基于微服务的GIS最短路径算法快递代取平台研究

陈沛欣，黄雅怡，黄家桢，赖嘉媛，肖振球

（嘉应学院 计算机学院，广东 梅州 514015）

0 引 言

随着网购的不断发展，我国高校大学生不方便亲自取拿快递、派件方没有直接派件上门的问题越来越多，因此衍生了许多代取代拿的现象，但大部分代拿人员未提供身份信息，导致快递丢失和快递单上个人信息泄露的安全隐患问题越来越多。

1 平台需求分析

当今地理信息产业的建立在全世界普及，最短路径问题就是地理信息系统网络分析中最基本最关键的问题，最短路径分析属于ArcGIS 的网络分析范畴，在本项目中给接单人提供一条最短路径以提高效率。GIS 定位系统在派单过程全程跟踪快递实时位置。本项目有安全可靠的平台与地理信息系统支撑，通过接单人和发单人上传身份信息、创新的派单优化算法技术等措施，有效解决同学们不方便亲自取拿快递或派件方没有直接派件上门、未提供身份信息的代拿导致快递丢失、个人信息泄露等问题，这在提高校园快递代拿的安全性有着重要的意义。

2 平台总体设计

2.1 系统前后台设计

系统分为前台用户系统和后台管理系统。前台用户系统面向用户，主要包含用户登陆注册、订单发布、订单接收、最优接单路径、反馈互评等功能。后台管理系统面向系统管理员，主要包含订单管理、用户管理、管理员管理、订单分布监控大屏功能，管理员可通过订单分布监控大屏更加直观地查看区域订单量和订单交易状态。

2.2 快递代取方案

学生用户通过学号信息实名认证为新用户，通过身份选择成为发单人和代取人，发单人发布的订单需经过平台审核，审核合格缴纳代取赏金给平台，平台将合格的需求进行发布。

代取人若想进行代取兼职，平台将首先在GIS 地图上为代取人提供一条基于取件点与某个送件点的最短代取路线，代取人可选择代取该快递，也可取消系统安排，自行选择。

代取人接单后需缴纳保证金给平台，进一步确保取件安全，当代取人取完快递并交给发单人完成订单时，平台将赏金及保证金交付给代取人。完成订单后，发单人与代取人可进行互评反馈，影响信誉积分。如图1所示。

图1 WebGIS 数据处理过程图

2.3 WebGIS

传统GIS 软件应用成本高、各厂商各自软件协议标准不一导致GIS 软件应用在一定程度阻碍了其推广和普及。而随着开源时代的到来，GIS 领域的发展也逐渐走向开源化，Openlayers、Leaflet、ArcGIS js API 等GIS 开源框架使得地理信息系统（GIS）在智能交通系统中日益得到广泛和深入的应用。网络分析和热点分析是GIS 的主要功能之一，而网络分析最关键的功能就是最短路径选择功能，在实际应用中常用于汽车导航系统以及各种应急系统如110 报警、119 火警及医疗救护系统寻求最佳路线，可见其最短路径实现应该是高效有用的。

2.3.1 GIS 与Internet 的桥梁——CGI

基于CGI 的WebGIS 是通过调用外部GIS CGI 服务程序生成地图数据，并通过Web服务器传递有关参数和GIS处理结果。通用网关接口（Common Gateway Interface, CGI）是用于实现Web 服务器对客户端请求做出动态响应的动态网页技术，CGI调用方式可通过URL 发送请求，也可通过页面表单发送请求。

2.3.2 WebGIS 数据处理过程

（1）浏览器运用URL 或表单形式调用CGI 访问用于显示、操作地图图片的Web页面。

（2）Web 服务器访问WMS/WFS 服务器获取生成的图像或地理标记语言（Geography Makup Language, GML）格式的地理数据。

（3）WMS/WFS 服务器访问空间数据库获取空间数据，生成地理图像或GML 格式文件，并使用OpenGIS 定义的协议标准访问接口。

（4）Web 服务器对访问到的空间地理数据进行操作。

WebGIS 数据处理过程如图2所示。

图2 WebGIS 数据处理过程图

3 WebGIS 最短路径算法——Dijistra

WebGIS 的空间分析功能是基于地理目标的位置和形态特征的空间数据分析技术，通过从地理数据库（GeoDatabase）中访问空间信息并通过前后端技术对其进行再加工，进而得到我们所需要呈现给用户的信息。空间网络分析是空间分析的一个重要方面，通过网络拓扑关系，即不同结点之间、不同实体之间、结点与实体之间的连结连通性，对网络中的各个元素属性和空间数据进行分析。最短路径就是空间网络分析中通过对网络中各个方面性能特征的分析得出的对路线设计、资源分配、区位分析做出的优化方案。

Dijistra 算法是最短路径问题中最经典的算法，其通过计算一个结点到其他所有结点的所有路径中寻找一条权值最小（距离、时间、流量最小）的路径，即最短路径。主要特点是运用BFS 思想以起始点为中心向外层层扩展，直到扩展到终点为止。

首先将地理空间抽象为带权值的有向图={，}，其中是结点的集合，是弧（路径）的集合，（v，v）表示结点v到结点v的弧，w表示弧（v，v）的权值，P表示从v到v的路径。

最短路径问题就是寻找一条P值最小的路径。

Dijistra 算法思想：

将图中所有结点的集合分为两部分和。集合是已经得到最短路径的结点的集合，在初始情况下中只有源点，是还未得到最短路径结点的集合，初始情况下是除源点的所有结点。因为每次迭代需要指明当前正在迭代的集合中的某结点，所以将该点设为中间结点。算法首先应将设为中间结点，然后开始迭代。在每一次迭代过程中，取得中距离最短的结点，将加到集合中，将从集合删除，再将设为中间结点。重复此过程直到集合为空。图3为Dijistra 算法图。

图3 Dijistra 算法图

4 系统功能设计

4.1 微服务架构思想

微服务是一种架构风格，一个大型复杂软件应用由一个或多个微服务组成。系统中的各个微服务可被独立部署，各个微服务之间是松耦合的。每个微服务仅关注于完成一件任务并很好地完成该任务。在所有情况下，每个任务代表着一个小的业务能力。

相对于单体架构和SOA，它的主要特点是组件化、松耦合、自治、去中心化，体现在以下几个方面：

（1）服务小而专。服务粒度小，每个服务专门负责一件事情进行工作。

（2）独立部署运行和扩展。每个服务能够独立被部署并运行在一个进程内。这种运行和部署方式能够赋予系统灵活的代码组织方式和发布节奏，使得快速交付和应对变化成为可能。

（3）独立和多样化开发。可以自由选择开发技术，多种开发技术、语言结合开发。合适的业务问题选择合适的技术可以独立演化。

4.2 微服务软件架构

微服务软件架构如图4所示。

图4 软件架构图

4.3 平台具体模块设计

4.3.1 登录注册模块

系统面向在校大学生开放，使用身份证信息与学生学号进行实名认证注册，使用MD5 加盐加密技术对用户密码进行加密，用户密码以MD5 暗文形式存放在数据库中，登录时系统将用户输入的明文密码进行相同操作的加盐加密。形成的暗文密码再与数据库中的进行比较。主要代码如下：

4.3.2 订单发布模块

发单人填写快递代取信息包括姓名、快递公司、取件地点、取件时间、联系方式、物品大小、代取赏金、代取保证金、取件码或取件码及所需备注等，支付的赏金将由微信支付平台代为保管。发单人发布的代取信息将交由第三方审核平台百度智能云进行文本审核，审验合格后系统才将需求信息发布。需求确认发布后，在未有代取人接单时前，系统仅展示需要代取的快递公司名称、取件地点、取件时间、物品大小信息，当有代取人接单时，系统才将取件号或取件码、姓名、联系方式等私密信息展示给代取人。

4.3.3 接单代取模块

代取人接取发单人的订单需求后，系统先不给予赏金且代取人先支付一定金额的保证金。代取人根据发单人的快递信息前往快递站点代取快递，若需另外代取信息可通过联系方式联系发单人，代取送达，双方均确认完成代取交易后，第三方平台将赏金及保证金发送到代取人账户。

4.3.4 用户模块

用户管理模块，包含用户的学号，姓名，联系方式等各项个人信息，如图5所示。后台管理员能够对用户进行操作，当用户忘记密码和忘记密保问题时，后台管理员能够及时对用户进行密码的修改和信息的保护。同时，对于一些信用极低，没资格继续使用的用户，管理员能够对其进行删号操作。

图5 用户管理

4.3.5 订单模块

订单管理模块详细记载了各快递订单的信息，如图6所示。当订单完成并支付时，订单状态中的状态码将变成绿色，未支付时将变成红色。详细的订单信息及丰富的查找功能，也能方便后台人员在处理矛盾纠纷时能够及时查找订单信息，并通过对应的情况进行相应的修改操作。

图6 快递订单明细

4.3.6 互评反馈模块

系统加入评分反馈功能，当发单人确认收货后，发单人与代取人皆可对本次交易进行互评，互评内容包含服务效率、服务态度、快递是否完好。若快递在代取过程中损坏或不完整，可在系统中进行投诉，与客服人员进行在线交流解决问题。用户评分等级一星到五星不等，所得评分累计到用户的信誉积分中。

4.3.7 订单分布监控大屏模块

如图7所示，后台系统通过大屏监控的方式，利用折线图、柱状图、雷达图等图例直接将数据可视化。通过中国地图可以判断此系统在各大城市高校的市场分布情况，决策者可根据此图来调整宣传方向。另有每日订单流量态势，可依据每日态势合理安排工作人员。另有今日线下用户的评价，决策者同样可根据此来优化补足自身服务，优化系统。关联数据类型代表了各类快递的所占比例，后台云监控对决策者计划制定有重要意义。

图7 后台大数据云监控

5 结 论

本项目投资成本小、市场大、工作灵活，在校园中受关注度较大，迎合了部分学生的消费需求，在校园里的实施相对容易，在短时间内可以在校园中扎根滋长，通过安全可靠的平台支撑以及线上与线下的结合的运作方式投入，接单人和发单人上传身份信息、利用创新的派单优化算法技术、采取GIS 定位系统在派单过程全程跟踪快递实时位置等措施，能有效解决同学们不方便亲自取拿快递或派件方没有直接派件上门、未提供身份信息的代拿导致快递丢失、个人信息泄露等问题，这在提高校园快递代拿的安全性有着重要的意义。