(jìn)一步提高配送業(yè)務(wù)的科學(xué)性、精確性和系統(tǒng)性，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的目標(biāo)。

1.貨物分揀

圖2：京東車輛調(diào)度系統(tǒng)圖示

圖3：基于地理位置的用戶畫像

面對(duì)每天數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的訂單，如何高效地根據(jù)用戶的收貨地址進(jìn)行訂單貨物的分揀，快速精準(zhǔn)地將訂單商品準(zhǔn)確的發(fā)送到庫(kù)房、中轉(zhuǎn)倉(cāng)和配送站，是實(shí)現(xiàn)京東能夠持續(xù)不斷地提供一流配送服務(wù)的前提。在貨物分揀方面，京東在過(guò)往運(yùn)營(yíng)過(guò)程中積累的海量訂單數(shù)據(jù)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。京東已經(jīng)積累了超過(guò)十億條的地址數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)建立了完善的地址庫(kù)?；诖?，京東建立了一套精準(zhǔn)完善的預(yù)分揀系統(tǒng)，其中利用GIS技術(shù)，京東將配送區(qū)域根據(jù)配送站點(diǎn)的覆蓋范圍進(jìn)行了劃分。利用這套系統(tǒng)，管理人員可以非常方便地根據(jù)配送站點(diǎn)的數(shù)量和規(guī)模變化可視化地進(jìn)行配送范圍的調(diào)整。通過(guò)反向地理編碼技術(shù)，GIS預(yù)分揀系統(tǒng)可以直接將用戶下單地址轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度坐標(biāo)，并通過(guò)將下單地址和配送站配送區(qū)域進(jìn)行比較，直接將訂單分配到用戶所屬的配送站點(diǎn)。隨著配送大數(shù)據(jù)不斷豐富，京東不斷完善配送范圍估算模型，使得越來(lái)越多的用戶能夠享受到包括“211”和“京準(zhǔn)達(dá)”在內(nèi)的高質(zhì)量京東購(gòu)物配送體驗(yàn)。

2.配送路線優(yōu)化

配送環(huán)節(jié)作為是整個(gè)京東物流體系最為重要的組成部分，是京東物流中最為重要的環(huán)節(jié)。為了保持京東物流配送環(huán)節(jié)的高效性與準(zhǔn)確性，利用GIS技術(shù)和手段，京東建立起了完善的物流配送網(wǎng)絡(luò)，尤其在大件商品的配送中發(fā)揮了極為關(guān)鍵的作用。不同于小件商品的配送，京東大件商品由于配送成本高，并且涉及到預(yù)約、驗(yàn)貨、安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)，如何利用技術(shù)手段有效降低大件商品配送成本，提升用戶體驗(yàn)，是京東在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)亟待探索的一個(gè)重要課題。利用GIS技術(shù)，大件商品調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)用戶送貨地址計(jì)算出每一個(gè)訂單的行駛里程和所需運(yùn)輸時(shí)間，并對(duì)所有的待配送大件商品訂單運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間成本進(jìn)行測(cè)算，在保證商品按照用戶約定的時(shí)間范圍內(nèi)送達(dá)的前提下，給出最合理的大件商品配送線路。隨著道路通行數(shù)據(jù)和交通數(shù)據(jù)的不斷累積，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，系統(tǒng)對(duì)于每一條線路在不同時(shí)刻的通行時(shí)間計(jì)算和預(yù)測(cè)愈發(fā)精準(zhǔn)，使得京東大件商品的配送成本不斷降低，履約效率不斷提升。

3.訂單實(shí)時(shí)跟蹤

為了能給京東用戶提供最佳的配送體驗(yàn)，京東物流針對(duì)每一個(gè)訂單提供了完善詳盡的訂單跟蹤信息。除了常見(jiàn)的文字跟蹤信息外，京東還在業(yè)界率先提供了基于地圖的可視化物流跟蹤系統(tǒng)，而這套系統(tǒng)的核心就是GIS技術(shù)。京東的每一臺(tái)物流配送車輛都安裝了衛(wèi)星定位設(shè)備，通過(guò)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，每秒鐘都有上千臺(tái)傳站車輛和上萬(wàn)臺(tái)快遞車輛將其實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)傳送回?cái)?shù)據(jù)中心。為了實(shí)現(xiàn)每秒上萬(wàn)條坐標(biāo)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、讀取和查詢，京東建立了HDFS標(biāo)準(zhǔn)的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行包括過(guò)濾、驗(yàn)證和抽稀等一系列處理，推送給前臺(tái)用戶進(jìn)行訂單軌跡的展示。

4.基于地理位置的用戶畫像

通過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)，京東已經(jīng)為上千萬(wàn)的用戶提供了優(yōu)質(zhì)的購(gòu)物體驗(yàn)，積累了億萬(wàn)級(jí)的用戶購(gòu)物數(shù)據(jù)，而這其中的每一條購(gòu)物數(shù)據(jù)都包含了位置信息。通過(guò)對(duì)這些購(gòu)物位置大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，京東構(gòu)建了業(yè)界最為完整、最富有價(jià)值的用戶畫像數(shù)據(jù)。通過(guò)分析這些精準(zhǔn)的用戶畫像數(shù)據(jù)，京東不僅可以對(duì)單個(gè)用戶的購(gòu)物習(xí)慣和商品購(gòu)買喜好進(jìn)行分析，而且能夠利用這些數(shù)據(jù)所攜帶的位置信息，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行小區(qū)、街道級(jí)別的分析，從而建立起多個(gè)區(qū)域級(jí)別的用戶畫像數(shù)據(jù)。這些畫像數(shù)據(jù)對(duì)庫(kù)房商品的備貨、線下促銷選址提供了有力的決策支持。特別的，依據(jù)基于大數(shù)據(jù)的位置用戶畫像數(shù)據(jù)，京東推出了一系列特色服務(wù)，如一小時(shí)極速配送服務(wù)，通過(guò)分析特定區(qū)域用戶對(duì)于特定商品的購(gòu)買好，京東提前將特定商品直接投放到目標(biāo)用戶附近的配送站點(diǎn)，使得用戶在下單后一個(gè)小時(shí)內(nèi)就可以收到配送的商品，極大地提升了用戶購(gòu)物體驗(yàn)。

未來(lái)前景可期

從物流運(yùn)輸?shù)截浳锓謷?，從站點(diǎn)配送到用戶畫像，空間大數(shù)據(jù)的相關(guān)研究和應(yīng)用涵蓋了物流行業(yè)的全部鏈條，滿足了物流企業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)的發(fā)展需求。地理信息技術(shù)，以其對(duì)位置數(shù)據(jù)處理的高效性和空間分析的多樣性，在處理與地理位置相關(guān)的空間數(shù)據(jù)方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。利用地理信息技術(shù)和手段進(jìn)行企業(yè)空間大數(shù)據(jù)的分析和可視化，優(yōu)化物流各個(gè)環(huán)節(jié)，必將有力地提升物流運(yùn)輸效率，降低物流管理成本，極大地促進(jìn)企業(yè)智慧物流的建設(shè)和發(fā)展。

作者為京東X事業(yè)部智能導(dǎo)航研發(fā)部高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理