GIS在港口物資配送與管理中的應(yīng)用

摘 要：隨著全球貿(mào)易經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，港口作為國際貿(mào)易重要的樞紐，扮演著重要的角色，其物資配送與管理的效率至關(guān)重要。地理信息系統(tǒng)（GIS）作為一種強(qiáng)大的空間分析工具，在港口物資配送與管理中具有廣泛的應(yīng)用前景。文章以天津港為例，深入分析了 GIS 在港口物資配送與管理中的應(yīng)用，探討了我國典型港口物流配送存在的主要問題，并提出了相應(yīng)的解決方案。通過對天津港的案例研究，文章為提高我國港口物資配送與管理水平提供了有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：GIS；物流配送；港口；管理

中圖分類號：F552.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.06.015

Application of GIS in Port Material Distribution and Management

DUAN Yiyang， LUAN Tianyu， LIU Siqu

（China State Shipbuilding Corporation System Engineering Research Institute， Beijing 100094， China）

Abstract： As the global trade economy continues to expand， ports have emerged as pivotal hubs for international commerce and played an important role， with the efficiency of material distribution and management being of paramount importance. Geographic Information System（GIS）， as a powerful spatial analysis tool， has broad application prospects in port material distribution and management. This article takes Tianjin Port as an example to deeply analyze the application of GIS in port material distribution and management， explores the main problems in logistics distribution of typical ports in China， and proposes corresponding solutions. The case study of Tianjin Port can provide useful references for improving the level of port material distribution and management in China.

Key words： GIS; logistics distribution; port; management

0" " 引" " 言

港口，作為內(nèi)陸與海洋之間的關(guān)鍵聯(lián)結(jié)點(diǎn)，在國際貿(mào)易及物流體系中扮演著舉足輕重的角色[1]。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化加速和貿(mào)易量不斷增長，港口物資配送與管理面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[2]。港口物資配送的效率提升、成本降低及資源配置優(yōu)化等問題，已成為港口管理者與物流企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)[3]。地理信息系統(tǒng)（GIS），憑借集地理空間數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、分析及可視化功能于一體的特性，為港口物資配送與管理領(lǐng)域帶來了全新的視角與解決方案。

1" " GIS 在港口物資配送與管理中的應(yīng)用

1.1" " 港口地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建

數(shù)據(jù)采集與整理環(huán)節(jié)：采用實(shí)地測量、遙感影像、GPS定位等多種手段，可全面采集港口的地理空間數(shù)據(jù)，涵蓋港口地形、水域布局、碼頭設(shè)施、道路網(wǎng)絡(luò)及倉庫分布等關(guān)鍵信息。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的整理、分類和編碼，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，最終建立起一個(gè)功能強(qiáng)大的港口地理信息數(shù)據(jù)庫。

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)：港口地理信息系統(tǒng)應(yīng)具備地圖瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、空間分析、路徑規(guī)劃、動態(tài)監(jiān)測等功能。用戶可以通過系統(tǒng)直觀地了解港口的地理空間分布和設(shè)施狀況，查詢物資的位置和屬性信息，進(jìn)行路徑規(guī)劃和優(yōu)化，實(shí)時(shí)監(jiān)測物資的運(yùn)輸狀態(tài)[4]。

1.2" " 物資配送路徑規(guī)劃

最短路徑算法的應(yīng)用：GIS中的最短路徑算法能夠根據(jù)物資的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，結(jié)合港口的道路網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)交通狀況，智能計(jì)算出最優(yōu)的配送路徑，如圖1所示。最短路徑算法可以考慮距離、時(shí)間、費(fèi)用等多種因素，為物資配送提供科學(xué)的決策依據(jù)。

多目標(biāo)路徑規(guī)劃：在實(shí)際的物資配送中，往往需要同時(shí)考慮多個(gè)目標(biāo)，如最短時(shí)間、最低成本、最小環(huán)境影響等。GIS 可以通過多目標(biāo)優(yōu)化算法，綜合考慮各種因素，設(shè)置不同權(quán)重，為物資配送提供更加合理的路徑規(guī)劃方案，如圖2所示。

路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)：通過GIS的網(wǎng)絡(luò)分析功能可實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃。網(wǎng)絡(luò)分析在地理信息系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，通過對諸如港口交通網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等地理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模與深入分析，可解決各類與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的優(yōu)化難題。在物資配送路徑規(guī)劃中，GIS網(wǎng)絡(luò)分析的具體實(shí)施步驟如下：首先，收集并整合各類地理信息數(shù)據(jù)，涵蓋道路網(wǎng)絡(luò)、交通流量以及配送點(diǎn)的精確位置等信息；其次，利用GIS軟件建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，并設(shè)置相關(guān)的交通規(guī)則和配送參數(shù)；再次，運(yùn)用GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能，根據(jù)配送需求和約束條件，計(jì)算生成最優(yōu)配送路徑；最后，驗(yàn)證和調(diào)整規(guī)劃結(jié)果，確保路徑的可行性和效率，實(shí)現(xiàn)物資配送的高效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。

1.3" " 港口地理信息系統(tǒng)平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)

需求分析：與港口管理部門和用戶深入溝通，調(diào)研了解其需求和期望，結(jié)合相關(guān)港口系統(tǒng)功能，制定詳細(xì)的功能需求和性能指標(biāo)，具體需求包括功能需求、性能需求、用戶界面需求、數(shù)據(jù)安全需求等。隨后，將調(diào)研所得的需求進(jìn)行細(xì)致整理與深入分析，編制詳盡的需求文檔。同時(shí)，召集相關(guān)開發(fā)領(lǐng)域的專家對需求文檔進(jìn)行評審，并依據(jù)評審反饋進(jìn)行必要的調(diào)整與優(yōu)化。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)：基于需求分析，精心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的整體架構(gòu)，選用了B/S架構(gòu)，將港口地理信息系統(tǒng)平臺部署于服務(wù)器上，使用戶僅需通過瀏覽器即可輕松訪問平臺，便可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作與訪問。系統(tǒng)架構(gòu)涵蓋前端UI用戶界面、后端服務(wù)、數(shù)據(jù)庫等多個(gè)關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)。此外，采用Vue.js前端框架與Spring Boot后端服務(wù)，確保了地圖數(shù)據(jù)的無縫集成與高效的地圖交互功能。

數(shù)據(jù)管理：采集并整理了與港口管理相關(guān)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理與歸類后，將其統(tǒng)一納入港口地理信息數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行集成管理。通過精心的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，確保了高效的數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。數(shù)據(jù)庫選擇PostgreSQL結(jié)合PostGIS擴(kuò)展存儲空間數(shù)據(jù)，并采用分布式存儲方案以應(yīng)對大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲需求。同時(shí)，建立定期數(shù)據(jù)備份機(jī)制，確保了在數(shù)據(jù)丟失或損壞的情況下能夠迅速恢復(fù)；建立數(shù)據(jù)更新機(jī)制，通過定期的數(shù)據(jù)采集與校驗(yàn)，保證了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的時(shí)效性與準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)功能：根據(jù)港口功能設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)的功能劃分為多個(gè)模塊，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)特定的功能。港口地理信息系統(tǒng)主要由六大功能模塊構(gòu)成：用戶管理模塊、空間分析模塊、動態(tài)監(jiān)測模塊、日志管理模塊、地圖顯示模塊，以及路徑查詢模塊，如圖3所示。此外，該系統(tǒng)還具備進(jìn)一步融合港口資源管理、倉庫貨物信息管理、安全與環(huán)境監(jiān)控等額外功能模塊的能力。

平臺功能實(shí)現(xiàn)：用戶管理模塊，通過用戶角色劃分和權(quán)限管理，系統(tǒng)能夠限制不同用戶對系統(tǒng)功能的訪問和操作。例如，管理員具有系統(tǒng)的最高權(quán)限，可以創(chuàng)建、修改和刪除用戶賬戶，分配用戶角色和權(quán)限；普通用戶則只能訪問和操作個(gè)人權(quán)限范圍內(nèi)的系統(tǒng)功能。空間分析模塊依托GIS技術(shù)強(qiáng)大的空間分析能力，可深入挖掘港口物流數(shù)據(jù)，并將其進(jìn)行可視化展示。動態(tài)監(jiān)測模塊作為港口地理信息系統(tǒng)平臺的核心功能，用于集成傳感器等多種數(shù)據(jù)源，能夠?qū)崟r(shí)統(tǒng)計(jì)并報(bào)告港口吞吐量、運(yùn)營效率等關(guān)鍵指標(biāo)，幫助用戶全面了解港口運(yùn)營狀況。日志管理模塊記錄系統(tǒng)運(yùn)行的詳細(xì)信息，包括用戶操作日志、系統(tǒng)異常日志等。通過日志管理模塊，管理人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。同時(shí)，日志管理模塊還提供日志查詢、統(tǒng)計(jì)和分析功能，可幫助管理人員了解系統(tǒng)使用情況，優(yōu)化系統(tǒng)性能。地圖顯示模塊方面，港口地理信息系統(tǒng)平臺能夠展示高清地圖，并允許用戶進(jìn)行縮放、平移及標(biāo)注等多種操作。路徑查詢模塊則運(yùn)用GIS技術(shù)中的路徑規(guī)劃算法，依據(jù)用戶輸入的起點(diǎn)與終點(diǎn)信息，實(shí)時(shí)展現(xiàn)港口車輛的位置與行駛軌跡，并自動計(jì)算出最佳路徑，從而助力用戶高效管理港口資源。

系統(tǒng)測試與部署：測試階段對系統(tǒng)實(shí)施全面的功能測試、性能測試和安全測試，以確保系統(tǒng)滿足用戶需求，運(yùn)行穩(wěn)定且數(shù)據(jù)安全可靠。功能測試旨在驗(yàn)證所有功能模塊是否均按預(yù)期運(yùn)行，涵蓋地圖顯示、路徑規(guī)劃及動態(tài)監(jiān)測等多個(gè)方面；性能測試側(cè)重評估系統(tǒng)在高并發(fā)、大數(shù)據(jù)量場景下的響應(yīng)速度及資源占用率；安全測試則致力于檢查系統(tǒng)是否存在安全漏洞，以保障數(shù)據(jù)傳輸與存儲的安全性。部署階段根據(jù)港口實(shí)際情況，選擇合適的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，進(jìn)行系統(tǒng)安裝和配置，確保系統(tǒng)能夠平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)，設(shè)計(jì)詳細(xì)的部署文檔和操作手冊，為系統(tǒng)上線后的運(yùn)維和升級提供支持。

1.4" " 物資配送動態(tài)監(jiān)測

通過在運(yùn)輸車輛上安裝北斗-GPS高精度差分定位設(shè)備，港口能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級的實(shí)時(shí)車輛定位，并將這些精確的位置信息通過GPRS無線通信技術(shù)傳輸?shù)礁劭诘乩硇畔⑾到y(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對車輛的精確定位管理。管理人員可以通過系統(tǒng)隨時(shí)掌握物資的運(yùn)輸位置和狀態(tài)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被部署于港口倉庫、堆場等關(guān)鍵區(qū)域，用于實(shí)時(shí)追蹤物資的存儲狀況及環(huán)境參數(shù)變化。這些數(shù)據(jù)可通過無線網(wǎng)絡(luò)即時(shí)傳輸至港口地理信息系統(tǒng)，為物資管理決策提供精準(zhǔn)的信息支撐。

1.5" " 港口資源管理與優(yōu)化

碼頭設(shè)施管理：借助GIS技術(shù)，港口的碼頭設(shè)施信息（如位置、長度、水深、裝卸設(shè)備等）得以全面錄入并實(shí)時(shí)更新。管理人員通過系統(tǒng)能直觀掌握碼頭使用情況，從而科學(xué)規(guī)劃船舶靠泊與裝卸作業(yè)流程[5]。

倉庫空間管理：GIS技術(shù)被應(yīng)用于港口倉庫的空間管理，涵蓋倉庫面積、存儲容量、物資種類等信息的錄入與更新。管理人員依據(jù)物資特性及存儲需求，可合理調(diào)配倉庫空間，提升倉庫利用效率。

運(yùn)輸資源優(yōu)化：利用GIS對港口的運(yùn)輸資源實(shí)施管理，包括運(yùn)輸車輛、船舶、起重機(jī)等設(shè)備的位置、狀態(tài)、性能等信息的錄入和更新。管理人員可以根據(jù)物資的配送需求，合理調(diào)配運(yùn)輸資源，提高運(yùn)輸效率[6]。

2" " 中國典型港口物流配送存在的主要問題

2.1" " 基礎(chǔ)設(shè)施不完善

港口道路網(wǎng)絡(luò)擁堵：隨著港口貿(mào)易量不斷增長，港口道路網(wǎng)絡(luò)的交通壓力越來越大，擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重。這既降低了物資的配送效率，又提升了運(yùn)輸成本，加劇了環(huán)境污染[7]。

倉庫設(shè)施老化問題顯著：部分港口倉庫設(shè)施陳舊，存儲容量受限，管理水平亟待提升。這導(dǎo)致物資的存儲和保管存在安全隱患，影響了物資的質(zhì)量和價(jià)值。

裝卸設(shè)備滯后：部分港口裝卸設(shè)備陳舊，自動化水平低，作業(yè)效率低下。這不僅影響了船舶的裝卸速度，還增加了人力成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2" " 信息化水平不高

信息共享困難：港口物流涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和部門，信息來源復(fù)雜，共享困難。這導(dǎo)致各環(huán)節(jié)間的信息溝通不暢，協(xié)同作業(yè)能力差，影響了物資配送的效率和準(zhǔn)確性。例如，港口物流與腹地運(yùn)輸?shù)男畔⑾到y(tǒng)脫節(jié)，數(shù)據(jù)交換不及時(shí)，導(dǎo)致信息共享困難，降低了運(yùn)輸效率。此外，信息技術(shù)應(yīng)用不充分，在單證管理、貨物跟蹤、庫存控制等領(lǐng)域的信息化程度不高，也制約了港口物流與腹地運(yùn)輸?shù)你暯有省?/p>

數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高：由于港口物流數(shù)據(jù)的采集和錄入方式落后，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性難以得到保證。這給物資配送的決策和管理帶來了很大的困難。

智能化管理手段缺失：部分港口物流管理仍沿襲傳統(tǒng)人工模式，智能化管理手段匱乏。這導(dǎo)致管理效率低下，決策科學(xué)性差，難以滿足現(xiàn)代港口物流發(fā)展需求。

2.3" " 管理體制不健全

部門協(xié)調(diào)困難：港口物流涉及多個(gè)部門，如海關(guān)、海事、邊檢、港口管理部門等。由于各部門間的職責(zé)劃分不清、協(xié)調(diào)困難，物資配送的流程繁瑣，效率低下。

缺乏統(tǒng)一規(guī)劃：部分港口在建設(shè)和發(fā)展中因缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，物流設(shè)施布局散亂、資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，顯著增加了物資配送組織管理的難度。

法律法規(guī)不健全：當(dāng)前，我國港口物流領(lǐng)域的法律法規(guī)體系尚不完善，對物流企業(yè)的監(jiān)管力度有待加強(qiáng)。這導(dǎo)致一些物流企業(yè)存在違規(guī)經(jīng)營行為，影響了港口物流市場的秩序和健康發(fā)展。

3" " 解決中國典型港口物流配送問題的對策

3.1" " 加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

優(yōu)化港口道路網(wǎng)絡(luò)：加大港口道路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和改造的投入，提升道路通行能力和交通安全水平。可以采用智能交通系統(tǒng)，對港口道路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度，緩解交通擁堵。

升級倉庫設(shè)施：加強(qiáng)對港口倉庫設(shè)施的升級改造，提高倉庫的存儲容量和管理水平?？梢圆捎米詣踊瘋}儲系統(tǒng)，提高物資的存儲和保管效率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

引進(jìn)先進(jìn)裝卸設(shè)備：加大對港口裝卸設(shè)備的投入，引進(jìn)先進(jìn)的自動化裝卸設(shè)備，提高作業(yè)效率和安全性?？梢圆捎弥悄芑b卸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)裝卸作業(yè)的自動化和智能化。

3.2" " 提高信息化水平

構(gòu)建信息共享平臺：建立港口物流信息共享機(jī)制，整合各環(huán)節(jié)信息資源，確保信息實(shí)時(shí)共享，促進(jìn)協(xié)同作業(yè)?？梢圆捎梦锫?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，提高信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性[8]。

提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度：運(yùn)用RFID、傳感器、條形碼等尖端數(shù)據(jù)采集與錄入技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的精確無誤與即時(shí)更新。同時(shí)，構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)管體系，強(qiáng)化數(shù)據(jù)審核與校驗(yàn)流程，保障數(shù)據(jù)的卓越品質(zhì)。

加速智能化管理進(jìn)程：深化港口物流智能化管理的研究與實(shí)踐，引入智能調(diào)度、倉儲、裝卸等管理系統(tǒng)，全面提升管理效率與決策智能化水平。

3.3" " 健全管理體制

強(qiáng)化部門協(xié)同：清晰界定各部門職責(zé)權(quán)限，建立健全部門協(xié)調(diào)機(jī)制，促進(jìn)部門間溝通與合作。建議設(shè)立港口物流協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，全面統(tǒng)籌港口物流的各項(xiàng)工作，確保協(xié)同高效。

加強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)劃：制訂港口物流發(fā)展規(guī)劃，合理布局物流設(shè)施，優(yōu)化資源配置。建議加強(qiáng)對港口物流園區(qū)的規(guī)劃和建設(shè)，提高物流的集聚效應(yīng)和規(guī)模效益。

完善法律法規(guī)：加強(qiáng)對港口物流領(lǐng)域法律法規(guī)的制訂和完善，加大對物流企業(yè)的監(jiān)管力度，規(guī)范物流市場秩序。建議建立物流企業(yè)信用評價(jià)體系，加強(qiáng)對物流企業(yè)的信用管理。

4" " 結(jié)" " 論

在港口物資配送與管理中具有廣闊的應(yīng)用前景。構(gòu)建港口地理信息系統(tǒng)，能夠精準(zhǔn)規(guī)劃物資配送路徑、實(shí)時(shí)監(jiān)測動態(tài)變化，并優(yōu)化資源管理與配置，從而顯著提升港口物資配送效率，有效降低成本，實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)配置。然而，當(dāng)前我國典型港口物流配送仍面臨基礎(chǔ)設(shè)施尚待完善、信息化程度有待提升、管理體制不夠健全等挑戰(zhàn)。針對上述問題，應(yīng)著力加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加速信息化升級，完善管理體制，以全面提升我國港口物資配送與管理水平，推動港口物流的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。

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作者簡介：段懿洋（1988—），男，黑龍江鶴崗人，中國船舶集團(tuán)有限公司系統(tǒng)工程研究院，工程師，碩士，研究方向：船舶智能化產(chǎn)品研制、航運(yùn)智能化應(yīng)用軟件算法研究；欒天宇（1994—），男，滿族，遼寧錦州人，中國船舶集團(tuán)有限公司系統(tǒng)工程研究院，副高級工程師，研究方向：船舶平臺管理系統(tǒng)智能化應(yīng)用設(shè)計(jì)。

引文格式：段懿洋，欒天宇，劉思渠．GIS 在港口物資配送與管理中的應(yīng)用[J]．物流科技，2025，48（6）：56-59.