交通運(yùn)輸工程中的GPS系統(tǒng)應(yīng)用

徐廣平

摘要：GPS在交通工程中的應(yīng)用，目前主要是用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點(diǎn)等。隨著高等級(jí)公路的迅速發(fā)展，對勘測技術(shù)提出了更高的要求，由于線路長，已知點(diǎn)少，因此，用常規(guī)測量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內(nèi)已逐步采用GPS技術(shù)建立線路首級(jí)高精度控制網(wǎng)，然后用常規(guī)方法布設(shè)導(dǎo)線加密。基于此，本文主要論述了GPS系統(tǒng)在交通運(yùn)輸工程中的主要技術(shù)手段及其應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：GPS系統(tǒng);公路;交通運(yùn)輸工程

一、GPS系統(tǒng)在交通運(yùn)輸工程中的技術(shù)應(yīng)用分析

（一）智能導(dǎo)航終端

在國內(nèi)，安華北斗、奧星等公司最近已推出支持CDMA1X通信功能的GPS導(dǎo)航設(shè)備，與國外導(dǎo)航設(shè)備功能大致相當(dāng)，能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)航功能、電子地圖、轉(zhuǎn)向語音提示功能、定位功能、測速功能、顯示航跡。

（二）電子地圖技術(shù)

電子地圖是對道路空間信息的可視化產(chǎn)品，在時(shí)下日常生活中已經(jīng)得到了越來越多的應(yīng)用。電子地圖是整個(gè)GPS系統(tǒng)成型的基礎(chǔ)，是對電子數(shù)據(jù)信息的直觀反映，方便用戶查看周邊的道路交通環(huán)境，是智能化交通運(yùn)輸工程的數(shù)據(jù)輸出終端。

（三）無線移動(dòng)通信技術(shù)

目前，為了取得廣泛的覆蓋范圍和降低系統(tǒng)投入成本，GPS系統(tǒng)普遍采用成熟的公共移動(dòng)通信網(wǎng)作為通信通道。當(dāng)前GPS可用的較先進(jìn)的通信網(wǎng)為GPRS網(wǎng)和CDMA1X。基于GPRS網(wǎng)的傳輸速度理論可以達(dá)到100kbps以上，而2003年正式開通的CDMA1X網(wǎng)絡(luò)，由于采用了反向相干解調(diào)、前向快速功率控制等技術(shù)，理論帶寬可達(dá)300kb/s，目前實(shí)際應(yīng)用帶寬在100kb/s左右，傳輸速率高于GPRS，可提供更多的中高速率業(yè)務(wù)。

二、GPS系統(tǒng)在交通運(yùn)輸工程中的應(yīng)用

（一）網(wǎng)絡(luò)GPS

網(wǎng)絡(luò)GPS就是指在互聯(lián)網(wǎng)上建立起來的一個(gè)公共GPS監(jiān)控平臺(tái)，它同時(shí)融合了衛(wèi)星定位技術(shù)、GMS數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)以及國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多種目前世界上先進(jìn)的科技成果。

網(wǎng)絡(luò)GPS綜合了internet與GPS的優(yōu)勢與特色，取長補(bǔ)短，從而解決了原來使用GPS所無法克服的障礙。首先，其可降低投資費(fèi)用。網(wǎng)絡(luò)GPS免除了物流運(yùn)輸公司自身設(shè)置監(jiān)控中心的大量費(fèi)用，其不僅包括各種硬件，還包括各種管理軟件。其次，網(wǎng)絡(luò)GPS一方面利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無地域限制的跟蹤信息顯示，另一方面又可通過調(diào)協(xié)不同權(quán)限做到信息的保密。

（二）GPS導(dǎo)航

三維導(dǎo)航是GPS的首要功能，飛機(jī)、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導(dǎo)航接收器進(jìn)行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在GPS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新技術(shù)。它由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器、LCD顯示器組成。導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖，無線電通信網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能，如車輛跟蹤、出行路線的規(guī)劃和導(dǎo)航、信息查詢、話務(wù)指揮、緊急援助等。——車輛跟蹤：利用GPS和電子地圖可以實(shí)時(shí)顯示出車輛的實(shí)際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖;可以隨目標(biāo)移動(dòng)，使目標(biāo)始終保持在屏幕上還可以實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時(shí)跟蹤，利用該功能可對重要車輛和貨物進(jìn)行跟蹤服務(wù)。

出行路線的規(guī)劃和導(dǎo)航：規(guī)劃出行路線是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一項(xiàng)重要輔助功能，包括自動(dòng)線路規(guī)劃和人工線路設(shè)計(jì)自動(dòng)線路規(guī)劃由駕駛員確定起點(diǎn)和終點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)軟件按照要求自動(dòng)設(shè)計(jì)最佳行駛路線，包括最快的路線。最簡單的路線，通過高速公路路段次數(shù)最少的路線等人王線路設(shè)計(jì)由駕駛員根據(jù)自己的目的地設(shè)計(jì)起點(diǎn)。終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等，自動(dòng)建立線路庫。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計(jì)路線，并同時(shí)顯示汽車運(yùn)行路徑和運(yùn)行方法。

信息查詢：為用戶提供主要物標(biāo)，如旅游景點(diǎn)，賓館。醫(yī)院等數(shù)據(jù)庫，用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進(jìn)行查詢。查詢資料可以文字，語言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時(shí)，監(jiān)測中心可以利用監(jiān)測控制臺(tái)對區(qū)域內(nèi)任意目標(biāo)的所在位置進(jìn)行查詢，車輛信息將以數(shù)字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。

話務(wù)指揮：指揮中心可以監(jiān)測區(qū)域內(nèi)車輛的運(yùn)行狀況，對被監(jiān)控車輛進(jìn)行合理調(diào)度。指揮中心也可以隨時(shí)與被跟蹤目標(biāo)通話，實(shí)行管理。

緊急援助：通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)，可以對遇險(xiǎn)或發(fā)生事故的車輛進(jìn)行緊急援助。監(jiān)控臺(tái)的電子地圖可顯示求助信息和報(bào)警目標(biāo)，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報(bào)警聲，光提醒值班人員進(jìn)行應(yīng)急處理。

（三）公路測量

公路路線—般處在一條帶狀走廊內(nèi)。其平面控制測量往往采用導(dǎo)線形式，包括附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線等導(dǎo)線網(wǎng)形式。對于重要構(gòu)造物如大橋。特大橋、長大隧道等，也有布設(shè)成三角網(wǎng)，線形鎖等形式。GPS測量主要有以下特點(diǎn)：第一，測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學(xué)的難題。GPS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便。但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。第二，定位精度高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm。GPS測量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性愈加突出。大量實(shí)驗(yàn)證明，在小于50公里的基線上，其相對定位精度可達(dá)12×10-6，而在100～500公里的基線上可達(dá)10-6～10-7[2]。第三，觀測時(shí)間短。在小于20公里的短基線上，快速相對定位一般只需5分鐘觀測時(shí)間即可。第四，提供三維坐標(biāo)。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時(shí)，可以精確測定觀測站的大地高程。第五，操作簡便。GPS測量的自動(dòng)化程度很高。在觀測中測量員的主要任務(wù)是安裝并開關(guān)儀器，量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲。跟蹤觀測等均由儀器自動(dòng)完成。

三、GPS技術(shù)在交通運(yùn)輸及管理中運(yùn)用

首先，GPS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化交通運(yùn)輸智能化的發(fā)展，需要GPS技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行。GPS與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，可以構(gòu)建統(tǒng)一的信息控制平臺(tái)，提升信息數(shù)據(jù)的實(shí)效性。交通運(yùn)輸工程的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對道路交通進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，如果由各個(gè)物流公司自行構(gòu)建控制平臺(tái)，其成本較高，會(huì)成為GPS技術(shù)推廣的障礙。GPS技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化，可以同時(shí)接入多個(gè)用戶群體，實(shí)現(xiàn)用戶對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)實(shí)地查詢，簡化操作，也提升了效率。其次，GPS導(dǎo)航作用。GPS導(dǎo)航是與用戶密切相關(guān)的，是交通運(yùn)輸中最直接的體驗(yàn)。導(dǎo)航是在GPS技術(shù)上發(fā)展而來的，汽車、飛機(jī)、輪船等各種運(yùn)輸工具都可以通過GPS導(dǎo)航接收器進(jìn)行導(dǎo)航，方便了用戶對道路的識(shí)別。此外，GPS導(dǎo)航對于緊急救援更具重大指導(dǎo)作用，通過GPS導(dǎo)航及定位系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對事故車輛地理位置的準(zhǔn)確定位，第一時(shí)間聯(lián)系救助人員趕赴現(xiàn)場，發(fā)揮出救助的時(shí)間作用。

四、總結(jié)

近年來，國外發(fā)展了多種車輛導(dǎo)航系統(tǒng)，其中車輛位置的實(shí)時(shí)確定主要依靠慣性測量系統(tǒng)和車輪傳感器。隨著技術(shù)的發(fā)展，GPS將能夠接收到基準(zhǔn)站發(fā)送的信息，然后通過差分處理得到實(shí)時(shí)位置。然后對路網(wǎng)中的當(dāng)前位置和要達(dá)到的目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。最后，在道路電子地圖上顯示到達(dá)目標(biāo)的最佳路線，為公安、消防、搶修、急救等車輛服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王平.交通運(yùn)輸工程中的GPS系統(tǒng)應(yīng)用[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015，42（11）：59-60.

[2]沈力平.GPS系統(tǒng)在交通運(yùn)輸工程中的技術(shù)及其應(yīng)用淺析[J].中國科技財(cái)富，2009（04）：74.