基于GIS的城市生活垃圾收运管理系统

摘要：针对城市生活垃圾快速增长所带来的收运成本增加以及居民生活环境恶化等问题，提出基于地理信息系统(GIS)的垃圾收运管理系统设计方案，包括系统结构、数据库模型等，采用扫描与分支定界相结合的算法实现垃圾收运的调度优化。选择某地区的一部分收运线路进行实验，结果表明，系统能方便有效地进行垃圾管理并减少收运成本。

关键词：地理信息系统；垃圾管理；优化调度

1概述

随着城市人口的急剧膨胀和城市规模的不断扩张，城市生活垃圾数量迅速增长，分布持续扩散。我国城市生活垃圾产生量大，不少城市陷入生活垃圾的包围之中，阻碍了城市的发展，对周围环境造成严重污染和破坏[1]。迅速增长的城市生活垃圾带来了诸多问题，包括因收集不及时而造成的垃圾堆积、储运过程的不严格造成的间接污染，以及终端处理后可能造成的二次污染。

地理信息系统(Geographic Information System，GIS)技术在城市生活垃圾处理领域的研究和应用主要有以下几种：文献[2]使用GIS技术决策系统帮助政府更加合理有效地对填埋厂进行选址；文献[3]将GIS作为决策支持工具来规划垃圾管理，主要是用来决定垃圾桶的位置；文献

[4]基于GIS系统优化大城市生活垃圾中转站的选址过程。这些GIS技术的使用和扩展主要聚焦于诸如垃圾收集点、中转站、填埋厂等垃圾相关设施的选址辅助决策。

然而，城市环境问题是由人工物流过程与自然物流循环过程的不协调而产生的，环境的改善要靠协调两者矛盾的行动[5]。因此，为减少不必要的生活垃圾污染、改善城市生活环境，应综合考虑城市生活垃圾收运过程中收集、运输、中转和处置等各个阶段和方面，获取这些阶段和方面的相关信息，综合分析和处理从而使垃圾收运过程中的信息得以整合，达到资源优化配置和垃圾的高效、经济处理。基于GIS的系统可以利用其大数据处理和快速可视化的能力，以方便、直观和易理解的方式管理城市生活垃圾收运过程涉及的各个阶段和各个方面的信息。

2城市生活垃圾收运管理系统分析与设计

2.1系统需求分析

城市生活垃圾收运流程涉及收集、运输、中转和处置4个过程。系统涵盖这4个过程中的各个环节，研究成为集垃圾处理设施管理、收运作业任务管理、运输车辆监控及优化调度、垃圾处置量统计等功能于一体的信息化管理系统，并充分利用GIS大数据处理和数据快速可视化能力，实现通用地理信息系统功能、生活垃圾专用属性查询、运输车辆实时跟踪、运输车优化调度、优化路径可视化分析。

从实物(垃圾)流向看，垃圾产生后经运输系统到达3种处理方式站点，分别为焚烧处理厂、生化处理厂和卫生填埋厂，中转过程包含在运输系统中。从信息流向看，该系统根据历史垃圾数据所预测的近段时间垃圾产生量、各处理厂实际处理垃圾的能力、城市道路路况信息以及运输系统车辆状况等数据，经统计、分析、优化产生运输车辆的最优作业路径并以此调度运输系统。另外，该系统使用GPS和无线通信技术实现运输系统的监控，以规范和优化运输系统作业。城市生活垃圾收运管理系统模型如图1所示。