GPS在現代交通運輸中的應用(1)

全球衛星定位系統（GPS）是美軍70年代初在子午儀衛星導航定位技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候優(yōu)勢的導航定位、定時(shí)、測速系統，由空間衛星系統、地面監控系統、用戶(hù)接收系統三大子系統構成，已廣泛應用于軍事和民用等眾多領(lǐng)域。在發(fā)達國家，GPS技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應用于交通運輸和道路工程之中。目前，我國在這方面的應用還剛剛起步。
　　
　　 GPS在道路工程中的應用
　　 在道路工程中，GPS目前主要用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點(diǎn)等。高等級公路的迅速發(fā)展對勘測技術(shù)提出了更高的要求，由于線(xiàn)路長(cháng)、已知點(diǎn)少，因此，用常規測量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿(mǎn)足高精度的要求。目前，國內已逐步采用GPS技術(shù)建立線(xiàn)路首級高精度控制網(wǎng)，如滬寧、滬杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首級控制網(wǎng)，然后用常規方法布設導線(xiàn)加密。實(shí)踐證明，在幾十公里范圍內的點(diǎn)位誤差只有2cm左右，達到了常規方法難以實(shí)現的精度，同時(shí)大大提前了工期。浙江省測繪局利用Wild 200 GPS接收機的快速靜態(tài)定位功能，實(shí)測了線(xiàn)路的全部初測導線(xiàn)，快速、高精度地建立了數百公里的高速公路控制網(wǎng)，取得了良好的效果。

　　 GPS技術(shù)同樣應用于特大橋梁的控制測量中。由于無(wú)需通視，可構成較強的網(wǎng)形，提高點(diǎn)位精度，同時(shí)對檢測常規測量的支點(diǎn)也非常有效。如在江陰長(cháng)江大橋的建設中，首先用常規方法建立了高精度邊角網(wǎng)，然后利用GPS對該網(wǎng)進(jìn)行了檢測，GPS檢測網(wǎng)達到了毫米級精度，與常規精度網(wǎng)的比較符合較好。GPS技術(shù)還在隧道測量中具有廣泛的應用前景，其測量無(wú)需通視，減少了常規方法的中間環(huán)節，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟和社會(huì )效益。

　　 差分動(dòng)態(tài)GPS在道路勘測方面主要應用于數字地面模型的數據采集、控制點(diǎn)的加密、中線(xiàn)放樣、縱斷面測量以及無(wú)需外控點(diǎn)的機載GPS航測等方面。1994年6月，在同濟大學(xué)試驗了KART實(shí)時(shí)相位差分衛星定位系統，在1km范圍內達到了優(yōu)于2cm的精度，因此，能夠用于線(xiàn)路控制網(wǎng)的加密。GPS測量包含有三維信息，可用于數字地面模型的數據采集、中線(xiàn)放樣以及縱斷面測量。在中線(xiàn)平面位置放樣的同時(shí)，可獲得縱斷面，在中線(xiàn)放樣中需實(shí)時(shí)把基準站的數據由數據鏈傳到移動(dòng)站，從而提供移動(dòng)站的實(shí)時(shí)位置。由于GPS儀器不像經(jīng)緯儀那樣可以指示方向，因此，需與CAD系統相結合，從而可在計算機屏幕上看到目前位置與設計坐標之間的差異。機載動(dòng)態(tài)差分GPS應用于航測，在德國和加拿大已取得了成功，用載波相位差分測出每個(gè)攝影中心的三維坐標，而不再需要外控點(diǎn)測量，取得了良好的效果。

　　 GPS在汽車(chē)導航和交通管理中的應用

　　 三維導航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車(chē)輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進(jìn)行導航。汽車(chē)導航系統是在GPS的基礎上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù)。它由GPS導航、自律導航、微處理器、車(chē)速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅動(dòng)器、LCD顯示器組成。

　　 GPS導航是由GPS接收機接收GPS衛星信號（三顆以上），得到該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標、速度、時(shí)間等信息。為提高汽車(chē)導航定位的精度，通常采用差分GPS技術(shù)。當汽車(chē)行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而捕捉不到GPS衛星信號時(shí)，系統可自動(dòng)導入自律導航系統，此時(shí)由車(chē)速傳感器檢測出汽車(chē)的行進(jìn)速度，通過(guò)微處理單元的數據處理，從速度和時(shí)間中直接算出前進(jìn)的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進(jìn)的方向，陀螺儀還能自動(dòng)存儲各種數據，即使在更換輪胎暫時(shí)停車(chē)時(shí)，系統也可以重新設定。

　　 由GPS衛星導航和自律導航所測到的汽車(chē)位置坐標、前進(jìn)的方向都與實(shí)際行駛的路線(xiàn)軌跡存在一定誤差，為修正這兩者間的誤差，使之與地圖上的路線(xiàn)統一，需采用地圖匹配技術(shù)，加一個(gè)地圖匹配電路，對汽車(chē)行駛的路線(xiàn)與電子地圖上道路的誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)相關(guān)匹配，并做自動(dòng)修正，此時(shí)，地圖匹配電路通過(guò)微處理單元的整理程序進(jìn)行快速處理，得到汽車(chē)在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線(xiàn)。CD-ROM用于存儲道路數據等信息，LCD顯示器用于顯示導航的相關(guān)信息。