gps和gis在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、fMBSlMlHHHMlMtlMa08智冃能交通GPS和GIS在智能交通體系中的運用摘要:經(jīng)過對國內(nèi)外現(xiàn)有GPS和GIS運用的剖析，用案例闡明GPS和GIS在智能交通系統(tǒng)中的運用狀況，闡明晰GPS和GIS結(jié)合的重要性及其運用的快捷性、安全性和服務(wù)多樣性，一起也提出了存在的問題,并指出了研討的方向.關(guān)鍵詞:GPS;GIS;智能交通體系全球定位系統(tǒng)（GPS）是一個基于衛(wèi)星的導(dǎo)航、定位及計時系統(tǒng).接收器通過GPS衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)計算二維（經(jīng)度、緯度）或三維（經(jīng)度、緯度、高度）位置.地理信息系統(tǒng)（GIS）是計算機技術(shù)、圖形學技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)融合的產(chǎn)物，這一體系用來描繪實踐國際中地物在空間上的散布及其特色

2、.選用GIS能夠快速獲取某一空間地物的基本特點（不隨時間變化），而要想對空間行為（或過程）進行實時觀測，則需求走GPS通訊、GIS三者相結(jié)合的路途人們?nèi)粘Ｈ兆蛹肮ぷ髦?有關(guān)空間方面最重要的應(yīng)用是分布在空間上各地物間的位置（空間）關(guān)系，而這種空間聯(lián)絡(luò)的圖形表達是任何數(shù)學或自然語言所無法擔任的.因此，能夠必定，在GIS的運用進程中，不論是飛機仍是船只導(dǎo)航，終究都離不開地圖一這一空間信息的載體而GIS的呈現(xiàn)，省去了繁瑣、易錯、費時的手藝量算過程,使得兩者之間的結(jié)合更為方便（數(shù)字方式與數(shù)字方式的結(jié)合）.GIS是存儲和處理空間信息的高新技能，它把地輿方位和相關(guān)特色有機結(jié)合起來，依據(jù)需求精確實在、圖文并茂

3、地輸送給用戶.GPS與GIS技能相結(jié)合，能夠?qū)崟r顯示與辦理運動方針，并一起供給地輿信息數(shù)據(jù)庫的材料查詢，為智能交通體系完結(jié)供給強有力的技能手段，完結(jié)空間行為的實時動態(tài)觀測通訊技能間的橋梁效果美國1994年與1995年在OLDSMOIBLE8車中選用GP泌理器，供給包含駕駛員導(dǎo)航體系的硬件設(shè)備.該體系僅要求駕馭員用車輛操控臺上的按鈕輸入其目的地，體系即可核算出抵達目的地的最短途徑，并用語音在車輛每次轉(zhuǎn)彎前提示駕馭員.依據(jù)GPS勺智能GIS,在歐洲已廣泛運用于車輛導(dǎo)航中，在我國歸于起步階段,跟著GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位技能與無線電通訊網(wǎng)絡(luò)的展開，依據(jù)GPS的車輛導(dǎo)航體系與車輛運營辦理體系等也正在迅速展開

4、1運用遠景及功用a. 現(xiàn)在正在展開中的以GPS定位為主體的GIS將大有出路.GIS與GPS體系的結(jié)合，能夠樹立歸納交通規(guī)劃空間信息辦理剖析體系，不只極大地增強了交通網(wǎng)絡(luò)處理的直觀性和可操作性，并且可進步交通規(guī)劃的作業(yè)功率.以土地運用和出行招引模型為根底的交通規(guī)劃現(xiàn)在仍有其不行代替的長處，可是其前期準備作業(yè)雜亂且花費巨大，其在精度上的不精確性和不確認性，導(dǎo)致了規(guī)劃成果往往不盡人意.GPS體系能夠全時、全天候、精細、當令、近乎接連地對交通流進行交通觀測與核算，這個進程幾乎是徹底主動化，省去了很多人力，得出的接連精細的成果是交通規(guī)劃極為重要的根底數(shù)據(jù)GPS監(jiān)控數(shù)據(jù)與GIS體系的結(jié)合，能夠描繪每小時每

5、條路途上的交通量，假如能夠取得接連若干天的路網(wǎng)流量數(shù)據(jù)，結(jié)合相應(yīng)的猜測模型，比方神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，就能夠猜測隔日的恣意小時的路網(wǎng)交通流量和負荷度，這種短期交通猜測有助于辦理部門在交通擁堵發(fā)生前及時米納辦法假如能夠取得接連數(shù)年的精確交通流量材料，合作城市的土地運用規(guī)劃和城市經(jīng)濟展開，乃至能夠做長時刻的流量猜測衛(wèi)星定位車輛辦理體系完結(jié)了以下功用約束行車路途和區(qū)域操控中心可依據(jù)使命需求預(yù)設(shè)車輛行進路途和區(qū)域，當車輛違背行車路途或約束區(qū)域時，體系主動報警提示駕馭員和操控中心，以便糾正約束車輛行進速度體系能夠設(shè)置車輛答應(yīng)最大行進速度并主動監(jiān)管一旦超速，體系當即提示駕馭員并向操控中心報警經(jīng)過以上功用可使車輛依

6、照指定的方向、路途、區(qū)域及速度行進，并隨機進行監(jiān)控或守時查看，大大進步了監(jiān)控力度記載車輛實時狀況，為辦理供給依據(jù).體系能供給前史行進狀況詳細記MMsTmMuit»tataaMMeaitoii錄，每隔1分鐘主動記載并接連存儲1小時以內(nèi)的詳細行車材料，如車輛方位、運轉(zhuǎn)速度、運轉(zhuǎn)方向及時刻信息可據(jù)此在電子地圖上回放車輛的實踐行車進程，也可在電子地圖上快速再現(xiàn)車輛的行車路途軌道及時刻，為過后處理投訴、路上事端等供給有力依據(jù)指引行進路途，進步作業(yè)功率如車輛駕馭員不清楚目的地詳細方位或路途，可向操控中心宣布“服務(wù)懇求”，中心可依據(jù)電子地圖信息，確認車輛所在方位，精確指引車輛行進方向及途徑，用最短

7、的時刻、行進最短的旅程抵達目的地.防搶、防盜、供給救援服務(wù)，保證車輛及人身安全.在駕馭進程中如遇搶劫等緊迫狀況，駕馭員可按下蔭蔽的“緊迫手動報警鍵”，體系將主動接通急救電話，并向操控中心發(fā)送緊迫報警短信，在電子地圖上主動標出車號、車型、色彩、駕馭員信息、車輛方位、行進方向、速度、時刻等，經(jīng)過體系的遙控斷油、斷電、制動等功用對車輛進行操控，防止人身損傷和經(jīng)濟損失.體系還具有以下功用：未關(guān)好車門時，操控中心顯現(xiàn)報警，及時告訴駕馭員，以保證車輛安全；天氣預(yù)報；車鑰匙鎖在車內(nèi)時，可與操控中心聯(lián)絡(luò)將門鎖翻開；供給信息服務(wù)，中心操控體系具有豐厚、全面的數(shù)據(jù)信息，依據(jù)需求在確認身份后可供給各種服務(wù).如車輛信

8、息查詢，地輿信息查詢，路況交通訊息、酒店住宿掛號、航班和鐵路時刻查詢及其它信息查詢.2運用舉例ixfffl作者規(guī)劃的體系運用GPS,GIS及通訊技能,對在空間上移動的車輛進行實時監(jiān)控.系統(tǒng)由車載部分和主控中心兩大部分組成（圖1），這兩部分通過無線通訊彼此聯(lián)絡(luò).主站査詢"rGPS數(shù)據(jù)圖1車輛實時監(jiān)控體系整體結(jié)構(gòu)圖車載部分中GP接收機接收C?A馬，該碼經(jīng)差分技術(shù)處理后,精度達20m左右；調(diào)制解調(diào)器用來操控GPS卡的數(shù)據(jù)收集作業(yè)并將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模仿信號再經(jīng)過電臺發(fā)往主控中心.體系選用的是125.SMHz的VHF電臺，電臺有用掩蓋半徑為30km.主控中心中電臺用來接收汽車上電臺發(fā)送的位置信

9、息，同時也可反控（即發(fā)送命令）汽車，調(diào)制解調(diào)器負責反控命令和GPSt息的數(shù)？模轉(zhuǎn)換工作，微機在接納到轎車的方位信息后，進行簡略的預(yù)處理，然后按事前確認的通訊協(xié)議，包裝該信息并經(jīng)過RS2232送往作業(yè)站，作業(yè)站則在矢量GIS數(shù)據(jù)上顯現(xiàn)轎車的方位，并供給空間查詢功用.主控中心與轎車的通訊進程中因為多個轎車共用一個信道，當有多個轎車一起發(fā)送GPS言息時，將形成信道磕碰，傳輸過錯.為此，體系中主控中心與各轎車選用主從結(jié)構(gòu).主控中心保護整個通訊網(wǎng)的操作，它首要依據(jù)體系配置,次序地和每輛轎車樹立聯(lián)接聯(lián)絡(luò)并進行數(shù)據(jù)交換，假如不成功則符號犯錯原因，最終斷開聯(lián)接.當每輛轎車被查詢一次今后，就完結(jié)一個周期，這樣整

10、個體系就防止了信道磕碰問題.主控中心及車載電臺的通訊辦理模塊的流程圖見圖2,08智能交通開始£2獲取該汽車地址與該汽干建立聯(lián)系I越看11I與該汽車進行數(shù)據(jù)交快足斷開與該汽乍連接開始査接收到主控中心命令否接收到GPS數(shù)據(jù)國數(shù)據(jù)傳緒避史心圖3車輛通訊操控流程圖圖2主控中心通訊操控流程圖m物特征的查詢,因此GIS在本體系中起著畫蛇添足的效果.現(xiàn)在商場上與此類僅有轎車的方位信號還無法表達轎車周圍的地物,更談不上對轎車周圍地標記岀L否fr|I1交換成功杏|似的體系,大多選用掃描的圖畫數(shù)據(jù)作為顯現(xiàn)轎車的布景,無任何地物信息可以查詢.之所以采納圖畫辦法，一是因為顯現(xiàn)很多的GIS圖形數(shù)據(jù)速度較慢，二

11、是圖形數(shù)據(jù)的輸入，修改及拓撲聯(lián)絡(luò)的樹立比較雜亂,本體系則充沛運用工FO形數(shù)據(jù)輸入B作站強大的圖形處理功能、UNI多任務(wù)處理功能及ARC?IN編輯、拓撲建立功能，基本上解決了上述問題ARC?IN作為最早的地理信息體系軟件之一，它在各個領(lǐng)域得到了廣泛的運用，是一個優(yōu)異的以矢量數(shù)據(jù)為根底的地輿信息體系軟件本體系用北京市1:2500地圖進行數(shù)字化、修改和樹立拓撲聯(lián)絡(luò).依據(jù)地形圖將該圖坐標轉(zhuǎn)化成北京54坐標,并參加與有關(guān)地物相關(guān)的特色數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，憑借多年使用ARC?IN的經(jīng)驗,開發(fā)了顯示、查詢ARC?IN空間及特色數(shù)據(jù)的軟件包，并在此軟件中嵌入了與轎車監(jiān)控有關(guān)的功用，如顯現(xiàn)窗口的選車功能（只有被選

12、的車輛才能在此窗口內(nèi)顯示）、汽車軌跡的回放功能系統(tǒng)根本的圖形顯現(xiàn)功用包含中心擴大或縮小、點擴大或縮小、開窗及周游.查詢功用包含間隔量算、面積量算、半徑量算、點查找、線查找、圓查找、矩形查找以及多邊形查找，從特色查詢空間信息的功用正在完善之中轎車的方位信息（經(jīng)緯度經(jīng)高斯一克呂格投影（中央經(jīng)線為117變換后，直接在GI圜形數(shù)據(jù)上實時、動態(tài)顯現(xiàn).車載導(dǎo)航體系還有如下功用.a. GI圖形操作功用電子地圖的擴大、縮小，分層顯現(xiàn)，移動,特色顯現(xiàn)含糊查詢，由圖查找特色或由特色查圖，圖上量距，地圖的多級顯現(xiàn)，分窗口顯示等功用都可完結(jié)b. GP定位與組合定位功用為滿意定位精度要求，選用了GPS與三個陀螺儀和三個

13、加速度計，對它們的靜態(tài)和動態(tài)進行定位測驗.c車輛信息辦理功用.完結(jié)了駕馭員、車輛信息的動態(tài)辦理，如信息入庫、刪去、增加、查詢等.d.地圖匹配功用用方位精度較高并能表達充沛路網(wǎng)的地圖，加上地圖匹配算法關(guān)于電子地圖的制作辦法和精度，運用GI啲功用和拓撲網(wǎng)層這兩個條件.e.最優(yōu)路徑規(guī)劃功能（圖4）一是靜態(tài)最優(yōu)路徑規(guī)劃，它的路權(quán)主要是道路長度、前史交通訊息或其它信息，存儲路權(quán)能夠選用二維聯(lián)絡(luò)表，這樣數(shù)據(jù)的提取非常便利，能夠使核算功率大大進步二是動態(tài)最優(yōu)途徑規(guī)劃，其特色是體系能夠?qū)崟r接納和處理動態(tài)路途交通訊息，并且將其按時刻先后存儲到數(shù)據(jù)庫中在規(guī)劃途徑時，再將這些動態(tài)交通訊息按某種辦法分配到路網(wǎng)上，作為

14、最優(yōu)途徑規(guī)劃時的路權(quán)，然后依據(jù)這種路權(quán)核算出滿意旅客某種原則的最優(yōu)途徑當經(jīng)過一守時刻后，體系再對最優(yōu)途徑從頭規(guī)劃，所用的交通訊息總是最新的，然后保圖4依據(jù)歸納路阻雙向查找的最優(yōu)途徑規(guī)劃基于動態(tài)最優(yōu)路徑規(guī)劃的實際需要，開發(fā)了一套最優(yōu)路徑規(guī)劃算法（圖4）.該算法經(jīng)過歸納路阻雙向查找技能，使得其時刻雜亂度下降，進步了查找速度把時刻留給動態(tài)交通分配和其它算法.這種算法盡管有時得不到最優(yōu)成果，但能夠得到次優(yōu)成果，因此依然具有必定的實用性TmMui<M«tataaMMaiitM別的，還有車輛調(diào)度監(jiān)控功用，詳細包含群呼、單呼、監(jiān)聽及通話功用.通過GS瞰字蜂窩移動通訊網(wǎng)完結(jié)監(jiān)控中心與車輛間的信

15、息交互，對車輛的調(diào)度指令經(jīng)過手機宣布3存在的問題GP運用于車輛定位雖具有非常好的遠景，可是GPS體系也有缺點需改善，一些詳細技能問題仍需處理.例如城市的電磁攪擾、信號反射、高樓遮擋、樹木對信號的削弱，以及接納機的價格等衛(wèi)星信號被遮擋而導(dǎo)致盯梢定位失準是GPS勺喪命缺點,尤其在城市高樓區(qū)然而在交通辦理中，車輛盯梢的大都用處需求精確、接連的定位，這只能憑借別的的傳感器來彌補GPS的缺點現(xiàn)在，解決車輛在衛(wèi)星信號被遮擋的“信號盲區(qū)”無法定位的問題首要選用相對揣度定位設(shè)備來完結(jié)，比方羅盤、速度表及里程表等，這些設(shè)備能夠以所行間隔的1%2%勺精確度確認水平坐標.慣性體系能用來更精確地確認相對平面坐標，但目

16、前其價格太貴重，因此難以運用于一般車輛的主動定位導(dǎo)航體系在體系的實施進程中，仍有一些問題有待于進一步研討主控中心與轎車通訊的功率不高，并且主從結(jié)構(gòu)對被監(jiān)控的車輛數(shù)目限制較大.矢量數(shù)據(jù)的顯現(xiàn)速度仍期望進步，形成圖形顯現(xiàn)速度較慢的原因一是Sun作站在圖形顯現(xiàn)硬件方面功用不是很強，二是Xlil圖形取舍的算法功率不高，三是沒有運用GIS的空間索引.4結(jié)論GPS，G1S通訊技能的聯(lián)合運用，使人類對空間信息的運用和了解進入了史無前例的深度.現(xiàn)在，我國GPS工業(yè)尚處于起步階段，商場上的GPS產(chǎn)品首要來自美國、日本和我國的臺灣地區(qū).依據(jù)核算材料顯現(xiàn)，西方發(fā)達國家因為公路阻塞而形成的直接和直接經(jīng)濟損失非常驚人.所以為了滿意進步運送功率和安全保證的需求，展開對車載導(dǎo)航體系的研討，以開發(fā)合適我國特色的ITS體系，將在技能和商場方面具有重要意義參考文獻1H畐勒芮.實時管理R北京：中國2西班牙智能交通研討會，2003.2MarJ.SimulationsofthepositioningaccuracyofintegratedvehiclenavigationsystemsJ.IEEProceedingsofRadarSonarNavigation,199