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上發展起來的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候優勢的導航定位、定時、測速系統，由空間衛星系統、地面監控系統、用戶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域。在發達國家，GPS技術已經開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及測定航測外控點等。高等級公路的迅速發展對勘測技術提出了更高的要求，由于線路長、已知點少，因此，用常規測量手段不僅布網困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內已逐步采用GPS技術建立線路首級高精度控制網，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，然后用常規方法布設導線加密。實踐證明，在幾十公里范圍內的點位誤差只有2cm左右，達到了常規方法難以實現的精度，同時大大提前了工期。浙江省測繪局利用Wild 200 GPS接收機的快速靜態定位功能，實測了線路的全部初測導線，快速、高精度地建立了數百公里的高速公路控制網，取得了良好的效果。

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

　　 差分動態GPS在道路勘測方面主要應用于數字地面模型的數據采集、控制點的加密、中線放樣、縱斷面測量以及無需外控點的機載GPS航測等方面。1994年6月，在同濟大學試驗了KART實時相位差分衛星定位系統，在1km范圍內達到了優于2cm的精度，因此，能夠用于線路控制網的加密。GPS測量包含有三維信息，可用于數字地面模型的數據采集、中線放樣以及縱斷面測量。在中線平面位置放樣的同時，可獲得縱斷面，在中線放樣中需實時把基準站的數據由數據鏈傳到移動站，從而提供移動站的實時位置。由于GPS儀器不像經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。機載動態差分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攝影中心的三維坐標，而不再需要外控點測量，取得了良好的效果。

　　 GPS在汽車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、地面車輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進行導航。汽車導航系統是在GPS的基礎上發展起來的一門新技術。它由GPS導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅動器、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），得到該點的經緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導航定位的精度，通常采用差分GPS技術。當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而捕捉不到GPS衛星信號時，系統可自動導入自律導航系統，此時由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理單元的數據處理，從速度和時間中直接算出前進的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進的方向，陀螺儀還能自動存儲各種數據，即使在更換輪胎暫時停車時，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位置坐標、前進的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者間的誤差，使之與地圖上的路線統一，需采用地圖匹配技術，加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路的誤差進行實時相關匹配，并做自動修正，此時，地圖匹配電路通過微處理單元的整理程序進行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。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信息。