交通运输工程中的GPS系统应用

徐广平

摘要：GPS在交通工程中的应用，目前主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出了更高的要求，由于线路长，已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。目前，国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，然后用常规方法布设导线加密。基于此，本文主要论述了GPS系统在交通运输工程中的主要技术手段及其应用情况。

关键词：GPS系统;公路;交通运输工程

一、GPS系统在交通运输工程中的技术应用分析

（一）智能导航终端

在国内，安华北斗、奥星等公司最近已推出支持CDMA1X通信功能的GPS导航设备，与国外导航设备功能大致相当，能够实现导航功能、电子地图、转向语音提示功能、定位功能、测速功能、显示航迹。

（二）电子地图技术

电子地图是对道路空间信息的可視化产品，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。

（三）无线移动通信技术

目前，为了取得广泛的覆盖范围和降低系统投入成本，GPS系统普遍采用成熟的公共移动通信网作为通信通道。当前GPS可用的较先进的通信网为GPRS网和CDMA1X。基于GPRS网的传输速度理论可以达到100kbps以上，而2003年正式开通的CDMA1X网络，由于采用了反向相干解调、前向快速功率控制等技术，理论带宽可达300kb/s，目前实际应用带宽在100kb/s左右，传输速率高于GPRS，可提供更多的中高速率业务。

二、GPS系统在交通运输工程中的应用

（一）网络GPS

网络GPS就是指在互联网上建立起来的一个公共GPS监控平台，它同时融合了卫星定位技术、GMS数字移动通信技术以及国际互联网技术等多种目前世界上先进的科技成果。

网络GPS综合了internet与GPS的优势与特色，取长补短，从而解决了原来使用GPS所无法克服的障碍。首先，其可降低投资费用。网络GPS免除了物流运输公司自身设置监控中心的大量费用，其不仅包括各种硬件，还包括各种管理软件。其次，网络GPS一方面利用互联网实现无地域限制的跟踪信息显示，另一方面又可通过调协不同权限做到信息的保密。

（二）GPS导航

三维导航是GPS的首要功能，飞机、船舶、地面车辆以及步行者都可利用GPS导航接收器进行导航。汽车导航系统是在GPS的基础上发展起来的一门新技术。它由GPS导航、自律导航、微处理器、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、LCD显示器组成。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，如车辆跟踪、出行路线的规划和导航、信息查询、话务指挥、紧急援助等。——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以实现多窗口、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服务。

出行路线的规划和导航：规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括自动线路规划和人工线路设计自动线路规划由驾驶员确定起点和终点，由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线。最简单的路线，通过高速公路路段次数最少的路线等人王线路设计由驾驶员根据自己的目的地设计起点。终点和途经点等，自动建立线路库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计路线，并同时显示汽车运行路径和运行方法。

信息查询：为用户提供主要物标，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，监测中心可以利用监测控制台对区域内任意目标的所在位置进行查询，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的运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可以随时与被跟踪目标通话，实行管理。

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

（三）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：第一，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。第二，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[2]。第三，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。第四，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。第五，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。

三、GPS技术在交通运输及管理中运用

首先，GPS系统的网络化交通运输智能化的发展，需要GPS技术的网络化运行。GPS与互联网的结合，可以构建统一的信息控制平台，提升信息数据的实效性。交通运输工程的良好运转，需要对道路交通进行实时的监测，如果由各个物流公司自行构建控制平台，其成本较高，会成为GPS技术推广的障碍。GPS技术的网络化，可以同时接入多个用户群体，实现用户对数据的实时实地查询，简化操作，也提升了效率。其次，GPS导航作用。GPS导航是与用户密切相关的，是交通运输中最直接的体验。导航是在GPS技术上发展而来的，汽车、飞机、轮船等各种运输工具都可以通过GPS导航接收器进行导航，方便了用户对道路的识别。此外，GPS导航对于紧急救援更具重大指导作用，通过GPS导航及定位系统可以实现对事故车辆地理位置的准确定位，第一时间联系救助人员赶赴现场，发挥出救助的时间作用。

四、总结

近年来，国外发展了多种车辆导航系统，其中车辆位置的实时确定主要依靠惯性测量系统和车轮传感器。随着技术的发展，GPS将能够接收到基准站发送的信息，然后通过差分处理得到实时位置。然后对路网中的当前位置和要达到的目标进行优化。最后，在道路电子地图上显示到达目标的最佳路线，为公安、消防、抢修、急救等车辆服务。

参考文献：

[1]王平.交通运输工程中的GPS系统应用[J].时代农机，2015，42（11）：59-60.

[2]沈力平.GPS系统在交通运输工程中的技术及其应用浅析[J].中国科技财富，2009（04）：74.