【文章內容簡介】 .............................................................................. 59 本章小結 ........................................................................................................... 61 第 7 章 結 論 ............................................................................................................ 63 本文工作總結 ................................................................................................... 63 進一步展望 ....................................................................................................... 63 參考文獻 ...................................................................................................................... 65 致 謝 ...................................................................................................................... 67 東北大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 1 章 引 言 1 第 1章 引 言 課題研究的背景和來源 隨著現(xiàn)代科學技術迅猛發(fā)展 ， 全球經濟一體化的趨勢加強，各國都面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。物流作為一種先進的組織方式和管理技術，被廣泛認為是企業(yè)在降低物資消耗，提高勞動生產率以外的重要的利潤源泉，在國民經濟和社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。 物流業(yè)產生于 20 世紀 60 年代，發(fā)展到 90年代 ， 是以滿足客戶要求為目的，對貨物、服務和相關 信息在產出地和銷售之間的實現(xiàn)高效率和低成本的正向和逆向的流動和存儲所進行的計劃執(zhí)行和控制過程。由于現(xiàn)代生產技術的發(fā)展，產品的生命周期越來越短，在社會生產開始由單一品種的大批量生產 向 小批量、多品種定制化生產的同時，物流業(yè)開始由大批量、長周期的物流向小批量、多頻次的方向發(fā)展，使物流的控制越來越復雜。隨著科學技術特別是信息技術的發(fā)展，信息化的物流使企業(yè)能夠在全球范圍內進行超時空的交易，又促進了物流業(yè)的進一步發(fā)展與繁榮。在整個物流決策中，運輸成本占到物流總成本的 35%~50%左右 。 所以 ， 物流信息化的重點在于物流運輸 系統(tǒng)信息化 [1]。 物流信息化的技術主要包括：全球定位系統(tǒng)（ GPS）、地理信息系統(tǒng)（ Geographic Information System , GIS）、射頻（ RF）、條形碼和電子數據交換技術等。其中 GIS技術起到一個非常重要的作用。 GIS是一種以采集、貯存、管理、分析和描述整個或部分地球表面與空間地理分布有關數據的空間信息系統(tǒng)。在現(xiàn)代信息社會里 ， GIS 作為一種集地理空間特征和各種統(tǒng)計信息為一體的特殊信息系統(tǒng) ， 是信息高速公路上的節(jié)點和基礎設施 ， 受到全社會的廣泛關注 ， 成為目前國內熱門的研究課題。 GPRS， GPS 技術的發(fā)展又為 GIS 數據的實時獲取和實時傳輸奠定了堅實的基礎?；?GIS 的系統(tǒng)已經開始在各個領域出現(xiàn)。尤其以交通運輸、物流、森林數據分布等與地理數據關系最為緊密的領域為甚。在物流系統(tǒng)中，GIS 技術可以在模型參考數據、車輛監(jiān)控和實時調度、監(jiān)控車輛位置與狀態(tài)、車輛導航以及選擇最佳路徑等大量涉及空間數據和屬性數據的世紀應用中，提供有效的管理和科學決策依據 [2]。 對于基于 C/S 架構的 GIS 系統(tǒng)來說，服務器負責收集實時的地理數據，客戶端負責訪問。這種架構雖然能夠充分利用客戶端計算機的計算能力，降低服務器所承受 到的壓力。但是弊端也是很明顯的， 客戶端過分臃腫 ， 數據完整性不可控 ， 不能適應復雜網絡環(huán)境 ， 安全性得不到保障 ， 功能可擴展性低 ，代碼維護困難重重和服務器 資源浪費等。無法勝任分布式應用系統(tǒng)的復雜性，客戶端軟件系統(tǒng)只能運行在單一操作系統(tǒng)平臺上 ， 采用相同的網絡傳輸協(xié)議等局限都大大影響了軟件系統(tǒng)的可部署環(huán)境 ， 這樣就增加了企業(yè)在硬件及網絡資源重復性投入的成本?？蓴U展性受到限制，軟件系統(tǒng)被安裝在客戶端 ， 一旦軟件發(fā)現(xiàn) Bug， 軟件需要升級 ， 對軟件的修改將是企業(yè)的一筆不小的開支。對于 GIS 系統(tǒng)來說，數據源可能分布在多個不同地點，客 戶端也分布在不同的地點，那么整個系統(tǒng)在物理架構上來說就是一個分布式的系統(tǒng)。對于這種系統(tǒng)來說，要提高系統(tǒng)的運行效率、適應復雜的網絡環(huán)境、降低維護費用，那么 B/S 架構相對于 C/S 架構有更大的潛力。 隨著 Web技術的發(fā)展， Web 技術與 GIS 相結合產生的 WebGIS 成為 GIS 技術發(fā)展的必然趨勢。相對于傳統(tǒng)的 C/S 架構的 GIS系統(tǒng)。 WebGIS 系統(tǒng)采用 B/S 架構。部署和升級時只需要對服務 器進行操作， 節(jié)省了企業(yè)的資源。目前 Web 軟件架構的發(fā)展，使得 B/S 架構已經向多層 架構 的方向發(fā)展，一般由客戶端、 Web 服務層、應用服務 層、數據層等組成?？蛻舳思礊g覽器 ， 負責用戶的輸入和結果的顯示； Web服務層提供 JSP 或者 Servlet 等的開發(fā)、部署和運行，為客戶端準備前端顯示頁面代碼；應用服務層實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務邏輯和業(yè)務實體，并提供開發(fā)、部署和運行環(huán)境，同時該層也提供對分布式網絡環(huán)境的支持，使得 Web 軟件架構具備跨操作系統(tǒng)平臺和跨網絡傳輸協(xié)議等 優(yōu)勢 ；數據層封裝了數據庫的底層操作，包括添加、查詢、修改和刪除等。 B/S可分布式的架構能夠明顯減輕各個服務器的負載，提高系統(tǒng)的整體運行速度。通過 B/S 架構提供的 WebService 服務，客戶端能夠利用 JavaScript 代碼控制對各個 WebService 的訪問順序，從而 輕松地 修改業(yè)務操作的實現(xiàn)流程，這對于業(yè)務流東北大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 1 章 引 言 2 程比較相似的物流 企業(yè) 來說，意味著開發(fā)出來的系統(tǒng)經過簡單配置能夠方便地 運用到其他企業(yè)的運營管理中 ，大大提高了可 系統(tǒng)的 擴展性和復用性。 綜上所述，需要一套基于 WebGIS 的物流信息系統(tǒng)來優(yōu)化物流系統(tǒng)的流程，提高企業(yè)的運行效率，降低運營成本。 課題研究成果應用的實際意義 本文研究的主要目的是實現(xiàn)一個 Web客戶端到 GIS數據源之間進行消息 傳輸 的通用框架，并在此基礎上實現(xiàn)物流系統(tǒng)需求的功能。 由于各個企業(yè)有 各自的業(yè)務流程和數據表示方法，平時開發(fā)的過程中需要對不同的企業(yè)實現(xiàn)不同的數據結構和業(yè)務流程。而在系統(tǒng)開發(fā)的時候往往針對一個企業(yè)進行數據定義和建模開發(fā)。這種開發(fā)方式偏重于應用，沒有過多的考慮系統(tǒng)的復用。如果需求有了變化，往往要大面積地修改代碼，甚至是重新開發(fā)。這樣就浪費了大量的人力物力 。要達到降低開發(fā)成本的目的，最直接的方法就是復用以前的系統(tǒng)。但是 企業(yè) 之間 業(yè)務流程和數據表達方式的差異提高了系統(tǒng)復用的門檻，降低了不同企業(yè)之間軟件復用的可能性。但是對于物流系統(tǒng)來說，它們處理貨物的業(yè)務流程 過程中 數據流向和處理處理方 式是相同的，只是存在不多的差異。而在基于 WebGIS的系統(tǒng)中，由于 GIS數據源和 Web客戶端的抽象化，使得它們與服務器之間的數據流動更加清晰。最終 能夠整理出一份關于 Web客戶端 和服務器進行交互的通用需求和一份物流系統(tǒng)貨物處理流程的通用需求。在軟件復用中，如果一系列的系統(tǒng)共享特定的領域中的明確需求，那么這一系列的系統(tǒng)構成軟件的產品線。它們之間能夠共享架構，從而縮短類似系統(tǒng)的開發(fā)時間 ， 提高開發(fā)的效率 [3]。 所以 本系統(tǒng)可以側重架構設計，從而產生一個能夠復用的，支持 GIS數據源、服務器、 Web客戶端之間進行數據流動 和數據處理的架構。 架構 確定了系統(tǒng)整體結構、層次劃分、不同部分之間的協(xié)作關系以后，所形成的具體實現(xiàn)組成了可復用的框架?？蚣艿淖饔茫谟诖_定企業(yè)各種業(yè)務的具體技術實現(xiàn)，并規(guī)定它們在系統(tǒng)中的組織方式和協(xié)作方式，從而組成完整的企業(yè)應用解決方案，快速的完成系統(tǒng)開發(fā) [4]。在框架的基礎上，實現(xiàn)物流系統(tǒng)處理貨物流程的通用需求，提供盡可能小的 WebService接口。這樣， Web客戶端 可以利用 Ajax技術和服務器交互，將 WebService提供的服務 連接起來 ， 組成具體 的 業(yè)務流程。 本課題研究的系統(tǒng)，就是要通過 Web 服務器在 企業(yè)的不同 GIS數據源和 Web 客戶單的管理人員 之間搭建一個實時的數據傳輸和處理架構，產生適用于 WebGIS系統(tǒng)的通用模板。并在此基礎上添加數據結構和業(yè)務處理流程，實現(xiàn)物流企業(yè)中貨物輸入、線路定義、車輛監(jiān)控、實時消息傳輸等功能?？紤]到物流企業(yè)需求之間的相似性，本系統(tǒng)的構建的框架可以經過簡單的配置并添加適當的數據結構，直接應用到其他的企業(yè)中。 本文的內容及主要工作 本文在分析介紹了 WebGIS技術， WMS/WMF 協(xié)議、 WebGIS相關的組件的基礎上，基于物流系統(tǒng)的需求特點，介紹了 GIS 數據轉發(fā)傳輸和處理架構，并 且實現(xiàn)了物流系統(tǒng)的基本功能。 各章的內容組織如下： 第 2 章介紹了 GIS 技術、 WebGIS 技術的協(xié)議和開源平臺、 Ajax 技術以及 Spring 框架技術； 第 3 章分析了系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，利用用例建模分析系統(tǒng)的功能需求， 并且根據實際情況補充了部分需求，提出了非功能性需求，并描述了系統(tǒng)術語表 ； 第 4 章 對系統(tǒng)進行 總體設計， 并對 服務層、 Web 服務層、數據訪問層、消息處理部分、socket 控制層 等進行詳細設計， 對系統(tǒng)中貨物運輸、線路編輯、權限控制、發(fā)送貨物等功能進行了詳細設計， 對 介紹了 系統(tǒng)中數據庫表； 第 5章主要 介紹了 JavaScript語言的面向對象和事件驅動的實現(xiàn)，展示了 Web客戶端根據相關協(xié)議與服務器交互的流程，并介紹了客戶端框架的實現(xiàn)以及定時更新機制的實現(xiàn)。最后是服務器端的具體實現(xiàn)，展示了安全控制機制下用戶訪問服務器的流程、貨物從發(fā)貨到最后提貨的整個處理流程，重點介紹了消息在管理人員、服務器端、車輛終端之間進行交互的傳東北大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 1 章 引 言 3 輸和處理流程 ； 第 6 章介紹了利用工具進行測試的情況，并對出現(xiàn)的錯誤進行了分析解決 ； 第 7 章結論部分是對整個論文工作的總結以及下一步工作的展望，指出我們工作中有待改進的地方，同時指明了下一步的研究方向。 東北大 學本科畢業(yè)設計（論文） 第 2 章 相關技術簡介 4 第 2章 相關技術簡介 GIS 技術 GIS 是以采集、存儲、管理、分析、描述和應用整個或部分地球表面 （ 包括大氣層在內 ）與空間和地理分布有關的數據的計算機系統(tǒng)。它由硬件、軟件、數據和用戶有機結合而構成。GIS 要實現(xiàn)的五個基本功能為 ： 數據輸入、數據編輯、數據存儲與管理、空間查詢與空間分析以及圖形輸出與交互操作。 GIS 始于 60年代的加拿大與美國 ， 爾后各國相繼投入了大量的研究工作 ， 自 80年代末以來 ， 隨著計算機技術的飛速發(fā)展，地理信息的處理、分析手段日趨先進， GIS技術日臻成熟，已廣泛地應用于環(huán)境、資源、石油、電力、土地、 交通、公安、急救、航空、市政治理、城市規(guī)劃、經濟咨詢、災難損失猜測、投資評價、政府治理和軍事等與地理坐標相關的幾乎所有領域。 GIS 技術依托的主要工具和平臺是計算機及其相關設備。進入 90 年代以來，隨著計算機技術的發(fā)展 ， 計算機微處理器的處理速度愈來愈快 ， 性能價格比更高 ； 其存儲器能實現(xiàn)將大型文件映射至內存的能力，并且能存儲海量數據。此外，隨著多媒體技術、空間技術、虛擬實景、數字測繪技術、數據倉庫技術、計算機圖形技術 、 三維圖形芯片、大容量光盤技術及寬頻光纖通訊技術的突破性進展，消除數據通訊瓶頸的衛(wèi)星互聯(lián)網的建立， 以及能夠提供接近實時對地觀測圖像的高分辨、高光譜、短周期遙感衛(wèi)星的大量發(fā)射，這些為 GIS 技術的廣泛、深入應用展示了更加光明的前景。同時 ， 也使當前的 GIS 已不能滿足信息時代、數字時代的要求，目前 GIS 總體上呈現(xiàn)網絡化、開放性、虛擬現(xiàn)實、集成化、空間多維性等發(fā)展趨勢。 WebGIS 技術 WebGIS 介紹 WebGIS 是 GIS 技術與 WWW 技術的結合，是在 Inter 網絡環(huán)境下的一種傳輸、存儲、處理、分析和顯示與應用地理信息的計算機系統(tǒng)。稱之為 WebGIS的原因是大多數客戶端應用采用了 WWW協(xié)議。在 Inter的支持下，根據 TCP/IP和 HTTP 協(xié)議， WebGIS 把支持標準的 HTML的瀏覽器