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(yùn)用摘要:經(jīng)過對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有GPS和GIS運(yùn)用的剖析，用案例闡明GPS和GIS在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用狀況，闡明晰GPS和GIS結(jié)合的重要性及其運(yùn)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(gè)基于衛(wèi)星的導(dǎo)航、定位及計(jì)時(shí)系統(tǒng).接收器通過GPS衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)計(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形學(xué)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(shí)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(diǎn)（不隨時(shí)間變化），而要想對(duì)空間行為（或過程）進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，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(dá)是任何數(shù)學(xué)或自然語言所無法擔(dān)任的.因此，能夠必定，在GIS的運(yùn)用進(jìn)程中，不論是飛機(jī)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(cuò)、費(fèi)時(shí)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(chǔ)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(jī)結(jié)合起來，依據(jù)需求精確實(shí)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(shí)顯示與辦理運(yùn)動(dòng)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(qiáng)有力的技能手段，完結(jié)空間行為的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)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(tái)上的按鈕輸入其目的地，體系即可核算出抵達(dá)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(yùn)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(yùn)營辦理體系等也正在迅速展開

4、1運(yùn)用遠(yuǎn)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(qiáng)了交通網(wǎng)絡(luò)處理的直觀性和可操作性，并且可進(jìn)步交通規(guī)劃的作業(yè)功率.以土地運(yùn)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(zhǎng)處，可是其前期準(zhǔn)備作業(yè)雜亂且花費(fèi)巨大，其在精度上的不精確性和不確認(rèn)性，導(dǎo)致了規(guī)劃成果往往不盡人意.GPS體系能夠全時(shí)、全天候、精細(xì)、當(dāng)令、近乎接連地對(duì)交通流進(jìn)行交通觀測(cè)與核算，這個(gè)進(jìn)程幾乎是徹底主動(dòng)化，省去了很多人力，得出的接連精細(xì)的成果是交通規(guī)劃極為重要的根底數(shù)據(jù)GPS監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與GIS體系的結(jié)合，能夠描繪每小時(shí)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(cè)模型，比方神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，就能夠猜測(cè)隔日的恣意小時(shí)的路網(wǎng)交通流量和負(fù)荷度，這種短期交通猜測(cè)有助于辦理部門在交通擁堵發(fā)生前及時(shí)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(yùn)用規(guī)劃和城市經(jīng)濟(jì)展開，乃至能夠做長(zhǎng)時(shí)刻的流量猜測(cè)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(jìn)路途和區(qū)域，當(dāng)車輛違背行車路途或約束區(qū)域時(shí)，體系主動(dòng)報(bào)警提示駕馭員和操控中心，以便糾正約束車輛行進(jìn)速度體系能夠設(shè)置車輛答應(yīng)最大行進(jìn)速度并主動(dòng)監(jiān)管一旦超速，體系當(dāng)即提示駕馭員并向操控中心報(bào)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(jìn)，并隨機(jī)進(jìn)行監(jiān)控或守時(shí)查看，大大進(jìn)步了監(jiān)控力度記載車輛實(shí)時(shí)狀況，為辦理供給依據(jù).體系能供給前史行進(jìn)狀況詳細(xì)記MMsTmMuit»tataaMMeaitoii錄，每隔1分鐘主動(dòng)記載并接連存儲(chǔ)1小時(shí)以內(nèi)的詳細(xì)行車材料，如車輛方位、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、運(yùn)轉(zhuǎn)方向及時(shí)刻信息可據(jù)此在電子地圖上回放車輛的實(shí)踐行車進(jìn)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(shí)刻，為過后處理投訴、路上事端等供給有力依據(jù)指引行進(jìn)路途，進(jìn)步作業(yè)功率如車輛駕馭員不清楚目的地詳細(xì)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(rèn)車輛所在方位，精確指引車輛行進(jìn)方向及途徑，用最短

7、的時(shí)刻、行進(jìn)最短的旅程抵達(dá)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(jìn)程中如遇搶劫等緊迫狀況，駕馭員可按下蔭蔽的“緊迫手動(dòng)報(bào)警鍵”，體系將主動(dòng)接通急救電話，并向操控中心發(fā)送緊迫報(bào)警短信，在電子地圖上主動(dòng)標(biāo)出車號(hào)、車型、色彩、駕馭員信息、車輛方位、行進(jìn)方向、速度、時(shí)刻等，經(jīng)過體系的遙控?cái)嘤?、斷電、制?dòng)等功用對(duì)車輛進(jìn)行操控，防止人身損傷和經(jīng)濟(jì)損失.體系還具有以下功用：未關(guān)好車門時(shí)，操控中心顯現(xiàn)報(bào)警，及時(shí)告訴駕馭員，以保證車輛安全；天氣預(yù)報(bào)；車鑰匙鎖在車內(nèi)時(shí)，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(rèn)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(hào)、航班和鐵路時(shí)刻查詢及其它信息查詢.2運(yùn)用舉例ixfffl作者規(guī)劃的體系運(yùn)用GPS,GIS及通訊技能,對(duì)在空間上移動(dòng)的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)控體系整體結(jié)構(gòu)圖車載部分中GP接收機(jī)接收C?A馬，該碼經(jīng)差分技術(shù)處理后,精度達(dá)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(hào)轉(zhuǎn)化成模仿信號(hào)再經(jīng)過電臺(tái)發(fā)往主控中心.體系選用的是125.SMHz的VHF電臺(tái)，電臺(tái)有用掩蓋半徑為30km.主控中心中電臺(tái)用來接收汽車上電臺(tái)發(fā)送的位置信

9、息，同時(shí)也可反控（即發(fā)送命令）汽車，調(diào)制解調(diào)器負(fù)責(zé)反控命令和GPSt息的數(shù)？模轉(zhuǎn)換工作，微機(jī)在接納到轎車的方位信息后，進(jìn)行簡(jiǎn)略的預(yù)處理，然后按事前確認(rèn)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(jìn)程中因?yàn)槎鄠€(gè)轎車共用一個(gè)信道，當(dāng)有多個(gè)轎車一起發(fā)送GPS言息時(shí)，將形成信道磕碰，傳輸過錯(cuò).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(hù)整個(gè)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換，假如不成功則符號(hào)犯錯(cuò)原因，最終斷開聯(lián)接.當(dāng)每輛轎車被查詢一次今后，就完結(jié)一個(gè)周期，這樣整

10、個(gè)體系就防止了信道磕碰問題.主控中心及車載電臺(tái)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(jìn)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(chǎng)上與此類僅有轎車的方位信號(hào)還無法表達(dá)轎車周圍的地物,更談不上對(duì)轎車周圍地標(biāo)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?yàn)轱@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?fù)渎?lián)絡(luò)的樹立比較雜亂,本體系則充沛運(yùn)用工FO形數(shù)據(jù)輸入B作站強(qiáng)大的圖形處理功能、UNI多任務(wù)處理功能及ARC?IN編輯、拓?fù)浣⒐δ?，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(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用，是一個(gè)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(jìn)行數(shù)字化、修改和樹立拓?fù)渎?lián)絡(luò).依據(jù)地形圖將該圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成北京54坐標(biāo),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(yàn),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(kuò)大或縮小、點(diǎn)擴(kuò)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(diǎn)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(shí)時(shí)、動(dòng)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(kuò)大、縮小，分層顯現(xiàn)，移動(dòng),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(jí)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(gè)陀螺儀和三個(gè)

13、加速度計(jì)，對(duì)它們的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)進(jìn)行定位測(cè)驗(yàn).c車輛信息辦理功用.完結(jié)了駕馭員、車輛信息的動(dòng)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(dá)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(yùn)用GI啲功用和拓?fù)渚W(wǎng)層這兩個(gè)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(zhǎng)度、前史交通訊息或其它信息，存儲(chǔ)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(jìn)步二是動(dòng)態(tài)最優(yōu)途徑規(guī)劃，其特色是體系能夠?qū)崟r(shí)接納和處理動(dòng)態(tài)路途交通訊息，并且將其按時(shí)刻先后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中在規(guī)劃途徑時(shí)，再將這些動(dòng)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(shí)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(dāng)經(jīng)過一守時(shí)刻后，體系再對(duì)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(dòng)態(tài)最優(yōu)路徑規(guī)劃的實(shí)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(shí)刻雜亂度下降，進(jìn)步了查找速度把時(shí)刻留給動(dòng)態(tài)交通分配和其它算法.這種算法盡管有時(shí)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(shí)用性TmMui<M«tataaMMaiitM別的，還有車輛調(diào)度監(jiān)控功用，詳細(xì)包含群呼、單呼、監(jiān)聽及通話功用.通過GS瞰字蜂窩移動(dòng)通訊網(wǎng)完結(jié)監(jiān)控中心與車輛間的信

15、息交互，對(duì)車輛的調(diào)度指令經(jīng)過手機(jī)宣布3存在的問題GP運(yùn)用于車輛定位雖具有非常好的遠(yuǎn)景，可是GPS體系也有缺點(diǎn)需改善，一些詳細(xì)技能問題仍需處理.例如城市的電磁攪擾、信號(hào)反射、高樓遮擋、樹木對(duì)信號(hào)的削弱，以及接納機(jī)的價(jià)格等衛(wèi)星信號(hào)被遮擋而導(dǎo)致盯梢定位失準(zhǔn)是GPS勺喪命缺點(diǎn),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(bǔ)GPS的缺點(diǎn)現(xiàn)在，解決車輛在衛(wèi)星信號(hào)被遮擋的“信號(hào)盲區(qū)”無法定位的問題首要選用相對(duì)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(rèn)水平坐標(biāo).慣性體系能用來更精確地確認(rèn)相對(duì)平面坐標(biāo)，但目

16、前其價(jià)格太貴重，因此難以運(yùn)用于一般車輛的主動(dòng)定位導(dǎo)航體系在體系的實(shí)施進(jìn)程中，仍有一些問題有待于進(jìn)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(duì)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(jìn)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(qiáng)，二是Xlil圖形取舍的算法功率不高，三是沒有運(yùn)用GIS的空間索引.4結(jié)論GPS，G1S通訊技能的聯(lián)合運(yùn)用，使人類對(duì)空間信息的運(yùn)用和了解進(jìn)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(chǎng)上的GPS產(chǎn)品首要來自美國、日本和我國的臺(tái)灣地區(qū).依據(jù)核算材料顯現(xiàn)，西方發(fā)達(dá)國家因?yàn)楣纷枞纬傻闹苯雍椭苯咏?jīng)濟(jì)損失非常驚人.所以為了滿意進(jìn)步運(yùn)送功率和安全保證的需求，展開對(duì)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(chǎng)方面具有重要意義參考文獻(xiàn)1H畐勒芮.實(shí)時(shí)管理R北京：中國2西班牙智能交通研討會(huì)，2003.2MarJ.SimulationsofthepositioningaccuracyofintegratedvehiclenavigationsystemsJ.IEEProceedingsofRadarSonarNavigation,199