信息技術(shù)在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

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 2013122065 GPSGPS、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1 ITSITS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)GP

2、S GPS是英文Global Positioning System（全球定位系 統(tǒng)）的簡稱。GPS起始于1958年美國軍方的一個項(xiàng) 目，1964年投入使用。20世紀(jì)70年代，美國陸?？?三軍聯(lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS 。主要目 的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時、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)GPS GPS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

3、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

4、功能上， GIS 具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、顯示、 編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能；從系統(tǒng)學(xué)的 角度， GIS 具有一定結(jié)構(gòu)和功能，是一個完整的系 統(tǒng)。 GIS 是一個基于數(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、

5、核事故等重大自然或人為災(zāi)害時，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(Network 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

6、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，還可以和社會計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通， 共享信息資源。 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)?？贞懧?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

7、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

8、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、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。 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

9、 采集系統(tǒng)采集系統(tǒng) 人工輸入ITS GPS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 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

10、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一屆 ITS世界大會，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)

11、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)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

12、）技術(shù)研討暨 技術(shù)與產(chǎn)品展覽會”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，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”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，中國 政府展覽團(tuán)在ITS大會的首次展覽，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

13、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、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個軌道。 可惜實(shí)現(xiàn)全天24h連續(xù)向全球任何地區(qū)的GPS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 時提供這些目標(biāo)的位置、時間和速度信息。 衛(wèi)星分布示意圖 地面部分 地面部分由一個主控站、五個全球監(jiān)控站

14、和三個地面 控制站組成，隨時與衛(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)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

15、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 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