研究GIS技術應用于智能交通系統

高 輝，楊廬清

(九江市公路管理局永修分局)

1 引 言

智能交通系統的目的在于以現有的交通資源為基礎，通過先進的技術手段和硬件設施來改善城市交通現狀。智能交通系統的優點主要體現在以下三個方面:第一，疏導交通。智能交通系統為人們出行提供了多種選擇方式，駕駛員可以根據自己情況合理選擇最便捷或者最暢通的出行路線，從而實現了有效地車輛分流。第二，降低了交通事故發生的概率。智能交通系統所具有的語音提示功能，不僅能夠給予駕駛員正確的道路指引，還能正確的提示駕駛員變道、減速，使得駕駛員能夠專注于車輛操作，極大的降低了事故發生的概率。第三，降低了污染。智能交通系統由于其為駕駛員提供了最優的形式方案，提升了交通效率，無形中也降低了汽車尾氣的排放。

GIS(Geographic Information System)即地理資訊系統，它涉及計算機技術、地理學、測量學、地圖學、遙感學等多個方面。GIS 技術將智能交通系統中所需的地理、分布、圖像等信息通過各種手段進行處理，然后利用計算機進行匯總、分析、對比和儲存。GIS 的概念于1963年被加拿大科學家首次提出。70年代，隨著計算機技術的發展，對于GIS 的研究進入上升期，很多大學開始開設與GIS 技術相關的課程，并建立了GIS 實驗室。GIS 技術研究于80年代開始進入快速發展的階段，這一階段微型計算機開始出現，信息采集、分析、處理的速度大大加快，以致GIS 技術被廣泛的應用到城市規劃、人口規劃和安置、環境監測等領域。90年代隨著計算機技術的不斷突破，地理學、氣象學等相關理論與技術的不斷發展，GIS 技術在全球范圍內開始飛速發展，其在智能交通系統中的應用也開始嶄露頭角。現如今，隨著智能交通系統的不斷發展，盡管未將GIS 作為眾多交通系統研究中主要方向，但是GIS 這一成熟的技術已滲入了智能交通系統的方方面面。GIS 技術不僅能夠為智能交通系統提供海量的信息數據，而且為智能交通系統所涉及的電子收費系統、應急系統、公交運營、完全系統等提供豐富的設計理念以及技術手段。

2 GIS 技術的重點

2.1 數據準確度

對于數據的采集分為“宏觀”數據采集與“微觀”數據采集。“宏觀”采集的數據通常包括車流量、車速、路面異物、交警亭等;“微觀”數據采集則涉及到具體的車輛，包括車牌號、行車時間、車距、超速情況等細節。如此多的數據，如果不能保證數據的準確性，在分析、整合的過程中誤差會逐步增大。比如說我們對某一區域車流量的數據采集發生誤差，則會導致該區域車距、車速同樣發生誤差，誤差不斷累積，以致最終對該區域的交通系統把握失衡。當GIS 技術被應用于智能交通系統的初期，全球范圍內的誤差率大概在30—50 米的范圍內，但隨著私家車的數量與日俱增，交通狀況越發的復雜，對數據準確度的要求也越來越高，30 ～50 m 的誤差范圍早已無法滿足道路交通管理的需求，如今智能交通系統的對精確度的要求已接近零誤差，所以對數據的經準把握，是準確把握交通運行網絡的關鍵。

2.2 及時性

路面交通狀況十分復雜，要求智能交通系統必須快速作出反應。所以在GIS 技術應用的過程中，必須保證對數據做出快速的處理，并且保證遠程數據傳輸的及時性，只有這樣才能對交通系統的變化做出精確的判斷，才能及時的對人、車、道路網進行全面的把握。一旦路面發生交通事故，管理部門必須立刻掌握該路段的準確信息，從而采取積極有效的措施，但如果系統有延遲，則不僅會影響道路交通，甚至還會給生命財產造成損害。

3 GIS 技術的應用

3.1 數據存儲

智能交通系統是以數據為基礎，如果沒有大量的交通、地理、傳感、衛星等方面的數據，智能交通系統無法實現。GIS 技術則是獲取智能交通系統所需信息的關鍵。一方面GIS 技術的核心是收集、分析、匯總各種地理信息，并用計算機系統加以運算并儲存;另一方面它是對整個地球實體空間的精確模擬和再現，能夠快速、及時的接收地面信息并加以分析反饋，從而為交通管理部門和駕駛員提供精確有效的數據。

3.2 地圖顯示

數據的接收、儲存以及處理是智能交通系統的基礎，但如果僅僅只有數據沒有圖像就如同電腦沒有顯示器，雖然能夠運行，卻不能有效地應用于實際生活。GIS 技術除了擁有存儲數據的能力，它還能將所接受的信息通過二維或者三維的模式進行展示。GIS 技術通過對地球實體空間的模擬和再現，并利用虛擬現實表達及自適應可視化的功能，將具有矢量和遙感影像的多源數據進行有效地整合，從而為用戶提供所需的界面和虛擬效果。不管是百度地圖、谷歌地圖還是高德地圖，雖然界面呈現的方式或者結構有所不同，但都能直觀準確的為用戶提供可視化的二維或三維信息，這就是GIS 技術應用的結果。

3.3 定位、導航

GIS 通過與GPS 全球定位系統快速有效的數據銜接，使得我們能夠進行精準的定位(見圖1)，在顯示屏上我們就能看到藍色或紅色的點。另外，由于GIS 技術能夠快速、連續的完成數據的交換與處理，并轉化成可視化的動態信息，所以我們會發現，在移動的過程中可視地圖會隨著目標物或者主體物的移動而發生改變，這便是日常生活中人們所用到的導航。定位與導航是智能交通系統應用最為普遍的形式，它不僅節約了人們的時間成本，也避免了因駕駛員對道路不熟所帶來的交通堵塞。

圖1 車輛定位流程

3.4 最佳路徑選擇

GIS 技術近乎人性化的優化功能，不僅能夠為用戶提供最短路徑同時也能為用戶提供最便捷的路徑。只要點開導航儀輸入起點與終點，系統會自動的為客戶提供多種可選路徑。用戶可以以此為參考，選擇適合自己的路線。除此之外，GIS 技術還支持路徑方向性的選擇以及語音提示，用戶可以隨時了解道路是否限行、禁左轉等交通信息。

3.5 交通決策輔助

隨著GIS 技術的不斷成熟，GIS 技術在交通領域的應用也逐漸深入。GIS 技術所提供的完善網絡拓撲結構可以將公路運輸網絡用圖表直觀地表達出來。另外GIS 還能為決策者們提供有效的數學模型，幫助他們清晰的了解公路運輸網絡的基本情況，合理的制定策略。現如今GIS 技術在決策輔助方面的應用已得到了充分的肯定與關注，相信隨著時間的推移，GIS 對于交通規劃的幫助會越來越大。

［1］楊曉光.中國交通信息系統基本框架體系研究［J］.公路交通科技，2010，17(5):50－55.

［2］金會慶.智能運輸系統的研究現狀及展望［J］.人類工效學，2011，7(3):39－41.

［3］王玲.基于GIS 的智能公交管理系統的應用研究［D］.重慶交通大學碩士學位論文，2012.