“３Ｓ” 技術在實現道路交通智能管理中的集成應用

摘要:“3S” 技術主要指地理信息系統、遙感和全球定位系統， “3S”技術已經成為不可分割的有機整體，是現代信息技術與空間分析研究的主要技術手段和發展方向。本文在利用RS技術獲取道路交通量和GIS、GPS技術在城市交通規劃中的應用進行了較為詳盡的闡述，并介紹了“3S” 技術在實現道路交通智能管理中的集成應用優勢，主要是初步構建高效管控體系。其可視化的實現降低了使用難度，并在交通管控過程中可隨時查詢調閱實際路況信息，實現集中指揮，精確管理，科學有效地體現了交通管控經驗的智能化。

關鍵詞:“3S” 技術;道路交通 ;智能

中圖分類號:U495文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)24-6794-02

隨著城市智能交通系統建設的不斷深入，城市道路交通指揮中心中接入的各類道路交通管理信息和智能化控制設備越來越多，如何提高這些信息系統和設備的綜合應用功效，充分發揮信息和設備的協調聯動功能在交通指揮與控制中的作用，在智能交通技術在道路交通管理中實現集成應用具有重要意義。通過“3S” 技術在實現道路交通智能管理中的集成應用實施，建立高效的交通管控體系，實現交通管控從被動滯后到主動快速的轉變，從突擊管理向長效管理的轉變，交通指揮管理從分散執勤向集中管控的轉變，從粗放管理到精確管理的轉變，從單兵出擊到協同作戰的轉變，實現交通管理的現代化，為城市快速健康發展提供良好的交通環境。

1 “3S”技術與計算機信息技術

所謂“3S”技術是指:地理信息系統(Geogragphical Information System，簡稱GIS)、遙感(Remote Sensing.簡稱RS)和全球定位系統(Global Position System，簡稱GPS)的統稱。廣義的“3S”技術包括空間信息獲取、傳感器和信息探測、圖形圖像處理、空間定位、動態監側、信息管理與存儲、預測評價和決策分析等?！?S技術”為資源管理人員對自然資源的調查、監測和分析，提供了有效的手段和工具。首先通過RS來定期提供(或生成)詳盡的自然資源分類圖，再運用GPS從空間獲取地面調查樣地的位置信息，并把這些調查結果直接以數字方式編輯或連接到相應的可列表的數據庫中，最后通過GIS把遙感監測圖件、調查樣地空間位置信息和可列表的資源調查數據(主要指屬性)全部融合在一起。這種復雜的GIS數據庫除可提供復雜的背景數據、資源多樣性的真實描述和多層的數據結構外，還具有對道路交通系統實施無縫分析以及對數據庫進行更新和增強的能力。“3S”技術已經成為不可分割的有機整體.它們將會在資源調查領域產生重大的影響.是現代信息技術與空間分析研究的主要技術手段和發展方向。

1.1 利用RS技術獲取道路交通量

交通量是交通流的基本元素，是城市現狀以及規劃道路網絡分析評價的重要指標之一，指單位時間里，通過某一地點、某一段而或某一車道的交通實體數目，隨著計算機技術的日新月異，遙感技術在道路交通量調查中逐漸得到運用，大大提高了工作效率。遙感計數觀測交通量的方法主要利用了交通流的基本要素相互關系模型，描述交通流的三個要素分別為交通量，空間速度和車流密度，其關系可用三維空間來表示。

1.2 GIS技術在城市交通規劃中的應用

城市交通規劃數據量非常大。城市交通規劃絕大部分數據與空間分布相對應，在交通規劃中，利用GIS建立數據庫，增強圖形的表達能力，并大大提高交通指揮的工作效率。 城市道路網絡結構數據庫由多個數據文件所組成，分別是:節點坐標表、交通節點類型表、網絡幾何要素表、網絡鄰接目錄表以及交通小區和節點對應關系表。采用傳統方法，建立這幾個數據庫非常費時費力，而采用GIS技術可以大大提高工作效率。利用GIS軟件，數據庫的數據交換技術，可以與交通規劃軟件之間進行數據交換，實現數據共享。而交通調查和交通分配后的數據也可應用GIS技術來表示。

1.3 GPS技術與城市交通

智能運輸系統(ITS)涉及眾多領域和部門，是一個復雜社會系統，日本、美國、歐洲等均有許多成果，近年來，也受到我國政府、學者和社會的廣泛關注。

GPS包括三個部分:空間部分(衛星)、用戶部分(接收機)和控制部分(管理和控制)。GPS星座有25顆衛星，分布于6個軌道面上，每天24小時為用戶提供信息。

現代車輛定位與導航是發展ITS的關鍵環節。車輛定位與導航系統主要由無線通信、路徑規劃、路徑引導、人機接口、數字地圖數據庫、定位和地圖匹配等模塊組成。定位模塊融合了不同傳感器的輸出，利用接收到無線電信號自動確定車輛或機動車裝置的位置，辨別正在行駛的公路和所要接近的每個交叉口。典型的無線電信號定位使用的是全球定位系統(GPS)接收機。目前，差分GPS技術大大改進了GPS的性能，該技術核心部位包含兩個GPS接收機，用主接收機計算出的位置和已知坐標比較，以得到每一個衛星的差分修正，為車輛提供了精確的定位，導航和跟蹤技術。

建設信息化公共交通系統 GPS的車輛定位技術的發展，為信息化公共交通系統的建設提供了必要的技術條件。建立信息化公共交通系統的目的是通過以信息技術等對傳統公共交通系統進行技術改造，以提高公共交通系統的服務水平和管理水平，從而有效地實現公共交通優先發展的戰略。

信息化公交系統需要的功能主要有:

1) 數據采集——主要由公交車輛車載設備承擔，數據主要包括:以公交站點上下客人數為主的交通需求數據、公交車輛運行車速及站點停靠時間數據、車輛駕駛狀態數據等。

2) 信息發布——能夠分別為乘客、決策者、管理者提供所需數據。數據主要包括:車輛報站、出行路線查詢、系統狀態的實時數據和歷史數據、系統仿真數據和宏觀信息數據等。車輛調度——通過GPS的車輛定位技術。使控制中心和車輛之間相互實時聯系，提高車輛運行效率。

3) 數據管理——是保障日常運營的高效管理、規劃和調度的核心部分.主要包括:操作型數據管理和分析型數據管理。

信息化公交技術如在全社會機動車中得到運用，例如建設駕駛員誘導系統，將能有效地控制和調節交通流。甚至隨著自動行駛系統的發展，汽車自動行駛的日子將呈現在我們眼前，城市交通系統，高速公路交通的等將發生翻天覆地的變化。利用GPS技術與城市交通管理系統相結合，可實現交通狀況的實時檢測，其具有使用機動靈活 、測量范圍廣精度高、數據統計處理方便快捷、具有良好的兼容性和后續開發潛力、效率高，造價低的特點。

2 “3S” 技術在實現道路交通智能管理中的集成應用優勢

2.1 初步構建高效管控體系

將原來分散應用的交通信號控制系統、交通信息采集系統、交通誘導系統等集成為一套有機的整體，整合分散的交通管控系統資源，實現交通信息前端采集、加工處理、發布應用的智能交通管理流程，初步實現城市道路智能交通管理系統一體化。管控平臺接收到人工報警或事件監測自動報警后，立即啟動接處警功能，在GIS地圖上顯示報警位置，并自動調度報警點附近的相關外場設備，包括周圍警力分布、監控鏡頭、誘導屏、信號機，方便值班員快速指揮調度。

2.2 可視化降低使用難度

交通信息采集、處理、發布流程涉及多個應用系統，在日常交通管控過程中需要用戶記憶大量的控制參數，以GIS為基礎系統，通過可視化的應用，幫助用戶完成對日常交通管控業務的事項處理。平臺通過標準通信協議轉換對各類設備進行集成，在GIS系統的支持下，用戶可以在電子地圖上對所有集成設備方便地進行控制，實現可視化的快速指揮功能。如:視頻監控管理，實現在計算機屏幕上顯示監控攝像頭的視頻圖像、軟件界面控制視頻矩陣，實現對攝像頭平臺和鏡頭控制操作。道路交通信號機狀態實時監視和控制實現基于GIS的信號機運行狀態實時監視界面和VIP警衛線路管理和控制。

2.3 主動出擊與長效機制建設

“3S” 技術在實現道路交通智能管理中的集成應用實現了日常管理、方案庫建設、方案庫優化、方案再應用，科學有效地體現了適合實際情況的交通管控經驗。同時改變原來的被動發現問題、處理問題的方式，通過方案庫的建設與應用，主動發現、解決交通問題。使用任務驅動處理機制實現警衛交通管控任務、道路施工的交通管制等。以警衛交通管控任務為例，用戶通過GIS地圖預設警衛路線，根據該路線制定相應的警衛預案，主要包括警衛路線相關信號機控制方案和視頻監控方案。警衛任務啟動后，平臺啟動警衛開道車的GPS實時監控，并沿著警衛路線，沿路依次調出視頻監控圖像，自動執行相應的信號機控制方案。針對某類可能發生的事件，制定各種預案文件，錄入到平臺中，并進行標引。在交通管控過程中，可以隨時查詢調閱，作為參考和指引。系統的預案/方案包括視頻監控預案、信號控制預案、誘導發布預案、協作單位預案、警衛預案等。

2.4 集中指揮提高效率

通過GIS/GPS快速、簡潔地調度執勤車輛和執勤民警，減少原有的重復調度、車輛空駛等問題。避免由于各交警大隊分頭管控帶來的管理沖突，避免由于交通信號、交通流采集、交通誘導等分頭管理造成的管理資源浪費。通過先進的技術、管理方法的運用，促使公安交管部門不斷提高管理水平。使用任務驅動處理機制實現警衛交通管控任務、道路施工的交通管制等。以警衛交通管控任務為例，用戶通過GIS地圖預設警衛路線，根據該路線制定相應的警衛預案，主要包括警衛路線相關信號機控制方案和視頻監控方案。警衛任務啟動后，平臺啟動警衛開道車的GPS實時監控，并沿著警衛路線，沿路依次調出視頻監控圖像，自動執行相應的信號機控制方案。實現警用車輛GPS實時監視與調度的集成管理;實現警用GPS車輛的位置查詢、車輛實時跟蹤、軌跡回放、調度管理界面;實現實時位置觸發的相關管控設備的關聯操作;通過與勤務管理系統的集成實現GPS車輛駕駛員值班工作狀態的監控與管理。

2.5 精確管理初步實現

通過該產品的應用，對從預防、發現、接入、指揮處理、分析等方面對交通警情全程進行跟蹤、記錄、督辦。減少資源信息溝通不及時、處置過程中人員缺位、空位現象。用戶可以很方便的進行相關資源的查詢與調度，包括警力資源、設施信息、GPS信息、協作單位、道路施工信息等內容。在現有交通管理信息的基礎上，實現了對交通違法、機動車、駕駛人等業務數據的查詢。通過平臺集成的電話、短信等通訊功能，用戶可以及時發布相關管控信息，調度相關管控資源，極大的方便了用戶處理業務，提高了管控效率。

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