基于天基信息的农业物流综合服务平台架构设计

张俨娜，周珂

摘要 阐述了天基信息服务平台构建涉及的地理信息、遥感和导航技术（3S技术）、云计算和天基信息服务技术。针对现代农业物流需求和发展趋势，借助天基信息提供的货源、位置、时间等信息的优势，提出了一种基于天基信息的农业物流综合服务平台设计方案，包括系统的架构设计和各组成系统的功能，最后讨论了该方案的特点和优势。

关键词 天基信息；物流；农业；系统；平台设计

中图分类号 S-058 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）06-0190-03

Design of Integrated Service Platform for Agricultural Logistics Based on Spacebased Information

ZHANG Yanna1， ZHOU Ke2 （1.Department of Laboratory and Equipment Management， Henan University， Kaifeng，Henan 475004；2.School of Computer and Information Engineering， Henan University， Kaifeng，Henan 475004）

Abstract This paper elaborated the geographical information， remote sensing and navigation technology （3S technology）， cloud computing and spacebased information service technology. Aiming at the demand and development trend of modern agricultural logistics， a design scheme of integrated service platform for agricultural logistics based on spacebased information was proposed by means of the advantages of supply of goods， location， time and other information provided by spacebased information， including the system design and the functional description of each system. And this paper finally discussed the characteristics and advantages of the scheme.

Key words Spacebased information；Logistics；Agriculture；System；Platform design

国务院印发的《物流业发展中长期规划（2014―2020年）》指出：由运输、仓储、货代、信息等多种产业共同构成的物流业是一种复合型的服务业，是国民经济发展的基础性、战略性产业[1]。进一步加快发展现代物流产业，对于促进经济结构的战略性调整、经济结构供给侧改革、提高国民经济竞争力具有重要意义。

“三农”问题一直是中央非常关心的问题，“三農”问题的核心是农民问题[2]，重点是解决农民的增收问题。广大农民收入的主要来源就是通过出售农产品来获得的。尤其是山区、革命老区以及贫困地区，农产品的外运能力与农民增收密切相关。中间环节过多、运输道路情况不明、货源情况不明等是当前农产品外运和农民增收面临的主要困难。物流服务一手牵动农产品生产市场，一手牵动农产品的销售市场，能有效减少中间环节，提供便捷、高效的物流服务是解决农产品“卖难”“买贵”的核心。

随着技术的进步和社会的发展，物流服务对象对物流服务提供者的物流反应速度要求越来越高。生产和流通空间范围不断扩张，为了向物流服务使用者提供便捷、高效、友好的物流支持，物流服务网络中源点和汇点之间的物流活动必须保持高度的一致性，才可以保证整个物流服务能够形成快速、灵活的供应体系。这些都要求借助于先进的信息技术，尤其3S技术，即充分利用基于卫星获取的空间、位置与计时信息等信息，构建高效、便捷、快速、统一的现代物流服务网络，提升服务效率，降低服务成本，促进我国产业结构的调整与转型升级，为物流从业人员和企事业单位提供更加便捷的服务[3]。

1 相关技术

1.1 3S技术 3S技术是遥感（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geography Information Systems，GIS）和全球定位系统（Global Positioning Systems，GPS）的总称。3S技术包括空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术、计算机与通讯技术多学科高度集成的，对空间信息进行获取、存储、处理、可视化和应用的现代信息技术[4]。

3S技术提供了新一代的观测手段，3S技术三者之间的相互作用形成了“一头两眼”的框架[5]，RS和GPS是“两只眼睛”，通过RS技术获取的空间信息源可以了解物流集散地分布情况和物流货源预测等信息，通过GPS技术可以获取物流运转效率和当前运行状态等信息，二者向GIS提供空间、位置以及授时等信息，GIS进行空间分析后通过服务接口为用户提供服务，从RS和GPS提供的大数据中提取用户关心的目标信息，并进行综合应用。3S技术应用模式如图1所示。

1.2 云计算 互联网出现后，人类社会进入数据与信息急剧膨胀的时代，如何将这些庞大的数据存储管理好并从中提取出对某种用户有价值的信息已成为迫切需要解决的问题。国内外先后出现了以Yahoo、Google、Bing、Baidu、Sougou和360为代表的信息搜索服务商，与搜索业务密切相关的云计算、大数据等技术方案先后出现，再加上信息中心（系统）的建设成本和运维成本越来越高，云计算作为一种新型的服务模式[6]，通过云数据中心，降低各类服务用户建设信息系统和运维的投入，只需要通过联网即可得到高效的计算服务。

在云计算中根据提供服务的类别突出强调了3项内容，即IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）、PaaS（Platform-as-a-Service，平台即服务）和SaaS（Software as a Service，软件即服务）。这3种服务层次不同，可满足不同类型用户的信息系统建设要求，用户可以方便灵活地通过付费或免费的方式使用。3种服务方式中，IaaS对用户的要求较高，PaaS方式对用户能力的要求次之，SaaS对用户的能力要求最低。SaaS也是用户最喜欢的方式，用户只需要关注具体的业务需求即可，其他全部交由服务商解决。

1.3 天基信息服务技术 天基信息服务涉及的技术内容十分广泛，不仅涉及到前面提到的3S技术（即遥感、导航和地理信息系统），而且涉及到通信、互联网、物联网等技术。李德仁院士提出的“对地观测脑”这一新概念是对天基信息服务技术的高度概括[7]。 “对地观测脑”本质上是通过卫星观测星座、通讯星群、导航星群、空中飞艇与飞机等获取地球表面空间的有用信息和知识，服务于决策支持，进而实现天空地一体化协同的实时对地观测与服务，最后建设天基信息实时服务（PNTRC）。

2 系统组成与应用模式

2.1 系统总体架构 基于天基信息的农业物流综合服务平台的设计是天基信息服务实现针对物流交易服务产品和物流出行服务产品的优化和创新，主要内容包括以下方面：①构建天基物流应用综合数据库；②基于国产卫星的天基信息物流综合服务平台，包括物流空间产品集群生产系统、天基信息物流应用系统、应用网络化服务体系；③基于手机和车载终端的农业物流综合应用。系统总体架构如图2所示。

2.2 功能组成 基于天基信息的农业物流综合服务平台包括8个部分（图3）：①天基信息物流综合数据库；②天基信息物流集群生产系统；③物流空间信息网络化服务系统；④“通、导、遥”一体化车辆监控系统；⑤物流市场信息遥感精准服务系统；⑥农产品货源地遥感监测系统；⑦农产品物流调控系统；⑧农产品物流服务终端系统。

2.2.1 天基信息物流综合数据库。天基信息物流综合数据库系统主要负责组织、存储、维护和支撑面向物流服务的海量空间信息分析、应用与服务，其系统组成主要包括2个部分。

（1）物流“天地一张图”时空综合信息仓库。物流“天地一张图”时空综合信息仓库是針对构建物流“天地一张图”的现代物流卫星应用服务平台所需而设计和研制的，除了物流“天地一张图”所包含的数据成果外，时空综合信息仓库还包括生成物流“天地一张图”所需的基础数据、模型算法、特征数据以及业务运行数据等。这些数据主要通过基础空间地理信息、模型算法、遥感应用特征、实验验证、信息产品、运行管理和信息服务等专题数据库进行组织、存储和管理。

其中，基础空间地理信息库有DEM库、DOM库、DLG库、DRG库、控制点库、社会经济数据库等组成，为海量空间信息分析、应用与服务提供空间基底、高精度控制和专题背景数据支撑；模型算法库由数据处理模型数据、参数反演模型、信息提取算法、实验验证模型等组成，为信息产品生产、实验验证和信息集成与共享服务系统提供存档和应用支撑；现代物流卫星应用特征库由陆地特征数据、大气特征数据和水体特征数据组成，为空间信息提取与分析所需的模型算法研发及遥感3～5级信息产品生产提供遥感应用特征数据支撑；信息产品库由3～6级物流遥感信息产品组成，负责为各系统提供信息产品支持；信息服务库由用户数据、订单数据和系统管理服务数据等组成，为信息共享服务系统运行提供支撑；运行管理库由元数据、安全信息数据、日志数据、监控维护数据以及其他相关功能所需的基本数据等组成，为综合数据库系统的稳定运行提供支撑。

（2）物流“天地一张图”信息仓库运行与服务支撑系统。物流“天地一张图”信息仓库运行与服务支撑系统基于分布式架构由数据智能检索子系统、数据交换服务子系统、海量数据云存储子系统、数据汇集整编子系统、数据库安全管理子系统以及综合数据库运行管理子系统构成，不仅可为时空综合信息仓库智能快速检索、存储、管理、运行安全提供支撑，而且可为用户和应用系统提供信息数据共享和交换支撑服务。

2.2.2 天基信息物流集群生产系统。天基信息物流集群生产系统是一个集遥感、位置信息数据分析、处理、产品生产、过程监管、质量检查以及入库等功能于一体的服务系统，能够实现数据转换、显示增强、常规分析处理、影像编辑、镶嵌配准处理，能够进行涉及农业遥感监测的信息产品的生产，如正射产品、辐射产品、反射率产品、NDVI指数产品、LAI指数产品、生物量产品、耕地覆盖产品、草地覆盖产品、核心农作物种植面积监测产品、核心农作物长势监测产品、农业面源污染产品、核心农作物估产产品等，可对数据生产作业进行有效调度和可视化监控。

2.2.3 物流空间信息网络化服务系统。物流空间信息网络化服务系统主要实现多源空间数据资源的共享与发布，实现多级农业物流信息的可视化查询检索、订购、下载，可为用户提供在线综合显示、轨迹追踪、信息通讯和在线客服功能。同时，针对不同类型的用户需求，可提供不同权限级别个性化的信息资源服务等。

2.2.4 “通、导、遥”一体化车辆监控系统。将通信、导航、遥感等卫星技术与当今的计算机网络、地理信息系统、智能交通系统及监控管理等技术相结合，建设和运营“通、导、遥”一体化车辆动态监控系统，实现监管重点运营车辆、特种行业车辆，强化车辆运输生产安全监督，提升运转效率，提高企业信息化管理水平，加强监管力度。

2.2.5 天基信息专题应用服务子系统。

（1）物流市场信息遥感精准服务系统。物流市场信息遥感精准服务系统是以物流“天地一张图”空间信息为依据，实现对信息整合、资源共享、供应链优化，提供物流市场信息的订单需求发布、车辆匹配、仓库状态监控、仓储选址以及货源信息挖掘等服务。结合导航、通信及移动终端，充分利用基于国产卫星的物流服务综合应用平台，在道路网络及时更新与道路信息推送、物流路径规划、低能见度下车辆导航、道路地质灾害与障碍物提醒等方面为物流车辆出行提供服务支持。

（2）农产品货源地遥感监测系统。基于高分辨率卫星遥感数据，实现农作物种植面积精准监测、农田面积信息提取、农作物类型遥感划分、农作物长势监测、农田土壤墒情监测以及农作物产量预测等功能。

（3）农产品物流调控系统。基于北斗定位与导航服务，结合卫星遥感、通信及移动终端技术建设农资调拨物流监测业务化子系统，实现农业物流监测、粮食、农资仓储信息管理、应急运输保障车辆监控管理、农业安全生产与运输过程数据分析等功能，实时、动态监控和管理日常、应急农资运输保障车辆，确保重要农资调拨、运输过程安全可控和应急救援效率，帮助农业部门、农资使用、生产、运输、仓储部门安全生产，协助交通运输管理部门对重点监控车辆进行实时管控、应急救援、遇险报警、资源调控等，实现后方管理部门对前方车辆、物资、工作人员的实时监控指挥，从而提升工作效率，保障工作人员的生命安全及农资调运安全。

（4）农产品物流服务终端系统。以手持、车载终端为载体，结合卫星导航、卫星通讯、无线网络等应用技术，融合云计算、移动互联网技术，基于Android平台，将3S技术融合，实现农业信息发布服务平台，通过手持、车载农业仓储监测业务终端、农业物流监测业务终端为农业粮食、农资储运、调度、应急配给、防洪抗旱、防灾减灾提供业务支撑与辅助决策支持。

安徽农业科学 2018年3 结语

物流行业涉及到现代物流行业的主管部门以及仓储单位、运输单位、驾驶员等多种不同的用户。通过构建互联网+天基信息+物流的基于天基信息的物流服务模式，不仅进一步提升了物流行业的車货信息消费，而且也将创造出新的空间信息消费领域，如物流卫星货源预测专题图、车货匹配最佳路径分析、物流卫星路网通行能力专题图、物流卫星路网可及度专题图、物流车辆服务站点最优布局专题图、大宗商品物流趋势分析等。

通过互联网技术，以手机、PAD、车载终端为载体，为物流从业者提供快速的车货信息交换，有效解决物流领域的车、货信息不对称问题，将极大地压缩物流的成本；通过天基导航监控，为物流运输车辆提供最优路径规划以及车辆维修，保养服务，降低车主的车辆维护成本；通过天基遥感监测信息，加快运输车辆的路网更新，将扩充物流服务范围，降低车辆空载率，同时借助于遥感监测手段，实现货源的精准预测以及车辆运行道路安全风险预估，为物流承运人提供精准的物流信息服务。

借助于互联网+天基信息+物流的新型物流服务模式，以遥感、导航为代表的空间信息快速进入物流行业的主业务，拓宽了物流行业服务范围，提升了物流行业的服务水平。

今后的研究应着手搭建示范系统并选择具体的应用示范区，结合该研究提出的基于天基信息服务的农业物流综合服务平台架构进行验证和测试，为构建精准物流信息服务平台提供指导和参考。

参考文献

[1] 国务院.国务院关于物流业发展中长期规划（2014―2020 年）的通知[A/OL].（2014-09-12）[2017-07-11].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2014-10/04/content_9120.htm.

[2] 龙腾飞，王敏.当前农民增收面对的主要问题研究[J].中国集体经济，2011（15）：10-12.

[3] 王佐.论物流企业转型升级[J].中国流通经济，2014（2）：34-40.

[4] 陶渝，丁洪富.3S技术集成及其应用[C]//GIS与数字测绘技术应用研讨交流会论文集.西安：中国测绘学会，2002.

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[6] 马勇，张旭，郭颖，等.林业遥感云平台的系统结构与功能设计[J].世界林业研究，2013，26（4）：50-56.

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