2.1 車輛途程規劃
車輛途程規劃問題最早由 Dantzig[6]提出，意義為在路程最短、成本最小、
耗費時間最少等約束下，組織適宜的行車路線予車隊，分送貨物，滿足不同客戶 的貨運需求。車輛途程規劃問題有許多種變體，本研究著重於 VRPTW (Vehicle Routing Problem with Time Window)，也就是考慮抵達服務點的時窗限制的車輛途 程規劃問題。學者 Solomon[11][12]針對 VRPTW 設計了一套具有公信力的題庫，
供管理科學研究者評測自行設計的演算法效能。Solomon 的題庫中，服務點的分
分析、和顯示地理資訊的計算機系統。本研究所採用的地理資訊系統為 Quantum GIS (QGIS)與 PostGIS；QGIS 負責匯入地圖檔到資料庫、繪製車輛路線圖；PostGIS 是 QGIS 的後端資料庫，儲存地圖的點、線、面幾何屬性資料，執行資料查詢與 處理。PgRouting 是 PostGIS 的最短路徑函式庫。
Yoshida[13]利用 PgRouting 整理 GPS 導航器的歷史定位紀錄，過濾不符合道 路走向與冗餘的軌跡，疊合 OpenStreetMap 與 Google Maps 路網圖，作旅程軌跡 展示。Firdhousd[7]將道路的單向、雙向、封閉情形輸入 PgRouting，建構以網際 網路、行動裝置為雙重平台的行車路徑建議系統，服務不熟悉當地路況卻自行駕 車的旅客。Pulis[10]結合 PgRouting 與天氣、道路坡度、道路擁塞時段、汽車引擎 類型等因子分析，發展節省油耗、減少空氣汙染為目的之即時行車導航系統。
Choosumrong[5]將路段的長度、擁塞情形與速限量化為風險參數，套入 PgRouting 計算以交通安全為第一考量的行車路徑，並搭配 OpenStreetMap 與 Google Maps 路網圖展示路線與沿途路標。廖國利[4]運用 K-means 與叢集聚類(Clustering)，以 及啟發式演算法技巧得到車輛途程的解，再利用 Google 地圖作地理資訊呈現，輔 以視覺化工具作解的最終微調，而降低物流的作業成本。Kawano[8]擴展 VRPTW 的應用到醫療照護，考慮更多的限制(constraints)以求獲得更精確實用的路徑，並 且建構一個 GIS-based Solution 來規劃醫療照護車輛的路線排程。方法為先收集數 位路網、交通路徑、車速、服務事件，輸入 ArcGIS Network Analyst，考慮醫療照 護設施、車輛數目、需求、接送時間這些限制而分析與推導路徑。實驗的作法是 將對照組（以行車記錄器錄下的真實行駛路徑）與實驗組(GIS-based Solution)作 比對的方式。實驗結果發現，對照組路徑與實驗組的最佳路徑相仿。然而實驗組 方面，地址與地圖上的服務點位置有明顯誤差，原因是地址轉譯經緯度(Geocoding) 不夠精準；Kawano 並且提到，如果增加停車點和交通資訊這些動態限制，規劃 路線排程更為困難! Kawano[9]隨後將 GIS-based Solution 應用於解決「教師參訪學 校問題」。教師參訪學校問題為 Traveling Salesman Problem with Time Window 的 變體，規劃目的是路徑稠密度和工作量的平衡，決策考量為總時間最小化、每個
人的工作差異最小化、每個路徑的點最少。以上決策需求可以透過對地理資料作 叢集聚類，搭配工作排程演算法而滿足，所以作者採用資料挖掘的叢集演算法 K-means 作資料前處理，同樣使用 ArcGIS Network Analyst 完成規劃。
總而論之，地理資訊系統輔助的車輛途程規劃能充分考量時間窗與地理 位 置分佈因素，提供友善的使用者介面與使用者互動，簡化求解的困難度，讓成果 易於說明、解釋，精確而簡潔的提供使用者豐富的決策資訊，達到貼切模擬現實 商業流程、創造應用價值的目的。
3.研究方法 的街道。本研究決定利用都市街道圖的 GPS(Global Positioning System)定位點、便 利商店資料與 VRPTW 服務需求的定義方式，舉例展示車輛途程。都市街道圖與 為 1280x1024，色彩 32 位元。作業系統則選擇硬體配套的 Windows 7。本研究以 林建佑時窗與距離分析演算法(Time Window and Distance Analysis)為基礎之途程 規劃系統(以下簡稱 TWDA)、Quantum GIS(QGIS)、PostGIS、PgRouting 開放式地 理資訊系統，Access 與 PostgreSQL 資料庫，Visual Basic、Python、SQL 程式語言 開發資訊系統 VRP2GIS 進行實驗。VRP2GIS 的輸入資料為數位路網圖、逆物流 需求、服務點資料，處理之後，展示車輛路線圖與詳細路線資訊（圖 3-1）。TWDA 採用 PostGIS 提供的服務點間最短行車路徑，進行時窗與距離分析，指派每台貨 車走訪的服務點與順序，回饋給 PostGIS（圖 3-2），PostGIS 隨後展示車輛途程於