3S技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用課件

3S技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用

2013年12月3日3S技術(shù)的基本內(nèi)容3S技術(shù)在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用3S技術(shù)的基本內(nèi)容何為3S技術(shù)呢？都是地學(xué)研究的現(xiàn)代工具RSRemoteSensing遙感GPSGISGeographicInformationSystem地理信息系統(tǒng)GlobePositioningSystem全球定位系統(tǒng)3S技術(shù)3S技術(shù)的基本內(nèi)容3S技術(shù)的基本內(nèi)容3S技術(shù)的基本內(nèi)容1、遙感的概念定義：從不同高度的遙感平臺(tái)上，通過探測(cè)儀器接收來自目標(biāo)物體反射和發(fā)射的電磁波信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理分析來識(shí)別目標(biāo)物體和現(xiàn)象的技術(shù)。在探測(cè)中使用的運(yùn)載工具稱為遙感平臺(tái)，如飛機(jī)、衛(wèi)星獲取目標(biāo)物體信息的探測(cè)儀器稱為傳感器，如相機(jī)、攝影機(jī)

3S技術(shù)的基本內(nèi)容3、遙感技術(shù)的研究?jī)?nèi)容1)專門研究制造感測(cè)和收集目標(biāo)信息設(shè)備的傳感技術(shù)2)專門研究由傳感器收集記錄的信息如何送到處理中心的信息傳輸技術(shù)3)專門研究收集目標(biāo)信息特征，為處理目標(biāo)信息資料時(shí)判別目標(biāo)提供依據(jù)的實(shí)地采樣（實(shí)況調(diào)查）技術(shù)4)專門研究對(duì)信息進(jìn)行分析、判譯的應(yīng)用技術(shù)（即信息處理技術(shù)），包括信息數(shù)據(jù)的傳輸、校正技術(shù)，圖像顯示記錄技術(shù)，圖像識(shí)別、分析、判譯技術(shù)，信息存儲(chǔ)與應(yīng)用技術(shù)Wautstore步行可達(dá)性仿真講座、公選課查詢系統(tǒng)3S技術(shù)的基本內(nèi)容4.遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1)信息豐富、真實(shí)且新穎遙感信息是實(shí)地電磁輻射的客觀記錄，如地球資源衛(wèi)星18天覆蓋地球一遍，即時(shí)監(jiān)測(cè)、發(fā)現(xiàn)各種自然界的變化和人類活動(dòng)的痕跡。2)視野遼闊，擴(kuò)大了人的認(rèn)識(shí)領(lǐng)域遙感使人們可以通過遙感圖像比較直觀地看到地球的面貌，還能把由于受到人眼生理?xiàng)l件限制而不可見的信息記錄下來，轉(zhuǎn)換成為可見圖像。3S技術(shù)的基本內(nèi)容3)周期短、即時(shí)獲得信息并可動(dòng)態(tài)觀測(cè)利用遙感可以隨時(shí)反復(fù)觀察研究目標(biāo)對(duì)象，甚至可對(duì)同一地區(qū)不同時(shí)間的信息對(duì)比研究，獲得動(dòng)態(tài)變化的資料，隨時(shí)做出預(yù)報(bào)或預(yù)測(cè)。4)獲取信息方便，不受地理?xiàng)l件限制衛(wèi)星遙感不受地理?xiàng)l件限制，也不受國(guó)界限制，可以獲取地球任和一個(gè)角落的數(shù)據(jù)，特別是用于高山冰雪、戈壁沙漠、海洋沼澤等一般方法不易獲得資料的地區(qū)。5)效率高、速度快、成本低，而且達(dá)到一定精度。3S技術(shù)的基本內(nèi)容2)按傳感器分被動(dòng)式主動(dòng)式3S技術(shù)的基本內(nèi)容3)按應(yīng)用分農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、水利、海洋、氣象、環(huán)境、軍事……3S技術(shù)的基本內(nèi)容二、全球定位系統(tǒng)3S技術(shù)的基本內(nèi)容2、組成3S技術(shù)的基本內(nèi)容3.衛(wèi)星星座：由24顆衛(wèi)星組成目前有21顆衛(wèi)星處于工作狀態(tài)分布在6個(gè)軌道平面上軌道平面傾角為55°軌道矢徑大約為26600km軌道曲線的形狀幾乎為圓形軌道周期為12小時(shí)每天提前4分鐘可以看到相同的星座分布衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命為7.5年3S技術(shù)的基本內(nèi)容5.優(yōu)越性：與天氣狀況無關(guān)不要求點(diǎn)與點(diǎn)之間的彼此通視高度均勻的定位精度日夜均可作業(yè)定位速度之快無與倫比大大節(jié)省人力資源測(cè)線長(zhǎng)度不受限制統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)生產(chǎn)成本低于常規(guī)測(cè)量技術(shù)3S技術(shù)的基本內(nèi)容三、地理信息系統(tǒng)（GIS）3S技術(shù)的基本內(nèi)容1、基本概念1）信息（Information）：表示事件、事物和現(xiàn)象的內(nèi)容、數(shù)量、特征和知識(shí)所用的數(shù)字、文字、符號(hào)和語言等。數(shù)字、文字、符號(hào)、和語言等介質(zhì)是信息載體。2）地理信息（GeographicInformation）：指與空間地理分布有關(guān)的信息，表示地表物體、環(huán)境和現(xiàn)象的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖形和圖像等。數(shù)字、文字、圖件等介質(zhì)是地理信息載體。3S技術(shù)的基本內(nèi)容3）地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）：是一種在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下的空間數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、檢查、運(yùn)算、顯示、更新和綜合分析的應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)。4）其它的GIS定義：①以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用地理分析方法，提供空間及動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（北大教材）②為特定的應(yīng)用目的而建立的空間信息系統(tǒng)，是在計(jì)算機(jī)軟硬件和網(wǎng)絡(luò)支持下，對(duì)有關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、輸入存儲(chǔ)、查詢檢索、處理分析、顯示、更新和提供應(yīng)用技術(shù)的系統(tǒng)。（中科院研究生院教材）3S技術(shù)的基本內(nèi)容3S技術(shù)的基本內(nèi)容2、產(chǎn)生背景地理信息載體發(fā)展的三個(gè)階段（飛躍）第一階段文字、語言描述階段第二階段簡(jiǎn)單地圖—精確的地圖（普通地圖和專題地圖）第三階段數(shù)字地圖3S技術(shù)的基本內(nèi)容4、功能采集和檢驗(yàn)地理空間數(shù)據(jù)地理空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和組織編輯、更新、維護(hù)地理空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)量算、轉(zhuǎn)換，空間數(shù)據(jù)概化空間數(shù)據(jù)的查詢檢索、信息提取空間數(shù)據(jù)分析地圖顯示——地理信息可視化（二維、三維）Web上的GIS應(yīng)用GIS貫穿著兩個(gè)特點(diǎn)，即具有動(dòng)態(tài)分析和空間分析的能力3S技術(shù)在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用在交通行業(yè)應(yīng)用中，采用由GIS、RS和GPS集成的3S系統(tǒng)，GPS實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)定位，遙感影像RS提供最新的地理信息，將GPS數(shù)據(jù)、遙感RS數(shù)據(jù)和各種有關(guān)資料在GIS中進(jìn)行綜合處理和分析，就能夠得到地球空間中的地理實(shí)體的全面、準(zhǔn)確和動(dòng)態(tài)的信息。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中美國(guó)國(guó)防部制圖局（DMA）的戰(zhàn)場(chǎng)GIS實(shí)時(shí)服務(wù)就是3S系統(tǒng)應(yīng)用的成功實(shí)例，而GIS正是其最核心、基礎(chǔ)的信息平臺(tái)。一、GIS在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用交通地理信息系統(tǒng)（GIS-T）交通地理信息系統(tǒng)是GIS在交通領(lǐng)域的具體應(yīng)用和延伸，是在傳統(tǒng)GIS基礎(chǔ)上，充分考慮交通現(xiàn)象的線性特征和網(wǎng)絡(luò)特征，并附之專門的交通建模手段而形成的專門化系統(tǒng)。簡(jiǎn)言之，交通地理信息系統(tǒng)是收集、存儲(chǔ)、分析和處理與交通相關(guān)信息的地理信息系統(tǒng)，或者說，交通地理信息系統(tǒng)是GIS和交通的有機(jī)集成系統(tǒng)，如下圖所示。GIS-T是專門化的GIS，是GIS與多種交通信息分布和處理技術(shù)的集成；

GIS-T具有GIS的全部空間分析功能，并融入了各種交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)模型和相應(yīng)的工具。公路交通鐵路交通航空水陸交通管道運(yùn)輸總之，GIS-T是將GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子傳感與控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等，有效地集成并運(yùn)用于整個(gè)運(yùn)輸管理體系，從而建立起一種在大范圍、全方位發(fā)揮作用的、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸工具在交通網(wǎng)絡(luò)上的運(yùn)行管理。GIS作為交通信息化的核心技術(shù)，它提供了基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)交通信息資源按照地理空間位置的整合和共享?；贕IS的交通空間信息平臺(tái)也是“數(shù)字城市”空間信息平臺(tái)的重要組成部分。將GIS運(yùn)用到交通系統(tǒng)中，我們可以利用GIS，將數(shù)據(jù)分層、分類疊加在電子地圖上，并且地圖對(duì)象與數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)建立連接關(guān)系，這樣通過GIS就可以輕松實(shí)現(xiàn)地圖與數(shù)據(jù)庫的雙向查詢。其中，屬性信息全部通過空間信息點(diǎn)來關(guān)聯(lián)，所有的相關(guān)信息掛接在一個(gè)地理位置點(diǎn)上，通過屬性來描繪改點(diǎn)的具體特征。如我們可以查詢到并顯示出所有的信號(hào)燈、交通設(shè)施安裝所在地。對(duì)于人們疑惑的GIS在交通領(lǐng)域能發(fā)揮多大作用，舉例如下：發(fā)生交通事故后，安裝于汽車保險(xiǎn)杠中的傳感器啟動(dòng)了安全氣囊，包含車輛定位信號(hào)的事故信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到救援中心，911立刻撥打事主移動(dòng)電話，發(fā)現(xiàn)沒有應(yīng)答后，馬上派救護(hù)車到事發(fā)地點(diǎn)進(jìn)行救助。而救援人員就是通過安裝于車內(nèi)的GPS確定的地理位置趕到現(xiàn)場(chǎng)救助，以上這一切都離不開詳實(shí)精確的交通地理信息系統(tǒng)。除此之外，GIS的引入，也將大大提高交通管理工作的效率。在當(dāng)今信息化的社會(huì)中，尤其是在交通管理中，需要有效的利用資源，掌握全面、準(zhǔn)確的信息，才能快速的從成千上萬文件、表格、地圖中提取最合適的信息做出科學(xué)的決策，才能在關(guān)鍵時(shí)刻解決生死攸關(guān)的問題。在交通分析各個(gè)方面，GIS技術(shù)使交通需求分析更加高效、豐富。GIS技術(shù)可以從交通數(shù)據(jù)的采集、管理、交通分析過程及結(jié)果的表現(xiàn)等方面對(duì)交通需求分析提供支持，極大地提高了交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、交通分析的效率，加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理的功能，并豐富了交通分析的表現(xiàn)形式。GIS是及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地獲取、分析和顯示信息的有力工具。由此可以看出，GIS運(yùn)用于交通管理中，給信息系統(tǒng)帶來的不僅是顯示地圖，而是將數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的、可視化的分析和查詢，發(fā)掘隱藏在海量數(shù)據(jù)之中的各種潛在的聯(lián)系，為用戶提供一種嶄新的決策支持方式。例：GIS在公路交通中應(yīng)用公路地理信息系統(tǒng)可對(duì)公路、公路設(shè)施、路網(wǎng)流量等進(jìn)行統(tǒng)一、高效的管理，為管理者提供全面、準(zhǔn)確的信息服務(wù)與決策支持。公路地理信息系統(tǒng)專題圖標(biāo)制作子系統(tǒng)流量專題子系統(tǒng)系統(tǒng)管理子系統(tǒng)公路設(shè)施子系統(tǒng)交通分析子系統(tǒng)公路管理子系統(tǒng)規(guī)劃專題子系統(tǒng)數(shù)據(jù)編輯子系統(tǒng)它與公路規(guī)劃一體化：實(shí)現(xiàn)歷史、現(xiàn)狀、規(guī)劃多時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)處理；通過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的地圖符號(hào)庫，靈活定制的報(bào)表，個(gè)性化定制的界面，有專題圖制作功能，達(dá)到圖形、圖像、表格、文本一體化顯示效果。任意選定空間范圍、屬性模糊查詢，操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，特別是具有專業(yè)交通路網(wǎng)、規(guī)劃、流量分析的功能。公路交通是最發(fā)達(dá)、使用最頻繁的交通方式。在一些鐵路、航空、水運(yùn)無法到達(dá)的地方，公路運(yùn)輸顯得尤為重要。交通管理部門在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)、管理這些公路數(shù)據(jù)的時(shí)候，GIS作為重要的工具除了能夠通過圖形的形式直觀的反映公路交通網(wǎng)的狀況、查詢相關(guān)信息，以及制作漂亮精美的專題圖外，更重要的是GIS能夠在日常管理業(yè)務(wù)中提供輔助決策的依據(jù)。二、3S技術(shù)在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用經(jīng)過多年的實(shí)踐,城市建設(shè)和交通管理部門已意識(shí)到單純地進(jìn)行道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已不可能從根本上解決目前的交通狀況,相關(guān)部門也將注意力從完善交通設(shè)施和擴(kuò)大路網(wǎng)規(guī)模逐步轉(zhuǎn)移到運(yùn)用高新技術(shù)來改造和管理現(xiàn)有交通系統(tǒng),建立高效、便捷的路網(wǎng)管理體系來滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。這就形成了智能交通系統(tǒng)(intelligenttransportationsystem,ITS)。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。1、智能交通3S與智能交通在智能交通系統(tǒng)(ITS)發(fā)展的過程中,3S技術(shù)發(fā)揮的作用越來越重要,它能為ITS提供必要的空間數(shù)據(jù)和交通信息的獲取、處理、分析以及可視化的理論和技術(shù)支持。交通地理信息系統(tǒng)(GIS-T)是地理信息系統(tǒng)技術(shù)在交通領(lǐng)域的拓展,它是構(gòu)建信息化、智能化交通系統(tǒng)的重要基礎(chǔ),也是ITS的一個(gè)重要基礎(chǔ)。3S技術(shù)為ITS信息采集、數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供了關(guān)鍵技術(shù)。借助3S技術(shù)在處理和分析基礎(chǔ)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。通過交通信息的分析和對(duì)交通數(shù)據(jù)的挖掘,掌握人們?cè)诓煌瑫r(shí)段、區(qū)域的出行規(guī)律,為交通管理部門進(jìn)行交通規(guī)劃、交通誘導(dǎo)、車流量預(yù)測(cè)提供支持,為緩解交通擁堵提供理論依據(jù)。3S技術(shù)在交通領(lǐng)域經(jīng)過多年的應(yīng)用與發(fā)展,正在建立適合交通系統(tǒng)的時(shí)空基準(zhǔn)、時(shí)空數(shù)據(jù)模型和時(shí)空數(shù)據(jù)分析等理論基礎(chǔ),開創(chuàng)了以信息源采集、信息融合處理、交通數(shù)據(jù)挖掘、交通信息傳輸表達(dá)為代表的技術(shù)方法,應(yīng)用于交通管理、物流管理、智能導(dǎo)航、交通信息位置服務(wù)和交通安全等領(lǐng)域。2、3S技術(shù)在道路交通領(lǐng)域中的應(yīng)用合理運(yùn)用3S技術(shù),可以為交通規(guī)劃和交通管理部門提供準(zhǔn)確的交通信息和新的技術(shù)方法,為其進(jìn)行道路規(guī)劃、車輛引導(dǎo)、重點(diǎn)路口的監(jiān)控,以及輔助決策起到至關(guān)重要的作用,集中體現(xiàn)于交通管理、物流管理、智能導(dǎo)航、交通信息服務(wù)、交通安全等應(yīng)用方面,這些應(yīng)用在智能交通系統(tǒng)中所處的地位日趨顯著。道路交通管理RS應(yīng)用于交通數(shù)據(jù)的采集和更新,通過對(duì)高分辨率、大比例尺影像的特征提取、變化檢測(cè)、目標(biāo)識(shí)別以及與多源數(shù)據(jù)融合實(shí)現(xiàn)來獲取現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的地理數(shù)據(jù),并以此作為路網(wǎng)等基礎(chǔ)地理信息的更新依據(jù);借助GIS建模,配合通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)車輛和路網(wǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),以及應(yīng)急事件的快速響應(yīng)和處理;依托路網(wǎng)信息,配合歷史和實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)交通信息進(jìn)行長(zhǎng)、短期交通流量預(yù)測(cè);基于路網(wǎng)、車輛、環(huán)境和出行者行為等因素來探索交通需求的生成機(jī)理,研究路網(wǎng)擁堵形成原因和傳播特性,完善應(yīng)急條件下的人員疏散和交通疏散理論;應(yīng)用GPS、攝影測(cè)量和遙感技術(shù)進(jìn)行交通設(shè)施的病害監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁、路基等交通設(shè)施的變化檢測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)路面病害的檢測(cè)和識(shí)別,通過GIS將病害與路網(wǎng)信息關(guān)聯(lián),做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)維修,保障交通基礎(chǔ)設(shè)施的安全,確保交通系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。物流管理應(yīng)用3S技術(shù)的物流管理模式是集地圖顯示、車輛定位與監(jiān)控、通訊傳輸為一體,實(shí)現(xiàn)以貨物流為基礎(chǔ),信息流與貨物流相互印證,對(duì)運(yùn)輸工具、監(jiān)管區(qū)域和監(jiān)管貨物實(shí)行全方位、全過程有效監(jiān)控和高效配送的新一代物流作業(yè)管理體系。它依托于GIS強(qiáng)大的空間分析、建模,以及便捷的查詢、匹配功能,同時(shí)借助無線通信線路及GPS實(shí)時(shí)定位和網(wǎng)絡(luò)GIS的發(fā)布功能,及時(shí)掌握物流現(xiàn)狀。通常配備3S集成系統(tǒng)的物流監(jiān)控中心不僅提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、行車記錄回放、信息管理等基本功能,還提供了相關(guān)的數(shù)據(jù)庫查詢管理、客戶在線查詢等功能,更主要的是能實(shí)現(xiàn)物流選址、配送路線選擇、成本估算等功能,從而實(shí)現(xiàn)庫存管理、運(yùn)輸配送的效率最優(yōu)化和利潤(rùn)的最大化。3S技術(shù)在物流上的應(yīng)用提高了車輛、貨物和駕駛員安全系數(shù),并在很大程度上提高了監(jiān)管部門的管理、監(jiān)督和服務(wù)能力。智能導(dǎo)航中國(guó)的導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)正從發(fā)育期向高速成長(zhǎng)期發(fā)展,特別是基于實(shí)時(shí)交通信息的智能導(dǎo)航系統(tǒng)是未來人們所希望的,具有極大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。車載終端通過接收衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù),計(jì)算出車輛的當(dāng)前姿態(tài)(位置、速度和狀態(tài)等信息),借助GIS的圖形界面能方便地顯示GPS接收機(jī)所在位置并實(shí)時(shí)顯示其運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的軌跡,利用無線通信技術(shù)接收實(shí)時(shí)交通信息,進(jìn)而通過路線圖或語音的方式來引導(dǎo)用戶行駛,設(shè)定個(gè)性化的行車路線或路徑規(guī)劃方案,滿足個(gè)性化導(dǎo)航需求。此外,高精度GPS技術(shù)的使用在很大程度上提高了車輛的定位精度;浮動(dòng)車技術(shù)和高分辨率影像的應(yīng)用能提高交通信息的現(xiàn)勢(shì)性;而不少學(xué)者從用戶認(rèn)知、界面負(fù)載、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫嫜芯恳苿?dòng)終端的可視化策略可以滿足用戶自適應(yīng)需求。交通信息服務(wù)通過車載終端和無線網(wǎng)絡(luò)的配合,實(shí)時(shí)獲取車輛的絕對(duì)或相對(duì)位置信息,從而根據(jù)用戶需求為其提供與位置相關(guān)的交通信息服務(wù)或?qū)崿F(xiàn)決策支持。交通信息服務(wù)不僅為具備車載終端用戶提供了一種方便、快捷、實(shí)用的增值服務(wù)。而且,隨著商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)信息、路況信息、天氣信息等多種與空間信息的融合將為所有出行用戶提供功能更加強(qiáng)大、全面、人性化的信息服務(wù)。道路交通安全3S技術(shù)在交通安全方面的應(yīng)用也越來越廣泛,它與多傳感器、智