GPS、GIS技术在道路交通运输系统中的应用

2018-11-27 11:40孙伟伟韩杰尧

孙伟伟，韩杰尧

（1.交通运输部管理干部学院，河北三河 101601；2.长安大学汽车学院，陕西西安 710064）

1 前言

随着全球经济一体化的发展，道路交通堵塞成为一种常态，基于此，GPS、GIS已成为改善道路交通运输的工具。随着经济飞速发展，GPS、GIS在ITS上的应用研究将发挥出广泛的作用。

90年代出现智慧交通的概念。在深圳、北京的繁忙路口安装了电子眼，监视、抓拍闯红灯的汽车，此项举措对规范车辆驾驶起到警示作用[1]。

1995年初，美国将GPS处理器应用在OLDSMOBILE88车，提供驾驶人导航系统的硬件设备[2]。

欧洲已广泛运用GPS的智能GIS于车辆导航中，但在国内尚属萌芽阶段，随着GPS卫星导航与定位技术的推进，基于 GPS的车辆导航系统与车辆运营管理系统等也正在迅速发展[3]。

GPS具有全球性、全能性、全天候优势的导航定位及测速系统，由空间卫星、地面监控、用户接收三大子系统构成，己广泛应用于军事和民用等众多领域。

2.1.1 车辆跟踪

运用GPS和电子地图全天候显示车辆实际位置，并可任意还原、缩小、放大和换图。还可实现多屏幕、多车辆、多窗口的同时跟踪，满足对重要车辆和货物进行跟踪运输。

2.1.2 提供出行路线的规划和导航规划

路线规划是车载导航系统的一项重要功能，包括自动线路规划，包括最短、最快、通过高速公路路段次数最少的路线等等。

2.1.3 话务指挥指挥中心

可对该区域交通流量、车辆运行状况，进行监测并合理调度。指挥中心可全天候与目标车辆通话，实行交通管理。

2.1.4 紧急援助

通过 GPS定位和监控管理系统可以对事故车辆或紧急情况进行紧急援助。监控中心的实时地图可显示求助目标和基本信息，制定出最优援助方案，并以报警声和光报警提醒值班人员处理突发事件。

将GPS、GIS技术应用在交通管理中的研究在发达国家很早就已进行，并取得了一些成果。如日本，2000年底配备有GPS自主导航设备的车辆已超过700万台[4]。

利用GIS平台用户可根据出行的起点和终点，预设、规划、存储、随时修改最佳的路径，根据最优路线,提高行车效率。

通过接收GPS信号，精准获取实时车辆位置，根据算法规划最佳路径行驶，为不分散驾驶员注意力，导航一般采用语音播报方式。有两种类型的车辆实时导航，车辆自主导航定位和车辆跟踪监控定位[5]。

交通管控中心可根据车辆的实际坐标位置管控、调度和追踪车辆，以便实时监控交通流量，提高出行效率，保障交通安全，提高道路交通运输能力。

鉴于车辆的当前现状，可与无线通信系统协作，为车辆提供丰富的信息服务，诸如城市交通状况、交通流、紧急事件、天气状况等。

通过在系统中存储GPS信息，可以再现交通事故场景，并推算当时车辆行驶速度、方向和路线，据此找出事故原因，确认和公平处理事故。

公路线路一般位于带状走廊。平面控制测量常采用导线形式，包括结点、闭合、连接导线等。重要构造物如桥梁、隧道等被排成三角网、线形锁等形式进行测量。GPS测量主要有测站之间无需通视、定位精度高、观测时间短及操作简便等特点[6]。

网络GPS是基于互联网上的公共GPS监测平台。它结合了 GMS数字移动通信、互联网、卫星定位等国家先进科技成果。GPS综合优势和特点相互补充，GPS使用性能极大提升。

立体导航是 GPS导航核心功能，船舶、飞机、车辆和行人可使用GPS导航设备接收导航信息。车载导航系统是在结合GPS优势发展起来的一种新技术。它由智能自主导航、轮速传感器、GPS导航、ECU等结构组成。

智慧交通系统的主要矛盾是充分发挥现有道路交通资源，提高其利用效率。智慧交通系统在缩减交通事故、根除城市道路交通拥堵和治理交通排放等方面具有不可替代的功能。特别是智慧交通系统的经济效益、社会效益，主要体现在在以下方面：

①减缓城市交通堵塞。随着城市化进程及社会经济飞速发展，交通量逐渐趋于饱和，交通堵塞现象日益加剧，由此造成高昂的经济损失。GPS、GIS的应用将大大缓解交通堵塞,节省时间。

②减少道路交通事故发生率及死亡率。智慧交通系统将提高潜在危险预测能力，提升反应速度从而保障道路交安全。

③就业率提升及工业发展。其参与公路建设、汽车、车载通信、电子、计算机网络、自动控制等相关产业将会带动巨大的经济利益，将会是一个新兴的产业链条。同时，智慧交通的市场需求及核心技术要求也将促进上下游产业的发展，提升就业率。

④环境污染得到治理、提高资源使用率。事实表明，单一的增加交通基础设施解决道路交通运输问题，非但不能满足交通需求，还占用并消耗大量不可再生资源，汽车尾气排放加剧，给全球环境保护造成严重影响。未来智慧交通的快速普及将根除当前困境，极大节约不可再生能源使用及环境污染。