GPS、GIS技術在道路交通運輸系統(tǒng)中的應用

孫偉偉，韓杰堯

（1.交通運輸部管理干部學院，河北 三河 101601；2.長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

1 前言

1.1 研究的背景及意義

隨著全球經濟一體化的發(fā)展，道路交通堵塞成為一種常態(tài)，基于此，GPS、GIS已成為改善道路交通運輸?shù)墓ぞ?。隨著經濟飛速發(fā)展，GPS、GIS在ITS上的應用研究將發(fā)揮出廣泛的作用。

1.2 國內外研究現(xiàn)狀

90年代出現(xiàn)智慧交通的概念。在深圳、北京的繁忙路口安裝了電子眼，監(jiān)視、抓拍闖紅燈的汽車，此項舉措對規(guī)范車輛駕駛起到警示作用[1]。

1995年初，美國將GPS處理器應用在OLDSMOBILE88車，提供駕駛人導航系統(tǒng)的硬件設備[2]。

歐洲已廣泛運用GPS的智能GIS于車輛導航中，但在國內尚屬萌芽階段，隨著GPS衛(wèi)星導航與定位技術的推進，基于 GPS的車輛導航系統(tǒng)與車輛運營管理系統(tǒng)等也正在迅速發(fā)展[3]。

2 GPS、GIS技術在智能交通系統(tǒng)（ITS）領域中的應用分析

GPS具有全球性、全能性、全天候優(yōu)勢的導航定位及測速系統(tǒng)，由空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控、用戶接收三大子系統(tǒng)構成，己廣泛應用于軍事和民用等眾多領域。

2.1 GPS智能交通在對緩解運輸壓力改善道路狀況方面的應用效果

2.1.1 車輛跟蹤

運用GPS和電子地圖全天候顯示車輛實際位置，并可任意還原、縮小、放大和換圖。還可實現(xiàn)多屏幕、多車輛、多窗口的同時跟蹤，滿足對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。

2.1.2 提供出行路線的規(guī)劃和導航規(guī)劃

路線規(guī)劃是車載導航系統(tǒng)的一項重要功能，包括自動線路規(guī)劃，包括最短、最快、通過高速公路路段次數(shù)最少的路線等等。

2.1.3 話務指揮指揮中心

可對該區(qū)域交通流量、車輛運行狀況，進行監(jiān)測并合理調度。指揮中心可全天候與目標車輛通話，實行交通管理。

2.1.4 緊急援助

通過 GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對事故車輛或緊急情況進行緊急援助。監(jiān)控中心的實時地圖可顯示求助目標和基本信息，制定出最優(yōu)援助方案，并以報警聲和光報警提醒值班人員處理突發(fā)事件。

3 GPSPIS在智能交通系統(tǒng)中的應用

將GPS、GIS技術應用在交通管理中的研究在發(fā)達國家很早就已進行，并取得了一些成果。如日本，2000年底配備有GPS自主導航設備的車輛已超過700萬臺[4]。

3.1 最佳路徑規(guī)劃

利用GIS平臺用戶可根據(jù)出行的起點和終點，預設、規(guī)劃、存儲、隨時修改最佳的路徑，根據(jù)最優(yōu)路線,提高行車效率。

3.2 實時導航

通過接收GPS信號，精準獲取實時車輛位置，根據(jù)算法規(guī)劃最佳路徑行駛，為不分散駕駛員注意力，導航一般采用語音播報方式。有兩種類型的車輛實時導航，車輛自主導航定位和車輛跟蹤監(jiān)控定位[5]。

3.3 智能調度

交通管控中心可根據(jù)車輛的實際坐標位置管控、調度和追蹤車輛，以便實時監(jiān)控交通流量，提高出行效率，保障交通安全，提高道路交通運輸能力。

3.4 信息服務

鑒于車輛的當前現(xiàn)狀，可與無線通信系統(tǒng)協(xié)作，為車輛提供豐富的信息服務，諸如城市交通狀況、交通流、緊急事件、天氣狀況等。

3.5 交通事故分析

通過在系統(tǒng)中存儲GPS信息，可以再現(xiàn)交通事故場景，并推算當時車輛行駛速度、方向和路線，據(jù)此找出事故原因，確認和公平處理事故。

4 GPS系統(tǒng)在交通運輸工程中的技術與應用

4.1 公路測量

公路線路一般位于帶狀走廊。平面控制測量常采用導線形式，包括結點、閉合、連接導線等。重要構造物如橋梁、隧道等被排成三角網、線形鎖等形式進行測量。GPS測量主要有測站之間無需通視、定位精度高、觀測時間短及操作簡便等特點[6]。

4.2 網絡GPS

網絡GPS是基于互聯(lián)網上的公共GPS監(jiān)測平臺。它結合了 GMS數(shù)字移動通信、互聯(lián)網、衛(wèi)星定位等國家先進科技成果。GPS綜合優(yōu)勢和特點相互補充，GPS使用性能極大提升。

4.3 GPS導航

立體導航是 GPS導航核心功能，船舶、飛機、車輛和行人可使用GPS導航設備接收導航信息。車載導航系統(tǒng)是在結合GPS優(yōu)勢發(fā)展起來的一種新技術。它由智能自主導航、輪速傳感器、GPS導航、ECU等結構組成。

5 展望

智慧交通系統(tǒng)的主要矛盾是充分發(fā)揮現(xiàn)有道路交通資源，提高其利用效率。智慧交通系統(tǒng)在縮減交通事故、根除城市道路交通擁堵和治理交通排放等方面具有不可替代的功能。特別是智慧交通系統(tǒng)的經濟效益、社會效益，主要體現(xiàn)在在以下方面：

①減緩城市交通堵塞。隨著城市化進程及社會經濟飛速發(fā)展，交通量逐漸趨于飽和，交通堵塞現(xiàn)象日益加劇，由此造成高昂的經濟損失。GPS、GIS的應用將大大緩解交通堵塞,節(jié)省時間。

②減少道路交通事故發(fā)生率及死亡率。智慧交通系統(tǒng)將提高潛在危險預測能力，提升反應速度從而保障道路交安全。

③就業(yè)率提升及工業(yè)發(fā)展。其參與公路建設、汽車、車載通信、電子、計算機網絡、自動控制等相關產業(yè)將會帶動巨大的經濟利益，將會是一個新興的產業(yè)鏈條。同時，智慧交通的市場需求及核心技術要求也將促進上下游產業(yè)的發(fā)展，提升就業(yè)率。

④環(huán)境污染得到治理、提高資源使用率。事實表明，單一的增加交通基礎設施解決道路交通運輸問題，非但不能滿足交通需求，還占用并消耗大量不可再生資源，汽車尾氣排放加劇，給全球環(huán)境保護造成嚴重影響。未來智慧交通的快速普及將根除當前困境，極大節(jié)約不可再生能源使用及環(huán)境污染。