数字公路建设关键技术研究
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摘要：数字公路在全国还没有普及和推广，只在信息化发达的东部某些城市进行了试点，本文研究了数字公路在建设过程中存在的一些关键技术，对其作用及功能进行了阐述，以期对后继建设者有帮助及参考作用。
关键字: 数字公路；关键技术
一、数字公路概念
20世纪90年代末，美国提出“数字地球”概念，随着信息化过程又形成了“数字政府”、“数字城市”等概念；数字公路起源于数字地球，是数字城市等概念的延伸，通过将公路信息数字化，实现网络上的传输和处理，最大限度地为公路运营与发展服务；其核心思想是利用数字化的手段来处理整个公路诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使使用者能够以一定方式方便地获得他们所需要了解的有关公路的信息。
“数字公路”的具体技术实现体现在公路建设、管理中，就是充分利用数字化信息处理技术（交通数据自动采集技术、数据融合与挖掘技术、地理信息系统GIS、全球定位技术GPS、遥感技术RS、MIS、DSS）、网络通信技术（光纤通信、计算机网络、GSM、GPRS、CDMA）和车联网（DSRC和WAVE技术）等对公路设施数据、运行状态进行采集、存贮、传输、融合、挖掘、发布，实现公路交通运输的动态监控和科学辅助决策的服务功能，以缓解交通压力、提高通行能力、减少交通事故、提高紧急事件救援效率。
二、数字公路特点
1、软硬件结合
数字公路建设分为硬件（检测器、摄像机等）和软件（监控中心等）。软件依托于硬件，而硬件又需要软件管理，两者相辅相成、缺一不可。
2、硬件设施齐全，覆盖面广
硬件主要是监控设施，包括了车辆检测器、遥控摄像机、可变情报板、服务区信息设施以及能见度检测器。基本能够满足了公路信息化的要求。
3、软件系统功能强大、操作简便、直观生动
软件系统主要是监控中心系统。而该系统具有GIS调度、运行监控、业务处理、出行诱导、运行状况分析、路网运行信息查询报送等功能，全面而强大。由于监控中心系统采用了中心主机系统和大屏幕投影系统，操作十分简便，上手容易，并且可以通过大屏幕全程、全息、全面、直观的监控道路网交通状况。
4、信息发布的时效性强
通过监控中心实时、准确的发现道路路况、事故情况、车流运行状况，通过安装在道路上的信息发布设备，及时发布路况信息、交通诱导信息。
5、出行信息查询的准确率
根据公路基础信息和动态信息计算车辆的最短行车路线；给出道路路段的路况信息；提示交通气象信息和注意事项，并及时发布到网站上，出行者可以根据网络上的查询提前制定行车路线。
6、为公路管理部门提供管理数据
系统通过硬件采集各种数据和软件管理数据的方式为公路管理部门提供大量的业务数据，实现基于科学数据的管理决策。
三、数字公路关键技术分析
1、交通数据自动采集技术
交通数据采集技术是数字公路的基础，它的准确与否直接关系到应用层决策结果的准确与否。目前交通数据自动采集技术种类繁多，大致可以分为：线圈检测器、微波检测器、超声波检测器等。
线圈检测器的技术成熟，检测精度高，干线公路、高速公路近90％的布设线圈检测器。但是这种检测器安装过程对可靠性和寿命影响很大，易被重型车辆、路面修理等损坏，新建道路该类检测器运行基本正常，但是已建道路上一些已损坏，并基本没能得到修复。
微波检测器在恶劣气候下性能出色，可检测静止车辆，检测器安装精度要求较高，但是道路具有铁质的分隔带时，检测精度下降，沪宁高速公路、长江三桥桥面道路等全线布设并使用 ，设备安装方便，但价格较高；对占有率的检测精度高，对速度参数检测的准确度较低。
超声波检测器体积小，易于安装，使用寿命较长，可移动，检测精度受环境影响较大，该类检测器运行基本正常，检测精度基本满足要求，但是车型检测数据普遍误差比较大。
经过对各个检测器的实验分析，发现每个检测器都有优缺点，如果能将多个检测器融合使用，取其检测准确的参数并将其组合，就提供了一组可靠的采集数据，为以后的决策分析提供了基础，因此建议交通数据自动采集技术可以采用基于多检测器数据融合的工作模式，取其每个检测器的采集准确性大的参数，再加权组合融合成一组新的数据传输使用。
2、交通视频监控技术
交通视频监控系统能及时准确地掌握所监视路口、路段周围的车辆、行人的流量、交通治安情况等，为指挥人员提供迅速直观的信息从而对交通事故和交通堵塞作出准确判断并及时响应，对监控范围内的突发性事件录像取证，为事故处理和路政工作服务。
根据交通监控的实际需要，一般都会在交通路口、车站、商业区、公路收费口等重点部位安装可控摄像机或固定摄像机，采用视频电缆或光缆传输视频信号，在分中心采用模拟矩阵系统进行监控，利用智能交通监控系统，可以方便地实现网络平台的全网视频监控。
3、能见度检测技术
能见度检测设置在水网密集及地势低洼的路段。主要用于周期检测能见度，及时了解道路的能见度情况，提前做好交通流诱导和事故预警，避免危险情况的发生，减少区域路段的事故率。
适用于公路专用的能见度仪器类型
(1)单光路前向散射能见度仪:技术成熟，精度高，性能价格高，便于预警。
(2)摄像型能见度仪:充分利用现有设备，原理简单，但关键技术有待完善。
(3)后向散射能见度仪:体积小，结构简单，有应用前景。
在路网调度指挥系统中，能见度数据是及早发现事故隐患，发出预警的重要信息。实时检测全路网的能见度数据，为管理决策提供科学依据，达到高效、及时的目的。
4、交通信息发布技术
常见的交通信息发布技术一般由可变情报板、服务区信息发布屏、基于GPS/GIS的车载定位与导航技术、基于DSRC的交通信息发布技术等组成。
（1）可变情报板
主要在道路的主要入口、大量转向汇入主线交通的平交路口、与公路连接路口处设置，对车辆进行交通诱导。在收费站和服务区附近设置，发布实时的交通信息和公告。逐步与周围路网实现联动信息发布，发布对方路况，提前对即将驶入的公路状况进行发布，帮助驾驶人员选择线路、避让交通事件。
（2）服务区信息发布屏
交通信息查询终端放置在服务区内的旅客集散点，如餐厅、超市、休息厅。提供公路电子地图、服务设施分布、电子公告以及实时路况。信息发布屏主要播放交通路况、新闻、公路部门的宣传材料等视频和图文信息。
（3）基于GPS/GIS的车载定位与导航技术
基于GPS/GIS的车载定位与导航技术可以在电子地图上提供当前车辆所在的位置；查询并显示司机所关心的信息，如加油站、服务区、主要干道名称等；提供有关道路上的实时交通信息；给出到达目的地的最佳行驶路径。
（4）基于DSRC的交通信息发布技术
DSRC是一种高效的无线通信技术，它可以实现在特定小区域内（通常为数十米）对高速运动下的移动目标的识别和双向通信，应用于车辆和路侧系统、车辆和车辆之间的短程无线通信，路侧系统再通过有线通信和信息中心之间交换数据，实现车辆与整个系统的信息交互。用于交叉口机动车的避撞、紧急车辆信号优先、电子收费、商业车队通信和安全检测。
四、结语
随着信息化改革步伐的加快，“数字地球”的概念已经越来越深入人心，“数字公路”必将成为公路系统的一个重要组成部门。“数字公路”将使得国省干线公路成为继高速公路之后又一个实现信息化操作的道路。对交通将带来巨大的积极的影响，将全面提升国省干线公路的通行能力及运作效率。
参考文献：
1、公路水路交通信息化"十一五"发展规划 交通部，2006年.
2、江苏省公路信息化“十一五”发展规划 江苏省交通厅公路局，2006年
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