《GPS系统在交通运输工程中的应用》
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摘 要：GPS能够提供高精度的动态实时定位和导航信息,可以有效辅助解决城市交通拥堵、停车混乱等问题.随着现代交通系统不断向着信息化、智能化的方向发展,GPS将发挥更重要的作用.GPS在交通工程控制网、外控点等诸多方面的科学性得到了实践的验证,提高了交通运输工程网络运行的精度与效率.
关键词：GPS系统;公路;交通运输工程
GPS系统有三大子系统构成：一是空间部分,GPS卫星星座;二是地面控制部分,地面监控系统;三是用户设备部分,GPS信号接收机.目前国际上,GPS在交通运输工程领域应用广泛.实时智能车辆监控系统GIS、交通智能化管理ITM都需要借助GPS数据的基础作用,通过GPS卫星定位系统,把相关的交通道路信息发往控制中心,信息在经过处理后再传输到各监控中心,监控中心通过电子地图实时把控道路的运输情况.
一、交通运输工程中的GPS支持技术
（1）电子地图技术.电子地图是对道路空间信息的可视化产品,在时下日常生活中已经得到了越来越多的应用.电子地图是整个GPS系统成型的基础,是对电子数据信息的直观反映,方便用户查看周边的道路交通环境,是智能化交通运输工程的数据输出终端.
（2）智能导航技术.智能导航,是在电子地图的基础上,对道路交通信息数据进行分析与建模,建立多种不同的信息组织机制及流程控制机制,并根据用户的选择,实时引导车辆在经济方便的道路上行驶,部分替代人们的主观作用.目前,应用最为广泛的依然是GPS智能导航,我国的北斗卫星导航系统也在发展当中,对于实现导航、电子地图、语音提示、测速等功能具有进一步的技术支撑.
（3）无线通信技术.无线通信技术主要用于实现GPS数据信息与用户终端的实时数据传输,是信息传递的桥梁.目前,GPS系统采用的无线通信技术多是较为成熟的公共移动通信网络,该网络覆盖范围广且技术成熟,可靠性高.GPRS网、CDMA1X是较为先进的无线通信网络,传输速率更高.GPRS网的理论传输速度100kbps,CDMA1X网络是世界各国采用的第三代移动通信技术中,技术最成熟、商用化最快的,该网络采用反向相干解调、前向快速功率控制等技术,理论带宽可以达到300kb/s,目前实际应用中采用双向对称传输,带宽在100kb/s左右,传输速率高于GPRS,在中高速数据传输方面更有优势.
二、GPS系统在交通运输中的应用
1.公路测量
公路路线—般处在一条带状走廊内.其平面控制测量往往采用导线形式,包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式.对于重要构造物如大桥.特大桥、长大隧道等,也有布设成三角网,线形锁等形式.GPS测量主要有以下特点：
（1）测站之间无需通视.测站间相互通视一直是测量学的难题.GPS这一特点,使得选点更加灵活方便.但测站上空必须开阔,以使接收GPS卫星信号不受干扰.（2）定位精度高.一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm,而红外仪标称精度为5mm+5ppm.GPS测量精度与红外仪相当,但随着距离的增长,GPS测量优越性愈加突出.大量实验证明,在小于50公里的基线上,其相对定位精度可达12x10的负6次方,而在100～500公里的基线上可达10的负6次～10的负7次.（3）观测时间短.在小于20公里的短基线上,快速相对定位一般只需5分钟观测时间即可.（4）提供三维坐标.GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确测定观测站的大地高程.（5）操作简便.GPS测量的自动化程度很高.在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器,量取仪器高和监视仪器的工作状态,而其它观测工作如卫星的捕获.跟踪观测等均由仪器自动完成.（6）全大候作业.GPS观测可在任何地点,任何时间连续地进行,一般不受天气状况的影响.
2.GPS在ITS（智能交通系统）中的应用
GPS在城市道路交通管理和汽车导航等方面的应用与研究已经取得了显著的成果,在ITS平台上为交管部门提供治安管理、交通管理、电子、违法取证等诸多功能的数据支撑,下面分别从几个方面进行分析.
2.1车辆运营管理
在公共交通中,对于公交车调度,可用于公交线路的实时监控,以便向司机发送调度指令,及时调整线路运行状况;实时反馈车辆、路线、道路等相关数据,显示车辆运行的信息,以预测到站时间,为调度管理提供依据,同时方便乘客出行规划.
基于GPS技术的支持和互联网的发展,催生了方便快捷的“网约车”.“嘀嘀出行”、“美团打车”等打车软件的出现和普及,给人们日常生活提供了极大的便利.其基本原理即是：基于GPS定位获取车辆的实时位置,打车服务系统得以搜索距离乘客最近的空载车辆,并提供包括车牌号、预计等待时间和车主的等信息,从而实现乘客和车辆的最佳对接,并全程进行GPS导航和路线监控,提供一定的安全保障.
2.2交通监控
对交通流量的监测,是基于GPS实时提供的道路定位信息,再与其他传感器获取的交通数据结合,对道路交通状况进行综合分析,以提供各路段的实时交通流量,从而为交管部门的交通管控和拥堵预测提供支持.
车辆跟踪,车辆的位置可以由GPS提供的定位信息实时显示在电子地图上,从而实现重要车辆或可疑车辆的实时跟踪,并进行运行轨迹的记录.
2.3 实时路线导航
出行路线规划和实时导航,都是基于GPS提供的出发点和目的地的地理定位,再利用地理信息系统的空间分析功能,按要求规划最佳出行路线供使用者选择.要求可以包括时间最短的路线、距离最短的路线、红绿灯较少的路线或大路优先的路线等.结合实时路况,基于GPS定位数据,可以实现避开拥堵路段,提供方便快捷准确的实時导航.
2.4交通安全管理
行车安全管理,通过对GPS定位信息的显示和分析,可以针对一些不安全或者违反道路安全法律或规定的行为进行识别,如超速行驶、车道偏离等.可以对识别出来的不安全或违法行为设置安全提醒,对于重要车辆和危险行车还可以设置安全报警.
紧急援助,通过GPS定位和监控管理系统能够对遇到险情或发生事故的车辆或报警人员进行准确定位,从而确定最佳出警决策,提供快速援助.
交通事故分析,根据ITS系统中的GPS信息来重现发生的交通事故过程,可以根据当时车辆的行驶路线、方向、速度等信息,辅助分析、确定事故原因,加快事故确认和处理时间,并提高事故原因认定的正确性和科学性,从而尽快恢复交通,尽可能提高道路交通运行能力.
高速公路养护,由GPS野外手持设备提供准确的定位数据,可将巡查到需要养护的地点上传至高速公路养护系统,并能同时上传情况说明,以便后继进行统一的养护安排和准备.
此外,随着智能交通系统的普及和发展,GPS将在重要物品或危险品的运输监控、物流智慧配送、智慧停车等各个领域获得更广泛的应用,以促进我国平稳、高效、安全、低碳、清洁的现代交通运输体系的建设.
结语：GPS技术在道路工程修建及交通运输中作用明显,可以提供传统方式无法匹及的精准数据,方便了道路的施工、车辆的监控,实现了对交通运输的实时调控,尽可能的避免拥堵.在科技飞速发展的今天,GPS 系统技术在交通运输工程中必然得到进一步的升级革新,发展空间巨大.
参考文献：
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交通运输和交通引用文献:
[1] 交通运输毕业学论文选题 交通运输毕业论文题目如何取
[2] 交通运输工程专业学论文选题 交通运输工程专业论文题目哪个好
[3] 经典交通运输规划与管理论文题目 交通运输规划与管理论文题目如何定
