《交通运输发展趋势》PPT课件.ppt

交通运输与物流学院 第11章 交通运输系统的发展趋势 【教学目标】 了解智能运输系统 掌握解决交通问题的方法 了解交通地理信息系统 了解电子数据交换技术 了解GPS技术 了解交通运输信息系统 了解交通运输综合信息平台 了解交通运输与现代物流的关系 交通运输与物流学院汽车与交通工程学院 11.1 智能运输系统（ITS）的发展 交通运输与物流学院 11.1.1 智能运输系统的概念、地位和作用 智能运输系统(Intelligent Transportation System,简称 ITS)就是通过对关键基础理论模型的研究，从而将信息技 术、通信技术、电子控制技术和系统集成技术等有效地应 用于交通运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的实时 、准确、高效的交通运输管理系统。 由于智能交通系统可以使汽车与道路的功能智能化，所以 目前它是国际公认的解决城市以及公路交通拥挤、改善行 车安全、提高运行效率、减少空气污染等的最佳途径，也 是全世界交通运输领域研究的前沿课题。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的产生和发展 1ITS是科技发展的必然产物 实践证明，交通运输史是科学技术发展史的缩影，从人类 步行到马车，从蒸汽机到内燃机，交通运输业发展的每一 步都凝结着科学技术的成果，交通运输业的每一次革命， 不论是交通工具的更新换代，还是运输方式的拓展变革， 都与科学技术成果直接相连。科学技术的发展推动了交通 运输的发展。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的产生和发展 2ITS是信息化社会发展的必然要求 信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，是产业升级 和实现工业化、现代化的关键环节。信息化水平也是城市 竞争力和实现可持续发展的重要标志。以微电子技术、计 算机技术等为核心而引发的数字化、网络化、智能化科学 技术发展迅速，极大地改变了人们的思维方式、生活方式 和交流方式，有力地推动着社会生产力的发展。伴随着人 类向信息化社会的迈进，交通运输业也面临着一次重大的 变革。为实现信息化社会发展的需要，文通运输必须信息 化。 ITS是高科技发展的必然结果，也是信息化社会发展的必 然要求。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的产生和发展 3ITS是解决交通问题的根本途径 （1）交通问题的概念和现状 我国道路交通死亡人数每年达10万人左右，直接经济损 失近20亿。所有交通问题的现状说明：现代的交通运输 已经对人类生命、财产和生存环境构成威胁。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的产生和发展 3ITS是解决交通问题的根本途径 （2）解决交通问题的方法 交通问题的存在就是人、车与路之间的矛盾问题，解决这 一对矛盾的办法有几个： 第一，控制需求，最直接的方法就是控制车辆的增加或者改变车型，使车辆数 量减少。 第二，增加供给，也就是修路。 第三，加强城市交通管理。 加强交通法规建设，制定限制性交通法规。 加强宣传教育，提高交通参与者遵守交通法规和现代交通意识。 确定合理完善的城市交通规划。 进行城市交通信号控制是改善城市交通运行状况的另一途径。 优先发展公共交通。 第四，实施智能运输系统。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的研发内容 1日本ITS的研发内容 日本的ITS研究与应用开发工作主要围绕三个方面进行， 它们分别是：汽车信息和通讯系统VICS（Vehicle Information and Communication System）、不停车收费 系统ETC（Electronic Toll Collection）、先进的道路支援 系统AHS（Advanced Highway System）。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的研发内容 1日本ITS的研发内容 日本的ITS研究具有如下特点： (1)日本的运输咨询公司很少，因为ITS科研项目与工业紧密挂钩，所以大多数的 ITS项目均由实力雄厚的汽车、电子业的大公司或由政府机构承担； (2)政府和工业部门对ITS研究长期的支持使得ITS研究具有连贯性； (3) ITS的研究成果直接面向市场，这种研究动力促进了诸如车辆导航系统等产 品的快速开发与应用； (4)成立于1994年的VERTIS是一个制定日本的ITS发展策略、协调工业和公用部 门、在制定ITS标推方面产生国际影响的跨政府部门的组织，政府通过 VERTIS影响国内的ITS研究走向； (5)目前日本在先进的交通管理系统(Advance Traffic Management，ATMS)和先 进的出行者信息系统(Advance Traveler Information System，ATMS)的实际 部署方面处于国际领先地位。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的研发内容 2欧洲ITS的研发内容 欧洲ITS的主要研发内容有： 交通管理； 行前信息； 行程中信息； 车辆控制； 货物及车队管理； 自动收费。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的研发内容 2欧洲ITS的研发内容 欧洲ITS研究的特点是： (1)在广泛的ITS交通领域都进行着研究与开发； (2)欧洲社团委员会发起组织的ITS研究着重技术的部署与评价，具有高 度的研究连贯性，但是与实际的应用部署尚存在差距； (3)欧洲在公路上广泛部署了车辆专用电台，可以向用户提供声音或编码 信息(由多种语言广播，可接收实时交通状况报告)； (4)将公共交通视为重要的研究内容，公交优先和公交乘客信息系统已投 入使用； (5)无论哪个国家或企业提出的交通信息系统方案，都可以在环境不同的 12个国家分别进行现场实验。因此，必然具有可适应各种环境的技 术及发展新技术的可能性。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的研发内容 3美国ITS的研发内容 美国ITS运输系统开发与实施框架计划已经确定了7个服 务领域的29项用户服务功能，详见表11-3。 交通运输与物流学院 11.1.2 智能运输系统的研发内容 4我国ITS的研发内容 我国ITS的体系框架共分为8个服务领域、34项服务内容 、138项子服务，见表11-4。 交通运输与物流学院汽车与交通工程学院 11.2 交通运输中的信息技术 交通运输与物流学院 11.2.1 交通运输管理中的地理信息技术 1.地理信息系统(GIS)的功能 地理信息系统(Geographic Information System)GIS是由信息演绎而 来，是以地理坐标为骨干的信息系统，是对以采集、存储、管理、分 析与空间、地理位置有关的信息系统的统称。GIS主要由三大部分组 成：即计算机及其附属设备；地理数据库及其数据操作、分析功能的 数据库管理系统；各种制图输出工具及其他输出设备。 交通地理信息系统（Geographic Information System for Transportation）简称GIS-T，是收集、存储、管理、综合分析和处 理空间信息和交通信息的计算机软硬件系统。它是GIS技术在交通领 域的延伸，是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成。 交通地理信息系统的主要功能有：基本功能、叠加功能、动态分段、 地形分析、栅格显示、路径优化等功能。 交通运输与物流学院 2GIS-T在交通中的应用 （1）交通规划设计中的应用 （2）公路管理中的应用 （3）交通设施管理中的应用 （4）运营管理中的应用 （5）为智能运输系统提供数字化平台。 11.2.1 交通运输管理中的地理信息技术 交通运输与物流学院 3交通地理信息的发展趋势 （1）数据采集的技术比选 （2）GIS-T和ITS之间协调发展 （3）数据库维护技术 11.2.1 交通运输管理中的地理信息技术 交通运输与物流学院 4.我国发展GIS-T的策略探讨和建议 我国发展GIS-T应当采用“把握机遇、统一规划、完善基础 、及时跟进、高起点开发、协调发展”的发展策略。 11.2.1 交通运输管理中的地理信息技术 交通运输与物流学院 11.2.2 交通运输中的电子数据交换（EDI）技术 电子数据交换即EDI（Electronic Data Interchange）技术 ，根据联合国标准化组织的定义，是指将商业或行政事务 处理按照一个公认的标准，形成结构化的事务处理或报文 数据格式，从计算机到计算机的电子传输方法。 交通运输与物流学院 11.2.2 交通运输中的电子数据交换（EDI）技术 1.EDI系统组成 （1）硬件设备。 （2）增值通信网络及网络软件。 （3）报文格式标准。 （4）应用系统界面与标准报文格式之间相互转换的软件。 （5）用户的应用系统。 交通运输与物流学院 11.2.2 交通运输中的电子数据交换（EDI）技术 2数字通信网络 数字通信网络是EDI的基础。为了传递EDI文件，必须有 一个覆盖面广且高效安全的数据通信网作为其技术支撑环 境。由于EDI传输的是具有标准格式的商业或行政有价文 件，因此除了要求通信网络具有一般的数据传输和交换的 功能之外，还必须具有格式校验、确认、跟踪、防篡改、 防被窃、电子签名、文件归档等一系列安全保密功能，并 在用户间出现法律纠纷时，能够提供法律证据。 交通运输与物流学院 11.2.2 交通运输中的电子数据交换（EDI）技术 3电子数字处理（EPD） 电子数据处理是EDI的必要条件。EDI是按照协议，对具 有标准的结构化信息，经数据通信网络，在贸易伙伴的计 算机系统之间进行电子传输。这种传输不需人工干预或人 工干预程度极小。 一个完善的EDI专用系统，它本身也具有如下特征：数据 的采集、信息的存储、信息的传输、信息的加工、信息的 输出，它的基础是电子数据处理（EPD）。 交通运输与物流学院 11.2.2 交通运输中的电子数据交换（EDI）技术 4数据的标准化 数据的标准化是实现电子信息交换的保证。EDI最根本的 特征，就在于它是标准格式商业文件的传输。EDI是计算 机与计算机之间的对话，确切地说，是贸易伙伴间以及贸 易管理部门之间通过计算机进行的对话。这种复杂的相关 性，就决定了EDI在应用之前必须确定好各方面都能同意 的统一格式和标准。 EDI系统的标准由两类标准组成。一类是网络通信协议 ，另一类标准就是EDI的数据标准化，即通信报文标准。 交通运输与物流学院 11.2.3 交通运输中的GPS技术 1GPS概述 GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System的首子母缩写，其中又含义为 ：导航卫星授时与测距全球定位系统。 GPS系统与其他导航系统相比有如下特点： 全球连续定位 定位精度高。 抗干扰能力强。 被动性全天候导航。 交通运输与物流学院 11.2.3 交通运输中的GPS技术 1GPS概述 （1）GPS系统 GPS系统由空间卫星系统、地面控制系统和用户接收系 统三部分组成。 交通运输与物流学院 11.2.3 交通运输中的GPS技术 1GPS概述 （1）GPS系统 空间卫星系统 图11.2 GPS空间卫星系统 图11.3 不同类型的GPS卫星 交通运输与物流学院 11.2.3 交通运输中的GPS技术 1GPS概述 （1）GPS系统 地面监控系统 地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地 上的5个监测站、一个主控站和三个注入站构成。该系统 的功能是：对空间卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫 星注入更新的导航电文。 交通运输与物流学院 11.2.3 交通运输中的GPS技术 1GPS概述 （1）GPS系统 用户接收系统 图11.4不同类型的GPS接收机 交通运输与物流学院 11.2.3 交通运输中的GPS技术 2.GPS的基本工作原理 GPS的工作原理，简单地说来，是利用了我们熟知的几何与物理上 一些基本原理。首先我们假定卫星的位置为已知，而我们又能准确测 定我们所在地点A至卫星之间的距离，那么A点一定是位于以卫星为 中心、所测得距离为半径的圆球上。进一步，我们又测得点A至另一 卫星的距离，则A点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。我们还可 测得与第三个卫星的距离，就可以确定A点只能是在三个圆球相交的 两个点上。根据一些地理知识，可以很容易排除其中一个不合理的位 置。当然也可以再测量A点至另一个卫星的距离，也能精确进行定位 。以上所说，要实现精确定位，要解决两个问题：其一是要确知卫星 的准确位置；其二是要准确测定卫星至地球上我们所在地点的距离。 交通运输与物流学院 11.2.3 交通运输中的GPS技术 3GPS在交通中的应用 （1）GPS在道路工程中的应用 GPS在道路工程中的应用，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。 （2）GPS在汽车导航和交通管理中的应用 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；提供出行路线规划和导航；信息查询；话务 指挥；紧急援助。 交通运输与物流学院 11.2.4 交通运输信息系统 1运输信息系统 （2）运输信息分类 运输信息可分为宏观的运输信息和微观的运输信息。 宏观的运输信息 宏观的运输信息是指运输活动所发生的地理空间和人文环境中的特征 、规定等，包括各国、各地的交通法律和规则、路况信息、地理状况 和信息（包括陆路、水路和航空）。 微观的运输信息分为户外运输信息和仓库内运输信息。 交通运输与物流学院 11.2.4 交通运输信息系统 1运输信息系统 （3）运输信息系统 运输信息管理依赖于良好、健全的运输信息管理系统。运 输信息管理系统是指为提高运输企业的运输能力、降低物 流成本、提高服务质量而采取现代信息技术手段建立的管 理信息系统，是多个专门信息系统的集合。从而实现运输 方式（或承运人）的选择。路径的设计、货物的整合与优 化以及运输车辆线路与时间的选择。运输信息管理系统主 要是货物的追踪管理和车辆的运行管理。 交通运输与物流学院 11.2.4 交通运输信息系统 2交通信息系统 （1）交通信息系统的特点及分类 按照获取信息的时间，交通信息系统可以分为如下两类： 出行前信息服务系统 出行中信息服务系统 按照获取信息的种类，交通信息服务系统可分为如下四类 ： 个性化信息服务系统 车载路径诱导及导航系统 交通流信息诱导系统 停车场信息诱导系统 交通运输与物流学院 11.2.4 交通运输信息系统 2交通信息系统 （2）交通信息服务系统构成 交通信息服务系统主要由交通信息中心、通信网络和用户 信息终端三大功能单元组成。 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 1交通运输综合信息平台框架 交通综合信息平台主要包括以下几个方面的功能： （1）交通综合信息平台对来自异构数据源的数据进行处理，利用多种 数据处理技术形成有效信息，并且利用数据仓库、数据挖掘、知识发 现等技术获得单个系统所无法获得的信息和知识，促进各类交通信息 的充分利用。 （2）通过交通综合信息平台实现各个交通子系统之间的数据共享和交 换，从而有效地对各交通子系统进行数据整合以及功能集成，实现系 统的有效集成，提高系统效率。 （3）交通综合信息平台可以基于所形成的大量有用知识建立交通辅助 决策支持系统，对交通运输状况进行解释、预测、验证等，并且通过 一系列的推理与计算，为交通管理者、交通参与者提供辅助决策支持 功能。 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 1交通运输综合信息平台框架 信息平台在交通运输系统中起到下列重要作用： 信息共享交换枢纽； 数据分析处理中心； 数据应用支持平台； 公众信息服务窗口； 交通资源展示空间。 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 1交通运输综合信息平台框架 根据综合信息平台的不同功能可以将综合信息平台分解为 以下4部分，如图11.5所示。 （1）基于GIS的后台数据仓库 （2）综合信息处理中心 （3）知识库 （4）各子系统之间的接口部分 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 1交通运输综合信息平台框架 智能化、集成化和模块化是交通运输信息综合平台具有的 基本特征。具体表现如下四个方面： （1）集成化的综合交通信息数据库； （2）离散的交通综合运输信息应用服务门户； （3）共用的数据交换平台； （4）模块化相关计算与各种优化模型。 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 1交通运输综合信息平台框架 交通运输综合信息平台的建设应遵循以下几个原则： （1）统一性原则 （2）开放性原则 （3）简便性原则 （4）可扩展性 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 2交通运输综合信息平台信息来源和应用 综合信息平台的信息主要来源于几个方面： （1）道路（包括公路与轨道交通）动态交通信息和静态交通信息（包 括车站、码头信息以及其他相关信息）； （2）道路动态交通信息主要是通过各种检测设备提供的道路实时采集 信息和运营人员的报告。 （3）观测的动态道路交通信息和静态交通信息主要是基础地理信息， 道路交通地理信息、交通管理设施信息以及车辆、出行者、用户等的 相关信息； （4）其他交通信息主要是民航航班、铁路列车时刻表的动态信息和票 务信息，铁路列车到发及铁路客票信息，城市公共汽车、地铁、轻轨 交通等的信息、高速公路交通信息，物流与货运等信息。 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 3交通综合信息平台的系统结构 (1）总体结构 交通运输信息系统是指城市交通、民航、铁路、高速公路等相应的业 务管理部门的基础综合交通管理信息系统。 图11.7交通综合信息系统结构示意图 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 3交通综合信息平台的系统结构 (2）集成化的信息平台 集成化信息平台总体结构组成包括了门户平台、数据平台、应用平台 、安全平台等四大部分。 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 4交通运输综合信息处理 根据不同的需求对数据进行规范化处理分析，并提供不同 的信息是综合信息平台数据组织处理的一个重要内容。对 不同数据类型采用不同的处理分析方法，主要包括： （1）数据抽取 （2）数据挖掘 （3）信息融合 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 5综合信息平台的数据查询和分析 数据的查询、分析是根据不同服务对象的不同要求，对综 合信息平台中大量的数据信息进行查询、分析，并输出所 需信息。综合信息平台数据的查询、分析与综合信息平台 中的专用信息平台的应用是紧密相联系的。 交通运输与物流学院 11.2.5 交通运输综合信息平台 6综合信息平台数据的输出与显示 综合信息平台中的数据输出和显示是将它所提供的信息通 过各种方式传送到服务对象和信息的使用部门。综合信息 平台输出的内容有专用图、表格、报告、数字、文字等多 种形式。输出设备则有高分辨率彩色显示器、可变电子信 息板、电子站牌、车载导航系统的显示设备、车载收音机 、彩色绘图机、打印机等。 交通运输与物流学院汽车与交通工程学院 11.3 交通运输与现代物流 交通运输与物流学院 11.3.1交通运输与现代物流的关系 1交通运输与现代物流的不同点 现代物流是指物质资料从供给者向需要者的物理性转移， 是创造时间性、场所性价值的经济活动。它是以给顾客提 供优质的服务为目标，以信息技术为支撑，以交通运输为 主要手段，结合包装、装卸、搬运、储存等环节，为供应 链各个节点上的企业提供后勤服务的经济活动。随着现代 物流的发展，物流业已经逐渐成为沟通生产和流通两大环 节的融合点。 交通运输与物流学院 11.3.1交通运输与现代物流的关系 1交通运输与现代物流的不同点 而传统意义上的交通运输是指公路、铁路、水运、航空和 管道等各种交通运输方式独自或组合在一起，以满足货物 移动为目标的经济活动。与物流活动不同的是，传统的运 输只考虑物品的空间移动，运输业者和承运者也只是简单 的承托关系。信息时代的到来，使得信息技术日新月异并 与过去在交通领域中一直占压倒地位的运输技术共同构成 当今社会交通运输的两大支撑。现代运输不断把信息技术 融合进去，发展出如智能交通运输的现代化交通运输系统 ，使得运输业深入物流领域成为必然。 交通运输与物流学院 11.3.1交通运输与现代物流的关系 2交通运输与现代物流的联系 （1）交通运输是物流的有机组成部分 （2）交通运输在电子商务中发挥基础作用 （3）现代化运输体系的形成是实现物流管理现代化的基础 （4）物流服务必须考虑运输因素的影响 交通运输与物流学院 11.3.1交通运输与现代物流的关系 3现代物流优于传统运输体系的特点 （1）多种运输方式的集成，把传统运输方式下相互独立的海、陆、空的各个 运输手段按照科学、合理的流程组织起来，从而使客户获得最佳的运输路 线、最短的运输效率、最安全的运输保障和最低的运输成本，形成一种有 效利用资源、保护环境的“绿色”服务体系。 （2）它打破了运输环节独立于生产环节之外的分业界限，通过供应链的概念 建立起对企业供产销全过程的计划和控制，从整体上完成最优化的生产体 系设计和运营，在利用现代信息技术的基础上，实现了货物流、资金流和 信息流的有机统一，降低了社会生产总成本，使供应商、厂商、销售商、 物流服务商及最终消费者达到皆赢的战略目的。可以说，物流服务是为企 业营销进行的创造性设计。 （3）它突破了运输服务的中心是运力的观点，强调了运输服务的宗旨是客户 第一，客户的需求决定运输服务的内容和方式，在生产趋向小批量、多样 化和消费者需求趋向多元化、个性化的情况下，物流服务提供商需要发展 专业化、个性化的服务项目。 交通运输与物流学院 11.3.1交通运输与现代物流的关系 3现代物流优于传统运输体系的特点 （4）运输只注重实物的流动，物流同时还关注信息流和增值流的同步联动。信 息流不仅通过电子或纸质媒介反映产品的运送、收取，更重要的是反映物流 服务质量由市场作出的评价。增值流是指物流所创造的形态效用（通过生产 、制造或组装实现对商品的增值）、地点效用（原材料、半成品或成品从供 方到需方的位置移动）和时间效用（商品或服务在客户要求的时间内