GIS技术在交通运输物联网中的应用

一、概述
      所谓的交通运输，就是指利用各种交通运输工具，使旅客、货物沿着特定的路线实现空间位移的过程。它是联系生产和消费、城市和乡村、各地区和各部门的纽带。广义的交通运输包括运输和通信；狭义的交通运输只包括运输。现代的交通运输方式主要包括铁路运输、公路运输、航空运输、水路运输和管道运输。

      物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet ofthings”，简称 IOT。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。 它是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

二、交通运输物联网产生的背景
      物联网的概念是在 1999 年提出的。过去国内将物联网称之为传感网。中科院早在 1999年就启动了传感网点的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。
      1999 年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。
      2005 年 11 月 17 日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU 互联网报告 2005：物联网》，正式提出来“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体，从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过互联网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、只能潜入技术将得到更加广泛的应用。 
      2009 年 1 月 28 日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM 首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。 
      2009 年 2 月 24 日消息，IBM 大中华区首席执行官钱大群在 2009IBM 论坛上公布了名为“智慧地球”的最新策略。
      随着“智慧地球”概念的提出，物联网正因为其快速提高的技术水平和不断扩大的应用范围，逐步影响到各行各业。对于交通运输行业来说，作为最早接触物联网理念的领域之一，早在 2003-2004 年，物联网的第一次讨论热潮中，就被寄予厚望。同时，交通行业信息化的发展趋势已经是从简单的电子号码、电子号牌，ETC 等应用向以平台建设的智能化解决方案转变，而在平台化智能化解决方案趋势转变中物联网应用正在发挥着越来越大的作用。 

三、物联网在交通运输中的作用
      1、货物跟踪
      物联网借助互联网、RFID 等无线数据通信等技术，实现了单个商品的识别与跟踪。基于这些特性，将其应用到物流的各个环节，保证商品的生产、运输、仓储、销售及消费过程的安全和时效，将具有广阔的发展前景。
      2、降低运输风险
      对运输商而言，电子产品代码 EPC 可以自动获取数据，进行会晤分类，降低取货、送货成本。并且，EPC 电子标签中编码的唯一性和仿造的难度可以用来鉴别货物真伪。由于其读取范围较广，则可实现自动通关和运输路线的追踪，从而保证了产品在运输途中的安全，即使在运输途中出现问题，也可以准确定位，做出及时地补救，使损失尽可能降到最低。这就大大提高了运输商送货的可靠性和效率，从而提高了服务质量。
      3、降低成本

      运输商通过 EPC 可以提供新信息增值服务，从而提高收益率，维护其资产安全。不仅如此，利用 RFID 技术对高速移动物体识别的特点，可以对运输工具进行快速有效地定位与统计，方便对车辆的管理和控制。具体应用方向包括公共交通票证、不停车收费、车辆管理及铁路机车、车辆、相关设施管理等。 

四、GIS 技术在公路运输中的应用
      近年来，地理信息系统在交通领域的应用已逐渐普遍，并已取得了很大的经济效益与社会效益。随着经济的快速增长，我国的高速公路建设发展极为迅速，在如此广泛的范围内，实现高速公路的各类信息管理与查询，桌面级的 GIS 应用已不能满足要求，可移动办公势在必行，基于网络 GIS（Web GIS）经过近几年来的理论探索与拥有研究，已逐步应用到高速公路管理中来。高速公路监控系统的输入是反映公路上车辆运行情况的交通参数和交通状况，这些信息经监控系统分析、处理、判断后，可发生指令，控制道路情报板，变更其显示内容，实时对交通流的调节和控制。

      高速公路监控系统主要通过外场设备对现场交通状态实时采集，针对高速公路范围内各种交通状态、交通事件和气象状况，利用建立的数学模型进行相关计算，生成相应的控制策略和控制方案，通过控制人员的确认采用不同的控制方案，通过可变情报板、可视信息等途径反馈给驾驶人员，诱导交通流运行在管理者期望的状态，达到安全、高效的目的。该系统由基于 GIS 的交通综合监控系统和外场设备控制及其数据采集系统组成。其中GIS 的交通综合监控系统主要 由 GIS 地图控制和实时反馈、从外场设备控制及其数据采集系统传输过来的信息、数据的统计与分析、设备管理、信息管理、用户管理等组成。外场设备控制及其数据采集系统主要负责对外场设备的数据采集和控制设置。 

五、GIS 技术在铁路运输中的应用
      目前，国外 GIS 在铁路上的应用主要分布在欧洲、北美洲和亚洲的日本等地区和发达国家，用于铁路基础设施管理、工务、电务、信号、运行调度、勘测设计、铁路客货运电子商务、模拟训练器、客车及车站旅客实时信息服务等领域。其中尤以铁路基础设施管理系统应用最为广泛。

      近年来，GIS、GPS、RS 等技术日渐成熟和普及，虚拟显示、多媒体技术、高分辨率遥感、分布式数据库、数据仓库、海量数据处理、网络技术及宽带通信等技术也在突飞猛进，为 GIS 的广泛应用展示了更加光明的前景。随着近年来我国铁路信息化建设的开展与深入，在铁路列车管理系统、货运站管理系统、集装箱管理信息系统、货运营销计划管理系统、铁路运输统计信息系统、列车跟踪等方面，都在不同程度上引入了 GIS 的概念，用直观的地理图形方式来管理、显示和分析与地理空间相关的各种数据，并建立了各自的 GIS 子系统。同时，在长途客运、大件货物、危险品货物运输等过程中，GIS 在最佳线路选择、及时调度、突发情况救援等方面将发挥原有管理手段无法比拟的优势，会产生良好的经济效益。而在城市公交、出租车等领域，GIS 的功能除以上所述外，更涉及油耗、行程里程、载客量等经营数据，将对降本增效起到有效的促进作用。 

六、GIS 技术在航空运输中的应用
      在经济全球化、航空自由化的背景下，名用航空运输业取得了前所未有的发展。民用机场的功能在不断扩大，机场的概念也拓宽了，不再只是飞机起降的场所，而成为了客货的集散地，甚至是一个经济实体。在这种情况下，机场管理的内容也更为复杂，安全管理、净空管理、运行管理、机坪管理、地面勤务管理、飞行区管理、客运管理、货运管理、服务质量管理、土地与规划管理、环境管理、经营管理、物业管理等，不一而足。

      美国国防部 20 世纪 70 年代初开始设计 GIS，起初的设计目的只是为了协调飞机、导弹、轮船以及军队的调动与配置，认为军方在这些活动中必须在全球性定位或导航方面具有超高级精确度，整个 GIS 研究项目一直到 1993 年才最后完成，在 1991 年的海湾战争中，GIS 就已崭露头角，取得预期效果，它为空中轰炸和地面炮火提供准确目标，甚至能让当时美军指挥官手持 GIS 地面接收机极其正确地引导不对成功穿越了渺无人烟的沙漠。结合 GPS 的使用，GIS 这种新技术正在应用到各类部门中去，它不仅仅为运输工具在定位和导航灯使用领域方面得到重要应用，而且还在跟踪、计时和绘制地图等方面都具有广阔的应用前景。

七、GIS 技术在水路运输中的应用
      我国是一个水资源较为丰富的国家，江河湖泊纵横交错，海岸线蜿蜒绵长，江、河、湖、海相连成网，适航河流多，里程长，具有开展内河运输得天独厚的自然地理条件。经过新中国成立 60 年来的建设和发展，我国内河水运基础设施有了很大改善，内河运输能力得到了迅速增长，为我国国民经济的发展作出了巨大的贡献。
      但是由于受经济结构调整、公路和铁路等运输方式的竞争以及水路运力宏观调控不到位等因素的影像，从而造成当前船舶运力过剩、航运企业普遍效益低下甚至严重亏损。因此，必须进行动力运量供求平衡研究，使运力结构得到调整，才能让水域资源更好地发挥作用，提高航运企业的活力，使航运业持续、稳定、协调发展，这是当前水运管理部门急需解决的重大问题。而 GIS 作为一门新兴技术，因为有着多种录入地理数据的方式、高效的空间数据和属性维护能力及强大的检索查询功能，与传统管理信息系统为在管理过程中实施获取信息和肥西决策提供了有效的工作平台和技术。
目前，GIS 在水运行业中的主要应用有以下几个方面：
      （1）利用 GIS 技术建立网络型基础信息管理系统，实现港口、航道、水域的信息共享；
      （2）利用 GIS 进行航道规划和综合治理，建立航道管理和治理相关的分析模型；
      （3）利用 GIS 进行港航物流管理，实现对运输路线、方式的优化；

      （4）将 GIS 与 GPS、GSM 有机结合在一起，实现船舶动态监控，实时料既然货物的位置。

八、GIS 技术在邮政运输中的应用
      邮政行业涉及的信息和地理空间位置或多或少都有联系，尤其是邮政车辆的运行和地理空间位置紧密联系，因此 GIS 可以应用于邮政行业。随着时代的发展，传统邮政业务运作方式与客户需求之间的毛段日益突出。例如，客户邮寄 全球特快专递，不仅关心物品能否安全到达，对处理时效也非常关心。
因此，GIS 在邮政运输中应用主要在以下几个方面：
      （1）采用地图、数字、图像、文字、符号等手段记录邮政运输的业务流程；
      （2）利用多种查询方式实现信息的可视化显示，从而实现邮政运输业务流程的信息化和自动化管理；
      （3）改变传统落后的调度模式；
      （4）建立相应的数据库系统对车辆位置状态进行规范化、标准化；
      （5）建立车辆监控和调度管理提供辅助决策。 

九、GIS 技术在物联网中的发展前景
      随着技术水平的不断提高和物联网的不断发展，GIS 与 GPRS 的结合使交通运输业全面提升运营管理水平，实时保障运输安全成为可能。GIS 技术的信息管理系统为交通运输行业移动车辆和财产的管理提供了一个比较理想的解决方案，保证了整个运营链的最优化。为了实现智能调度、可视化运输管理，很多企业建立了基于互联网的交通运输信息管理系统，从而实现对全公司所有车辆在全国各地移动过程中的感知、定位、追踪与智能调度管理。社会的交通运输信息平台，也借助这一技术，对在途车辆提供在线管理信息服务，实现车辆的实时管理。
      物联网作为新兴产业在“十二五”期间将扮演着绝对重要的角色。当然，物联网概念不是凭空产生的，集成电路技术、传感器技术、计算机工业控制、特别是嵌入式智能化设备的高速发展，是物联网产业的技术基础和直接的推动力。为此，我们有理由相信，“十二五”期间将是物联网产业由起步到快速成长阶段，运用 GIS 技术，可以实现交通运输物联网的综合信息化管理，满足交通运输全天候、全方位、实时的跟踪管理，降低运输成本，提高运输效率，给整个运输行业带来一个质的飞跃。 

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