摘要：农产品信息流通不畅、损耗大和交易成本高等问题,是我国农业发展的严重障碍。搭建基于GIS的农产品商务平台,研究其系统设计、GIS数据组织和集成、功能实现和其开发方法等问题,目的是为了利用GIS的存储和处理地理信息的强大能力,共享农产品流通各主体信息、协调各方行为,从整体上优化农产品流通领域的资源配置,提高我国农产品流通的效益。

　　一、新中国成立以来,我国农业生产长足发展,现已成为鲜活农产品的生产和消费大国。但是,高效畅通的生鲜农产品流通体系尚未形成,在采摘、运输、储存等环节的损失率高,信息流通不畅、损耗大、交易成本高等问题非常严重。据统计,我国水果蔬菜等生鲜农产品在采摘、运输、储存等环节的损失率达25%-30%。相比之下,发达国家损失率不超过5%,而美国仅为1%。如何实现信息高效流通,建立畅通的鲜活农产品流通体系,实现生产者、供应商、零售商和消费者的多方共赢是当前提高我国农业生产效益、增加农民收入的关键。对协调农产品流通主体间的行为、减少损耗、提高流通速度和效益的探索成为人们关注的重点。[1]

　　GIS(geography information system,地理信息系统)具有强大的空间数据管理、地理分析和空间分析的能力,能把地理位置和相关属性有机地结合起来,根据不同用户的需要,将空间信息及其属性信息准确真实、图文并茂地输出给用户,借助其独有的空间分析功能和可视化表达功能进行各种辅助决策。

　　近年来,GIS已经在现代物流中广泛地应用,物流企业纷纷基于GIS和结合GPS、射频标识等技术建立物流管理系统,实现对物流的可视化、实时动态管理和辅助。由于农产品(特别是鲜活农产品)新鲜度对地理空间具有很大依赖性,具有空间尺度和空间特征,把GIS技术融入到农产品物流配送的过程中,能更容易地根据农产品的供求情况和保质期限等处理配送中的运输、仓储、装卸等各个环节,并对其中涉及的问题如运输路线的选择、仓库位置的选择,仓库容量的设计、合理的装卸策略、运输车辆的调度和行走路线的选择进行有效的管理和决策分析,支持配送方有效利用现有资源,提高配送效率,降低配送消耗。这里利用GIS的相关原理,结合我国农产品流通的现状,搭建基于GIS的农产品商务平台、并实现其功能设计和开发方法。

　　二、GIS及其在农产品流通中的利用现状

　　农产品流通也是物流的一种,具有物流的基本特征,是农产品在时间和空间上的位移。但是,农产品(特别是鲜活农产品)新鲜度是其重要标准,准时快速是农产品物流的重要要求。农产品物流对地理空间具有很大依赖性,具有空间尺度和空间特征,这种特征为GIS技术与农产品物流管理技术的集成提供了基础,使得二者集成成为其发展的必然趋势。国外发达国家广泛地利用GIS等技术改善其农产品流通情况,提高效率,减少损耗,而我国在这方面还有待提高。目前,我国GIS在农产品流通中的应用具有以下特点:

　　(一)企业各自建立商务平台,信息共享程度低

　　一些物流企业,特别是一些第三方的农产品物流公司,利用GIS建立物流管理系统,希望解决农产品物流中耗时、损耗大的问题,然而效果却不大明显,这是因为我国的农产品流通参与者具有其特征。虽然当前我国农产品流通存在多种流通模式,包括自营配送、农民加企业配送模式、现代农村供销社配送模式、农产品的共同配送与第三方配送等,但是我国的农产品流通的主要参与者主要有农产品生产者、运销商、产地批发市场,销地批发市场、农贸市场、超市、普通消费者等。现有的一些农产品物流管理系统的参与者一般是运销商、批发市场或者超市中的一个或者几个企业实体建立的,这些物流管理系统的数据仅仅限于此一个或者几个企业所掌握的信息,其服务的对象理所当然地也仅限于此一个或者多个企业。当前,我国农产品物流问题的根源在于众多的参与主体之间信息不能共享,无法形成有效的稳定的战略合作关系,并由此造成的交易成本高,流通效率低。[2]

　　当前,我国农产品流通的问题是个整体的问题,不能通过局部几个企业内部的物流管理系统而得到根本的解决。要很好的解决当前农产品流通的问题,需要从整体的角度出发,建立一个统一的农产品商务平台,帮助各个参与主体的信息共享,协调各个参与主体的活动,促进交流合作,促进统一稳定的战略合作关系的形成。基于农产品的鲜活性,生产上的区域性、季节性、分散性等特点,把GIS技术和农产品交易平台结合,搭建基于GIS的农产品商务平台成为必然需要。

　　(二)农产品物流配送的GIS技术尚未完全形成

　　从1991年开始,就已经出版了相关的GIS标准,包括国家土地信息的地理栅格、分类和编码,森林资源的分类和编码,中国河流名称编码系统,地形特征分类和编码,城市地理特征编码规则等;技术标准也由国家测绘局编写,如质量控制与评估,数字领域测量数据计录格式,数字化照相测量法和地籍薄,数据交换格式,数据更新规则,数字化绘图符号系统和测绘信息数据字典。可以说,GIS技术日趋成熟。然而,现在GIS研究的是一般适用的地理信息,而农产品物流配送的GIS技术有其特殊性,需要在一般适用的GIS技术上进行改进,在数据上添加更多专门针对农产品的相关信息,在分析模型上增加相应的专门用于农产品供需情况分析预测的模型。因此,农产品物流配送的GIS技术还有待完善。

　　三、基于GIS农产品商务平台的框架设计

　　农产品流通中主要涉及物流、商流、资金流、信息流。随着现代信息技术的发展,信息流的地位得到了前所未有的提高。信息获取和处理的准确性和实时性被一致认为是成败的关键。搭建基于GIS的农产品商务平台,是搭建一个信息共享交流的平台,通过商务信息平台把农产品流通中的各个参与主体连接起来,让他们发布自己的信息,共享他人信息,发扬信息时代“我为人人、人人为我、你我合作”的思想,对各个参与主体的信息进行组织处理,确保信息流正确、及时、高效、通畅,以达到协调各方活动,建立稳定战略合作关系,提高我国农产品流通的速度和效率。

　　基于GIS的农产品商务平台是在GIS技术支撑下,对农产品流通各个参与主体的数据信息进行采集、发布、共享、处理、分析的平台,平台系统在纵向上分为数据层、功能层和用户层三个层次。[3]

　　(一)数据层

　　数据层是商务平台的基础,主要是通过各种接口从所参与到此平台的各个参与主体的信息系统中采集数据,通过外部GIS系统的应用接口获取需要的GIS数据信息,对所得到的信息进行集成,为上层功能层提供信息数据支持。系统中的数据分为与地理信息有关的数据和与地理信息无关的数据,在数据组织方面采用关系数据库作为系统的数据组织平台,将空间信息数据与非空间信息分开管理的方式。对于与地理信息有关的数据, 直接在所使用的GIS软件提供的图层中进行存储管理,便于地理信息和地图对象紧密结合。非空间数据则保存在关系数据库中,在空间数据与非空间数据间建立关联。[4]

　　1.图层划分

　　GIS数据库由一些被称为“图层”的信息集合组成。每一层代表一个特殊类别的地理数据集。这种将地球表面信息分类分层表达和存储的方法,有助于GIS用户在需要时将需要的图层叠置分析,或进行其他更复杂的空间分析。同样,在构建基于GIS的农产品商务平台中需要对平台用到的地理信息进行专业图层的划分,根据图层信息更新频率的高低,将农产品流通的专业图层分为动态图层和静态图层两大类:[5]

　　第一,静态图层。平台中的静态图层包括三个:(1)通用地理信息图层。它是GIS的基础,在农产品流通中的配送中心选址,最优配送路线选择时发挥巨大作用。其主要包括道路网信息、城市信息等,具体包括道路名称、位置、通行属性等信息,还包括城市边界线、水域等非道路信息。(2)农产品信息图层在分析农产品的供需趋势、辅助决策中发挥重要作用,主要包括气候信息,农产品生产分布信息,农产品消费分布信息。此图层的农产品生产和消费分布信息并不是指单个的农产品生产基地和农产品贸易市场,而是指农产品生产和消费的区域,作为面的形式呈现。(3)农产品流通节点图层是整个平台系统的主体信息支持,数据采集和组织的质量直接影响到系统平台的效率。此图层包括农产品流通中的所有参与主体:农产品生产基地、大型超市、批发市场、酒店、第三方物流企业等等,所有的主体以点的形式呈现在图层上。这些主体的规模、议价能力、提供的农产品种类和数量(农产品生产基地)、需要的农产品种类和数量(农产品需求方)等,均作为主体的属性被保存在关系数据库,并与主体发生关联。

　　第二,动态图层。为了实现产品流通的可控性,保障配送的顺利进行,需要建立动态图层。动态图层包括两部分:(1)运动车辆信息图层,该图层使用“点”对象描述运输车辆,把驾驶员联系方式、车辆运行状况、装载情况作为“点”的属性;(2)农产品位置信息图层,该图层使用“点”的对象描述具体的农产品,把具体农产品的产地、出产时间等信息作为“点”的属性。动态图层中的信息结合车载GPS技术、RFID技术等,可实时监控农产品的配送过程,实现农产品流通的可追溯性,一旦出现安全和质量问题能方便及时地对其溯源求根。

　　2.数据集成[6]

　　它是指通过GIS技术将不同类型信息系统中的信息进行集成,从中获取有用数据,再结合GIS软件提供的地理信息对信息资源进行整理、组织和利用。要构建基于农产品的商务平台,就必须对加入到此平台的各个不同流通主体的数据进行有效地集成和利用。不同流通主体的数据被放在不同的信息系统,从不同企业的不同信息系统获取并处理所需要的数据信息尤为重要。

　　GIS 使用的数据大多为空间数据,由点(Point)、线(Line)、面(Polygon)、复杂物体(Complex Object)等组成,以空间数据库的形式进行数据组织,空间实体的属性信息作为属性项进行存储和管理。传统流通主体采用的数据大多是非空间数据,通常可以二维表格的形式进行数据组织,存放在关系数据库,构成非空间数据库。GIS的数据基础与传统物流管理信息系统的数据基础具有明显的差异,构建基于GIS 的农产品商务平台的关键问题之一是对异构数据的处理,数据集成需要将异构数据规划为同构数据。具体的方法有:基于元数据的系统集成;基于RDBMS的集成。另外,也可将异构数据规划为同构的过渡数据,如基于SQL和DLL的集成等。数据集成的目的在于形成的数据或过渡数据可以直接被系统所使用。本平台可采用基于RDBMS的集成方式,在同一数据库中采用同构的方式同时存储空间数据、非空间数据、影象数据等,采用标准SQL语言可以实现DB与DBMS的分离,Oracle、DB2、Informix等均支持上述操作。

　　(二)功能层

　　功能层包括GIS基本功能和应用模型库。GIS基本功能包括对图层和属性表的操作、电子地图的制作和投影等。应用模型库主要是利用数据层提供的数据根据一定的模型和算法进行统计、分析、预测和决策支持。应用模型库分为分析模型库、预测模型库和决策模型库。功能层中的应用模型库的设计直接影响系统最终的功能实现。

　　(三)用户层

　　用户层是指生产基地、批发市场、超市等不同的用户在平台上通过不同的应用接口获取各自对应的服务支持。用户层是用户与平台系统接触的窗口,用户根据权限身份的不同可以对相对应的图层、属性表进行操作,访问不同的功能模块,获取所需要的信息服务。用户层是平台的使用形式和对外表现形式。

　　四、基于GIS农产品商务平台的功能设计

　　基于GIS的农产品商务平台的功能,根据内容的不同可以分为供需信息提供、物流作业管理、辅助决策支持三大部分。各部分根据不同的主体在农产品流通中所扮演角色的不同而提供不同的功能服务。我国农产品流通中参与主体众多,为了更清楚的论述,只挑选了生产基地、批发市场、超级市场和第三方物流企业四个具有代表性的参与主体进行论述。

　　(一)信息提供功能设计

　　基于GIS的农产品商务平台向各个参与主体提供各类供需信息,各个参与主体把供给信息等相关信息在平台上公布,同时通过平台获取相对应的需求信息。对整个行业而言,市场供需信息、市场信息趋于透明化,使得市场各方在选择合作伙伴时更快捷、高效。对于单个企业内部而言,可实现企业在不同地理位置网点之间的交流和协作;实现仓库的可视化管理、最小化库存;实现企业同用户之间的紧密联系,及时根据用户需要调整物流方案。[3,7]

　　在GIS技术的支持下,用户可以根据各种相关地理信息查看相关供求信息。地理信息对于工业产品的供求影响不大,但是对于具有明显的地理气候特性的农产品来说,其影响却不容忽视,如气候类型、海拔可影响农产品质量,地理位置可影响运费,天气可影响需求变动(例如天气热了西瓜的需求会大增)等。在供需分析中加入GIS的支持,更符合农产品的特性,使得农产品在流通中各方对供需关系的掌握更准确,从局部上改善单个流通主体的决策,从全局上促进农产品流通领域资源的优化配置。

　　(二)物流作业管理功能设计

　　基于GIS的农产品商务平台为农产品流通主体提供物流作业管理支持,主要包括:(1)运用设施定位模型确定一个或多个设施的位置;(2)运用车辆路线模型解决一个起始点、多个终点的农产品运输中如何降低物流作业费用,并保证服务质量的问题;(3)运用网络物流模型解决寻求最有效的分配农产品路径问题;(4)运用配送区域划分模型,根据各个要素的相似点把同一层上的所有或部分要素分为几个组,用以解决确定服务范围和销售市场范围等问题;(5)运用空间查询模型查询以某一商业网点为圆心某半径内配送点的数目,以此判断哪一个配送中心距离最近,为安排配送做准备。[8-10]

　　(三)辅助决策功能设计

　　辅助决策功能可对数据信息进行研究、分析、预测并指导决策,从整体上优化农产品流通的资源配置和产业结构,此功能是搭建基于GIS的农产品商务平台的最大意义所在。平台综合农产品流通中多方的供需、规模等信息,可对未来一段时间的局部或者整体市场情况进行预测,辅助企业进行业务性决策,指导企业行为。共享农产品流通主体供需信息能很好地把握市场的现状和走向,优化资源配置,提高我国农业生产的效益。另外,以GIS技术提供的气候、天气、海拔等地理信息为基础,结合相关农产品的地理属性,再辅以生活习惯、人口密度等可指导农产品流通企业的发展方向与方针等战略性决策,如指导生产基地生产产品的主要方向、指导超级市场的农产品销售的主要方向。

　　五、基于GIS农产品商务平台的开发方法

　　目前,地理信息系统按照内容可分为两大基本类型:应用型地理信息系统和工具型地理信息系统,本平台属于前者。应用型地理信息系统的开发方法主要有三种:独立开发、单纯二次开发、集成二次开发,其中集成二次开发包括OLE/DDE和GIS控件两种方式。OLE/DDE是指采用OLEAutomation技术或利用DDE技术,使用可视化语言实现前台显示,通过OLE/DDE控制GIS工具在后台运作,从而在实现所需要的地理信息系统功能基础上,同时实现界面美观和数据库功能完整。不足是因为系统需要运行在相应的地理信息系统平台,应用系统过于庞大。GIS控件方式是指利用GIS工具软件生产厂家提供的建立在OCX基础上的GIS功能组件,如ERSI公司的MapObject等,嵌入到可视化语言中,实现地理信息系统功能。

　　综合比较分析三种开发方法,针对基于GIS的农产品商务平台的地理信息繁多,外观效果要求好,数据库功能要求较强的特点,本平台的搭建采用结合GIS工具软件和当前流行的可视化开发语言进行集成二次开发的方式。优点是既可以利用GIS工具软件对地理空间信息的强大管理分析功能,又可以利用可视化开发语言的高效、方便、可视化效果好、便于维护和方便移植的优势。

　　为了协调和统一农产品流通领域与其他领域的关系,使得农产品商务平台结构更完整,平台还应包括一些对外的接口,如与银行机构的接口;与诚信管理机构的接口;与农产品质量控制机构的接口等。与银行机构的接口为平台中不同的主体进行交易,满足电子商务的需要提供支持;与诚信管理机构的接口可对平台中各个主体的诚信度进行记录与查询,有助于不同主体之间建立长期稳定的合作关系;与农产品质量控制机构的接口可为农产品建立来源追溯体系,对农产品质量进行控制管理提供支持,有利于提高我国农产品的整体质量。

　　六、结论

　　综上述,农产品是一种保质期短且时令性强,而且与地理信息联系紧密的商品,针对我国农产品流通领域现在存在的信息流通不畅、损耗大、交易成本高等问题,引入GIS技术,搭建农产品流通商务平台可共享流通各方的供需信息,管理农产品物流作业,支持流通各方业务决策、战略决策,从而达到加强信息流通,协调流通各方行为,促进长期稳定的战略合作关系的建立,优化我国农产品流通领域的产业结构的目标。