基于微服務的GIS最短路徑算法快遞代取平臺研究

陳沛欣，黃雅怡，黃家楨，賴嘉媛，肖振球

（嘉應學院 計算機學院，廣東 梅州 514015）

0 引 言

隨著網購的不斷發展，我國高校大學生不方便親自取拿快遞、派件方沒有直接派件上門的問題越來越多，因此衍生了許多代取代拿的現象，但大部分代拿人員未提供身份信息，導致快遞丟失和快遞單上個人信息泄露的安全隱患問題越來越多。

1 平臺需求分析

當今地理信息產業的建立在全世界普及，最短路徑問題就是地理信息系統網絡分析中最基本最關鍵的問題，最短路徑分析屬于ArcGIS 的網絡分析范疇，在本項目中給接單人提供一條最短路徑以提高效率。GIS 定位系統在派單過程全程跟蹤快遞實時位置。本項目有安全可靠的平臺與地理信息系統支撐，通過接單人和發單人上傳身份信息、創新的派單優化算法技術等措施，有效解決同學們不方便親自取拿快遞或派件方沒有直接派件上門、未提供身份信息的代拿導致快遞丟失、個人信息泄露等問題，這在提高校園快遞代拿的安全性有著重要的意義。

2 平臺總體設計

2.1 系統前后臺設計

系統分為前臺用戶系統和后臺管理系統。前臺用戶系統面向用戶，主要包含用戶登陸注冊、訂單發布、訂單接收、最優接單路徑、反饋互評等功能。后臺管理系統面向系統管理員，主要包含訂單管理、用戶管理、管理員管理、訂單分布監控大屏功能，管理員可通過訂單分布監控大屏更加直觀地查看區域訂單量和訂單交易狀態。

2.2 快遞代取方案

學生用戶通過學號信息實名認證為新用戶，通過身份選擇成為發單人和代取人，發單人發布的訂單需經過平臺審核，審核合格繳納代取賞金給平臺，平臺將合格的需求進行發布。

代取人若想進行代取兼職，平臺將首先在GIS 地圖上為代取人提供一條基于取件點與某個送件點的最短代取路線，代取人可選擇代取該快遞，也可取消系統安排，自行選擇。

代取人接單后需繳納保證金給平臺，進一步確保取件安全，當代取人取完快遞并交給發單人完成訂單時，平臺將賞金及保證金交付給代取人。完成訂單后，發單人與代取人可進行互評反饋，影響信譽積分。如圖1所示。

圖1 WebGIS 數據處理過程圖

2.3 WebGIS

傳統GIS 軟件應用成本高、各廠商各自軟件協議標準不一導致GIS 軟件應用在一定程度阻礙了其推廣和普及。而隨著開源時代的到來，GIS 領域的發展也逐漸走向開源化，Openlayers、Leaflet、ArcGIS js API 等GIS 開源框架使得地理信息系統（GIS）在智能交通系統中日益得到廣泛和深入的應用。網絡分析和熱點分析是GIS 的主要功能之一，而網絡分析最關鍵的功能就是最短路徑選擇功能，在實際應用中常用于汽車導航系統以及各種應急系統如110 報警、119 火警及醫療救護系統尋求最佳路線，可見其最短路徑實現應該是高效有用的。

2.3.1 GIS 與Internet 的橋梁——CGI

基于CGI 的WebGIS 是通過調用外部GIS CGI 服務程序生成地圖數據，并通過Web服務器傳遞有關參數和GIS處理結果。通用網關接口（Common Gateway Interface, CGI）是用于實現Web 服務器對客戶端請求做出動態響應的動態網頁技術，CGI調用方式可通過URL 發送請求，也可通過頁面表單發送請求。

2.3.2 WebGIS 數據處理過程

（1）瀏覽器運用URL 或表單形式調用CGI 訪問用于顯示、操作地圖圖片的Web頁面。

（2）Web 服務器訪問WMS/WFS 服務器獲取生成的圖像或地理標記語言（Geography Makup Language, GML）格式的地理數據。

（3）WMS/WFS 服務器訪問空間數據庫獲取空間數據，生成地理圖像或GML 格式文件，并使用OpenGIS 定義的協議標準訪問接口。

（4）Web 服務器對訪問到的空間地理數據進行操作。

WebGIS 數據處理過程如圖2所示。

圖2 WebGIS 數據處理過程圖

3 WebGIS 最短路徑算法——Dijistra

WebGIS 的空間分析功能是基于地理目標的位置和形態特征的空間數據分析技術，通過從地理數據庫（GeoDatabase）中訪問空間信息并通過前后端技術對其進行再加工，進而得到我們所需要呈現給用戶的信息。空間網絡分析是空間分析的一個重要方面，通過網絡拓撲關系，即不同結點之間、不同實體之間、結點與實體之間的連結連通性，對網絡中的各個元素屬性和空間數據進行分析。最短路徑就是空間網絡分析中通過對網絡中各個方面性能特征的分析得出的對路線設計、資源分配、區位分析做出的優化方案。

Dijistra 算法是最短路徑問題中最經典的算法，其通過計算一個結點到其他所有結點的所有路徑中尋找一條權值最小（距離、時間、流量最小）的路徑，即最短路徑。主要特點是運用BFS 思想以起始點為中心向外層層擴展，直到擴展到終點為止。

首先將地理空間抽象為帶權值的有向圖={，}，其中是結點的集合，是弧（路徑）的集合，（v，v）表示結點v到結點v的弧，w表示弧（v，v）的權值，P表示從v到v的路徑。

最短路徑問題就是尋找一條P值最小的路徑。

Dijistra 算法思想：

將圖中所有結點的集合分為兩部分和。集合是已經得到最短路徑的結點的集合，在初始情況下中只有源點，是還未得到最短路徑結點的集合，初始情況下是除源點的所有結點。因為每次迭代需要指明當前正在迭代的集合中的某結點，所以將該點設為中間結點。算法首先應將設為中間結點，然后開始迭代。在每一次迭代過程中，取得中距離最短的結點，將加到集合中，將從集合刪除，再將設為中間結點。重復此過程直到集合為空。圖3為Dijistra 算法圖。

圖3 Dijistra 算法圖

4 系統功能設計

4.1 微服務架構思想

微服務是一種架構風格，一個大型復雜軟件應用由一個或多個微服務組成。系統中的各個微服務可被獨立部署，各個微服務之間是松耦合的。每個微服務僅關注于完成一件任務并很好地完成該任務。在所有情況下，每個任務代表著一個小的業務能力。

相對于單體架構和SOA，它的主要特點是組件化、松耦合、自治、去中心化，體現在以下幾個方面：

（1）服務小而專。服務粒度小，每個服務專門負責一件事情進行工作。

（2）獨立部署運行和擴展。每個服務能夠獨立被部署并運行在一個進程內。這種運行和部署方式能夠賦予系統靈活的代碼組織方式和發布節奏，使得快速交付和應對變化成為可能。

（3）獨立和多樣化開發。可以自由選擇開發技術，多種開發技術、語言結合開發。合適的業務問題選擇合適的技術可以獨立演化。

4.2 微服務軟件架構

微服務軟件架構如圖4所示。

圖4 軟件架構圖

4.3 平臺具體模塊設計

4.3.1 登錄注冊模塊

系統面向在校大學生開放，使用身份證信息與學生學號進行實名認證注冊，使用MD5 加鹽加密技術對用戶密碼進行加密，用戶密碼以MD5 暗文形式存放在數據庫中，登錄時系統將用戶輸入的明文密碼進行相同操作的加鹽加密。形成的暗文密碼再與數據庫中的進行比較。主要代碼如下：

4.3.2 訂單發布模塊

發單人填寫快遞代取信息包括姓名、快遞公司、取件地點、取件時間、聯系方式、物品大小、代取賞金、代取保證金、取件碼或取件碼及所需備注等，支付的賞金將由微信支付平臺代為保管。發單人發布的代取信息將交由第三方審核平臺百度智能云進行文本審核，審驗合格后系統才將需求信息發布。需求確認發布后，在未有代取人接單時前，系統僅展示需要代取的快遞公司名稱、取件地點、取件時間、物品大小信息，當有代取人接單時，系統才將取件號或取件碼、姓名、聯系方式等私密信息展示給代取人。

4.3.3 接單代取模塊

代取人接取發單人的訂單需求后，系統先不給予賞金且代取人先支付一定金額的保證金。代取人根據發單人的快遞信息前往快遞站點代取快遞，若需另外代取信息可通過聯系方式聯系發單人，代取送達，雙方均確認完成代取交易后，第三方平臺將賞金及保證金發送到代取人賬戶。

4.3.4 用戶模塊

用戶管理模塊，包含用戶的學號，姓名，聯系方式等各項個人信息，如圖5所示。后臺管理員能夠對用戶進行操作，當用戶忘記密碼和忘記密保問題時，后臺管理員能夠及時對用戶進行密碼的修改和信息的保護。同時，對于一些信用極低，沒資格繼續使用的用戶，管理員能夠對其進行刪號操作。

圖5 用戶管理

4.3.5 訂單模塊

訂單管理模塊詳細記載了各快遞訂單的信息，如圖6所示。當訂單完成并支付時，訂單狀態中的狀態碼將變成綠色，未支付時將變成紅色。詳細的訂單信息及豐富的查找功能，也能方便后臺人員在處理矛盾糾紛時能夠及時查找訂單信息，并通過對應的情況進行相應的修改操作。

圖6 快遞訂單明細

4.3.6 互評反饋模塊

系統加入評分反饋功能，當發單人確認收貨后，發單人與代取人皆可對本次交易進行互評，互評內容包含服務效率、服務態度、快遞是否完好。若快遞在代取過程中損壞或不完整，可在系統中進行投訴，與客服人員進行在線交流解決問題。用戶評分等級一星到五星不等，所得評分累計到用戶的信譽積分中。

4.3.7 訂單分布監控大屏模塊

如圖7所示，后臺系統通過大屏監控的方式，利用折線圖、柱狀圖、雷達圖等圖例直接將數據可視化。通過中國地圖可以判斷此系統在各大城市高校的市場分布情況，決策者可根據此圖來調整宣傳方向。另有每日訂單流量態勢，可依據每日態勢合理安排工作人員。另有今日線下用戶的評價，決策者同樣可根據此來優化補足自身服務，優化系統。關聯數據類型代表了各類快遞的所占比例，后臺云監控對決策者計劃制定有重要意義。

圖7 后臺大數據云監控

5 結 論

本項目投資成本小、市場大、工作靈活，在校園中受關注度較大，迎合了部分學生的消費需求，在校園里的實施相對容易，在短時間內可以在校園中扎根滋長，通過安全可靠的平臺支撐以及線上與線下的結合的運作方式投入，接單人和發單人上傳身份信息、利用創新的派單優化算法技術、采取GIS 定位系統在派單過程全程跟蹤快遞實時位置等措施，能有效解決同學們不方便親自取拿快遞或派件方沒有直接派件上門、未提供身份信息的代拿導致快遞丟失、個人信息泄露等問題，這在提高校園快遞代拿的安全性有著重要的意義。