基于北斗的交通物流運輸系統研究

朱為建

【摘 要】文章提出交通物流運輸GIS大數據中心的構建，對大量的、復雜的數據信息進行分析處理，實現空間數據的管理，為系統提供智能化的地理信息服務。系統在大數據中心的基礎上，運用北斗衛星定位技術、物聯網技術、傳感技術、路網采集技術等為用戶提供物流運輸專題圖服務、智能路網信息服務等，實現物流運輸過程中的數據采集與處理、可視化調度、遠程監控、統一指揮的一體化智能管理。

【關鍵詞】北斗；大數據中心；空間數據信息；物流運輸

【中圖分類號】TN961 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）10-0019-03

0 引言

北斗衛星導航系統是繼美國GPS和俄羅斯GLONASS之后我國自行研制的全球衛星導航系統，為用戶提供全球范圍、全天候、高精度的衛星導航定位和授時服務[1]。目前，北斗技術已經逐步應用于交通業、運輸業，未來我國的交通運輸行業，尤其是物流運輸服務業將主要依靠北斗衛星導航定位[2]。本文研究的系統是運用北斗定位技術對物流運輸車輛進行全程監控，結合GIS技術，構建針對交通物流運輸的GIS大數據中心，為交通物流運輸提供智能化的地理信息服務，實現交通物流車輛的全程監管、調度及物流車輛的統一管理和指揮。

1 交通物流運輸GIS大數據中心

交通物流運輸系統需要擁有龐大的數據體系作為其數據基礎，以保障系統的正常運行。本文圍繞著大數據中心為核心，利用基于異構數據源的多數據采集、統計、分析、應用及以地理信息系統為基礎，構建適用于系統的交通物流運輸GIS大數據中心，其框架結構如圖1所示。大數據中心通過GIS粒子群優化算法實現交通物流運輸GIS大數據中心數據的快速調用與高效檢索，為系統的運行提供數據保證。

本文構建的大數據中心的體系分為應用層、數據分析層和基礎數據服務層三大層。

應用層是交通物流運輸過程中所涉及的GIS、北斗定位/導航、無線傳感器、射頻識別（RFID）等物聯網信息數據，與基礎地理空間數據、交通物流運輸信息數據的聯合應用。

數據分析層對多源數據進行融合分析和挖掘[3]，對獲取的數據進行分析和處理，實現數據集成、數據抽取、數據分析、數據統計等功能，以及統一的數據交換和處理功能。

基礎數據服務層包括數據采集和數據入庫。數據采集通過安裝在車輛中的終端設備、傳感器等設備采集或人工采集獲得交通運輸過程中相關物流運輸數據的靜態、歷史、動態等數據，并存入2個數據庫中。基礎地理空間數據包括人員信息、車輛基本信息、路線信息、物流信息等其他基礎信息。交通物流運輸信息數據是指矢量化的數據信息，包括GIS地圖信息、北斗定位/導航信息、物流追蹤與監測信息等數據信息，并與應用層的數據應用相呼應。

2 交通物流運輸系統

交通物流運輸系統主要基于北斗衛星定位技術、物聯網技術、傳感技術、路網采集技術等進行研究，探討系統空間數據管理、路網信息的查詢、物流專題服務、GIS關鍵信息服務等功能實現。本系統對GIS引擎進行研究，更好地在電子地圖上以圖形、圖像的方式實現空間數據交互操作及空間數據的查詢、分析等功能，為用戶提供可視化的地理信息服務。

2.1 空間數據管理

空間數據是GIS的核心[4]，系統通過空間數據引擎，融合基于數據庫的級聯更新模型與算法，在動態交通路網立體模型上疊加已有矢量數據和其他參考數據，進行基于GIS的交通物流運輸變化檢查與分析，實現系統交通路網、地理信息等一體化的空間數據管理[5]。系統空間數據信息交互如圖2所示。

系統通過數據輸入編輯、圖形庫管理、信息顯示與查詢、數據信息的分析與決策等功能實現系統空間數據信息的查詢、編輯、顯示、分析、決策等的管理，為系統提供多智能地理信息服務，對物流車輛運輸全過程的位置追蹤提供信息服務。

2.2 智能路網

通過北斗/GPS技術、無線通信技術等多技術集成并結合傳感器、攝像頭、藍牙等設備對道路數據進行采集，并將采集的數據信息傳送至系統，系統對獲取的數據進行全面分析，結合GIS應用技術將數據和地圖進行相匹配，并形成相應的路網數據庫，實現交通物流運輸智能路網的可測、可管、可控、可用，最終達到路網整體控制效益的協調優化[6]，為車輛的調度、物流運輸提供最優路徑方案。構建智能路網網絡，將采集的道路信息和道路周邊建筑物等熱點情況直觀地的顯示在地圖上，并在GIS應用技術的基礎上結合蟻群調度供應鏈擬物算法，實現路網優化調度和實時反映區域內交通路況，利用道路的拓撲結構，運用基于圖論的最短路徑算法，在已知起點和終點的情況下尋求最優最快捷的行駛路線，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輸的相關內容直觀地顯示在地圖上，系統在地理信息系統的基礎上應用密集滲透神經網絡對數據進行密集型數據處理，然后將數據融入電子地圖中，實現交通物流運輸車輛分布、貨品分類、路徑規劃、運輸區域分布專題圖的服務。各個專題圖在地圖上采用不同的顏色標明專題要素的空間位置，使其內容和地理基礎信息相匹配。

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

（2）貨品分類專題圖。貨品分類專題圖是針對運輸貨品的不同進行地圖標記。其中，包括危險品的運輸和非危險品的運輸。根據貨品的危險等級在地圖上做出相應的標記。

（3）路徑規劃專題圖。路徑規劃專題圖顯示運輸路徑信息，駕駛員根據地圖顯示的多種路徑分布情況選擇最適宜的路線行駛。危險品運輸的路徑規劃會避開易產生易燃易爆等情況的路線。路徑規劃專題圖以紅色為警示線，藍色為推薦路徑，黃色為其他快捷路徑。

（4）運輸區域分布專題圖。運輸區域分布專題圖通過不同的顏色表示不同的運輸區域。當下次運輸區域是在已標注的運輸區域時，系統通過專題圖顯示該區域周邊的情況，為運輸車輛提供信息。以出發點和終點作為運輸區域專題圖的2個重要區域位置，通過專題圖直觀地把每個月中運輸到同一個區域的次數直觀地顯示在地圖上。

（5）預警專題圖。預警專題圖能夠在地圖上顯示出車輛運輸過程中的相關預警信息。在車輛運輸過程中，如果前方出現事故、修路、堵車等現象時，系統會提出預警，自動匹配新的行駛路線并實時更新到地圖上，避免車輛運輸過程中受到突發情況的干擾。

2.4 GIS關鍵信息與熱點

系統對關鍵信息與熱點進行精準的管理，并準確迅速地獲取運輸路線的地形路況、環境氣候、交通補給等GIS關鍵熱點信息，第一時間為物流管理企業的判斷和決策提供高效、準確的信息數據輔助，縮短運輸距離，減少運輸成本。系統結合地理信息系統把采集到的GIS關鍵信息與熱點標在GIS地圖上，形成具有豐富內容的導航地圖，實現最優運輸路線的搜索，使得車輛運輸通順流暢，縮短運輸時間。系統發布的熱點信息如下。

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

標志性建筑物：把實體標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，對運輸車輛途經的地域初步認識。

加油站服務區：在地圖中詳細標注有加油站、服務區的地方，方便車輛運輸人員根據車輛實際情況在合適的時間進行交通補給。

2.5 查詢與索引

用戶根據需求在查詢與索引功能模塊輸入需要查詢的信息，系統根據輸入的信息進行快速、精準的查詢；如果沒有該信息，則提示不存在該信息，否則將根據查詢結果，運用區域編碼的空間索引技術對相關的信息進行索引，并在電子地圖上顯示查詢的信息和索引結果；如果出現故障或是其他原因索引不到信息，系統提示用戶是否重新索引，如果是，則重新進行索引工作，否則結束。

3 結論

基于北斗的交通物流運輸系統融合了先進的北斗衛星導航系統，GIS應用技術、傳感技術、物聯網技術、遠程控制技術、無線互聯網技術等，實現物流運輸過程中的數據采集與處理、可視化調度、遠程監控、統一指揮的一體化智能管理。

參 考 文 獻

[1]秦奮，羅烈峰，陳龍.基于北斗衛星與物聯網的城市智能交通系統的研究[J].衛星應用，2015（4）：23-25.

[2]朱俊濤，張穎.基于北斗導航的現代物流綜合運輸服務系統[J].數據通信世界，2012（12）：74-76.

[3]李清泉，李德仁.大數據GIS[J].武漢大學學報，2014

（6）：641-644.

[4]孟慶武.基于ArcSDE的GIS空間數據管理系統設計與實現[D].長春：吉林大學，2011.

[5]董軍波.交通信息平臺空間數據管理系統研究與設計[D].南京：南京理工大學，2009.

[6]蔣昌俊，丁志軍，方鈺，等.城市交通智能路網的關鍵技術及應用[J].自動化博覽，2015（5）：76-78.

[責任編輯：鐘聲賢]