一、ITS的定义

当人类进入21世纪时，全球公路上将会出现越来越多的高技术驾驶辅助系统，智能交通系统ITS（Intelligent Transportation System）是交通发展的一次革命。ITS 能够利用现有的道路设施，减少交通拥挤，加强对车辆的集中管理和调度，为驾驶员提供足够的交通、安全、娱乐等信息，实现人、车、路的密切结合与和谐统一，这将极大地提高交通运输效率，保障交通安全，增强乘车的舒适性，改善环保质量，提高能源的利用率。为此ITS已引起各国的重视。北美和欧洲以及亚洲的日本等经济发达、交通拥挤的国家，都花巨资把ITS列入国家计划，以推动ITS的发展。以美国为例，每年用于智能交通系统的试验和部署经费为2.13亿美元，在75个大城市中，已有36个城市拥有中等或高水平的智能交通系统，另外10个城市也即将拥有。根据这种趋势的发展，在21世纪的中叶，全球各个国家的大型公路上都将拥有智能的管理系统。

90年代之前，美国把ITS叫IVHS（Intelligent Vehicle Highway system）即智能车辆道路系统。它强调车辆通过道路的智能化，以实现道路的交通环境安全快速。从对象来讲，IVHS仅限于车辆与道路；从技术上讲，已开始涉及到21世纪的交通系统技术。因而1994年9月，美国率先将IVHS系统改为ITS系统。这之前欧洲则把ITS称之为Telematic，意思是电子计算机技术＋电子技术＋通讯技术。1994年9月之后，欧洲也把Telematic改为ITS了。目前，世界上公认的ITS智能交通系统的定义是：采用电子计算机技术、电子技术和现代通讯技术，使车辆和道路智能化，以形成道路的交通环境安全快速，从而达到缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶员疲劳的强度。经过近二十年的研究表明：实现ITS，可以使道路的通行能力提高二至三倍。车辆在智能道路上行驶，停车次数可以减少30％，行车时间减少13％～45％，交通事故可以成倍地减少。更为重要的是，只有在交通系统中实行ITS，这样的交通系统才是真正的可持续的交通系统，这样的交通系统才是当今世界上正面效应最大、负面效应最小的交通系统。

二、ITS的组成

一个完整的ITS管理系统，应该是以下多方面系统的结合。

1．交通管理系统：包括交通事故检测技术，路径诱导技术、道路测量通讯技术、交通预测术、停车收费技术和停车诱导技术。

2．公共交通系统：包括公交信息系统，公交智能调度系统、公交定位系统、公交电子车票系统、专用道系统、需求管理系统。

3．信息服务系统：包括车辆交通信息服务系统、社会交通信息服务系统。

4．监控系统：包括视频检测技术、电视监控技术。

5．安全系统：包括车辆自动驾驶系统，实时动态导航系统、车辆防碰撞系统。

6．物流管理系统：包括货物集散系统，物流计算机管理系统。

三、GPS在ITS中的应用

ITS作为一套完备的服务体系，要完全实现智能化管理，关键的问题就是要准确地知道车辆当前所在的位置，这个问题通常采用全球定位系统GPS（Global Positioning System）技术解决。GPS是美国维护的卫星全球定位系统，它可以为地面用户提供精确的三维位置、三维速度和时间。它由24 颗距地面2万多公里的人造地球卫星组成，形成对地面连续、均匀地覆盖。GPS 定位具有全天候、实时性和高精度的特点，因此倍受测量和导航用户的青睐。但美国政府为了维护自身的利益，对GPS采用了人为降低精度的SA 技术，对一般的民用用户实行较差的定位服务，精度在百米水平，这是不能满足车辆定位的要求的。解决这个问题的方法之一是采用差分技术，通过求差（通常包括位置差分和伪距差分），部分地消除距离不远的两个单点的卫星钟差、星历误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差。经过差分技术处理之后，民用GPS 的精度可达到3～5米水平。

GPS在ITS中的应用主要体现在车辆导航上，其中车辆定位导航应用发展最快，并取得了巨大的经济效益和社会效益。目前，GPS 车辆应用有三种类型，一是美国的汽车急救系统；二是日本的车辆导航仪；三是中国的车辆调度系统。其中日本的车辆导航仪应用最具规模，而且已有全国性的与之匹配的道路交通信息系统及其中心。美国的急救系统也在不断扩大应用之中。

1．车辆导航仪。在ITS系统中，功能之一就是集成信息服务功能，它所涉及的领域有信息处理及数据库技术，包括路线引导服务、旅行者信息服务、出行信息服务、驾驶员信息服务等主要功能。车辆导航仪则完全能提供这些功能，它由四个部分组成：定位、定向、 定时信息以及与当前位置相关的地理信息数据部分；提取信息进行一系列的数据处理，实现地图匹配的处理部分。集中体现车辆自主导航的功能的专家系统、辅助决策系统， 用以实现不同条件下的路径搜索的智能部分。虽然GPS具有定位精度高、实时效果好的优点，基本能够满足未来ITS中的车辆导航的要求。但在高楼林立的城市环境中，GPS的信号容易被建筑物所遮挡，更具精度的卫星定位和推算系统将进一步启用。GPS同航位推算相互补充，形成一个稳定的汽车导航平台。同时电子地图存储在CD －ROM 中可显示在显示器上，使用起来非常方便。

2．车辆监控系统。车辆监控系统是集GPS、GIS和现代通信技术于一体的高科技系统，主要功能是对移动车辆进行实时动态跟踪，利用无线通信设备将目标的位置和其他信息传送至主控中心，在主控中心进行地图匹配后显示在监视器上。主控中心还能够对移动车辆的准确位置、速度和状态等必要的参数进行监控和查询，从而科学地进行调度和管理，提高运营效率。如果移动车辆遇到麻烦或其安全受到威胁，可以向主控中心发送报警信息，及时地得到附近保安部门的支援。车辆监控系统在ITS中的应用是相当广泛的。

车辆导航仪和车辆监控系统都是ITS中非常关键的部分，利用它们可以很好地实现交通运输的控制、旅行信息服务、道路应急等多种信息服务。而GPS接收机在这两个系统中都是核心的定位部件，起着重要的作用。

四、ITS未来的应用

ITS可以用于交通状况的模拟、监测和控制,以及操作员决策支持、事故处理管理和乘客信息管理等。在建立完整的信号灯、传感器、信息指示电子系统和交通管理中心的基础上，根据不同的资源建立模型，这主要是根据有经验的操作员处理交通行为的经验、知识以及交通干线的结构、操作程序、安全法规和特殊的政府规定等，建立事件特殊反应数据库。操作员可以根据数据库进行推理，在紧急情况下提出控制策略和建议。这样，操作员仅通过简单的按动鼠标就可以及时地对事故作出反应，完成某些路段的关闭或通行信号设置。在操作员确认事故信息后,利用鼠标点出发生事故的路段，ITS就会根据数据知识库和安全规则等计算出哪个路段禁行(红灯)、如何疏导交通(绿灯)、在信息牌上显示目前的限速或警告信息、哪些红绿灯应随之改变等。

ITS在交通网络的基础结构如铁路与地铁的管理中也发挥着重要的作用。在车站内,ITS应用于设施管理,如安全、车费管理、自动电梯、乘客信息管理及紧急事件处理。

船运方面，对运输过程中的稳定平衡以及装卸货物的顺序、位置等都有很高的要求 ,因此,应用ITS优化货物的装卸方式是很重要的,同时还可以提高码头、港口的运作能力。而在航空领域随着竞争日趋白热化,采用先进的智能化管理信息系统是大势所趋。

未来的运输方式和物流服务

一、物流服务的发展

美国物流管理委员会把物流定义为以满足客户需求，对原材料、流程清单、成品及有关信息从起点到消费者的高效低价流通和仓储进行策划、实施和控制的过程。物流已经成为来自发达国家和发展中国家的货物全球化生产与销售过程中的一项重要的增值服务。它不仅改变了生产贸易和运输方式，而且对发货人和运输服务提供者都产生了影响。在评价物流服务对发展的影响前，我们有必要考察一下其中的基本的经济因素。对于发货人或者任何贸易企业来说，以有竞争力的价格，在恰当的时间、地点，提供恰当的货物是至关重要的。为协调这些功能，企业则需要建立起一种多少有些精密度的信息管理系统，对订单、发票及其它有关货物流通的商业法律文书及货物流通本身及相关交易保证控制。

这些有关运输 、仓储和配送的安排与相关信息管理一起构成企业的整个物流战略，以此决定企业对运输和物流服务的需求。而这一物流策略的实施将带来三个成本因素之间的协调，使整个系统得到优化，因此，其重要性显然超过单个子系统的优化，比如运输。实际上，这表示发货人针对物流系统有了选择的余地。有时，如果处理/仓储、管理过程中的低价位能弥补运输过程中的高价，发货人甚至会选择高价位的运输。因此，如果整个系统效率得到提高，那么某一特定模式或环节中的低效率也可能会被人们接受。

二、物流管理和信息系统

全过程控制是物流管理的核心问题。供应商必须全面、准确、动态地把握散布在全球各个中转仓库、经销商、零售商以及汽车、火车、飞机、轮船等各种运输环节之中的产品流动状况，并以此为根据随时发出调度指令，调整市场策略。对于大型商业机构而言，没有全过程的物流管理根本谈不上建立分销网络和供应配送体系。

信息系统正是支撑全过程物流管理的最重要的基础之一，传统的管理方式大多数以单据打印和统计报表为设计目标，无法解决供应商、仓储、运输乃至相关的增值服务之间的信息交流，因而无法满足物流管理的需求。在未来的Internet成为全球信息联络的中心时，物流管理系统所需要的所有信息可能通过网络迅速地传送，并可以实时地得到有关物流以及运输过程的有关信息，及时作出调整或改变，使物流的运输过程变得更快捷、更安全。

二、陆路运输和物流服务系统

陆路运输是货物从装货地点快速辐射到各地最方便的手段之一，这其中GIS和GPS系统的应用使得物流向更方便、易管理的方向发展。GIS（Geographical Information System，地理信息系统）是多种学科交叉的产物，它以地理空间数据为基础，采用地理模型分析方法，适时地提供多种空间的和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其基本功能是将表格数据（无论它来自数据库、电子表格文件或直接在程序中输入）转换为地理图形显示，然后对显示结果浏览、操作和分析。其显示范围可以从洲际地图到非常详细的街区地图，显示对象包括人口、销售情况、运输线路以及其他内容。

GIS应用于物流分析，主要是利用GIS强大的地理数据功能来完善物流分析技术，完整的GIS物流分析软件集成了车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等。

1．车辆路线模型：用于解决一个起始点、多个终点的货物运输中如何降低物流作业费用，并保证服务质量的问题，包括决定使用多少辆车，每辆车的路线等。

2．网络物流模型：用于解决寻求最有效的分配货物路径问题，也就是物流网点布局问题。如将货物从N个仓库运到M个商店，每个商店都有固定的需求量，因此需要确定由哪个仓库提货送给哪个商店所耗的运输代价最小。

3．分配集合模型：可以根据各个要素的相似点把同一层上的所有或部分要素分为几个组，用以解决确定服务范围和销售市场范围等问题。如某一公司要设立X个分销点，要求这些分销点要覆盖某一地区，而且要使每个分销点的顾客数目大致相等。

4．设施定位模型：用于确定一个或多个设施的位置。在物流系统中，仓库和运输线共同组成了物流网络，仓库处于网络的节点上，节点决定着线路，如何根据供求的实际需要并结合经济效益等原则，在既定区域内设立多少个仓库，每个仓库的位置，每个仓库的规模，以及仓库之间的物流关系等问题，运用此模型均能很容易地得到解决。

GPS是ITS智能管理系统的应用中已经提到的全球定位系统，它在物流中的应用也很相似。

1．汽车自定位导航和调度。车辆导航将成为未来全球卫星定位系统应用的主要领域之一，准确的自定位、跟踪调度过程能够迅速地了解当前物流的运输状态，方便管理。

2．铁路管理。通过基于GPS的计算机管理信息系统，可以实时收集全路列车、机车、车辆、集装箱及所运货物的动态信息，可实现列车、货物追踪管理。只要知道货车的车种、车型、车号，就可以立即从纵横交错的铁路网上流动着的几十万辆货车中找到该货车，还能得知这辆货车现在运行状态以及车载货物发货信息。

3．用于军事物流。 全球卫星定位系统首先是因为军事目的而建立的，在军事物流中，如后勤装备的保障等方面，应用相当普遍，在世界各地驻扎的大量军队无论是在战时还是在平时，都对后勤补给提出了很高的需求。