基于北斗的交通物流运输系统研究

朱为建

【摘 要】文章提出交通物流运输GIS大数据中心的构建，对大量的、复杂的数据信息进行分析处理，实现空间数据的管理，为系统提供智能化的地理信息服务。系统在大数据中心的基础上，运用北斗卫星定位技术、物联网技术、传感技术、路网采集技术等为用户提供物流运输专题图服务、智能路网信息服务等，实现物流运输过程中的数据采集与处理、可视化调度、远程监控、统一指挥的一体化智能管理。

【关键词】北斗；大数据中心；空间数据信息；物流运输

【中图分类号】TN961 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）10-0019-03

0 引言

北斗卫星导航系统是继美国GPS和俄罗斯GLONASS之后我国自行研制的全球卫星导航系统，为用户提供全球范围、全天候、高精度的卫星导航定位和授时服务[1]。目前，北斗技术已经逐步应用于交通业、运输业，未来我国的交通运输行业，尤其是物流运输服务业将主要依靠北斗卫星导航定位[2]。本文研究的系统是运用北斗定位技术对物流运输车辆进行全程监控，结合GIS技术，构建针对交通物流运输的GIS大数据中心，为交通物流运输提供智能化的地理信息服务，实现交通物流车辆的全程监管、调度及物流车辆的统一管理和指挥。

1 交通物流运输GIS大数据中心

交通物流运输系统需要拥有庞大的数据体系作为其数据基础，以保障系统的正常运行。本文围绕着大数据中心为核心，利用基于异构数据源的多数据采集、统计、分析、应用及以地理信息系统为基础，构建适用于系统的交通物流运输GIS大数据中心，其框架结构如图1所示。大数据中心通过GIS粒子群优化算法实现交通物流运输GIS大数据中心数据的快速调用与高效检索，为系统的运行提供数据保证。

本文构建的大数据中心的体系分为应用层、数据分析层和基础数据服务层三大层。

应用层是交通物流运输过程中所涉及的GIS、北斗定位/导航、无线传感器、射频识别（RFID）等物联网信息数据，与基础地理空间数据、交通物流运输信息数据的联合应用。

数据分析层对多源数据进行融合分析和挖掘[3]，对获取的数据进行分析和处理，实现数据集成、数据抽取、数据分析、数据统计等功能，以及统一的数据交换和处理功能。

基础数据服务层包括数据采集和数据入库。数据采集通过安装在车辆中的终端设备、传感器等设备采集或人工采集获得交通运输过程中相关物流运输数据的静态、历史、动态等数据，并存入2个数据库中。基础地理空间数据包括人员信息、车辆基本信息、路线信息、物流信息等其他基础信息。交通物流运输信息数据是指矢量化的数据信息，包括GIS地图信息、北斗定位/导航信息、物流追踪与监测信息等数据信息，并与应用层的数据应用相呼应。

2 交通物流运输系统

交通物流运输系统主要基于北斗卫星定位技术、物联网技术、传感技术、路网采集技术等进行研究，探讨系统空间数据管理、路网信息的查询、物流专题服务、GIS关键信息服务等功能实现。本系统对GIS引擎进行研究，更好地在电子地图上以图形、图像的方式实现空间数据交互操作及空间数据的查询、分析等功能，为用户提供可视化的地理信息服务。

2.1 空间数据管理

空间数据是GIS的核心[4]，系统通过空间数据引擎，融合基于数据库的级联更新模型与算法，在动态交通路网立体模型上叠加已有矢量数据和其他参考数据，进行基于GIS的交通物流运输变化检查与分析，实现系统交通路网、地理信息等一体化的空间数据管理[5]。系统空间数据信息交互如图2所示。

系统通过数据输入编辑、图形库管理、信息显示与查询、数据信息的分析与决策等功能实现系统空间数据信息的查询、编辑、显示、分析、决策等的管理，为系统提供多智能地理信息服务，对物流车辆运输全过程的位置追踪提供信息服务。

2.2 智能路网

通过北斗/GPS技术、无线通信技术等多技术集成并结合传感器、摄像头、蓝牙等设备对道路数据进行采集，并将采集的数据信息传送至系统，系统对获取的数据进行全面分析，结合GIS应用技术将数据和地图进行相匹配，并形成相应的路网数据库，实现交通物流运输智能路网的可测、可管、可控、可用，最终达到路网整体控制效益的协调优化[6]，为车辆的调度、物流运输提供最优路径方案。构建智能路网网络，将采集的道路信息和道路周边建筑物等热点情况直观地的显示在地图上，并在GIS应用技术的基础上结合蚁群调度供应链拟物算法，实现路网优化调度和实时反映区域内交通路况，利用道路的拓扑结构，运用基于图论的最短路径算法，在已知起點和终点的情况下寻求最优最快捷的行驶路线，提高道路和车辆的使用效率。

2.3 专题图

为了能够使交通物流运输的相关内容直观地显示在地图上，系统在地理信息系统的基础上应用密集渗透神经网络对数据进行密集型数据处理，然后将数据融入电子地图中，实现交通物流运输车辆分布、货品分类、路径规划、运输区域分布专题图的服务。各个专题图在地图上采用不同的颜色标明专题要素的空间位置，使其内容和地理基础信息相匹配。

（1）车辆分布专题图。车辆分布专题图是表示交通物流运输车辆的分布图。当相同的货品或不同的货品进行多辆车辆相同或不同的路线运输时，能够通过不同的颜色标记车辆分布情况，并在地图上直观地显示出分布情况，并且通过车辆分布专题图可以直观地显示运输过程中正在装车、正在运输、空车返回等车辆的实时车辆分布情况。

（2）货品分类专题图。货品分类专题图是针对运输货品的不同进行地图标记。其中，包括危险品的运输和非危险品的运输。根据货品的危险等级在地图上做出相应的标记。

（3）路径规划专题图。路径规划专题图显示运输路径信息，驾驶员根据地图显示的多种路径分布情况选择最适宜的路线行驶。危险品运输的路径规划会避开易产生易燃易爆等情况的路线。路径规划专题图以红色为警示线，蓝色为推荐路径，黄色为其他快捷路径。

（4）运输区域分布专题图。运输区域分布专题图通过不同的颜色表示不同的运输区域。当下次运输区域是在已标注的运输区域时，系统通过专题图显示该区域周边的情况，为运输车辆提供信息。以出发点和终点作为运输区域专题图的2个重要区域位置，通过专题图直观地把每个月中运输到同一个区域的次数直观地显示在地图上。

（5）预警专题图。预警专题图能够在地图上显示出车辆运输过程中的相关预警信息。在车辆运输过程中，如果前方出现事故、修路、堵车等现象时，系统会提出预警，自动匹配新的行驶路线并实时更新到地图上，避免车辆运输过程中受到突发情况的干扰。

2.4 GIS关键信息与热点

系统对关键信息与热点进行精准的管理，并准确迅速地获取运输路线的地形路况、环境气候、交通补给等GIS关键热点信息，第一时间为物流管理企业的判断和决策提供高效、准确的信息数据辅助，缩短运输距离，减少运输成本。系统结合地理信息系统把采集到的GIS关键信息与热点标在GIS地图上，形成具有丰富内容的导航地图，实现最优运输路线的搜索，使得车辆运输通顺流畅，缩短运输时间。系统发布的热点信息如下。

交通指示牌：通过收集各类交通指示牌，标注在地图中，可以更详细了解地理路况信息，为车辆行驶安全提供保障。

标志性建筑物：把实体标志性建筑物记录到地图上，有助于查找未记录在地图界面上的地名，对运输车辆途经的地域初步认识。

加油站服务区：在地图中详细标注有加油站、服务区的地方，方便车辆运输人员根据车辆实际情况在合适的时间进行交通补给。

2.5 查询与索引

用户根据需求在查询与索引功能模块输入需要查询的信息，系统根据输入的信息进行快速、精准的查询；如果没有该信息，则提示不存在该信息，否则将根据查询结果，运用区域编码的空间索引技术对相关的信息进行索引，并在电子地图上显示查询的信息和索引结果；如果出现故障或是其他原因索引不到信息，系统提示用户是否重新索引，如果是，则重新进行索引工作，否则结束。

3 结论

基于北斗的交通物流运输系统融合了先进的北斗卫星导航系统，GIS应用技术、传感技术、物联网技术、远程控制技术、无线互联网技术等，实现物流运输过程中的数据采集与处理、可视化调度、远程监控、统一指挥的一体化智能管理。

参 考 文 献

[1]秦奋，罗烈峰，陈龙.基于北斗卫星与物联网的城市智能交通系统的研究[J].卫星应用，2015（4）：23-25.

[2]朱俊涛，张颖.基于北斗导航的现代物流综合运输服务系统[J].数据通信世界，2012（12）：74-76.

[3]李清泉，李德仁.大数据GIS[J].武汉大学学报，2014

（6）：641-644.

[4]孟庆武.基于ArcSDE的GIS空间数据管理系统设计与实现[D].长春：吉林大学，2011.

[5]董軍波.交通信息平台空间数据管理系统研究与设计[D].南京：南京理工大学，2009.

[6]蒋昌俊，丁志军，方钰，等.城市交通智能路网的关键技术及应用[J].自动化博览，2015（5）：76-78.

[责任编辑：钟声贤]