GPS在交通工程中的应用文献综述

目录

前言 (2)

一、GPS在现代交通管理中的应用 (2)

二、GPS在现代道路测量中的应用 (4)

三、GPS在物流方面的应用 (7)

四、GPS在智能交通系统ITS中的应用 (8)

五、总结 (13)

参考文献 (16)

前言

全球卫星定位系统GPS是美军70年代初在“子午仪卫星导航定位”技术上发展而起的具有全球性、全能性(陆地、海洋、航空与航天)、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。GPS 由三大子系统构成：空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。目前，全球定位系统已广泛应用于军事和民用等众多领域中，在交通工程中的应用我国还刚刚起步，相信随着我国经济的发展，GPS技术应用研究的逐步深入，GPS在现代交通工程中，必将发挥更大的作用。本文着重介绍GPS在汽车导航、交通管理、道路测量、交通运输工程、智能交通系统ITS 中的应用。

一、GPS在现代交通管理中的应用

GPS 导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能，这些功能包括：

·车辆跟踪

利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪。利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。

·提供出行路线规划和导航

提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要辅助功能，它包括自动路线规划和人工线路设计。自动线路规划是由驾驶者确定起点和

目的地，由计算机软件按最少的路线等的计算。人工线路设计是由驾驶者根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自动建立路库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。

·信息查询

为用户提供主要目标，如旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。查询资料可以文字、语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。同时，监测中心要利用监测控制台

对区域内的任意目标所在位置进行查询，车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。

·话务指挥

指挥中心可以监测区域内车辆运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话，实时管理。

·紧急援助

通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报警目标，规划最优援助方案，并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。

GPS技术在汽车导航和交通管理工程中的研究与应用目前在中国刚刚起步，而国外在这方面的研究早已开始并取得了一定的成果。加拿大卡尔加里大学设计了一种动态定位系统，该系统包括一台联式惯性系统，两台GPS接收机和一台微机，可测定已有道路的线形参数，

为道路管理系统服务。美国研制了应用于城市的道路交通管理系统，该系统利用GPS和GIS建立道路数据库，在数据库中包含有各种现时的数据资料，如道路的准确位置、路面状况、沿路设施等，该系统于1995年正式运行，为城市道路交通管理起到重要作用。近些年来国外研制了各种用于车辆诱导的系统，其中车辆位置的实时确定以往主要依据惯性测量系统以及车轮传感器，随着GPS的发展和所显示出的优越性，有取代前两种方法的趋势。用于城市车辆诱导的GPS定位一般是在城市中设立一个基准站，车载GPS实时接收基准站发射的信息，经过差分处理便可计算出实时位置，把目前所处位置与所要到达的目标在道路网中进行优化计算，便可在道路电子地图上显示出到达目标的最优化路线，为公安、消防、抢修、急救等车辆服务。

二、GPS在现代道路测量中的应用

·GPS控制网的应用

建立公路GPS控制网后，共主要用途可体现在以下几个方面:

1.公路航测成图时要有相应的控制依据，可用GPS控制网控制航向和区域宽度。

2.在用其他方法测图时，GPS控制网可选用首级控制和图根控制来应用。

3.在公路勘测阶段，可以GPS控制网为基础进行放线及构造物的施放，可大大提高测设精度及原始数据的提取精度。

4.在施工阶段，根据设计要求可以GPS控制网进行实地放线及构造物的放样。

5.在改造公路时，利用GPS控制网可以对公路进行有效的改造。张宝峰，叶声华，许智钦，王宇华，郑义忠在《GPS在交通道路测量中的应用》提出1∶50 000量级的基础地理信息是我国最重要和最基本的基础空间数据集，对我国的各方面的发展都有着不可忽视的作用。交通道路的测量和数据采集是建立1∶50 000 基础空间数据库的关键之一。将GPS应用于交通道路的测量，可以充分发挥GPS全球性、全天候、高精度、三维定位等优点，快速实现交通道路的测量和相关数据采集。通过研究和现场试验证明，采用差分GPS技术不仅可行，而且有着其它方法无法比拟的优点。

·GPS技术在公路测量中的应用的优点

目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。利用GPS测量能克服上述列举的缺陷，并提高作业的效率，减轻劳动强度，保证了各级公路测设质量。相对于以往测量来说，丁敬祥在《GPS 在道路测量中的应用》中对GPS 测量的主要特点及道路测量中采用GPS 进行控制测量及放样的优势进行了分析，介绍了GPS 在道路测量中的应用情况及实践方法。他提出了GPS 测量的特点：相对于经典测量学来说，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12×10-6，而在100～500 公里的基线上可达10-6～10-7。

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.全天候作业。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。

·GPS在道路测量中的发展前景：

首先，GPS 作业有着极高的精度。它的作业不受距离限制，非常适合于国家大地点破

坏严重地区、地形条件困难地区、局部重点工程地区等。其次，GPS 测量可以大大提高工作及成果质量。它不受人为因素的影响。整个作业过程全由微电子技术、计算机技术控制，自动记录、自动数据预处理、自动平差计算。第三，GPSRTK 技术将彻底改变公路测量模式。RTK 能实时地得出所在位置的空间三维坐标。这种技术非常适合路线、桥、隧勘察。它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点