基于WebGIS的山区无线基站选址研究

CHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)MAY2007No.9 经验与交流 我国幅员辽阔、地理环境多样,需要发射一颗新 卫星发展移动多媒体广播业务,实现对山区、牧场, 海岛等偏远地区进行覆盖。这颗卫星只用于我国的 移动多媒体业务,要求卫星覆盖特定区域,因此可以 根据特定业务的需要设计卫星天线,这样的波束较 全球波束窄,可以提高卫星的有效辐射功率,从而增 加了系统容量。又由于我国人口分布不均,在广大农 村地区,西部较偏远的城镇地区通过卫星来覆盖具 有投资少,见效快等特点,而对于东部比较发达的大 城市,由于人口密度比较大,对辐射功率低的地方可 以采用与T-DMB等技术相结合的手段实现覆盖。 5 结束语 S-DMB技术在韩国已经取得了成功,目前我国 就业形势越来越严峻,加快发展移动多媒体技术 S-DMB有助于缓解就业压力,创造效益。本文仅对 S-DMB技术进行浅析,而系统直放站的数量和布局, 总体经济性,运营模式等方面还有待于进一步研究。 参 考 文 献 [1]王秉钧,王少勇,田宝玉等编著.北京:现代卫星通信系统.电子工业出版社,2004年 1 引言 我国的农村人口约占全国总人口的七成,当前 移动用户普及率低下,尚有很大的发展空间。但是农 村人口稀少,且人均收入低,用户数和人均话务量均 偏低,因此农村网络建设中投入收益比将是非常重 基于WebGIS的 山区无线基站选址研究 洪鲲浪 (福建移动通信漳州分公司 漳州363000) 摘 要 受地形因素的影响,山区无线基站选址一直是困扰工程技术人员的难题。本文以 TIN的可视 域分析算法理论结合 WebGIS平台提出了一套山区基站选址技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,并结合福建移动通信漳州分公 司系统建设的实践,论证了方案的可行性和正确性。 关键词 WebGIS TIN 无线基站 选址 遥感 CHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)MAY2007No.932 中国新通信(技术版) 2007.5 要的一个建设原则,应对基站的选址进行科学地分 析,以尽可能的减少资金投入。 GIS(GeographyInformationSystem,地理信息系 统)作为一门获取、处理、管理和分析地理空间数据 的重要工具、技术和学科,近年来在各行各业都得到 了广泛的应用。 在无线基站建设中,所必须考虑的地形条件、道 路交通状况、居民地分布情况等信息正是地理信息 系统存储、管理的对象,作为一门成熟的学科,GIS有 着完善的理论基础来对这些对象进行分析处理,因 此使用GIS来帮助我们进行基站的选址是十分合适 的。科学的基站选址能够有效的扩大GSM基站无线 覆盖范围,降低建设成本,提高收益,无论在技术实 现上还是在市场运作上都有很大的现实意义。 2 相关技术背景介绍 2.1 基站覆盖范围预测 基站选址的目的在于扩大无线基站覆盖范围, 提高话务质量。站址的优劣主要是由该站址的覆盖 范围决定的。根据所使用频率的不同,通常有两种不 同数学模型预测 GSM基站无线覆盖范围:Okumura 电波传播衰减计算模式和Cost-231-Walfish-Ikegami 电波传播衰减计算模式。GSM900MHz系统主要采 用 CCIR推荐的 Okumura电波传播衰减计算模式。 该模式是以准平坦地形大城市区的中值场强或路径 损耗作为参考,对其他传播环境和地形条件等因素 分别以校正因子的形式进行修正。GSM1800MHz系 统主要采用欧洲电信 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 协会推荐 Cost-2-Wal- fish-Ikegami电波传播衰减计算模式。该模式的特点 是从对众多城市的电波实测中得出的一种小区域覆 盖范围内的电波损耗模式。 不管是用哪一种模式来预测无线覆盖范围,都 只是基于理论和测试结果统计的近似计算。由于实 际地理环境千差万别,很难用一种数学模型来精确 地描述。同时,目前提供的电波传输模型大多是针对 城市通信规划建设的实际情况研究开发的,山区农 村地理环境复杂,电波传播受地形影响十分显著,基 于准平坦地形的覆盖预测模型就更加难以发挥作 用,因此需要有一门能对地形影响进行科学分析的 理论来进行辅助选址。 2.2 基于TIN的可视域分析 2.2.1 数字高程模型下的TIN(不规则三角网) 数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)是 地形 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面形态属性信息的数字表达,是带有空间位 置特征和地形属性特征的数字描述,在GIS领域属 于空间分析的范畴。 TIN (Triangulated Irregular Network,不规则三角网)是一种表达数字高程模型的 方法。TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为 相连的三角面网络,区域中任意点落在三角面的顶 点、边上或三角形内。如果点不在顶点上,该点的高 程值通常通过线性插值的方法得到(在边上用边的 两个顶点的高程,在三角形内则用三个顶点的高 程)。TIN是一个三维空间的分段线性模型,在整个 区域内连续但不可微。 当然,可视域和基站的真正覆盖范围是有一定 偏差的,由于站点的可视域忽略了电波反射、衍射等 因素的影响,但由于它清晰地反映了站址的地形遮 挡情况,因此对我们实地选址的帮助是很大的。我们 还可在地图上显示公路、居民区等要素,便于选址参 考。 2.2.2 基于可视域分析算法———视线与边相交法的 改进 基于TIN的可视域分析又称通视分析,是指根 据指定的观测点、最远视距和距地表高度,考虑地形 遮挡,计算出在该点向四周了望,所能够看到的最大 范围,在GIS中属于空间分析的范畴。针对可视域分 析功能的实现,有如下两种算法。 33 CHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)MAY2007No.9 传统算法:视线 s=VT与 TIN地 形上所有的三角形都进行一次相交运 算,以判断是否有三角形遮挡住目标 点。如果存在一个三角形能够遮挡住 目标点T,则目标点T与视点V之间 是不能通视的该算法的缺点是计算量 大,效率低。 视线与边相交法的改进:给定一 个 TIN数字地形 D=(∑,φ),在 D上 有视点V和目标点T,计算V与T之 间的通视性,可以不计算视线与地形 三角形的交点,而是计算视线 s=VT 在x-y平面上的投影(记为s)与∑边 的交点。在 s与∑ 的每一条边 e的交 点P处,检验s是否位于D相应于边e 的地形上面。如果在所有这样的交点 处视线s都在相应的地形上面,那么视点V和目标点 T是可以通视的。 视线与边相交的简单算法要对地形中所有的三 角形边都计算与视线投影的交点,并进行交点检验。 但从图1上可以看出,如果计算交点之前可以预先 判断出哪些边需要计算与视线的交点,或者在计算 过程中选择推进方向,只计算那些有效的交点,即可 大大减少通视性判断时间。 3 利用 WebGIS进行山区基站建设的解决 方案 在山区农村,基站覆盖范围受当地地形影响很 大,目前实际建设过程中,往往需要建设人员实地勘 察,这样做不仅费时费力,也很难得到科学的站址。 据调查,目前在工程人员当中还没有形成一个比较 科学的山区基站选址方法,实际选址和定点过程偏 于主观。经过深入研究,笔者认为以TIN的可视域分 析算法理论结合WebGIS平台可以得到一个较完善 的山区站址选择方案。 3.1 方案的实现 3.1.1 数据的采集模式 空间数据获取是系统建设首先要进行的任务, 它可以有多种实现方式包括数据转换、遥感数据处 理以及数字测量等等。 山区面积广阔,实地数据测量工作量大,耗时耗 力,因此适合采用遥感数据处理的办法,即通过立体 像对进行立体观测的测量方法。针对遥感影像的矢 量化处理流程见图2。 3.1.2 WebGIS结构的建立 所谓WebGIS是指基于 Internet平台、客户端应 用软件采用 WWW 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 并运行在 Internet上的地理 信息系统,其核心是在GIS中嵌入HTTP和TCP/IP 标准的应用体系,实现在Internet中对空间信息进行 显示、传输、互操作以及实时处理等GIS功能。 WebGIS平台的搭建使用ESRI(美国环境系统 研究所)的GIS服务器ArcGISServer。ArcGISServer 是一个用于构建集中管理、支持多用户的企业级GIS 应用的平台。可以构建Web应用、Web服务、以及其 他运行在标准的dotNET和J2EEWeb服务器上的企 业应用。 搭建的WebGIS功能结构体系包括客户端浏览 器、Web服务器、WebApplicationServer、GISServer 四层结构,见图3。 1.客户端浏览器 客户端负责客户与系统的交互,为用户服务提 供可视化界面,用来接受用户输入和显示信息,客户 端页面可根据各种脚本语言进行定制,实现各有特 色的页面。 CHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)MAY2007No.9CHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)MAY2007No.9CHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)MAY2007No.934 中国新通信(技术版) 2007.5 2.Web服务器 可采用IIS(InternetInformationServer)为Web Server。 3.WebApplicationServer(应用服务器) 运行 ArcGISServer为地图应用服务器,管理 WebServer上的地图应用服务,如地图服务的建立、 注销、启动、停止和服务器的参数配置,处理客户端 的请求,地图的放大、缩小、漫游等。 4.GISServer(GIS服务器) 主要由 ServerObjectManager(SOM)和 Server ObjectContainer(SOC)组成。GISServer作为管理 server对象的主机,是一个对象、应用程序和服务的 集合,主要由一个SOM和SOC组成,SOM用于管理 分布于一台或多台的 ServerObject;SOC是作为 ServerObject运行的主机,由 SOM统一进行管理。 ServerObject是一个包含地理数据和地理图形的软 件对象,由GISServer统一管理并在SOC上运行。 3.1.3 系统结构图 如图4所示,系统主要分为三个部分,包括数据 库、模型库和 WebGIS平台。数据库包括地图数据、 空间数据以及非空间数据,模型库即基于TIN的可 视域分析算法模型,WebGIS是承载数据与模型的平 台,数据库与模型库通过这一平台输出分析结果。 3.2 其他注意事项 基站选址不仅要实现居民区 域的交通区域的信号覆盖,某 个区域的站点最优化组合也是 应当考虑的。鉴于数据采集的 误差以及数据更新频率上的限 制,系统模拟选址的结果可能 与实际存在某种程度上的偏 差,因此对模拟结果的实地勘 测必不可少,以确保选址结果 的可行性和正确性。 4 福建移动通信漳州分 公司系统建设实例 2005年 12月 31日,中共中 央国务院出台了《关于推进社 会主义新农村建设的若干意 见》,《意见》要求我国要积极推进农村信息化建设, 充分利用和整合涉农信息资源,强化面对农村的广 播电视电信等信息服务。 福建省漳州市,80%以上是农村人口,农村通信 基础设施建设还比较薄弱,特别是边远山区和海上 渔场,农渔产品市场价格信息不畅、不及时等“通信 难”问题一直是制约农村经济发展及农民生活水平 提高的瓶颈。由于山区农村的基站建设任务艰巨,福 建移动通信漳州公司尽管圆满完成了“村村通”工程 建设,但却消耗了大量的人力物力。为提高基站选址 的效率和科学性,尽可能的减少由于基站不合理选 址而搬迁导致的资源浪费,笔者尝试利用 ESRI的 ERDAS进行遥感影像处理,采用ArcGISServer构建 WebGIS平台,并以TIN的可视域分析算法理论为基 础进行基站选址系统的搭建。 整个系统开发主要可以分为两个阶段: 第一个阶段主要是系统数据组织。地理图层主 要包含高山、村落、田野、河流、植被等。数据主要在 具有统一比例尺和地理坐标系统的地图上按规范 化、标准化要求数字化而获取。 第二个阶段是系统功能集成。系统主要集成如 下的一些功能: (1)在服务器上存储区域内的基站情况及其属 性数据,并远程维护; 35 CHINANEWTELECOMMUNICATIONS(TechnicalEdition)MAY2007No.9 100000对点的通视性计算结果 5000对点的通视性计算结果 算法一 算法二 算法一 算法二 可通视点对 25187 26397 612 637 计算时间(μs) 6514270 553824 203145 21524 表1 通视性计算结果比较 (2)计算任意一点的可视域并在图上显示; (3)计算指定点的现有基站信号覆盖情况并在 图上显示; (4)任意两点间的通 视性分析; (5)查询某一范围内 包含的站点情况,以及面 积、长度量算。 (6)算法模拟:本文 采用山区 一 段 全 长 为 120km的地形数据,对各 种通视性算法进行比较 分析,对不同算法进行了 大量的试验。例如,取 100000个视点与目标点 对,这些点在地形上的位 置是随机的,它们在地形 之上的高度是0~100m之 间的随机值,计算这些点 之间的两两通视性。计算 结果见表1,表中时间为总计算时间,单位为微秒。 (说明:传统算法为算法一,改进的视线与边相 交法为算法二)。 可见,对传统算法的改进可以大幅度提高计算 效率,适合采用。图5为系统实际运行界面。 5 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 与展望 使用本系统分析,并综合考虑了施工难度等相 关因素后,选取了若干试点进行测试。在施工进程 中,工程人员可通过网络远程访问服务器上的数据, 大大提高了工作效率。基站建成后,据相关工作人员 反映,测试站点基本上能够覆盖周围12km的道路 居民地话务量,通话质量等都能够让人们满意。 综上,我们可以发现 WebGIS在移动通信无线 基站选址中的应用是成功而且必要的。实际上,我们 还可以利用嵌入式GIS设备实时测量记录各地的信 号情况,然后通过集中分析来进行通信网络优化。 GIS在无线通信领域的应用前景是很广阔的,本文 所涉及的只是一个比较典型的技术方案,相信GIS 在无线通信工程建设的其他方面也能够得到有效的 利用。 36