1、信息技術(shù)在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用信息技術(shù)在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用王搶，載運(yùn)工具運(yùn)用工程王搶，載運(yùn)工具運(yùn)用工程2013122065GPSGPS、GISGIS技術(shù)在道路交通技術(shù)在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用3智能運(yùn)輸系統(tǒng)智能運(yùn)輸系統(tǒng)2應(yīng)用概況應(yīng)用概況1ITSITS的未來的未來4第一節(jié) 應(yīng)用概況道路運(yùn)輸業(yè)是使用信息技術(shù)及設(shè)備數(shù)量最多的行業(yè)之一。信息技術(shù)的應(yīng)用是促進(jìn)道路交通運(yùn)輸運(yùn)量增加，服務(wù)質(zhì)量提高，成本下降，效益提高的最重要的因素之一。早在20世紀(jì)50年代，部分國家便開始把軍用無線電通訊系統(tǒng)移置到民用車輛和道路交通運(yùn)輸組織管理工作之中。全球定位系統(tǒng)GPSGPS是英文Global Po

2、sitioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱。GPS起始于1958年美國軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用。20世紀(jì)70年代，美國陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS 。主要目的是為陸海空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，經(jīng)過20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。全球定位系統(tǒng)GPSGPS是迄今為止歷史上最大的航天電子工程，在發(fā)達(dá)國家的道路交通運(yùn)輸中得到了普遍應(yīng)用，我國警車、軍車以及特種車輛、出租車和公交車上也開始運(yùn)用該技術(shù)。汽車駕駛員通過GPS系統(tǒng)確

3、定車輛所在位置后，運(yùn)用設(shè)備在車輛上的電子計(jì)算機(jī)及電子地圖，了解交通干線的車流情況、道路情況，選擇最佳的行車路線，減少交通擁堵，加快疏導(dǎo)，提高行車速度地理信息系統(tǒng)（ Geographic Information System, 簡稱 GIS ）GIS作為獲取、處理、管理和分析地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科，得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展。從技術(shù)和應(yīng)用的角度， GIS 是解決空間問題的工具、方法和技術(shù)；從學(xué)科的角度， GIS 是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測量學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門學(xué)科，具有獨(dú)立的學(xué)科體系； 從功能上， GIS 具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功

4、能；從系統(tǒng)學(xué)的角度， GIS 具有一定結(jié)構(gòu)和功能，是一個(gè)完整的系統(tǒng)。 GIS 是一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DBMS ）的管理空間對象的信息系統(tǒng)，以地理數(shù)據(jù)為操作對象的空間分析功能是地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的根本區(qū)別。地理信息系統(tǒng)在最近的30多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運(yùn)輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計(jì)、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。應(yīng)急響應(yīng) (Emergency Response)解決在發(fā)生洪水、戰(zhàn)爭、核事故等重大自然或人為災(zāi)害時(shí)，如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應(yīng)的運(yùn)輸和保障設(shè)施的問題。網(wǎng)絡(luò)分析(Net

5、work System Analysis)建立交通網(wǎng)絡(luò)、地下管線網(wǎng)絡(luò)等的計(jì)算機(jī)模型，研究交通流量、進(jìn)行交通規(guī)則、處理地下管線突發(fā)事件(爆管、斷路)等應(yīng)急處理。 警務(wù)和醫(yī)療救護(hù)的路徑優(yōu)選、車輛導(dǎo)航等也是GIS網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用的實(shí)例。計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國大中型道路交通運(yùn)輸企業(yè)中，計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到道路交通運(yùn)輸組織與管理的各個(gè)方面：如運(yùn)輸規(guī)劃，車輛調(diào)度，運(yùn)輸生產(chǎn)計(jì)劃編制，站場管理，以及各項(xiàng)運(yùn)輸數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析和處理等。但在我國道路交通運(yùn)輸業(yè)中計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深度和廣度遠(yuǎn)不及發(fā)達(dá)國家。在日本、美國等發(fā)達(dá)國家，運(yùn)輸企業(yè)和運(yùn)輸車輛上大都裝備了計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)除了用于車輛內(nèi)部管理外，還可以和社會(huì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，共

6、享信息資源。運(yùn)輸企業(yè)可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和客戶聯(lián)系、尋找貨源、協(xié)調(diào)海空陸聯(lián)運(yùn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)道路交通運(yùn)輸?shù)挠?jì)算機(jī)管理，主要是通過對各種運(yùn)輸管理問題表述為數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而求解，選出合理可行的最優(yōu)方案，并對運(yùn)輸過程實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，因而它可以顯著地提高運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益和改善服務(wù)質(zhì)量。智能運(yùn)輸系統(tǒng)從20世紀(jì)80年代后期開始，日本、美國、歐洲等國家和地區(qū)競相投入大量資金和人力，建立相應(yīng)組織，從事智能運(yùn)輸系統(tǒng)的開發(fā)。智能運(yùn)輸系統(tǒng)將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等綜合運(yùn)用于整個(gè)道路運(yùn)輸系統(tǒng)，將汽車、駕駛員、道路以及相關(guān)的服務(wù)部門和組織相互聯(lián)系起來，并使汽車和道路功能智能化：車輛依靠自身的

7、智能在道路上自由行駛，道路依靠自身的智能將交通流調(diào)整到最佳狀態(tài)，借助系統(tǒng)的智能，駕駛員對交通情況了如指掌，管理者對車輛的行駛一清二楚，實(shí)行實(shí)時(shí)調(diào)度，從而極大地提高了交通系統(tǒng)的安全性、道路交通運(yùn)輸?shù)墓ぷ餍?、能源的綜合利用率并提高了環(huán)境的質(zhì)量。第二節(jié) 智能運(yùn)輸系統(tǒng)一、智能運(yùn)輸系統(tǒng)的概念、地位和作用 智能交通系統(tǒng) （Intelligent Transport System,簡稱ITS） 智能交通系統(tǒng)將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。

8、ITS作用ITS可以有效地利用現(xiàn)有交通設(shè)施、減少交通負(fù)荷和環(huán)境污染、保證交通安全、提高運(yùn)輸效率，因而，日益受到各國的重視。21世紀(jì)將是公路交通智能化的世紀(jì)，人們將要采用的智能交通系統(tǒng)，是一種先進(jìn)的一體化交通綜合管理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，車輛靠自己的智能在道路上自由行駛，公路靠自身的智能將交通流量調(diào)整至最佳狀態(tài)，借助于這個(gè)系統(tǒng)，管理人員對道路、車輛的行蹤將掌握得一清二楚。ITS包含方面 采集系統(tǒng)采集系統(tǒng)人工輸入ITSGPS車載導(dǎo)航儀器GPS導(dǎo)航手機(jī)車輛通行電子信息卡CCTV攝像機(jī)紅外雷達(dá)檢測器線圈檢測器光學(xué)檢測儀- 分析系統(tǒng)分析系統(tǒng)信息服務(wù)器專家系統(tǒng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)人工決策- 發(fā)布系統(tǒng)發(fā)布系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)手

9、機(jī)車載終端廣播路側(cè)廣播電子情報(bào)板電話服務(wù)臺(tái)二、世界各國ITS的發(fā)展1.美國ITS的發(fā)展 20世紀(jì)60年代末期，美國道路局提出了一種電子路徑引導(dǎo)系統(tǒng)（ERGS），這是一種具有無線路徑引導(dǎo)功能的導(dǎo)航系統(tǒng)，用于控制和疏導(dǎo)交通，該系統(tǒng)被認(rèn)為是美國ITS的開始。美國ITS的發(fā)展美國ITS的發(fā)展美國ITS的發(fā)展日本ITS的發(fā)展日本ITS的發(fā)展日本ITS的發(fā)展日本ITS的發(fā)展歐洲ITS的發(fā)展歐洲ITS的發(fā)展歐洲ITS的發(fā)展歐洲ITS的發(fā)展歐洲ITS的發(fā)展三、中國ITS的發(fā)展與研究內(nèi)容中國ITS的發(fā)展中國ITS的發(fā)展中國ITS的發(fā)展中國ITS的發(fā)展中國ITS大事記1994年我國部分學(xué)者參加了在法國巴黎召開的第

10、一屆ITS世界大會(huì)，為中國ITS的開展揭開了序幕。* 1996年交通部公路科學(xué)研究所開展了交通部重點(diǎn)項(xiàng)目智能運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究工作，1999年智能運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究一書正式出版發(fā)行。*l 1999年由交通部公路科學(xué)研究所牽頭，全國數(shù)百名專家學(xué)者參加的“九五”國家科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目中國智能交通系統(tǒng)體系框架研究工作全面展開，2001年課題完成，通過國家科技部驗(yàn)收，2002年出版中國智能交通系統(tǒng)體系框架一書。中國ITS大事記* 2000年由科技部主辦，全國ITS協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組辦公室協(xié)辦的第四屆亞太地區(qū)智能交通（ITS）年會(huì)在北京舉行。* 2002年4月科技部正式批復(fù)“十五”國家科技攻關(guān)“智能交通系統(tǒng)

11、關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)和示范工程”重大項(xiàng)目正式實(shí)施，北京、上海、天津、重慶、廣州、深圳、中山、濟(jì)南、青島、杭州十個(gè)城市作為首批智能交通應(yīng)用示范工程的試點(diǎn)城市。中國ITS大事記* 2002年9月，由中國科技部和交通部共同舉辦的“第二屆北京國際智能交通系統(tǒng)（ITS）技術(shù)研討暨技術(shù)與產(chǎn)品展覽會(huì)”在北京舉行。* 2003年11月，科技部馬頌德副部長第一次率中國政府代表團(tuán)參加在西班牙馬德里舉辦的第十屆ITS世界大會(huì)，科技部聯(lián)合交通部、建設(shè)部、公安部和北京市政府聯(lián)合申辦“2007年第十四屆ITS世界大會(huì)”獲得成功，標(biāo)志著中國的智能交通系統(tǒng)建設(shè)將在更加開放、競爭與合作并存的環(huán)境中加速發(fā)展。* 2004年10月，科技部

12、第一次大規(guī)模組團(tuán)參加第十一屆在日本名古屋舉辦的第十一屆ITS世界大會(huì)，中國政府展覽團(tuán)在ITS大會(huì)的首次展覽，獲得成功。第三節(jié) GPSGIS技術(shù)在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用一、GPS技術(shù)在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用 GPS技術(shù)是利用分布在高空的多顆人造衛(wèi)星對地面上的目標(biāo)進(jìn)行測定并進(jìn)行定位和導(dǎo)航，它用于對船舶和飛機(jī)以及其它飛行物的導(dǎo)航、對地面目標(biāo)的精確定位和定時(shí)、地面和空中的交通管制以及空間和地面的災(zāi)害監(jiān)測等。 GPS系統(tǒng)主要由空間部分、地面部分和用戶部分組成。 空間部分空間部分主要由24顆（其中三顆備用）距離地面約20200km的衛(wèi)星組成，均勻分布在6個(gè)軌道?？上?shí)現(xiàn)全天24h連續(xù)向全球任何地區(qū)的G

13、PS用戶進(jìn)行觀測，通過衛(wèi)星上原子頻標(biāo)發(fā)射的載波無線電信號覆蓋任何地區(qū)范圍內(nèi)目標(biāo)的高精度三維定位，并且隨時(shí)提供這些目標(biāo)的位置、時(shí)間和速度信息。衛(wèi)星分布示意圖地面部分地面部分由一個(gè)主控站、五個(gè)全球監(jiān)控站和三個(gè)地面控制站組成，隨時(shí)與衛(wèi)星保持通信聯(lián)系并對衛(wèi)星的飛行進(jìn)行跟蹤和控制，它們都是由美國政府負(fù)責(zé)維護(hù)。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送到主控站，再由主控站對所有觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算，得出每顆GPS衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星鐘的修正值。并依此外推一天以上的衛(wèi)星星歷以及鐘差，將其按一定格式轉(zhuǎn)化為導(dǎo)航電文由地面控制站注入到衛(wèi)星的存儲(chǔ)器上。用戶部分地面上的用戶必須配備專門的GPS接收機(jī)，用于接收衛(wèi)

14、星發(fā)射的信號，取得距離觀測量和導(dǎo)航電文，以獲得接收機(jī)的位置信息，并根據(jù)這些信息來進(jìn)行導(dǎo)航和定位等。GPS系統(tǒng)三個(gè)組成部分及其相互關(guān)系圖2、GPS技術(shù)在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的作用（1）利用GPS進(jìn)行導(dǎo)航車輛跟蹤航線設(shè)計(jì)按設(shè)計(jì)航線進(jìn)行導(dǎo)航查詢功能（2）利用GPS實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)營管理查詢功能多屏幕、多車輛跟蹤指揮與車輛跟蹤相結(jié)合報(bào)警及意外處理二、GIS技術(shù)在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用1.GIS技術(shù)介紹GIS主要應(yīng)用領(lǐng)域自然資源的調(diào)查與管理區(qū)域和城市規(guī)劃管理環(huán)境、洪水、作物、災(zāi)害監(jiān)控為企業(yè)生產(chǎn)和管理服務(wù)在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用2.交通GISGIS-T電子地圖的應(yīng)用道路網(wǎng)規(guī)劃道路設(shè)計(jì)和維護(hù)運(yùn)輸企業(yè)經(jīng)營管理為智能運(yùn)輸系統(tǒng)提供數(shù)字化平臺(tái)3.GIS技術(shù)在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用（1）用于車輛導(dǎo)航和監(jiān)控電子地圖顯示功能標(biāo)注當(dāng)前車位地物信息分類索引最佳路徑選擇行車路線導(dǎo)航（2）GIS用于基礎(chǔ)設(shè)施管理（3）GIS用于交通安全管理和事故分析第四節(jié) ITS的未來一、客運(yùn)系統(tǒng)的未來 1.系統(tǒng)的組成與功能 系統(tǒng)是由家庭、辦公室