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摘要地理信息系统和全球定位系统在智能交通系统服务的各个领域中的定位作用越来越重要并逐步应用于智能交通系统的各个服务领域。本文介绍了地理信息系统、全球定位系统和智能交通的概念及作用,以及地理信息系统和全球定位系统在道路交通管理、物理管理、智能导航、交通信息服务、道路交通安全等智能交通系统服务领域中的应用。
中图分类号:TP27文献标识码:A
0 引言
随着我国的经济大发展,社会对交通运输行业的需求也迅速增长,使得交通运输业在城市发展中的行业地位与日俱增,特别是我国加入TWO后,我国的交通运输业面临了前所未有的机遇和挑戰。解决交通拥堵、环境污染、降低交通事故率、提高出行的安全性、舒适性和高效性已成为交通面临的首要问题,在这种大背景下,智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)作为治理城市交通问题的重要措施被提上日程。地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)和全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)以其特有的空间信息处理分析能力,通过对各种交通数据的获取、存储与分析,借助通讯和计算机等技术,为现代化交通朝信息化智能化方向发展提供了有力的技术保证。
1 GIS是ITS应用的重要支撑平台
地理信息系统(GIS)是采集获取、处理分析、存储并管理空间地理信息的空间信息系统,它是集现代计算机科学、信息管理科学、地理学和测绘科学为一体的新兴学科。因其空间特性所以与其它系统而区别开来。它采用多媒体、数据库、计算机图形学等新技术,对空间数据进行分析,生成多尺度多时态的信息源集成显示,为决策者提供了可视化的决策支持。随着信息技术的飞速发展,GIS技术越来越多的应用于各种领域中。其中传统的交通信息技术与GIS的相互结合,诞生出了交通地理信息系统(Geographic Information System for Transportation,GIS-T)。GIS-T是集交通信息和空间信息进行采集、存储、分析处理的计算机系统。GIS-T是强大的交通信息管理服务系统,它可以应用于交通管理的方方面面。但是随着城市的经济发展,道路交通变得日益复杂,对GIS-T的要求越来越高,GIS-T将面临越来越多的挑战。
2 GPS定位技术是最可靠成熟的技术
全球定位系统(GPS)是基于空间卫星定位导航系统,地面接收器接收GPS卫星发送的数据,可以计算二维或三维的地理位置。GPS系统由三大部分组成,分别是空间导航卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。导航卫星一般是在距离地面2万公里以上的圆形轨道上运行的地球卫星。地面监控系统包括三部分,分别是主控站、注入点和监测站。GPS具有高精度、全天候、操作简单等特点,已广泛应用于日常生活的众多领域。
3 智能交通系统ITS介绍
交通系统是城市的基本系统,它维系着我国经济和人们日常生活的正常运作。随着机动车数量的剧增,大中城市的交通拥挤、交通事故、环境污染等一系列问题日益严重,阻碍着经济和社会的发展,影响着人们日常的工作和生活,已成为许多大城市的通病,交通问题的解决迫在眉睫。智能交通系统(ITS)应运而生,它运用计算机通信等技术将人、车、路紧密起来、相互协调统一,建立起大范围、全方位作用的实时、准确、高效的交通管理系统。ITS是结合多种现代信息技术,具有缓解道路交通拥堵、提高交通系统运输效率、降低交通事故率和减少环境污染等功能。
4 GIS和GPS在智能交通系统中应用与作用
GIS和GPS技术应用在ITS中在西方发达国家很早就已进行,并取得一些成效。合理将GIS和GPS技术应用到交通中,可以为交通管理和规划部门提供准确的决策依据,集中体现于以下多个方面的实际应用,这些应用领域在ITS中所处的地位日趋显著。
4.1 道路交通管理——交通流量监控、信息实时采集
为了对交通状态进行多方面分析,进而有效地管理交通,利用GPS采集和更新到的实时的路况信息,综合多方面数据,对路况进行分析,提供各个路段是实时速度、流量、密度等信息和现实性强的地理数据,根据路网信息,进行长、短期交通流量、速度预测。
智能交通管理中的数据之一是交通基础设施的信息。例如:信号控制交叉口的红路灯信息、左转车道信息、公交车道信息、城市地面道路路况、车道数、限制的速度等,实时地掌控交通基础设施的位置变化,对交通规划管理部门的决策至关重要,这就需要通过GPS和GIS实时地准确地采集和测量。
4.2 物流管理与智能调度
GPS和GIS空间技术应用于物流管理中将形成一个车辆定位与监控、地图显示、通信传输于一体的大系统。它可以实现将货物流为基础,信息流协助,对运输车辆、监管货物和区域实现全方位、全过程的实时监控和高效配送。它可以根据运输车辆的具体实际位置,实现实时调度,车辆跟踪,从而了解到运输车辆的真实运输情况,及时调配车辆,提高运营效率,提高对突发事件的应变力。通常配备GPS和GIS系统的物流监控中心还提供了相关的数据库供客户在线查询等功能,更可以查询配送路线、目前配送到达地址、成本估算等功能。而且该系统可以实现库存管理、运输配送的效(下转第88页)(上接第82页)率最优化和利润的最大化等功能。该技术在物流上的应用提高了物流公司驾驶员、车辆和货物安全系。
4.3 车辆实时定位与实时导航
我国的导航产业正进入高速成长期,特别是基于实时交通信息的智能导航系统具有极大的应用价值和市场前景。GPS的信号传送定位数据于车载终端包括车速传感器、陀螺传感器等,计算出车辆实时的当前位置信息,并借助GIS的图形界面,将车辆和当地局部的地图一起显示在显示屏上,并随着车辆的移动而动态显示其轨迹和运动。用户可以提供出行的起点和终点,通过GIS平台,选择出行的最佳路径,同时GIS平台可以引导驾驶员按照最佳路径行驶。当车辆行驶到交叉口时,系统会语音提示驾驶员等。
4.4 交通信息服务
通过车载终端和无线通信系统的相互配合,根据GPS实时获取的车辆的位置及状态等信息,可为驾驶员提供位置查询、路况信息、天气信息等多种信息服务,驾驶员也可通过GIS电子地图自行查询。在电子地图上主要为用户提供的物标包括医院、宾馆、旅游景点等信息,信息通常以文字、语音及图像等形式呈现,并在地图上用符号显示其位置。随着商业网点增多,将为所有出行用户提供功能更加强大、全面、人性化的信息服务。
4.5 道路交通安全和紧急救援
GPS和GIS空间技术应用于交通安全领域越来越广泛,通过路面下安装的线圈和路上安装的雷达、摄像机等设施与GPS显示分析相结合,能对道路上一些不安全的行为进行拍照与记录,以便事后及时处罚与教育,如行驶超速、在单行道上逆行、违反交通规定行驶等情况。当用户遇到紧急情况(如交通事故、被抢劫)时,通过终端系统可以实现自动识别、紧急情况自动报警等辅助功能,将此车辆的准确位置报告给交通管理中心,监控台的电子地图上将显示出事目标和求救信息,并规划出最优救援方案,管理指挥中心会安排离出事车辆最近的警车或救援车辆前去处理或救援事故,或提供其它帮助。
5 结论
GIS和GPS空间技术是ITS的两个强大有力的工具。GIS在ITS 中不仅可以作为空间数据定位框架,还可以在ITS的各个服务领域起决策作用。GPS实现了广覆盖、全天候、实时有效的精确定位,在ITS中有着广泛的应用基础。ITS是交通领域中最有效的交通管理系统。随着我国社会经济的发展,GIS和GPS在ITS中的应用将发挥出越来越大的作用。
参考文献
[1]穆利娜,李发红.基于GIS 的城市智能交通诱导系统分析[J].测绘技术装备季刊,2007(4):14-15.
[2]朱向彩,郇正良,刘国林.基于GIS及VB的城市交通可视化信息系统研究[J].山东农业大学学报(自然科学版),2007.38(4):643-646.
[3]杨必胜,梅宝燕. 三维城市模型的可视化研究[J].测绘学报,2000.29(2):149-154.
[4]李德仁.数字地球与“3S”技术[J].江苏测绘.2001.24(6):8-12.
[5]张国伍,彭宏勤.智能交通系统工程导论[M].北京: 电子工业出版社,2003:20.
[6]关惠平.GPS 相对定位原理与DGPS 技术简介[J].兰州铁道学院学报,2003.22(6):59-64.
中图分类号:TP27文献标识码:A
0 引言
随着我国的经济大发展,社会对交通运输行业的需求也迅速增长,使得交通运输业在城市发展中的行业地位与日俱增,特别是我国加入TWO后,我国的交通运输业面临了前所未有的机遇和挑戰。解决交通拥堵、环境污染、降低交通事故率、提高出行的安全性、舒适性和高效性已成为交通面临的首要问题,在这种大背景下,智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)作为治理城市交通问题的重要措施被提上日程。地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)和全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)以其特有的空间信息处理分析能力,通过对各种交通数据的获取、存储与分析,借助通讯和计算机等技术,为现代化交通朝信息化智能化方向发展提供了有力的技术保证。
1 GIS是ITS应用的重要支撑平台
地理信息系统(GIS)是采集获取、处理分析、存储并管理空间地理信息的空间信息系统,它是集现代计算机科学、信息管理科学、地理学和测绘科学为一体的新兴学科。因其空间特性所以与其它系统而区别开来。它采用多媒体、数据库、计算机图形学等新技术,对空间数据进行分析,生成多尺度多时态的信息源集成显示,为决策者提供了可视化的决策支持。随着信息技术的飞速发展,GIS技术越来越多的应用于各种领域中。其中传统的交通信息技术与GIS的相互结合,诞生出了交通地理信息系统(Geographic Information System for Transportation,GIS-T)。GIS-T是集交通信息和空间信息进行采集、存储、分析处理的计算机系统。GIS-T是强大的交通信息管理服务系统,它可以应用于交通管理的方方面面。但是随着城市的经济发展,道路交通变得日益复杂,对GIS-T的要求越来越高,GIS-T将面临越来越多的挑战。
2 GPS定位技术是最可靠成熟的技术
全球定位系统(GPS)是基于空间卫星定位导航系统,地面接收器接收GPS卫星发送的数据,可以计算二维或三维的地理位置。GPS系统由三大部分组成,分别是空间导航卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。导航卫星一般是在距离地面2万公里以上的圆形轨道上运行的地球卫星。地面监控系统包括三部分,分别是主控站、注入点和监测站。GPS具有高精度、全天候、操作简单等特点,已广泛应用于日常生活的众多领域。
3 智能交通系统ITS介绍
交通系统是城市的基本系统,它维系着我国经济和人们日常生活的正常运作。随着机动车数量的剧增,大中城市的交通拥挤、交通事故、环境污染等一系列问题日益严重,阻碍着经济和社会的发展,影响着人们日常的工作和生活,已成为许多大城市的通病,交通问题的解决迫在眉睫。智能交通系统(ITS)应运而生,它运用计算机通信等技术将人、车、路紧密起来、相互协调统一,建立起大范围、全方位作用的实时、准确、高效的交通管理系统。ITS是结合多种现代信息技术,具有缓解道路交通拥堵、提高交通系统运输效率、降低交通事故率和减少环境污染等功能。
4 GIS和GPS在智能交通系统中应用与作用
GIS和GPS技术应用在ITS中在西方发达国家很早就已进行,并取得一些成效。合理将GIS和GPS技术应用到交通中,可以为交通管理和规划部门提供准确的决策依据,集中体现于以下多个方面的实际应用,这些应用领域在ITS中所处的地位日趋显著。
4.1 道路交通管理——交通流量监控、信息实时采集
为了对交通状态进行多方面分析,进而有效地管理交通,利用GPS采集和更新到的实时的路况信息,综合多方面数据,对路况进行分析,提供各个路段是实时速度、流量、密度等信息和现实性强的地理数据,根据路网信息,进行长、短期交通流量、速度预测。
智能交通管理中的数据之一是交通基础设施的信息。例如:信号控制交叉口的红路灯信息、左转车道信息、公交车道信息、城市地面道路路况、车道数、限制的速度等,实时地掌控交通基础设施的位置变化,对交通规划管理部门的决策至关重要,这就需要通过GPS和GIS实时地准确地采集和测量。
4.2 物流管理与智能调度
GPS和GIS空间技术应用于物流管理中将形成一个车辆定位与监控、地图显示、通信传输于一体的大系统。它可以实现将货物流为基础,信息流协助,对运输车辆、监管货物和区域实现全方位、全过程的实时监控和高效配送。它可以根据运输车辆的具体实际位置,实现实时调度,车辆跟踪,从而了解到运输车辆的真实运输情况,及时调配车辆,提高运营效率,提高对突发事件的应变力。通常配备GPS和GIS系统的物流监控中心还提供了相关的数据库供客户在线查询等功能,更可以查询配送路线、目前配送到达地址、成本估算等功能。而且该系统可以实现库存管理、运输配送的效(下转第88页)(上接第82页)率最优化和利润的最大化等功能。该技术在物流上的应用提高了物流公司驾驶员、车辆和货物安全系。
4.3 车辆实时定位与实时导航
我国的导航产业正进入高速成长期,特别是基于实时交通信息的智能导航系统具有极大的应用价值和市场前景。GPS的信号传送定位数据于车载终端包括车速传感器、陀螺传感器等,计算出车辆实时的当前位置信息,并借助GIS的图形界面,将车辆和当地局部的地图一起显示在显示屏上,并随着车辆的移动而动态显示其轨迹和运动。用户可以提供出行的起点和终点,通过GIS平台,选择出行的最佳路径,同时GIS平台可以引导驾驶员按照最佳路径行驶。当车辆行驶到交叉口时,系统会语音提示驾驶员等。
4.4 交通信息服务
通过车载终端和无线通信系统的相互配合,根据GPS实时获取的车辆的位置及状态等信息,可为驾驶员提供位置查询、路况信息、天气信息等多种信息服务,驾驶员也可通过GIS电子地图自行查询。在电子地图上主要为用户提供的物标包括医院、宾馆、旅游景点等信息,信息通常以文字、语音及图像等形式呈现,并在地图上用符号显示其位置。随着商业网点增多,将为所有出行用户提供功能更加强大、全面、人性化的信息服务。
4.5 道路交通安全和紧急救援
GPS和GIS空间技术应用于交通安全领域越来越广泛,通过路面下安装的线圈和路上安装的雷达、摄像机等设施与GPS显示分析相结合,能对道路上一些不安全的行为进行拍照与记录,以便事后及时处罚与教育,如行驶超速、在单行道上逆行、违反交通规定行驶等情况。当用户遇到紧急情况(如交通事故、被抢劫)时,通过终端系统可以实现自动识别、紧急情况自动报警等辅助功能,将此车辆的准确位置报告给交通管理中心,监控台的电子地图上将显示出事目标和求救信息,并规划出最优救援方案,管理指挥中心会安排离出事车辆最近的警车或救援车辆前去处理或救援事故,或提供其它帮助。
5 结论
GIS和GPS空间技术是ITS的两个强大有力的工具。GIS在ITS 中不仅可以作为空间数据定位框架,还可以在ITS的各个服务领域起决策作用。GPS实现了广覆盖、全天候、实时有效的精确定位,在ITS中有着广泛的应用基础。ITS是交通领域中最有效的交通管理系统。随着我国社会经济的发展,GIS和GPS在ITS中的应用将发挥出越来越大的作用。
参考文献
[1]穆利娜,李发红.基于GIS 的城市智能交通诱导系统分析[J].测绘技术装备季刊,2007(4):14-15.
[2]朱向彩,郇正良,刘国林.基于GIS及VB的城市交通可视化信息系统研究[J].山东农业大学学报(自然科学版),2007.38(4):643-646.
[3]杨必胜,梅宝燕. 三维城市模型的可视化研究[J].测绘学报,2000.29(2):149-154.
[4]李德仁.数字地球与“3S”技术[J].江苏测绘.2001.24(6):8-12.
[5]张国伍,彭宏勤.智能交通系统工程导论[M].北京: 电子工业出版社,2003:20.
[6]关惠平.GPS 相对定位原理与DGPS 技术简介[J].兰州铁道学院学报,2003.22(6):59-64.