GPS、GIS技術在道路交通運輸系統中的應用

2018-11-27 11:40:13孫偉偉韓杰堯

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

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

90年代出現智慧交通的概念。在深圳、北京的繁忙路口安裝了電子眼，監視、抓拍闖紅燈的汽車，此項舉措對規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衛星導航與定位技術的推進，基于 GPS的車輛導航系統與車輛運營管理系統等也正在迅速發展[3]。

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

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 提供出行路線的規劃和導航規劃

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

2.1.3 話務指揮指揮中心

可對該區域交通流量、車輛運行狀況，進行監測并合理調度。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定位和監控管理系統可以對事故車輛或緊急情況進行緊急援助。監控中心的實時地圖可顯示求助目標和基本信息，制定出最優援助方案，并以報警聲和光報警提醒值班人員處理突發事件。

將GPS、GIS技術應用在交通管理中的研究在發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]。

利用GIS平臺用戶可根據出行的起點和終點，預設、規劃、存儲、隨時修改最佳的路徑，根據最優路線,提高行車效率。

通過接收GPS信號，精準獲取實時車輛位置，根據算法規劃最佳路徑行駛，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控定位[5]。

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

鑒于車輛的當前現狀，可與無線通信系統協作，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。

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

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]。

網絡GPS是基于互聯網上的公共GPS監測平臺。它結合了 GMS數字移動通信、互聯網、衛星定位等國家先進科技成果。GPS綜合優勢和特點相互補充，GPS使用性能極大提升。

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。車載導航系統是在結合GPS優勢發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。

智慧交通系統的主要矛盾是充分發揮現有道路交通資源，提高其利用效率。智慧交通系統在縮減交通事故、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的經濟效益、社會效益，主要體現在在以下方面：

①減緩城市交通堵塞。隨著城市化進程及社會經濟飛速發展，交通量逐漸趨于飽和，交通堵塞現象日益加劇，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,節省時間。

②減少道路交通事故發生率及死亡率。智慧交通系統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就業率提升及工業發展。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將會帶動巨大的經濟利益，將會是一個新興的產業鏈條。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的發展，提升就業率。

④環境污染得到治理、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，極大節約不可再生能源使用及環境污染。