交通運輸工程中的GPS系統(tǒng)應用

徐廣平

摘要：GPS在交通工程中的應用，目前主要是用于建立各種道路工程控制網及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發(fā)展，對勘測技術提出了更高的要求，由于線路長，已知點少，因此，用常規(guī)測量手段不僅布網困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內已逐步采用GPS技術建立線路首級高精度控制網，然后用常規(guī)方法布設導線加密。基于此，本文主要論述了GPS系統(tǒng)在交通運輸工程中的主要技術手段及其應用情況。

關鍵詞：GPS系統(tǒng);公路;交通運輸工程

一、GPS系統(tǒng)在交通運輸工程中的技術應用分析

（一）智能導航終端

在國內，安華北斗、奧星等公司最近已推出支持CDMA1X通信功能的GPS導航設備，與國外導航設備功能大致相當，能夠實現導航功能、電子地圖、轉向語音提示功能、定位功能、測速功能、顯示航跡。

（二）電子地圖技術

電子地圖是對道路空間信息的可視化產品，在時下日常生活中已經得到了越來越多的應用。電子地圖是整個GPS系統(tǒng)成型的基礎，是對電子數據信息的直觀反映，方便用戶查看周邊的道路交通環(huán)境，是智能化交通運輸工程的數據輸出終端。

（三）無線移動通信技術

目前，為了取得廣泛的覆蓋范圍和降低系統(tǒng)投入成本，GPS系統(tǒng)普遍采用成熟的公共移動通信網作為通信通道。當前GPS可用的較先進的通信網為GPRS網和CDMA1X?；贕PRS網的傳輸速度理論可以達到100kbps以上，而2003年正式開通的CDMA1X網絡，由于采用了反向相干解調、前向快速功率控制等技術，理論帶寬可達300kb/s，目前實際應用帶寬在100kb/s左右，傳輸速率高于GPRS，可提供更多的中高速率業(yè)務。

二、GPS系統(tǒng)在交通運輸工程中的應用

（一）網絡GPS

網絡GPS就是指在互聯(lián)網上建立起來的一個公共GPS監(jiān)控平臺，它同時融合了衛(wèi)星定位技術、GMS數字移動通信技術以及國際互聯(lián)網技術等多種目前世界上先進的科技成果。

網絡GPS綜合了internet與GPS的優(yōu)勢與特色，取長補短，從而解決了原來使用GPS所無法克服的障礙。首先，其可降低投資費用。網絡GPS免除了物流運輸公司自身設置監(jiān)控中心的大量費用，其不僅包括各種硬件，還包括各種管理軟件。其次，網絡GPS一方面利用互聯(lián)網實現無地域限制的跟蹤信息顯示，另一方面又可通過調協(xié)不同權限做到信息的保密。

（二）GPS導航

三維導航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進行導航。汽車導航系統(tǒng)是在GPS的基礎上發(fā)展起來的一門新技術。它由GPS導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅動器、LCD顯示器組成。導航系統(tǒng)與電子地圖，無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結合，可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能，如車輛跟蹤、出行路線的規(guī)劃和導航、信息查詢、話務指揮、緊急援助等?！囕v跟蹤：利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖;可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上還可以實現多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤，利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤服務。

出行路線的規(guī)劃和導航：規(guī)劃出行路線是汽車導航系統(tǒng)的一項重要輔助功能，包括自動線路規(guī)劃和人工線路設計自動線路規(guī)劃由駕駛員確定起點和終點，由計算機軟件按照要求自動設計最佳行駛路線，包括最快的路線。最簡單的路線，通過高速公路路段次數最少的路線等人王線路設計由駕駛員根據自己的目的地設計起點。終點和途經點等，自動建立線路庫。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計路線，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。

信息查詢：為用戶提供主要物標，如旅游景點，賓館。醫(yī)院等數據庫，用戶能夠在電子地圖上根據需要進行查詢。查詢資料可以文字，語言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監(jiān)測中心可以利用監(jiān)測控制臺對區(qū)域內任意目標的所在位置進行查詢，車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。

話務指揮：指揮中心可以監(jiān)測區(qū)域內車輛的運行狀況，對被監(jiān)控車輛進行合理調度。指揮中心也可以隨時與被跟蹤目標通話，實行管理。

緊急援助：通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)，可以對遇險或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報警聲，光提醒值班人員進行應急處理。

（三）公路測量

公路路線—般處在一條帶狀走廊內。其平面控制測量往往采用導線形式，包括附合導線、閉合導線、結點導線等導線網形式。對于重要構造物如大橋。特大橋、長大隧道等，也有布設成三角網，線形鎖等形式。GPS測量主要有以下特點：第一，測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學的難題。GPS這一特點，使得選點更加靈活方便。但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號不受干擾。第二，定位精度高。一般雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標稱精度為5mm+5ppm。GPS測量精度與紅外儀相當，但隨著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性愈加突出。大量實驗證明，在小于50公里的基線上，其相對定位精度可達12×10-6，而在100～500公里的基線上可達10-6～10-7[2]。第三，觀測時間短。在小于20公里的短基線上，快速相對定位一般只需5分鐘觀測時間即可。第四，提供三維坐標。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。第五，操作簡便。GPS測量的自動化程度很高。在觀測中測量員的主要任務是安裝并開關儀器，量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲。跟蹤觀測等均由儀器自動完成。

三、GPS技術在交通運輸及管理中運用

首先，GPS系統(tǒng)的網絡化交通運輸智能化的發(fā)展，需要GPS技術的網絡化運行。GPS與互聯(lián)網的結合，可以構建統(tǒng)一的信息控制平臺，提升信息數據的實效性。交通運輸工程的良好運轉，需要對道路交通進行實時的監(jiān)測，如果由各個物流公司自行構建控制平臺，其成本較高，會成為GPS技術推廣的障礙。GPS技術的網絡化，可以同時接入多個用戶群體，實現用戶對數據的實時實地查詢，簡化操作，也提升了效率。其次，GPS導航作用。GPS導航是與用戶密切相關的，是交通運輸中最直接的體驗。導航是在GPS技術上發(fā)展而來的，汽車、飛機、輪船等各種運輸工具都可以通過GPS導航接收器進行導航，方便了用戶對道路的識別。此外，GPS導航對于緊急救援更具重大指導作用，通過GPS導航及定位系統(tǒng)可以實現對事故車輛地理位置的準確定位，第一時間聯(lián)系救助人員趕赴現場，發(fā)揮出救助的時間作用。

四、總結

近年來，國外發(fā)展了多種車輛導航系統(tǒng)，其中車輛位置的實時確定主要依靠慣性測量系統(tǒng)和車輪傳感器。隨著技術的發(fā)展，GPS將能夠接收到基準站發(fā)送的信息，然后通過差分處理得到實時位置。然后對路網中的當前位置和要達到的目標進行優(yōu)化。最后，在道路電子地圖上顯示到達目標的最佳路線，為公安、消防、搶修、急救等車輛服務。

參考文獻：

[1]王平.交通運輸工程中的GPS系統(tǒng)應用[J].時代農機，2015，42（11）：59-60.

[2]沈力平.GPS系統(tǒng)在交通運輸工程中的技術及其應用淺析[J].中國科技財富，2009（04）：74.