1、 3S技術(shù)在智能交通上的應(yīng)用引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，交通科技也產(chǎn)生了巨大變化。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，交通工具和客流、物流業(yè)務(wù)急劇增加，交通狀況不斷惡化。這就要求，無(wú)論是在交通運(yùn)行上，還是在交通管理上，都需多種時(shí)空信息的支持。3S技術(shù)是提供這些支持的重要平臺(tái)，為智能交通系統(tǒng)的發(fā)展提供了可靠的技術(shù)保障，并且改善了交通行業(yè)的發(fā)展模式，保證了交通行業(yè)的科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。2精選ppt1/3S技術(shù)集成2/3S技術(shù)在智能交通上的應(yīng)用3/高速公路應(yīng)急疏散實(shí)例4/結(jié)論3精選ppt3S技術(shù)是遙感技術(shù)(Remote Sensing, RS)、地理信息系統(tǒng)(Geography Information S

2、ystem, GIS)和全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)的統(tǒng)稱，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對(duì)空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。3S技術(shù)以地理信息系統(tǒng)為核心，構(gòu)成了對(duì)空間數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、更新、處理、分析及為各種與空間位置有關(guān)的實(shí)際應(yīng)用提供咨詢和輔助決策的強(qiáng)大技術(shù)體系，是空間信息技術(shù)主要部分。1/3S技術(shù)集成4精選pptGPS的快速精確定位功能彌補(bǔ)了RS的不足,能將RS獲取的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、快速進(jìn)入GIS系統(tǒng),并保證RS數(shù)據(jù)與地面同步監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取的動(dòng)態(tài)配準(zhǔn),動(dòng)態(tài)地進(jìn)入

3、GIS數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí),利用RS數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)GPS定位遙感信息查詢 利用GPS定位數(shù)據(jù)對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何精糾正，獲取位置信息更加精確的正射影像圖。1.1/RS與GPS的集成5精選ppt1.2/GIS與GPS的集成GPS與GIS的集成主要是利用GPS的實(shí)時(shí)空間定位數(shù)據(jù)以及GIS的地圖數(shù)據(jù)和空間分析技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)不用的具體應(yīng)用目標(biāo)：定位：如Location-Based Service測(cè)量：記錄GPS測(cè)量軌跡，通過(guò)GIS計(jì)算距離、面積等監(jiān)控與導(dǎo)航：車輛、船只、飛機(jī)等移動(dòng)物體的動(dòng)態(tài)監(jiān)控、調(diào)度與導(dǎo)航6精選ppt1.2/GIS與GPS的集成GIS與GPS集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)記錄監(jiān)控與導(dǎo)

4、航測(cè)量定位顯示GIS7精選ppt在遙感和地理信息系統(tǒng)的集成系統(tǒng)中，遙感數(shù)據(jù)是GIS的重要數(shù)據(jù)來(lái)源，而GIS可以作為遙感影像解譯和管理的強(qiáng)有力工具。RS對(duì)遙感影像采集、處理和識(shí)別分類的功能很強(qiáng)，能為GIS及時(shí)提供大范圍的資源和環(huán)境信息。GIS對(duì)圖形的處理、管理和空間分析功能很強(qiáng),可以為RS提供空間數(shù)據(jù)管理和分析技術(shù),彌補(bǔ)RS不能解決的“同物異譜”和“異物同譜”的現(xiàn)象以及地物屬性問(wèn)題。1.3/RS與GIS的集成8精選ppt 3S的結(jié)合應(yīng)用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，是一個(gè)自然的發(fā)展趨勢(shì)，三者之間的相互作用形成了“一個(gè)大腦，兩只眼睛” 的框架 ，即RS和GPS向GIS提供或更新區(qū)域信息以及空間定位， GIS進(jìn)行相應(yīng)

5、的空間分析，以從RS和GPS提供的浩如煙海的數(shù)據(jù)中提取有用信息，并進(jìn)行綜合集成，使之成為決策的科學(xué)依據(jù)。1/3S技術(shù)集成9精選ppt1/3S技術(shù)集成10精選ppt智能交通系統(tǒng)(Intelligent transportation system, ITS)， 是綜合應(yīng)用多種現(xiàn)代信息技術(shù)改善道路交通狀況、提高交通系統(tǒng)運(yùn)輸效率、管理水平和安全狀況的技術(shù)方法。無(wú)論是確定智能交通系統(tǒng)的功能構(gòu)成，還是探討智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向；無(wú)論是實(shí)施交通需求管理，還是制定交通規(guī)劃及提高已有交通基礎(chǔ)設(shè)施的使用效率，首先要理解智能交通系統(tǒng)在交通供求關(guān)系中扮演的角色和作用，從而使交通規(guī)劃更科學(xué)、設(shè)施更有效、管理更

6、智能、行為更規(guī)范。 2/3S技術(shù)在ITS中的應(yīng)用11精選ppt2/3S技術(shù)在ITS中的應(yīng)用ITS在交通供求關(guān)系中的角色和作用城市結(jié)構(gòu)和土地使用居民與就業(yè)均衡公共與生活設(shè)施改造交叉口道路網(wǎng)建設(shè)交通結(jié)構(gòu)調(diào)整交通樞紐交通需求交通供給交通擁堵：供求不平衡使用效率交通行為交通管理ITS交通管理設(shè)施交通管理措施12精選ppt 3S技術(shù)能為ITS提供必要的空間數(shù)據(jù)支撐，擴(kuò)充ITS信息采集、處理和分析的手段。借助3S技術(shù)處理和分析地理數(shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)等空間數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì),合理地組織、管理和發(fā)布交通信息，將有助于提高交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率,降低交通事故的發(fā)生率。通過(guò)分析交通信息和信息挖掘，掌握人們?cè)诓煌瑫r(shí)段、區(qū)域的出行規(guī)

7、律,為有關(guān)部門進(jìn)行車流量預(yù)測(cè)、交通規(guī)劃、交通誘導(dǎo)提供支持,為緩解交通擁堵提供技術(shù)支持。2/3S技術(shù)在ITS中的應(yīng)用13精選pptGPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能。這些功能集中的體現(xiàn)了智能交通中的“智能”二字。因此，研究ITS其中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)就是對(duì)GPS功能的研究應(yīng)用。2.1/GPS在ITS上的應(yīng)用GPS在ITS上的應(yīng)用衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)指揮調(diào)度系統(tǒng)14精選ppt服務(wù)控制中心通過(guò)廣域網(wǎng)與郵電GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）短消息中心連網(wǎng),通過(guò)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)時(shí)更新車輛的信息并實(shí)時(shí)發(fā)布市區(qū)各路段交通流量信息。另

8、外,一旦車輛發(fā)出遇劫、被盜等警情時(shí),服務(wù)控制中心也可將車輛位置信息及警情信息通過(guò)廣域網(wǎng)送110指揮中心,由公安部門出警。2.1.1/車輛定位系統(tǒng)GPS車輛定位系統(tǒng)在ITS中的應(yīng)用15精選ppt定位系統(tǒng)的基本功能：1.實(shí)時(shí)監(jiān)控在一般情況下,監(jiān)控中心對(duì)車輛不進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)視。需要時(shí),監(jiān)控中心可對(duì)車輛進(jìn)行點(diǎn)名監(jiān)視并可受理報(bào)警。服務(wù)控制中心收到車輛報(bào)警信號(hào)后,會(huì)給出聲光報(bào)警提示,同時(shí)對(duì)報(bào)警車輛進(jìn)行屏幕自動(dòng)跟蹤。顯示以報(bào)警車為中心的距離標(biāo)識(shí),根據(jù)車輛檔案庫(kù),顯示出報(bào)警車輛的各種參數(shù),如編號(hào)、車型、車牌、顏色、車主、車主電話等,顯示出附近警力配置情況及救援方案。2.1.1/車輛定位系統(tǒng)16精選ppt定位系統(tǒng)

9、的基本功能：2.各路段交通流量信息的接收與顯示。3.服務(wù)控制中心具備與公安110接警系統(tǒng)相連的能力,使系 統(tǒng)的服務(wù)能力進(jìn)一步增強(qiáng),一也可與120、119、122相連,組成社會(huì)緊急系統(tǒng)。2.1.1/車輛定位系統(tǒng)17精選ppt車輛導(dǎo)航系統(tǒng)包括路徑選擇模塊,路徑誘導(dǎo)單元,無(wú)線通信模塊。路徑選擇是幫助司機(jī)冉出發(fā)前或者路途中計(jì)劃一個(gè)路徑的過(guò)程。眾所周知,這在車輛導(dǎo)航中是一個(gè)基本問(wèn)題。路徑選擇又可進(jìn)一步劃分為多車輛路徑選擇和單車輛路徑選擇。2.1.2/車輛導(dǎo)航系統(tǒng) 是為所有的可能具有不同的目的地的車輛在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中 擇路經(jīng),屬于系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題。多車輛路徑選擇 只是為單個(gè)車輛計(jì)劃一條從當(dāng)前位置到達(dá)指定目的地的

10、單條路徑,屬于用戶優(yōu)化問(wèn)題單車輛路徑選擇18精選ppt該系統(tǒng)集GPS定位技術(shù)、GSM通信技術(shù)、GIS地理信息顯示技術(shù)和PDA(Personal Digital Assistant，包括智能手機(jī)、平板電腦等)技術(shù)為一體,能為車輛導(dǎo)航提供全面的服務(wù)。車輛通過(guò)車載導(dǎo)航設(shè)備接收GPS數(shù)據(jù),在顯示屏幕的地圖上顯示汽車的行駛中的位置以及到達(dá)目的地的方向和距離等。可以在公路網(wǎng)范圍內(nèi)定向選擇最佳行駛路線,為司機(jī)提前提供信息,例如道路拐彎,道路擁擠程度,事故易發(fā)地等信息。2.1.2/車輛導(dǎo)航系統(tǒng)車載電腦導(dǎo)航系統(tǒng)北斗汽車導(dǎo)航系統(tǒng)19精選ppt2.1.3/指揮調(diào)度系統(tǒng)指揮調(diào)度系統(tǒng)主要是由車載信息采集系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)

11、、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、調(diào)度平臺(tái)子系統(tǒng)組成。后三個(gè)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)是車載信息采集系統(tǒng)中的信息采集。這表明，所有的調(diào)度程序都需要依靠原始信息,然后比較分析所有信息來(lái)調(diào)度指揮。20精選ppt2.1.3/指揮調(diào)度系統(tǒng)信息采集主要是依靠GPS的車輛定位技術(shù)，車載信息采集系統(tǒng)由控制中心、通訊系統(tǒng)、差分站和車載設(shè)備組成。各部分功能如下：控制中心分為數(shù)據(jù)處理和圖形顯示兩部分。差分站負(fù)責(zé)解算出GPS衛(wèi)星的位置修正信息,并通過(guò)通訊設(shè)備及時(shí)發(fā)送給車載設(shè)備處理，從而達(dá)到精確定位的目的。車載設(shè)備負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)解算出車輛自身位置,并送給控制中心;同時(shí),車載設(shè)備還處理中心發(fā)來(lái)的命令和司機(jī)給中心的請(qǐng)求。21精選ppt2.1.3/指揮調(diào)

12、度系統(tǒng) 通過(guò)指揮調(diào)度系統(tǒng)，交通管理中心可以根據(jù)所管理車輛的實(shí)際位置，實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)度，跟蹤車輛，從而充分了解車輛的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，及時(shí)調(diào)配車輛，提高車輛的運(yùn)營(yíng)效率，增加安全度，改進(jìn)對(duì)突發(fā)事件的反應(yīng)能力，改善車隊(duì)的管理和交通狀況。22精選ppt2.2/RS在ITS上的應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)是3S集成中重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，可以實(shí)時(shí)、快速的提供大面積地表物體及環(huán)境的幾何與地理信息及各種變化，其在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用主要有以下兩個(gè)方面：對(duì)電子地圖實(shí)現(xiàn)快速更新利用高光譜遙感進(jìn)行道路和路口車輛調(diào)查23精選ppt近幾年來(lái)道路建設(shè)的速度大大加快,很多道路的變更給交通信息管理部門和交通使用者帶來(lái)諸多不便。利用高分辨率衛(wèi)星遙感影像有

13、利于快速制作和更新交通監(jiān)控電子地圖,也可以給車載GPS系統(tǒng)提供更新的電子地圖,方便駕駛員及時(shí)了解最新的道路變更信息。2.2.1/對(duì)電子地圖實(shí)現(xiàn)快速更新24精選ppt在常溫條件下,物體只能發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的中紅外與遠(yuǎn)紅外,即紅外光譜。物體的溫度越高,發(fā)射紅外線的能力也越大。高光譜遙感探測(cè)系統(tǒng)就是接受物體發(fā)射的紅外線或物體對(duì)來(lái)自自然界紅外輻射源反射的紅外線,并進(jìn)行成像。2.2.2/利用高光譜遙感進(jìn)行道路與路口車輛調(diào)查25精選ppt 利用高光譜數(shù)據(jù)紅外圖像對(duì)溫度變化更為敏感,反映的細(xì)節(jié)也更為豐富這一優(yōu)點(diǎn),交通管理部門可以在上下班的高峰期,對(duì)一些主要道路、路口進(jìn)行高光譜遙感成像。高峰期大量車輛在等待時(shí)排出

14、的熱量以及車身反射太陽(yáng)光的熱量,因此高光譜圖像上的堵車路口和路段都會(huì)形成局部的高溫點(diǎn)。長(zhǎng)期進(jìn)行定時(shí)觀測(cè),就可以利用這些影像數(shù)據(jù)分析出在哪些路口、道路的具體時(shí)間發(fā)生堵車,進(jìn)而根據(jù)影像上所形成的局部高溫點(diǎn)范圍的大小得出交通堵塞的嚴(yán)重情況、持續(xù)時(shí)間和波及區(qū)域。2.2.2/利用高光譜遙感進(jìn)行道路與路口車輛調(diào)查26精選ppt市政及交通管理部門能合理地調(diào)整堵車區(qū)域的路線，在堵車發(fā)生前及時(shí)進(jìn)行車輛引導(dǎo)，避免大范圍堵車。一旦發(fā)生堵車，結(jié)合各個(gè)路口的監(jiān)視設(shè)備和平時(shí)高光譜影像數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，對(duì)后續(xù)車輛進(jìn)行及時(shí)、合理、快速的疏導(dǎo)。2.2.2/利用高光譜遙感進(jìn)行道路與路口車輛調(diào)查27精選pptGIS可以根據(jù)衛(wèi)星遙感系

15、統(tǒng)等所提供的信息或數(shù)據(jù)，進(jìn)行加工、處理、提煉和分析，把信息和數(shù)據(jù)所要反映的問(wèn)題清楚地放在管理者的面前，便于他們進(jìn)行決策；并且可以建立海量的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)道路設(shè)施、路面狀況等信息進(jìn)行處理后存儲(chǔ)，便于以后查詢。在ITS中主要有以下三個(gè)方面的應(yīng)用：2.3/GIS在ITS上的應(yīng)用交通設(shè)施建設(shè)輔助決策交通監(jiān)控與信息處理最佳路徑選擇28精選ppt 要解決交通問(wèn)題，必須有合理的方案去完成交通道路設(shè)施的規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目。可以首先根據(jù)衛(wèi)星遙感影像制作大比例尺的城市電子地圖，把電子地圖導(dǎo)入地理信息系統(tǒng)后，再根據(jù)高光譜遙感影像所表現(xiàn)的道路局部高溫點(diǎn)標(biāo)注主要發(fā)生交通堵塞的道路和路口，以及周圍建筑物設(shè)施、人口密度等，就能分析

16、出交通堵塞的可能發(fā)生區(qū)域和時(shí)間。2.3.1/交通設(shè)施建設(shè)輔助決策29精選ppt利用GIS平臺(tái)用戶可根據(jù)出行的起點(diǎn)和終點(diǎn),設(shè)置、規(guī)劃、保存、修改出行的最佳路徑，引導(dǎo)駕駛員按最佳路徑行駛，提高行駛效率。一般的系統(tǒng)提供按距離最短，時(shí)間最短，沿重要道路行駛，是否要避開(kāi)高速公路等多種路徑規(guī)劃的算法，當(dāng)車輛行駛到路口或拐彎處時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)事先設(shè)置好的最佳路徑對(duì)司機(jī)給出語(yǔ)音提示，當(dāng)車輛偏離規(guī)劃路徑一定距離時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)給出語(yǔ)音提示，用戶可根據(jù)需要重新規(guī)劃路徑或根據(jù)地圖的引導(dǎo)回到事先歸劃的路徑上。對(duì)經(jīng)常行駛的最佳路徑可進(jìn)行保存，下次用時(shí)可直接調(diào)出使用。2.3.2/最佳路徑規(guī)劃30精選ppt只有衛(wèi)星遙感和監(jiān)控設(shè)備

17、還不能完成對(duì)交通的全面管理，必須把這些數(shù)據(jù)和信息輸入地理信息系統(tǒng)，進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和處理后才能加以應(yīng)用。首先根據(jù)衛(wèi)星的矢量化地形圖進(jìn)行地面信息分析，再在電子地圖上標(biāo)注出容易發(fā)生地面下陷或其他因地形不利而損壞路面的區(qū)域，以方便對(duì)其維護(hù)。然后利用GIS將電子地圖進(jìn)行處理，當(dāng)有關(guān)部門的GIS中某段路顯示不正常時(shí)可以通過(guò)點(diǎn)擊附近的監(jiān)控設(shè)備，連接到該段路的電子設(shè)備上，便于觀察當(dāng)時(shí)的具體情況。2.3.3/交通監(jiān)控與信息處理31精選ppt2/3S技術(shù)在ITS中的應(yīng)用3S技術(shù) 應(yīng)用車輛定位與導(dǎo)航指揮調(diào)度輔助決策最佳路徑規(guī)劃交通監(jiān)控和信息處理快速更新電子地圖32精選ppt3/高速公路應(yīng)急疏散對(duì)處于交通事件地段的客

18、體進(jìn)行疏散，不但可以有效地提高管理工作的效率，同時(shí)同時(shí)也可以改善道路交通的通行狀況，提高出行效率，對(duì)降低交通事故數(shù)，降低因交通事件造成的財(cái)產(chǎn)損失，提高道路交通的安全性具有重大意義。33精選ppt3.1/高速公路應(yīng)急疏散技術(shù)路線技術(shù)路線構(gòu)建分配模型，實(shí)現(xiàn)路徑搜索和交通量查詢功能將交通圖數(shù)字化，導(dǎo)入ArcGIS獲取高速公路等矢量數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行校正配準(zhǔn)得到路網(wǎng)矢量圖選擇適當(dāng)?shù)牡乩頂?shù)據(jù)庫(kù)類型，對(duì)地物屬性表進(jìn)行編輯，添加相應(yīng)字段。使用ArcCatalog構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，為路徑分析做準(zhǔn)備34精選ppt3.2/構(gòu)建應(yīng)急疏散路網(wǎng)模型路徑分析的第一項(xiàng)工作是需要構(gòu)建路網(wǎng)模型，路網(wǎng)模型是根據(jù)真實(shí)的交通信息抽象表達(dá)的一種非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)模型。這種網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建需要地理信息系統(tǒng)（GIS）的支持。此實(shí)例中GIS技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：GIS技術(shù)的應(yīng)用1通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)急路網(wǎng)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、管理2制作電子地圖，利用GIS功能多路網(wǎng)進(jìn)行地理處理3建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)路徑分析及其可視化表達(dá)4支持應(yīng)急疏散路徑分析的二次開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)35精選ppt3.2/構(gòu)建應(yīng)急疏散路網(wǎng)模型 基于GIS系統(tǒng)的高速公路疏散路徑分析，使用地理信息系統(tǒng)作為基礎(chǔ)框架，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)的，便于用戶