韓璐懿/文

空間大數(shù)據(jù)在物流中的發(fā)展與應用
——“大數(shù)據(jù)與智慧物流”連載之七

韓璐懿/文

在京東的倉儲、運輸和配送環(huán)節(jié)中，每天都產(chǎn)生數(shù)以億萬計的空間數(shù)據(jù)。在倉儲、運輸和配送等各個環(huán)節(jié)，GIS技術和手段都發(fā)揮著至關重要的作用，成為京東智慧物流建設的重要技術基礎。

在京東的倉儲、運輸和配送等各個環(huán)節(jié)，大數(shù)據(jù)發(fā)揮著舉足輕重的作用，成為京東打造智慧物流的重要基礎

為了給用戶提供多功能、一體化的綜合性服務，物流將運輸、倉儲、裝卸搬運、加工、配送、信息處理等環(huán)節(jié)進行有機結合，形成完整的供應鏈。在物流的相關環(huán)節(jié)中，每一時刻都有海量的物流數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn)，而這些數(shù)據(jù)無不具有空間尺度和空間特征的性質。據(jù)統(tǒng)計，物流信息中大約80%的信息與空間位置有關，而運輸、倉儲和配送等環(huán)節(jié)涉及到的信息幾乎全部與空間位置有著直接的關系。

作為一門融合了計算機科學、地理學和地圖學的綜合性學科，地理信息系統(tǒng)（Geo Information System, 簡稱GIS）具有強大的采集、管理、存儲、分析、處理、輸出空間數(shù)據(jù)的能力，被廣泛地用于空間信息的可視化和輔助決策。面對海量的空間數(shù)據(jù)，如何利用GIS相關技術和手段，整合空間數(shù)據(jù)信息，探索和挖據(jù)空間數(shù)據(jù)價值，已經(jīng)成為物流企業(yè)在構建智慧物流的過程中亟待解決的問題。

物流行業(yè)中的空間大數(shù)據(jù)

不同于其它行業(yè)中的大數(shù)據(jù)，物流涉及到運輸、倉儲、配送等多個環(huán)節(jié)，其空間大數(shù)據(jù)帶有很強的行業(yè)屬性和特色。具體說來，物流空間大數(shù)據(jù)具有海量性、稀缺性、復雜性和豐富性的特點。

1.數(shù)據(jù)的海量性

物流車輛作為物流行業(yè)的業(yè)務承載主體，其數(shù)量巨大，分布廣泛，在運輸、配送等環(huán)節(jié)發(fā)揮著至關重要的作用。在貨物的運輸和配送過程中，物流車輛一般以10～30秒的間隔向數(shù)據(jù)中心發(fā)送當前位置信息，這些移動在全國各地路網(wǎng)中的物流車輛每天生成的定位數(shù)據(jù)都達到了GB甚至TB規(guī)模，并且還在不斷增長中。這既是發(fā)展數(shù)據(jù)挖掘的驅動力，同時也是數(shù)據(jù)挖掘面臨的難題。

2.數(shù)據(jù)的稀疏性

圖1：京東GIS可視化配送區(qū)域編輯器

物流空間數(shù)據(jù)的稀缺性主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面，在物流運輸過程中，雖然軌跡數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，但由于地理因素、天氣因素、設備故障等原因，并不能保證每一個路段都有完整的定位信息，甚至有些是錯誤的定位數(shù)據(jù)；另一方面，由于用戶的分布不均勻，容易出現(xiàn)大城市數(shù)據(jù)量大，小城市數(shù)據(jù)量少，住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)量大，工業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)量小。這些都造成了物流數(shù)據(jù)在質量和分布上存在一定的稀疏性。

3.數(shù)據(jù)的復雜性

物流車輛在實際行駛過程中受各方面主客觀因素影響，每個司機都有自己的駕駛習慣，即使同一個司機在駕駛過程中也會針對不同客觀條件改變自己的駕駛行為，這些人為的改變無疑增加了軌跡數(shù)據(jù)挖掘的復雜性。此外，物流數(shù)據(jù)受到包括經(jīng)濟發(fā)展、需求變化等各種因素的影響，其流向具有一定的不確定性，也使得物流空間大數(shù)據(jù)更為復雜。這些都使得物流空間大數(shù)據(jù)難以簡單通過某個模型或者理論來進行評估和預測。

4.數(shù)據(jù)的豐富性

在海量的物流運輸軌跡數(shù)據(jù)背后隱藏著全國實時路況信息、物流運輸狀態(tài)信息和我國不同區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平以及供需關系的變化，并且物流運輸承載的貨物種類十分豐富，每種貨物具有多種附加屬性信息。這些數(shù)據(jù)一起構建了多級別、多層次、多維度的物流大數(shù)據(jù)，對于我國道路基礎建設、交通路徑規(guī)劃、物流車輛調度、經(jīng)濟指標預測等方面有著積極意義。

空間大數(shù)據(jù)在京東物流中的應用

京東作為中國最大的自營式電商企業(yè)，擁有完整覆蓋采購、售賣到配送、客服等環(huán)節(jié)的全電商流程，擁有中國電商領域最完整、最精準、價值鏈最長的物流配送網(wǎng)絡。在京東的倉儲、運輸和配送環(huán)節(jié)中，每天都產(chǎn)生數(shù)以億萬計的空間數(shù)據(jù)。在倉儲、運輸和配送等各個環(huán)節(jié)，GIS技術和手段都發(fā)揮了至關重要的作用，成為京東智慧物流建設的重要技術基礎。隨著京東物流業(yè)務的發(fā)展，原有的經(jīng)驗和行業(yè)知識已經(jīng)不能完全支持業(yè)務發(fā)展的需要，需要將結合深度學習的大數(shù)據(jù)技術與GIS地圖技術人工智能技術結合，在保證配送時效、服務質量的前提下，更進一步提高配送業(yè)務的科學性、精確性和系統(tǒng)性，實現(xiàn)精細化管理的目標。

1.貨物分揀

圖2：京東車輛調度系統(tǒng)圖示

圖3：基于地理位置的用戶畫像

面對每天數(shù)以百萬計的訂單，如何高效地根據(jù)用戶的收貨地址進行訂單貨物的分揀，快速精準地將訂單商品準確的發(fā)送到庫房、中轉倉和配送站，是實現(xiàn)京東能夠持續(xù)不斷地提供一流配送服務的前提。在貨物分揀方面，京東在過往運營過程中積累的海量訂單數(shù)據(jù)發(fā)揮了至關重要的作用。京東已經(jīng)積累了超過十億條的地址數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)建立了完善的地址庫?；诖耍〇|建立了一套精準完善的預分揀系統(tǒng)，其中利用GIS技術，京東將配送區(qū)域根據(jù)配送站點的覆蓋范圍進行了劃分。利用這套系統(tǒng)，管理人員可以非常方便地根據(jù)配送站點的數(shù)量和規(guī)模變化可視化地進行配送范圍的調整。通過反向地理編碼技術，GIS預分揀系統(tǒng)可以直接將用戶下單地址轉化為經(jīng)緯度坐標，并通過將下單地址和配送站配送區(qū)域進行比較，直接將訂單分配到用戶所屬的配送站點。隨著配送大數(shù)據(jù)不斷豐富，京東不斷完善配送范圍估算模型，使得越來越多的用戶能夠享受到包括“211”和“京準達”在內的高質量京東購物配送體驗。

2.配送路線優(yōu)化

配送環(huán)節(jié)作為是整個京東物流體系最為重要的組成部分，是京東物流中最為重要的環(huán)節(jié)。為了保持京東物流配送環(huán)節(jié)的高效性與準確性，利用GIS技術和手段，京東建立起了完善的物流配送網(wǎng)絡，尤其在大件商品的配送中發(fā)揮了極為關鍵的作用。不同于小件商品的配送，京東大件商品由于配送成本高，并且涉及到預約、驗貨、安裝等各個環(huán)節(jié)，如何利用技術手段有效降低大件商品配送成本，提升用戶體驗，是京東在很長一段時間內亟待探索的一個重要課題。利用GIS技術，大件商品調度系統(tǒng)根據(jù)用戶送貨地址計算出每一個訂單的行駛里程和所需運輸時間，并對所有的待配送大件商品訂單運輸?shù)臅r間成本進行測算，在保證商品按照用戶約定的時間范圍內送達的前提下，給出最合理的大件商品配送線路。隨著道路通行數(shù)據(jù)和交通數(shù)據(jù)的不斷累積，利用機器學習技術，系統(tǒng)對于每一條線路在不同時刻的通行時間計算和預測愈發(fā)精準，使得京東大件商品的配送成本不斷降低，履約效率不斷提升。

3.訂單實時跟蹤

為了能給京東用戶提供最佳的配送體驗，京東物流針對每一個訂單提供了完善詳盡的訂單跟蹤信息。除了常見的文字跟蹤信息外，京東還在業(yè)界率先提供了基于地圖的可視化物流跟蹤系統(tǒng)，而這套系統(tǒng)的核心就是GIS技術。京東的每一臺物流配送車輛都安裝了衛(wèi)星定位設備，通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，每秒鐘都有上千臺傳站車輛和上萬臺快遞車輛將其實時位置數(shù)據(jù)傳送回數(shù)據(jù)中心。為了實現(xiàn)每秒上萬條坐標數(shù)據(jù)的存儲、讀取和查詢，京東建立了HDFS標準的分布式存儲系統(tǒng)，通過對數(shù)據(jù)進行包括過濾、驗證和抽稀等一系列處理，推送給前臺用戶進行訂單軌跡的展示。

4.基于地理位置的用戶畫像

通過多年的運營，京東已經(jīng)為上千萬的用戶提供了優(yōu)質的購物體驗，積累了億萬級的用戶購物數(shù)據(jù)，而這其中的每一條購物數(shù)據(jù)都包含了位置信息。通過對這些購物位置大數(shù)據(jù)進行處理和分析，京東構建了業(yè)界最為完整、最富有價值的用戶畫像數(shù)據(jù)。通過分析這些精準的用戶畫像數(shù)據(jù)，京東不僅可以對單個用戶的購物習慣和商品購買喜好進行分析，而且能夠利用這些數(shù)據(jù)所攜帶的位置信息，將這些數(shù)據(jù)進行小區(qū)、街道級別的分析，從而建立起多個區(qū)域級別的用戶畫像數(shù)據(jù)。這些畫像數(shù)據(jù)對庫房商品的備貨、線下促銷選址提供了有力的決策支持。特別的，依據(jù)基于大數(shù)據(jù)的位置用戶畫像數(shù)據(jù)，京東推出了一系列特色服務，如一小時極速配送服務，通過分析特定區(qū)域用戶對于特定商品的購買好，京東提前將特定商品直接投放到目標用戶附近的配送站點，使得用戶在下單后一個小時內就可以收到配送的商品，極大地提升了用戶購物體驗。

未來前景可期

從物流運輸?shù)截浳锓謷?，從站點配送到用戶畫像，空間大數(shù)據(jù)的相關研究和應用涵蓋了物流行業(yè)的全部鏈條，滿足了物流企業(yè)的各個環(huán)節(jié)的發(fā)展需求。地理信息技術，以其對位置數(shù)據(jù)處理的高效性和空間分析的多樣性，在處理與地理位置相關的空間數(shù)據(jù)方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。利用地理信息技術和手段進行企業(yè)空間大數(shù)據(jù)的分析和可視化，優(yōu)化物流各個環(huán)節(jié)，必將有力地提升物流運輸效率，降低物流管理成本，極大地促進企業(yè)智慧物流的建設和發(fā)展。

作者為京東X事業(yè)部智能導航研發(fā)部高級產(chǎn)品經(jīng)理