3S技術(shù)在交通管理中的應(yīng)用

摘 要：分析了交通管理信息化和智能化的必要性、3S技術(shù)的優(yōu)越性，闡述了3S技術(shù)在交通工程圖文一體化信息管理、道路養(yǎng)護(hù)、運輸與物流、交通應(yīng)急中的應(yīng)用，分析了應(yīng)用價值和原理，提出了對應(yīng)的功能分析。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù)；信息化；道路養(yǎng)護(hù)；物流；應(yīng)急管理

“3S”是GPS（Global position system，全球定位系統(tǒng)）、RS（Remote Sensing，遙感）和GIS（Geography Information System，地理信息系統(tǒng)）的簡稱，是現(xiàn)代測繪技術(shù)、空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)[1]。3S技術(shù)是現(xiàn)代社會持續(xù)發(fā)展、資源合理規(guī)劃利用、城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理、自然災(zāi)害動態(tài)監(jiān)測與防治等的重要技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于國防軍事、民用交通（船舶、飛機(jī)、汽車等）導(dǎo)航、大地測量、土地利用調(diào)查、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、國土資源勘查、工程建設(shè)、規(guī)劃與應(yīng)急決策等領(lǐng)域。

為了服務(wù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、方便人們交通出行，現(xiàn)代交通工程錯綜復(fù)雜，空間上分布廣泛，難于管理，在交通工程的維護(hù)管理、安全運營、應(yīng)急處理上，其空間分布的復(fù)雜性使得各項管理顯得尤為棘手。基于3S的空間信息化管理技術(shù)已經(jīng)運用于各行各業(yè)，并取得非常好的效果，例如：基于3S技術(shù)的智慧城市管理、林業(yè)管理、公安管理、物流管理等等。交通實體的分布和交通行為的發(fā)生，都與空間位置有關(guān)，3S技術(shù)正是解決這類問題的最佳手段，所以，基于3S技術(shù)的空間信息化管理技術(shù)在現(xiàn)代交通管理中有廣闊的應(yīng)用前景。

一、3S技術(shù)應(yīng)用于交通工程圖文一體化信息管理

從交通行業(yè)信息化發(fā)展的趨勢來看，全國各省的交通信息化建設(shè)以整合規(guī)劃為指導(dǎo)，圍繞交通運輸部對規(guī)劃的交通信息化提出的“建設(shè)全國一體的交通感知網(wǎng)絡(luò)”開展[2]，可見，交通信息化是必然的發(fā)展趨勢。

3S技術(shù)具有空間定位、制圖、空間查詢和分析的的功能，能有效管理與地理位置有關(guān)的各種信息，所以，將交通工程基礎(chǔ)設(shè)施實物布局，例如車站、交通線路等，以及交通附屬，例如路燈、井蓋、排水溝、服務(wù)區(qū)、加油站等，還有治安管理監(jiān)控攝像頭、交通管理監(jiān)控攝像頭、公交站點、售票點等POI（興趣點），結(jié)合行政區(qū)劃、居民區(qū)等重要設(shè)施，全部進(jìn)行地圖數(shù)字化、建立數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)“一張圖”，進(jìn)行空間信息、常規(guī)屬性一體化信息管理，互聯(lián)網(wǎng)+時代，還可以實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)管理。3S圖文一體化管理的最大特點在于生動形象、方便快捷，不但可以實現(xiàn)基本的圖文互查，也可以緩沖區(qū)查詢、網(wǎng)絡(luò)分析等，一方面給交通專家、管理者管理數(shù)據(jù)、制定決策提供極大幫助，另一方面，給廣大用戶提供了很好的用戶體驗，帶來人性化、智能化服務(wù)。基于3S技術(shù)的交通信息系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用有利于優(yōu)化城市交通系統(tǒng)，幫助實現(xiàn)信息化、智能化。交通參與者需要有足夠準(zhǔn)確、及時的交通信息作指導(dǎo)，這也是3S技術(shù)應(yīng)用與交通信息管理的重要原因之一[3]。例如：基于GIS等3S技術(shù)搭建的廣州市南沙區(qū)智能交通管控平臺，能較好地實現(xiàn)“提高管理水平、保障城市暢通、改善交通秩序、提升服務(wù)水平”的目標(biāo)[4]。

二、3S技術(shù)應(yīng)用于公路、鐵路養(yǎng)護(hù)管理

3S數(shù)據(jù)具有高精度地圖位置數(shù)據(jù)精度、高精度數(shù)據(jù)庫屬性精度、邏輯一致性、完備性、現(xiàn)勢性等特性，能夠精確、完整、及時地體現(xiàn)線路中出現(xiàn)的各種病害及其嚴(yán)重程度，并將其分類管理。其中，遙感影像的原理可對大面積的公路、鐵路泥石流、塌方等病害進(jìn)行成圖，給野外調(diào)查人員提供依據(jù)，使用高清的無人機(jī)航拍遙感，甚至可以第一時間發(fā)現(xiàn)線路的裂縫、滲水等病害，大大減少人工巡查的難度和危險性。GPS技術(shù)可以在最短時間內(nèi)對線路病害的具體位置進(jìn)行里程樁號定位，測出病害的準(zhǔn)確位置、規(guī)模大小。利用遙感技術(shù)還可以保證高速公路隔離帶及兩旁不同種類綠地分布比例的合理性，改善沿途風(fēng)景，緩解司機(jī)的視覺疲勞[5]，提高高速公路的行駛安全性。總之，3S技術(shù)在交通線路養(yǎng)護(hù)管理方面，克服了傳統(tǒng)道路養(yǎng)護(hù)工作中的養(yǎng)護(hù)信息繁雜、管理效率低下等問題，有利于交通線路養(yǎng)護(hù)工作中病害的及時采集、高效處理、針對性制定養(yǎng)護(hù)計劃、實現(xiàn)交通線路的科學(xué)養(yǎng)護(hù)管理，為養(yǎng)護(hù)部門提供及時、準(zhǔn)確的決策輔助信息[6]。

三、3S技術(shù)應(yīng)用于交通運輸及物流管理

據(jù)中國倉儲協(xié)會的調(diào)查報告顯示，我國車輛運營的空載率高達(dá)45%左右，究其原因，一方面物流及運輸企業(yè)，無法準(zhǔn)確知道運行車輛的具體位置，不能為其組織貨源和靈活配貨；二是司機(jī)只憑經(jīng)驗確定運輸路線，很難找到最佳路徑，延誤時間而且增加成本；三是客戶不能及時了解貨物配送過程的情況，不能和物流運輸企業(yè)協(xié)調(diào)配合[7]，3S技術(shù)則可以迎刃而解。

利用交通地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，為管理部門或用戶提供各種查詢和分析方法，例如基本的站點、車次查詢，客流密度、交通堵塞等專題查詢，為鐵路、公路等客運主管部門分析客流情況、制定行車計劃等提供科學(xué)依據(jù)[8]，例如：“陜西省3S系統(tǒng)”可以為貨運公司、物流企業(yè)、長途運輸公司、出租車汽車公司、汽車租賃公司、郵政運輸公司、保險公司（汽車貸款）等交通運輸企業(yè)，實現(xiàn)“千里眼監(jiān)控，零距離調(diào)度”[9]。

GPS導(dǎo)航引導(dǎo)已廣泛應(yīng)用于私家車駕駛、客運駕駛、物流駕駛等，可以實時定位、導(dǎo)航、提供最短、最優(yōu)路徑，隨時提醒駕駛員注意險情、避開擁堵路段[8]。現(xiàn)代社會客運交通事故頻發(fā)，客運指揮中心通過3S交通監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時查看客運車輛的運行狀態(tài)、路徑、速度，監(jiān)控車輛是否偏離正常路徑、是否超速、監(jiān)控長途客運車輛是否執(zhí)行凌晨休息遵守嚴(yán)禁疲勞駕駛。3S物流監(jiān)控系統(tǒng)亦可以實時監(jiān)控物流車輛的運行狀態(tài)、當(dāng)前定位，從而給客戶一個準(zhǔn)確的位置交代，尤其是3S與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，信息共享，物流車輛的實時跟蹤監(jiān)控信息可以讓發(fā)貨方、承運方、收貨方三方共享，做到信息透明化。例如：早在2008年，美國僅配送相關(guān)軟件就有24種之多，但無一例外地選擇了GIS及其相關(guān)3S技術(shù)作為實現(xiàn)路線，物流管理系統(tǒng)從普通的信息管理系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)向綜合性可視化物流信息平臺[10]。3S技術(shù)要想進(jìn)一步深入應(yīng)用到物流中的貨物定位及配送環(huán)節(jié)，還需結(jié)合現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[11]。

四、3S技術(shù)應(yīng)用于交通應(yīng)急管理

現(xiàn)代社會交通線路里程逐年上升的同時，車流量的增長速度更是節(jié)節(jié)攀升，其中包括私家車，也包括現(xiàn)代物流運輸車的迅猛增加，使得公路運輸壓力陡增，以致交通堵塞、交通安全等應(yīng)急情況時有發(fā)生，而這些交通現(xiàn)象、交通行為經(jīng)常與“在哪兒”、“多長”、“多大面積”等空間信息有關(guān)，而這些正是3S技術(shù)擅長之處。

（一）大城市的節(jié)假日出行，交通堵塞問題突出，甚至連救援通道被堵塞的情況也時有報到，交警或者救護(hù)車有時很難到達(dá)，危害十分嚴(yán)重，無人機(jī)航拍（也屬于遙感范疇）配合3S系統(tǒng)，可以用于指揮疏導(dǎo)交通、交通執(zhí)法取證。首先，為了震懾警告車主占用公共應(yīng)急車道，根據(jù)歷史經(jīng)驗，在容易發(fā)生堵車的重大節(jié)假日期間，派遣搭載有高清攝像頭的無人機(jī)巡檢高速公路，獲取占用應(yīng)急車道的照片“證據(jù)”及車牌號，保證應(yīng)急通道的通常，從而保證交警可以第一時間處理堵塞及安全問題；再次，若已經(jīng)發(fā)生交通堵塞，可以迅速定位堵塞路段里程，通過3S分析得到合理的出行路徑方案，指引后續(xù)車輛順利出行。有效保證了指揮調(diào)度、控制管理職能的發(fā)揮，達(dá)到了“聞警而動、快速處警”，在維護(hù)社會秩序和交通秩序，保證道路暢通方面發(fā)揮重要作用[12]。

（二）交通安全事故發(fā)生時，第一時間定位、處理很重要，3S系統(tǒng)可以迅速在地圖上進(jìn)行定位，調(diào)度附近最佳救援資源，選擇最佳路線前往救援，從而盡量挽回人民的生命財產(chǎn)安全。第一時間制作交通應(yīng)急保障電子地圖，甚至依據(jù)現(xiàn)代三維GIS技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合，制作生動形象的交通應(yīng)急電子沙盤，供分析與決策使用。若是污染或含毒的其擴(kuò)散氣體、液體，可以調(diào)用3S中的遙感，迅速確定其面積，并根據(jù)緩沖區(qū)分析，得到可能影響的空間范圍，為搶險決策提供依據(jù)。在塌方泥石流類危害中，可以通過3S系統(tǒng)的GPS實時變形監(jiān)測子系統(tǒng)，提前作出科學(xué)預(yù)報，避免災(zāi)害的傷亡影響，其危害發(fā)生第一時間，也能迅速定位地點、確定塌方、泥石流的面積、土方量大小。3S系統(tǒng)可以幫助迅速定位，查找最佳救援路徑、派遣附近最佳救援資源。

五、總結(jié)

綜上所述，3S技術(shù)正是兼具空間數(shù)據(jù)和一般數(shù)據(jù)綜合管理，以其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)獲取、處理、空間分析、應(yīng)用為特色，所以，將其應(yīng)用到現(xiàn)代交通信息管理中，大有用武之地，典型的功能設(shè)計如圖1所示。

圖1 3S交通管理平臺功能設(shè)計圖

交通管理的全面信息化、智能化，需要3S技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等多方面技術(shù)的協(xié)調(diào)發(fā)展， 3S技術(shù)對推進(jìn)包含現(xiàn)代交通工程管理在內(nèi)的工程信息化建設(shè)具有重大的現(xiàn)實事宜和深遠(yuǎn)的歷史意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭耀輝.基于3S技術(shù)集成與應(yīng)用[J].青海國土經(jīng)略，2014，5：77-78.

[2]李亮.基于GIS的交通信息共享平臺研究[D].長安大學(xué).2013.04.

[3]劉浩，王霞文.基于GIS的交通信息發(fā)布系統(tǒng)研究[J].無線互聯(lián)科技.2015，6：75.

[4]向歆夷.基于開源GIS的交通應(yīng)急誘導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué).2015.05.

[5]任京州.基于3S技術(shù)的公路交通養(yǎng)護(hù)管理信息的集成[J].黑龍江交通科技.2013，02：163.

[6]楊朝輝，袁苑，阮穎.基于GIS的高速公路管理平臺的研究[J].工業(yè)控制計算機(jī).2015，12：127.

[7]王靜.物流信息系統(tǒng)中應(yīng)用GPS_GIS技術(shù)研究[J].現(xiàn)代情報.2008，02：76-77.

[8]廖軍.陜西省道路運輸3S系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[D].長安大學(xué).2016.01.

[9]郭建宏，歐陽鐘輝.GIS技術(shù)在物流管理中的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報信息與管理工程版.2008，12：983-984.

[10]趙叢.基于物聯(lián)網(wǎng)與GIS的物流導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[D].華北電力大學(xué).2014.06.

[11]袁媛，趙俊剛.基于GIS交警應(yīng)急指揮系統(tǒng)的方案研究[J].深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2007，02：28-29.

[12]謝強(qiáng).GIS在交通應(yīng)急保障系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì).2011，15：143-144.