研究GIS技術(shù)應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)

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(tǒng)的目的在于以現(xiàn)有的交通資源為基礎(chǔ)，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段和硬件設(shè)施來(lái)改善城市交通現(xiàn)狀。智能交通系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:第一，疏導(dǎo)交通。智能交通系統(tǒng)為人們出行提供了多種選擇方式，駕駛員可以根據(jù)自己情況合理選擇最便捷或者最暢通的出行路線，從而實(shí)現(xiàn)了有效地車(chē)輛分流。第二，降低了交通事故發(fā)生的概率。智能交通系統(tǒng)所具有的語(yǔ)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?qū)Ｗ⒂谲?chē)輛操作，極大的降低了事故發(fā)生的概率。第三，降低了污染。智能交通系統(tǒng)由于其為駕駛員提供了最優(yōu)的形式方案，提升了交通效率，無(wú)形中也降低了汽車(chē)尾氣的排放。

GIS(Geographic Information System)即地理資訊系統(tǒng)，它涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、地圖學(xué)、遙感學(xué)等多個(gè)方面。GIS 技術(shù)將智能交通系統(tǒng)中所需的地理、分布、圖像等信息通過(guò)各種手段進(jìn)行處理，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行匯總、分析、對(duì)比和儲(chǔ)存。GIS 的概念于1963年被加拿大科學(xué)家首次提出。70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于GIS 的研究進(jìn)入上升期，很多大學(xué)開(kāi)始開(kāi)設(shè)與GIS 技術(shù)相關(guān)的課程，并建立了GIS 實(shí)驗(yàn)室。GIS 技術(shù)研究于80年代開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展的階段，這一階段微型計(jì)算機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)，信息采集、分析、處理的速度大大加快，以致GIS 技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到城市規(guī)劃、人口規(guī)劃和安置、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。90年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷突破，地理學(xué)、氣象學(xué)等相關(guān)理論與技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS 技術(shù)在全球范圍內(nèi)開(kāi)始飛速發(fā)展，其在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用也開(kāi)始嶄露頭角。現(xiàn)如今，隨著智能交通系統(tǒng)的不斷發(fā)展，盡管未將GIS 作為眾多交通系統(tǒng)研究中主要方向，但是GIS 這一成熟的技術(shù)已滲入了智能交通系統(tǒng)的方方面面。GIS 技術(shù)不僅能夠?yàn)橹悄芙煌ㄏ到y(tǒng)提供海量的信息數(shù)據(jù)，而且為智能交通系統(tǒng)所涉及的電子收費(fèi)系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)、公交運(yùn)營(yíng)、完全系統(tǒng)等提供豐富的設(shè)計(jì)理念以及技術(shù)手段。

2 GIS 技術(shù)的重點(diǎn)

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度

對(duì)于數(shù)據(jù)的采集分為“宏觀”數(shù)據(jù)采集與“微觀”數(shù)據(jù)采集。“宏觀”采集的數(shù)據(jù)通常包括車(chē)流量、車(chē)速、路面異物、交警亭等;“微觀”數(shù)據(jù)采集則涉及到具體的車(chē)輛，包括車(chē)牌號(hào)、行車(chē)時(shí)間、車(chē)距、超速情況等細(xì)節(jié)。如此多的數(shù)據(jù)，如果不能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在分析、整合的過(guò)程中誤差會(huì)逐步增大。比如說(shuō)我們對(duì)某一區(qū)域車(chē)流量的數(shù)據(jù)采集發(fā)生誤差，則會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域車(chē)距、車(chē)速同樣發(fā)生誤差，誤差不斷累積，以致最終對(duì)該區(qū)域的交通系統(tǒng)把握失衡。當(dāng)GIS 技術(shù)被應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)的初期，全球范圍內(nèi)的誤差率大概在30—50 米的范圍內(nèi)，但隨著私家車(chē)的數(shù)量與日俱增，交通狀況越發(fā)的復(fù)雜，對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的要求也越來(lái)越高，30 ～50 m 的誤差范圍早已無(wú)法滿(mǎn)足道路交通管理的需求，如今智能交通系統(tǒng)的對(duì)精確度的要求已接近零誤差，所以對(duì)數(shù)據(jù)的經(jīng)準(zhǔn)把握，是準(zhǔn)確把握交通運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。

2.2 及時(shí)性

路面交通狀況十分復(fù)雜，要求智能交通系統(tǒng)必須快速作出反應(yīng)。所以在GIS 技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，必須保證對(duì)數(shù)據(jù)做出快速的處理，并且保證遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性，只有這樣才能對(duì)交通系統(tǒng)的變化做出精確的判斷，才能及時(shí)的對(duì)人、車(chē)、道路網(wǎng)進(jìn)行全面的把握。一旦路面發(fā)生交通事故，管理部門(mén)必須立刻掌握該路段的準(zhǔn)確信息，從而采取積極有效的措施，但如果系統(tǒng)有延遲，則不僅會(huì)影響道路交通，甚至還會(huì)給生命財(cái)產(chǎn)造成損害。

3 GIS 技術(shù)的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

智能交通系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，如果沒(méi)有大量的交通、地理、傳感、衛(wèi)星等方面的數(shù)據(jù)，智能交通系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。GIS 技術(shù)則是獲取智能交通系統(tǒng)所需信息的關(guān)鍵。一方面GIS 技術(shù)的核心是收集、分析、匯總各種地理信息，并用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)加以運(yùn)算并儲(chǔ)存;另一方面它是對(duì)整個(gè)地球?qū)嶓w空間的精確模擬和再現(xiàn)，能夠快速、及時(shí)的接收地面信息并加以分析反饋，從而為交通管理部門(mén)和駕駛員提供精確有效的數(shù)據(jù)。

3.2 地圖顯示

數(shù)據(jù)的接收、儲(chǔ)存以及處理是智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但如果僅僅只有數(shù)據(jù)沒(méi)有圖像就如同電腦沒(méi)有顯示器，雖然能夠運(yùn)行，卻不能有效地應(yīng)用于實(shí)際生活。GIS 技術(shù)除了擁有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，它還能將所接受的信息通過(guò)二維或者三維的模式進(jìn)行展示。GIS 技術(shù)通過(guò)對(duì)地球?qū)嶓w空間的模擬和再現(xiàn)，并利用虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)及自適應(yīng)可視化的功能，將具有矢量和遙感影像的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地整合，從而為用戶(hù)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(xiàn)的方式或者結(jié)構(gòu)有所不同，但都能直觀準(zhǔn)確的為用戶(hù)提供可視化的二維或三維信息，這就是GIS 技術(shù)應(yīng)用的結(jié)果。

3.3 定位、導(dǎo)航

GIS 通過(guò)與GPS 全球定位系統(tǒng)快速有效的數(shù)據(jù)銜接，使得我們能夠進(jìn)行精準(zhǔn)的定位(見(jiàn)圖1)，在顯示屏上我們就能看到藍(lán)色或紅色的點(diǎn)。另外，由于GIS 技術(shù)能夠快速、連續(xù)的完成數(shù)據(jù)的交換與處理，并轉(zhuǎn)化成可視化的動(dòng)態(tài)信息，所以我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在移動(dòng)的過(guò)程中可視地圖會(huì)隨著目標(biāo)物或者主體物的移動(dòng)而發(fā)生改變，這便是日常生活中人們所用到的導(dǎo)航。定位與導(dǎo)航是智能交通系統(tǒng)應(yīng)用最為普遍的形式，它不僅節(jié)約了人們的時(shí)間成本，也避免了因駕駛員對(duì)道路不熟所帶來(lái)的交通堵塞。

圖1 車(chē)輛定位流程

3.4 最佳路徑選擇

GIS 技術(shù)近乎人性化的優(yōu)化功能，不僅能夠?yàn)橛脩?hù)提供最短路徑同時(shí)也能為用戶(hù)提供最便捷的路徑。只要點(diǎn)開(kāi)導(dǎo)航儀輸入起點(diǎn)與終點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的為客戶(hù)提供多種可選路徑。用戶(hù)可以以此為參考，選擇適合自己的路線。除此之外，GIS 技術(shù)還支持路徑方向性的選擇以及語(yǔ)音提示，用戶(hù)可以隨時(shí)了解道路是否限行、禁左轉(zhuǎn)等交通信息。

3.5 交通決策輔助

隨著GIS 技術(shù)的不斷成熟，GIS 技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸深入。GIS 技術(shù)所提供的完善網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以將公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)用圖表直觀地表達(dá)出來(lái)。另外GIS 還能為決策者們提供有效的數(shù)學(xué)模型，幫助他們清晰的了解公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的基本情況，合理的制定策略。現(xiàn)如今GIS 技術(shù)在決策輔助方面的應(yīng)用已得到了充分的肯定與關(guān)注，相信隨著時(shí)間的推移，GIS 對(duì)于交通規(guī)劃的幫助會(huì)越來(lái)越大。

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

［2］金會(huì)慶.智能運(yùn)輸系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及展望［J］.人類(lèi)工效學(xué)，2011，7(3):39－41.

［3］王玲.基于GIS 的智能公交管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究［D］.重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.