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基于协调地理信息系统支持城市物流发展集体决策的研究

辛迪·娇兰，斯蒂芬·科蒂纳，塞缪尔·雷诺

摘 要

本文介绍了应用于城市物流的地理信息系统如何用于对与“最后一公里交付”相关的复杂城市货运情况进行建模。它还突出表明，将地理信息系统与有形技术相结合，可以创建一个协作工具，可以由各种物流利益相关者甚至非专家使用。解释了这种协作式GIS是如何在欧洲城市（伦敦，布鲁塞尔和卢森堡）与城市物流有关的研讨会上进行实验的。卢森堡的具体案例详细研究内容。最后，本文强调了这样一个协同GIS的主要优点，即促进关于具体议题的讨论，并做出集体决策。

第1章 引言

虽然许多研究探索了地理信息系统（GIS）作为城市物流智能交通系统（ITS）的使用，本文探讨了如何将这种系统开放给广泛的利益相关者来支持集体决策。通过回顾依托GIS使用的城市物流领域的研发计划，作者展示了GIS对当地城市物流环境的分析和与改进措施发展有关的决策的兴趣。然后，作者描述了在欧洲项目期间，如何建立城市物流利益相关者（市政，运输提供商，零售商...）的地理信息系统。作者描述了如何选择，收集，实施和代表相关数据，以供非专家使用。然后，他们将描述GIS如何与有形技术相结合，以便在协作方法中使用。接下来，作者揭示了一个案例研究，提出了一个地理信息系统已被用于卢森堡市的三种情况。最后，他们总结了这样一个协作式GIS的好处，并提出了未来的工作。

第2章 研究背景

供应零售商，个人，食品企业，办公室，主管部门或建筑工地，城市经济在城市经济中发挥重要作用。它对环境滋扰有重大贡献，已成为公共政策的重大挑战。城市交通工具在城市交通拥堵占据了大约五分之一的道路占有率。 货物运输根据污染物产生一氧化碳（CO），氮氧化物（NOx）和颗粒（PM10和PM2.5）等多达20％至60％的有害污染物。在城市，公路运输是噪声的主要发生器，开始被视为公共卫生问题。 然而，多年来，城市交通战略主要集中在乘客身上。现在考虑到电子商务的发展和城市中心的当地商店的新动态，城市货物运输产生的困难大大提高。

林霍尔姆（2010）强调，在城市规划中很少考虑货运，这表明在涉及城市货运的利益相关者之间缺乏知识共享，并争辩在公共机构（特别是市政当局）推动的这个问题上进行更多的合作。范罗伊宁和奎克（2014年）和维特科夫斯基和木叶·张奕（2014年）都证实了这一情况，并将地方当局与其他城市物流利益相关者之间的低水平合作关联起来，同时强调了利益相关方之间在城市货运方面的明确沟通与合作的必要性问题可以注意到，缺乏合作和知识的共享既不是新的，也不是城市物流的内在之处，而是本质上是通用的。霍尔，穆尔，奈特和汉基（2009）在环境背景下揭露了这种情况（新西兰的牡蛎渔业），并表明，围绕GIS的合作在弥补这一差距方面是富有成效的。GIS似乎是协作和集体解决问题的可能解决方案。 任何改进方法首先明确表示当前情况，以确定发生的问题以及改善机会。 应用于城市物流，GIS可以构建领域知识，对城市物流活动进行评估，制定和测试城市规划，法规和物流业务场景。GIS系统允许通过大型数据集和数据交互来对复杂情况进行建模。此外，提供这种数据的视觉表示有助于集体了解情况。因此，GIS提供了一个沟通渠道，可以用于与任何类型的利益相关者分享知识，无论其领域的专业知识水平如何。

2.1 公众参与GIS

在环境领域和城市规划中研究了GIS的集体使用（巴尔拉姆，德拉切维奇和费克（2009））。当GIS使用包括公众的广泛参与时，这种使用被认为是公共参与GIS（简称PPGIS）。索尔特，坎贝尔，朱尼和谢泼德（2009）描述了PPGIS和沉浸式技术在特定研讨会期间的合并使用以及成功的利益相关者在城市规划问题上的合作。白哥，格拉内利，凡思，韦尔塔和派尼奥（2010）解释了建立PPGIS城市规划原型，并在部署原型后评估了参与程度。戴维斯，塞林，加诺和佩雷拉（2012）表明，参与式GIS已经在许多不同领域得到应用，并且表明它们促进参与者参与城市规划领域的集体决策。

存在PPGIS的各种技术方法。在表1中，我们比较了参与者（同步或异步）之间的交互类型，合作参与者的定性数量以及参与者与GIS模型（直接或间接）交互的能力 PPGIS技术方法。

PPGIS的技术方法越少，就是使用地理信息系统，无论其基础技术如何，都与参与者进行专门的和集体的会议。在这种情况下，参与者不会直接与模型进行交互，而是通过主持人或演示者进行交互。PPGIS最常见的选择是使用Web技术来访问或与GIS的核心进行交互。实际上，基于网络的系统已经证明，多年以来，它们确实使广泛的公众参与到在线使用，对参与者的数量也没有限制。缺点是应用于GIS的这种配置很少允许参与者之间的同步交互。然而，已经探索了PPGIS采用其他技术文物来补充或替代基于网络的系统的举措。如前所述，索尔特，坎贝尔，朱尼和谢泼德（2009）将PPGIS与沉浸式技术结合在一起：宽屏幕系统将GIS模型显示给有限的一组用户，他们之间可以互动，而不是直接与GIS模型进行交互。对于城市规划，马奇，泽菲尔和拉斯（2012）也提出了一个有形的表格：一个用户可以处理有形物品与GIS模型交互的系统，并在桌面屏幕上立即看到他们的行动和决策结果。

2.2研究方法

作者的建议是建立城市物流PPGIS，提高利益相关者的意识，并评估其利益相关者合作的兴趣。驱动这些作品的研究问题是双重的：（一）哪种方法有效地部署了城市物流的GIS？（二）如何使城市物流利益相关者对城市物流具体问题有共同的认识，共同制定改进建议？

为了回答这些问题，我们应用了一种灵感来自设计科学研究方法（DSRM）的方法。DSRM已被用于信息系统研究（海文，马奇，帕克和拉姆（2004）），最近也用于组织管理研究（杰利内克，乔治斯，鲁默和博兰（2008））。DSRM专注于“人为构建”概念（“设计科学”的“设计”部分），遵循所谓的设计研究周期，研究结果通过构建设计原理，原型和实验，导致实践改进（故意设计），或从实践到研究（紧急设计）的相反方式，其中实践研究甚至性能导致研究问题。在我们的例子中，我们通过构建研究人工制品（智慧城市物流GIS原型）来跟踪紧急设计原则，我们研究了各种协作环境（在线异步，有形同步）和不同目的（案例分析，改进建议）。作为DSRM的一部分，构建这样的文物仍然需要科学的锚定。

为了回答这个问题（一），我们考虑到传播和困难汇总城市货运相关数据等挑战。艾伦，安布罗西尼，布朗，帕捷，鲁蒂埃和伍德伯恩（2014）认为需要规范数据收集方法。知识结构需要数据质量改进的重要工作。在提高认识和传播方面，萨德和林纳（2009）认为，“实现成功的PPGIS的关键特征包括问题明确，地方知识发展，战略行动者关系和增加问题解决”。

至于回答问题（二）并部分回答问题（一），我们已经从文献综述中确定了PPGIS已经证明了他们对公众参与环境研究的积极影响但似乎没有在城市物流或城市货运领域得到广泛的探索。

第3章 智能城市物流：城市物流PPGIS

因为我们的目的是建立一个PPGIS作为一个研究产品a允许参与者直接与模型进行交互，以及b允许参与者之间的同步交互c可以被大量利益相关者使用， 我们依靠Web和有形技术构建我们的PPGIS。作为专注于城市物流的地理信息系统，我们将这个文物命名为“智慧城市物流”。该系统使用开源GIS技术（PostgreSQL，PostGIS）与Web发布和交互应用程序相结合。对于有形界面，Web应用程序被移植到一个有形的桌子（马奎，德索萨，利奥波德和托拜厄斯（待发布））：一个提供横向显示和有形交互功能的设备。因此，代替使用像鼠标或键盘的输入设备与应用的按钮和开关进行交互，参与者操纵有形对象来显示信息并激活如图1所示的软件应用的功能。

图1 智能城市物流产品在有形桌子上运行

3.1数据采集

数据范围由我们研究项目的范围决定（见致谢）。我们专注于不同规模的三个欧洲首都：伦敦（英国），布鲁塞尔（BE）和卢森堡（LU）。对于这些城市，我们研究收集有关人口（例如密度）和经济（房地产价格），货运网络（公路，铁路和水路）的统计信息，对特定地区的限制（基于重量，车辆类型或时段），运输设施（燃气和充电站，停车场）和城市物流空间（固定中心，接送店和包车站）。

该文物是建立在考虑到INSPIRE指令之外的：欧洲指令，旨在促进公共当局之间共享空间数据，并改善公众对空间数据的访问。然而，在确定可能的数据源时，我们注意到，完全实施指令和提供开放数据的系统很少。事实上，很少有主管部门或公共机构准备发布他们产生的（地理）数据，即使是为了公共研究目的。这就是为什么我们必须制定并行的策略来收集背景数据。一方面，对于每个城市，我们打算从最适合管理和提供此类数据的组织直接收集可用数据。例如，城市规划部门或交通管理部门联系了道路网数据，在物流或能源经营者（例如交付点或加油站的地点）提供的服务的情况下，咨询了商业网站。另一方面，当这些数据不可用（由于技术，法律或组织原因）时，另一种选择是使用人群生成的空间数据，如OpenStreet-Map社区提供的空间数据。由社区提供，即使有一些质量控制机制，这些数据通常比具体组织提供的数据质量更低。举个例子，为了描述相同的概念（例如，具有循环车道的道路），Open-Street-Map社区允许两个或三个不同的有效数据表示。如果我们要检索对应于相同概念的所有数据，我们需要查询每个这些表示之后的数据，并在下一步中一致地重新分组所有检索的数据。因此，使用这种社区数据需要我们更多的工作，以便更正数据或提高其质量。

3.2数据处理

对于我们研究项目范围内的三个城市，智能城市物流中的数据集分为一组层次。该工具还提供了不同的背景基地图（Google街道，Google卫星，开放街道地图...），用户根据需要添加了许多信息层。要在有形表上显示图层，用户将相应的物理对象（令牌）放在表格上（图1）。因此，通过在表上放置几个令牌，可以组合多个层，从而显示表示作出决定所需的所有数据的全部图像。

例如，通过显示“铁路网”，“地铁网”和“包车站”层，可以确定布鲁塞尔市的包裹柜如何分布在铁路网上，如图 2。

图2 包裹储物柜在布鲁塞尔沿铁路网络分布情况

第4章 确定研究方法

为了促进利益相关者之间的协作和支持决策过程，智能城市物流已经建立了三个研讨会。每个会议都是致力于我们学习范围内的一个城市。有关城市是卢森堡，伦敦和布鲁塞尔。不过，由于物流原因，所有这三个研讨会都在卢森堡举行。

每个车间约有10人参加。 参加者代表熟悉城市物流问题的私人和公共行动者，其中大多数人直接关注研究中的一个城市。这些研讨会是以半结构的方式提出的，为参与者提供了在轻松的环境中讨论的机会。这些研讨会涉及到两个促进者：一个对当地领土有深刻了解的人，另一个人（作者之一），具有更多关于人工制品的知识，以帮助参与者持续管理有形表并识别数据错误。

由于有形桌的大尺寸，所有参与者都能够站在它周围。两位协调人站在桌子旁边，与地图阅读方向相反。根据范罗伊宁和奎克（2014）的建议，在讲习班开始之前，首先介绍了研讨会的目标和有形桌。根据参与者及其兴趣，提出了一系列主题：电子商务交付，替代传统燃料的交付，绿色举措，从一个城市到另一个城市的举措的可转移性，以及城市整合中心的位置。对于每个主题，准备了一组触发器问题，以帮助利益相关者熟悉数据并逐步开始讨论。对人造物的支持最少，参与者能够很快地使用有形桌子的特征。利益相关者可以轻松地确定问题，并回答其中一些问题，并与之前收集的数据进行了对比。利益相关者之间的讨论能够为每个主题起草一套必须进一步探索的潜在解决方案。令牌都可以在桌子上，每个参与者可以访问，以促进交互。每个参与者都能够在桌子上放置，操纵或删除令牌。

智能城市物流应用与有形表的结合使得参与者能够发现和讨论城市的物流业务。

4.1评估方案

为了分析具体的PPGIS影响，改进合作决策过程，定期对车间进行评估。 结合三种补充方法来评估研讨会的有效性：（1）会后问卷调查，（2）视频分析和（3）研究者观察（施瓦茨和马奎（评估的细节可以在施瓦茨和马奎被公布））。

（1）调查问卷是为了在每个研讨会结束时收集与会者的匿名反馈。在调查问卷的第一部分，按照系统可用性量表，设计了十个问题，以评估使用五点李克特量表的PPGIS文物的满意度（从1：强烈反对 到5：非常同意）。这些问题涉及使用频率，系统复杂性，系统集成，需要支持或可学习性等方面。在问卷的第二部分，根据切尔（2004）提出的关键事件技术，公开的问题旨在收集参与者对执行所需行动的反馈，使用人工制品，并在使用人工制品时描述他们的全球经验。

（2）车间会议的视频记录旨在捕获a）参与者与有形界面上显示的事实数据之间丰富但复杂的相互作用，以及b）参与者之间的相互影响。 视频记录的分析计划在每个研讨会之后进行，以分析研讨会进程和协调人的行为。这种分析的目的是改进研讨会的时间安排和协调人的行动，从一个研讨会到下一个研讨会。

（3）计划举行非参与观察员的会议记录关于讲习班组织的额外说明。

第5章 案例分析

为了简洁起见，我们在本节中只介绍了三个研讨会中的一个，一个致力于分析卢森堡城市的研讨会。为了展示有形PPGIS如何支持与城市物流问题相关的集体决策，智能城市物流文物被用于分析卢森堡市的三种不同情况：

bull;交货区域的分配及其对零售商和公司数量的遵守情况；

bull;为城市物流业务提供常规燃料的替代品；

bull;提供企业对客户（B2C）的交付活动。

5.1交货区

装载托架是城市最受欢迎的后勤工具，用于支持城市货运政策。在研讨会之前，根据CERTU（2010），作者在卢森堡市的火车站地区进行了一项研究，以确定在本季度密集的业务和商业活动中的装运数量是否足够。在商业，工业和商业类型学调查的基础上，计算了该地区产生的运动次数（每周1200次

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