祖巧紅，郭 芳，曹萌萌

(武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院，湖北武漢 430063)

數(shù)據(jù)挖掘是應(yīng)用一系列技術(shù)從大型數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)中抽取出潛在的、不為人知的有用信息、模式和趨勢(shì)，并能夠挖掘出可理解模式的高級(jí)處理過(guò)程，是統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的綜合［1］。

SOA是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元(即服務(wù))通過(guò)服務(wù)之間定義良好的接口與契約聯(lián)系起來(lái)，使得構(gòu)建在各種系統(tǒng)中的服務(wù)以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。SOA結(jié)構(gòu)中共有3種角色:服務(wù)提供者發(fā)布自己的服務(wù);服務(wù)代理注冊(cè)已經(jīng)發(fā)布的服務(wù)提供者;服務(wù)請(qǐng)求者利用服務(wù)代理查找所需的服務(wù)，然后使用該服務(wù)［2］。

筆者旨在將目前企業(yè)急需的數(shù)據(jù)挖掘功能以服務(wù)的方式架構(gòu)和發(fā)布，使得物流企業(yè)在配送系統(tǒng)應(yīng)用中能快速集成數(shù)據(jù)挖掘功能，更好地實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息系統(tǒng)的敏捷構(gòu)建，使數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能簡(jiǎn)單有效地在基于SOA的配送系統(tǒng)中得以快速運(yùn)用，并最終通過(guò)服務(wù)來(lái)實(shí)施數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，以節(jié)省物流成本［3］。

1 需求分析

物流配送運(yùn)輸管理環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用需求包括:

(1)獲取系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入、導(dǎo)出、計(jì)算和分析。

(2)利用數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)部分物流配送問(wèn)題的智能分析，找到合理的配送運(yùn)輸路線。

結(jié)合 WebGIS［4］技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，利用面向SOA的數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)標(biāo)注、標(biāo)注管理、標(biāo)注查詢，以及路徑規(guī)劃功能。

2 基于SOA的數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)

2.1 數(shù)據(jù)上傳服務(wù)

通過(guò)分析數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在物流配送管理中的應(yīng)用需求，以WCF為開(kāi)發(fā)框架，在現(xiàn)代物流管理平臺(tái)中設(shè)計(jì)基于SOA的數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)，包括數(shù)據(jù)上傳服務(wù)、數(shù)據(jù)清洗服務(wù)、數(shù)據(jù)挖掘算法服務(wù)和OLAP服務(wù)等。

在Web環(huán)境下［5］實(shí)現(xiàn)大文件的上傳，需要在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)上傳服務(wù)的過(guò)程中考慮兩個(gè)問(wèn)題:一是把相關(guān)數(shù)據(jù)序列化生成字節(jié)流進(jìn)行壓縮，再進(jìn)行傳輸，如果要訪問(wèn)該文件，做反向操作即可;二是針對(duì)壓縮后數(shù)據(jù)仍然較大的文件，再壓縮流，然后對(duì)流進(jìn)行拆分［6］。

大文件上傳服務(wù)契約設(shè)計(jì)主要涉及服務(wù)端和客戶端。在服務(wù)端進(jìn)行的操作主要有生成數(shù)據(jù)集、將數(shù)據(jù)集序列化生成字節(jié)流和壓縮字節(jié)流等;在客戶端進(jìn)行的操作主要有獲取壓縮字節(jié)流、解壓字節(jié)流、反序列化和生成數(shù)據(jù)集等。

2.2 數(shù)據(jù)清洗服務(wù)

數(shù)據(jù)清洗服務(wù)的操作過(guò)程是:瀏覽并選擇一個(gè)后綴名為csv的平面文件，指定該文件中用于分隔字段的分隔符，以及對(duì)字符串加入的限定符，同時(shí)設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)名等信息。程序建立連接后，生成數(shù)據(jù)流任務(wù)，最終通過(guò)執(zhí)行生成的包將數(shù)據(jù)上傳到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中并作簡(jiǎn)單清洗。

2.3 數(shù)據(jù)挖掘算法服務(wù)

通過(guò)讀取商業(yè)元數(shù)據(jù)信息，選用合適的數(shù)據(jù)挖掘算法來(lái)動(dòng)態(tài)生成數(shù)據(jù)挖掘結(jié)構(gòu)和挖掘模型的建立語(yǔ)句、模型訓(xùn)練語(yǔ)句和預(yù)測(cè)語(yǔ)句，同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘算法的可視化組件，將挖掘結(jié)果顯示到客戶端。圖1為數(shù)據(jù)挖掘算法例圖。

圖1 序列聚類算法服務(wù)例圖

2.4 OLAP服務(wù)

OLAP服務(wù)中的關(guān)鍵技術(shù)有兩個(gè):數(shù)據(jù)挖掘API、可視化技術(shù)［7］。

在OLAP服務(wù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中，必須通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘API來(lái)訪問(wèn)立方體及數(shù)據(jù)挖掘模型。其中，通過(guò) MDX查詢立方體的操作可以利用ADOMD.NET來(lái)實(shí)現(xiàn)。ADOMD.NET是 SQL SERVER 2005中提供給用戶的組件，用于通過(guò)編碼的方式來(lái)訪問(wèn)Analysis Services服務(wù)，從而操作數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)對(duì)象以及實(shí)現(xiàn)相關(guān)OLAP操作，如上鉆、下取、切片和分類等。圖2為OLAP下取分析及可視化圖例。

圖2 OLAP下取分析及可視化例圖

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 面向SOA的WebGIS二次開(kāi)發(fā)

近年來(lái)，基于網(wǎng)絡(luò)地圖的位置服務(wù)得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用，API作為通用的網(wǎng)絡(luò)編程接口在WebGIS中得到廣泛應(yīng)用［8］。MapEasy 是基于JavaScript和Ajax的技術(shù)，可提供所需的地圖，渲染圖像，并實(shí)現(xiàn)正常地理信息系統(tǒng)的功能，如定位，縮放和標(biāo)記。

筆者結(jié)合MapEasy顯示瓦片圖的原理，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的擴(kuò)展功能，并將湖北省十堰市的三維地圖應(yīng)用到該系統(tǒng)中。二次開(kāi)發(fā)后的運(yùn)行界面如圖3所示。其中，1為工具欄，2為平移放大工具，3為標(biāo)注顯示，4為比例尺，5為鷹眼圖，6為標(biāo)注查詢。二次開(kāi)發(fā)后的WebGIS擴(kuò)展了MapEasy的工具條，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)標(biāo)注、標(biāo)注管理、標(biāo)注查詢，以及路徑規(guī)劃功能，并通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)實(shí)現(xiàn)了各路線的在線分析等功能。

圖3 二次開(kāi)發(fā)后的WebGIS運(yùn)行界面

3.2 擴(kuò)展地圖的標(biāo)注功能

地圖標(biāo)注是指在電子地圖上加入標(biāo)記來(lái)顯示地物信息的功能。要實(shí)現(xiàn)在地圖上任意位置添加和顯示標(biāo)注，需要考慮以下技術(shù)問(wèn)題:

(1)將標(biāo)注信息保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中?？紤]與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，將地圖上的地物標(biāo)注的位置信息以地理坐標(biāo)的方式來(lái)存儲(chǔ)。通過(guò)獲取鼠標(biāo)在屏幕中的位置轉(zhuǎn)換為三維地理坐標(biāo)F=f(x，y，z)實(shí)現(xiàn)新增的坐標(biāo)位置［9］。

(2)采用Ajax技術(shù)顯示標(biāo)注信息。Ajax是一種在網(wǎng)頁(yè)中異步調(diào)用服務(wù)器數(shù)據(jù)的方法，其原理是由客戶端在后臺(tái)發(fā)送一個(gè)獲取服務(wù)器數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。當(dāng)獲取服務(wù)器數(shù)據(jù)后，客戶端可以有選擇性地更新頁(yè)面元素使頁(yè)面在不全部刷新的情況下也能更新數(shù)據(jù)。因圖層數(shù)過(guò)多而導(dǎo)致瀏覽器在加載過(guò)程中響應(yīng)緩慢，該技術(shù)的采用可以避免顯示整個(gè)地圖的所有標(biāo)注。

3.3 擴(kuò)展路徑規(guī)劃功能

路徑規(guī)劃是指在地圖上為物流企業(yè)的車輛安排合適的行車線路。特別是當(dāng)城市交通網(wǎng)龐大且可選路線方案多樣時(shí)，該功能就顯得十分必要。

路徑規(guī)劃功能中，通過(guò)鼠標(biāo)的單擊事件獲得當(dāng)前的屏幕坐標(biāo)，并將其轉(zhuǎn)化為當(dāng)前點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地理坐標(biāo)，通過(guò)循環(huán)即可獲得所有單擊事件產(chǎn)生的路線，不同路線用不同顏色進(jìn)行區(qū)分。在地圖上添加路線的操作界面如圖2所示。編輯完成后，通過(guò)鼠標(biāo)雙擊事件來(lái)結(jié)束路線編輯，同時(shí)彈出錄入路線名的對(duì)話框?qū)⑵浔４娴綌?shù)據(jù)庫(kù)。

3.4 配送路徑分析

在筆者研究的物流配送路徑的案例中，假設(shè)某城市已有一批客戶，這些客戶的地理位置坐標(biāo)已知，供應(yīng)商定期安排車輛給這些客戶配送貨物。主要分析過(guò)程和實(shí)現(xiàn)步驟如下:

(1)上傳客戶歷史銷售數(shù)據(jù)。首先需要將準(zhǔn)備好的客戶數(shù)據(jù)上傳，而在上傳數(shù)據(jù)之前，需要初始化一個(gè)用于客戶分析的數(shù)據(jù)庫(kù)，并利用元數(shù)據(jù)管理，定義好數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。在該例中，以上過(guò)程可通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)清洗服務(wù)和數(shù)據(jù)上傳服務(wù)實(shí)現(xiàn)。

(2)對(duì)客戶進(jìn)行分類。首先，通過(guò)了解客戶分類的需求，調(diào)用元數(shù)據(jù)管理服務(wù)建立客戶主題數(shù)據(jù)(倉(cāng))庫(kù)［10-11］，然后調(diào)用數(shù)據(jù)上傳服務(wù)將客戶樣本數(shù)據(jù)上傳，接著調(diào)用數(shù)據(jù)清洗服務(wù)，對(duì)上傳后的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換和加載。此后，調(diào)用適用于客戶分類的數(shù)據(jù)挖掘算法服務(wù)建立挖掘模型，并通過(guò)調(diào)用OLAP服務(wù)來(lái)顯示客戶分類的結(jié)果。

(3)在地圖上顯示客戶標(biāo)注。分類完成后，可在地圖上將客戶標(biāo)注信息以不同背景顏色來(lái)區(qū)分。結(jié)合所實(shí)現(xiàn)的標(biāo)注功能，根據(jù)客戶所屬類別獲得需要顯示的標(biāo)注顏色，如圖4所示，在朝陽(yáng)南路上就有不同類型的客戶，其標(biāo)注的背景色是根據(jù)其價(jià)值大小按顏色的深淺來(lái)分類的。其中，中石油湖北十堰銷售分公司、十堰市經(jīng)濟(jì)作物研究所、十堰恒捷物貿(mào)公司等客戶為深黑色，表明這些可能都是大客戶。

(4)按照客戶類型進(jìn)行路徑安排。在對(duì)客戶完成分類并在地圖上按不同背景顏色顯示其標(biāo)注信息后，可以有針對(duì)性地發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律，根據(jù)這些規(guī)律來(lái)規(guī)劃合理的配送路線。如圖4所示，圍繞朝陽(yáng)中路及人民中路附近的客戶比較集中，因此可安排“恒捷運(yùn)意線”這條路線。

4 結(jié)論

筆者完成了對(duì)WebGIS的構(gòu)建，結(jié)合物流管理平臺(tái)中的數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)，在實(shí)現(xiàn)三維地圖標(biāo)注功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)實(shí)現(xiàn)了在城市內(nèi)部規(guī)劃物流配送路徑的示例，為決策者提供了一種決策依據(jù)，并將路線直觀顯示在三維電子地圖上，提高了配送路線規(guī)劃的可視化程度。

圖4 “恒捷運(yùn)意線”的路徑規(guī)劃

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