Arc GIS在移動(dòng)通信基站環(huán)境管理中的應(yīng)用分析

姜聞　尹丹　向波

【摘要】? ? 目前，大量高壓電力線和變電站進(jìn)入城市中心區(qū)，大量的移動(dòng)通信基站建設(shè)在敏感區(qū)，城市電磁環(huán)境變得復(fù)雜，城市電磁輻射環(huán)境日趨惡化，因此產(chǎn)生的電磁輻射環(huán)境問(wèn)題給政府部門造成巨大壓力。Arc GIS在移動(dòng)通信基站環(huán)境管理中的應(yīng)用，可以對(duì)輻射污染擴(kuò)散狀態(tài)進(jìn)行仿真，在提供便捷數(shù)據(jù)瀏覽和查詢方式的同時(shí)，可以高效提升系統(tǒng)交互屬性，對(duì)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作提供強(qiáng)力支持，在環(huán)境管理領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用空間。文中對(duì)Arc GIS技術(shù)在移動(dòng)通信基站環(huán)境管理中的應(yīng)用進(jìn)行分析，對(duì)電磁輻射環(huán)境管理工作提出建議。

【關(guān)鍵詞】? ? Arc GIS? ? 通信基站? ? 環(huán)境管理? ?網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

移動(dòng)通信基站的日趨增多主要是為了滿足信號(hào)覆蓋的需要，這些基站的布設(shè)密度一般在人群和樓群密集的地方相對(duì)較大，因?yàn)橐苿?dòng)通信基站建設(shè)引發(fā)的環(huán)境投訴不斷增多，移動(dòng)通信基站建設(shè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)也將人居環(huán)境帶入充滿人工電磁輻射的環(huán)境之中，電磁輻射污染成為最廣泛的環(huán)境影響因素，移動(dòng)通信基站環(huán)境管理問(wèn)題也成為熱點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題。

一、國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信基站環(huán)境管理現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)的移動(dòng)通信基站分布范圍廣泛，所有移動(dòng)通信基站的建設(shè)項(xiàng)目都要經(jīng)過(guò)國(guó)家環(huán)保部門的審批之后才能納入到各級(jí)的環(huán)境管理系統(tǒng)之中，其數(shù)據(jù)的管理方式一直沿襲傳統(tǒng)管理模式，使用Word和Excel等普通的數(shù)據(jù)形式進(jìn)行存儲(chǔ)，在基站的數(shù)據(jù)間形成多個(gè)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)的信息孤島，海量數(shù)據(jù)的開發(fā)和利用被弱化。移動(dòng)通信基站和其他類別的污染源產(chǎn)生的環(huán)境破壞能力不同，從外觀和技術(shù)上，相似和相同的污染源數(shù)量繁多，給電磁輻射污染管理帶去嚴(yán)重問(wèn)題。城市電磁輻射污染具有顯著地以源為中心或斷點(diǎn)的立體空間區(qū)域分布表現(xiàn)，目前傳統(tǒng)的電磁環(huán)境管理技術(shù)和手段已經(jīng)不能滿足城市復(fù)雜的電磁環(huán)境管理工作需要，通過(guò)固有經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘查實(shí)現(xiàn)基站地理位置獲得、環(huán)境要素分析和提取給電磁輻射管理帶來(lái)諸多不變，成本巨大。[1]

二、Arc GIS在移動(dòng)通信基站環(huán)境管理中的應(yīng)用

Arc GIS是一個(gè)豐富而全面的系統(tǒng)，通過(guò)使用，可用Arc GIS實(shí)現(xiàn)收集、組織、管理、分析、交流和發(fā)布地理信息的重要功能。ArcGIS是全球領(lǐng)先的地理信息系統(tǒng)（GIS）構(gòu)建和應(yīng)用的平臺(tái)，Arc GIS可供給全球用戶將地理知識(shí)在政府、企業(yè)、科技、教育和媒體領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，主要建立在地球科學(xué)和信息科學(xué)基礎(chǔ)之上，屬于地理學(xué)、地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、遙感等涉及空間數(shù)據(jù)采集、處理和分析的多種學(xué)科與技術(shù)綜合發(fā)展的結(jié)果，Arc GIS將這些技術(shù)與學(xué)科進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，和不同數(shù)據(jù)的空間和非空間數(shù)據(jù)鏈接，通過(guò)空間操作和模型分析，提供對(duì)規(guī)劃、管理和決策有用的信息產(chǎn)品。Arc GIS可以實(shí)時(shí)發(fā)布地理信息，便于所有用戶都訪問(wèn)和使用，系統(tǒng)可以在任何地點(diǎn)通過(guò)web瀏覽器和各種移動(dòng)終端設(shè)備進(jìn)行使用，以立體造型展現(xiàn)地理空間現(xiàn)象，表達(dá)空間對(duì)象間的平面關(guān)系，科學(xué)實(shí)現(xiàn)地理信息和虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的全面結(jié)合。Arc GIS是專業(yè)的地圖數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，已經(jīng)利用空間數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)掛靠改變傳統(tǒng)信息管理方法，地圖從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)電子地圖，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，促使環(huán)保部分對(duì)各種環(huán)境要素的管理變得更加簡(jiǎn)單。Arc GIS在環(huán)保領(lǐng)域可以廣泛運(yùn)用在水、汽、聲等空間中，可以仿真輻射污染擴(kuò)散，將受污染區(qū)域展示、對(duì)污染情況進(jìn)行分析，通過(guò)建立電磁輻射地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)基于Arc GIS信息化操作平臺(tái)，高效實(shí)現(xiàn)電磁輻射數(shù)據(jù)信息化管理，實(shí)時(shí)根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輻射污染源的安全防護(hù)有效距離做科學(xué)測(cè)算，為移動(dòng)通信基站的電磁輻射建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境管理工作提供強(qiáng)大技術(shù)支撐和輔助決策。因?yàn)橐苿?dòng)通信基站的數(shù)量龐大，所以現(xiàn)在基站的屬性信息也變得海量，單純以文字和表格的方式展現(xiàn)基站數(shù)據(jù)信息，在進(jìn)行查村和檢索分析的過(guò)程之中就會(huì)出現(xiàn)諸多麻煩，并且效率極低。

2.1數(shù)據(jù)庫(kù)管理

Arc GIS中的數(shù)據(jù)同時(shí)兼具空間位置和圖形信息，也有與其相對(duì)應(yīng)的屬性信息，數(shù)據(jù)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)源頭和海量，對(duì)數(shù)據(jù)的要求比較高。應(yīng)用Arc GIS進(jìn)行地理數(shù)據(jù)的組織管理，建立地理數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)來(lái)源包含基礎(chǔ)制圖數(shù)據(jù)、自然資源數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)和已有系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基站數(shù)據(jù)的矢量化。

應(yīng)用Arc GIS可以對(duì)基站數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行個(gè)性化定制，將地圖的展示界面進(jìn)行友好建立，促使數(shù)據(jù)以服務(wù)的方式進(jìn)行共享，實(shí)現(xiàn)環(huán)境管理數(shù)據(jù)的定量化分析和可視化管理，科學(xué)實(shí)現(xiàn)基站數(shù)據(jù)的查詢、打印、測(cè)量繪圖、定位和編輯等個(gè)性化功能。

2.2輻射強(qiáng)度分析

中國(guó)國(guó)家電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于全球來(lái)講遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)及其他。在國(guó)內(nèi)的輻射源環(huán)境管理工作之中，安全防護(hù)距離受到的關(guān)注是最為熱點(diǎn)的問(wèn)題之一，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB8702—1988），達(dá)到30-3000Mz頻率范圍之內(nèi)的公眾照射導(dǎo)出的極限值是0.4W/m2，所以，對(duì)于某一個(gè)單項(xiàng)目的影響必須限制控制在在GB870—88極限值的若千分之一。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通信基站的天線承載著電磁信號(hào)的發(fā)射和接收任務(wù)，這是電磁輻射的主要來(lái)源。電磁輻射具體強(qiáng)度和影響的范圍主要和通信基站的天線特性和具體參數(shù)有關(guān)，例如發(fā)射功率、天線增益、半功率角 （垂直、水平）、下傾角 （電子、機(jī)械） 等。目前移動(dòng)通信基站的天線一般都是定向天線，而定向天線的電磁輻射具有明顯的方向性，移動(dòng)通信基站輻射強(qiáng)度因天線傾角、方向等具體參數(shù)而具有復(fù)雜的計(jì)算公式，可以根據(jù)國(guó)家發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算方法推導(dǎo)出遠(yuǎn)場(chǎng)最大軸向距離，在進(jìn)行輻射強(qiáng)度分析的過(guò)程之中可以結(jié)合定向天線的特性參數(shù)及天線電磁理論推導(dǎo)并建立天線方向圖和電磁輻射的理論模型，將其作為地理信息系統(tǒng)輻射強(qiáng)度分析具有理論上最大安全性。應(yīng)用Arc GIS可以自動(dòng)進(jìn)行輻射源保護(hù)距離的分析，并且可以直接把數(shù)據(jù)數(shù)值直接轉(zhuǎn)化為圖形，對(duì)處于安全區(qū)邊界或與安全區(qū)產(chǎn)生交叉的明顯位置，建議需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的儀器監(jiān)測(cè)進(jìn)行計(jì)算，從而得出較為準(zhǔn)確的輻射強(qiáng)度數(shù)值。

2.3多終端訪問(wèn)

根據(jù)環(huán)境管理中輻射管理的工作特點(diǎn)，Arc GIS支持多終端多操作系統(tǒng)的登錄及訪問(wèn)，包括超大屏電腦、觸摸屏移動(dòng)終端、普通PC終端、M移動(dòng)終端等，保證Arc GIS延伸到各種場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，能夠充分滿足局域網(wǎng)辦公、日常檢修、人員調(diào)度和野外踏勘等多環(huán)境下應(yīng)用需求并提供技術(shù)保障。Arc GIS采用C/S/+B/S+離線設(shè)計(jì)+移動(dòng)終端混合架構(gòu)，針對(duì)不同使用者、不同使用終端、不同使用環(huán)境，由服務(wù)器端完成動(dòng)態(tài)地圖的生成和渲染，提高客戶端用戶調(diào)用、查詢和搜索、分析動(dòng)態(tài)地圖的實(shí)際效率，能夠?qū)θ褂铆h(huán)境進(jìn)行覆蓋。C/S主要為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作人員和專業(yè)數(shù)據(jù)管理人員提供局域網(wǎng)的在線設(shè)計(jì)功能和數(shù)據(jù)運(yùn)維功能，屬于數(shù)據(jù)更新主體。B/S主要為環(huán)境管理決策層和管理層及運(yùn)維工程師及市場(chǎng)營(yíng)銷人員等提供海量網(wǎng)絡(luò)資源信息的查詢、檢索、定位、可視化分析等技術(shù)應(yīng)用服務(wù)，同時(shí)還能為BOSS、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、呼叫中心系統(tǒng)、關(guān)系管理系統(tǒng)等，提供對(duì)應(yīng)的接口，把這些系統(tǒng)的信息和地理位置數(shù)據(jù)進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)地理信息的可視化操作。離線設(shè)計(jì)作為一個(gè)單機(jī)系統(tǒng)，能夠?yàn)橄到y(tǒng)工作人員脫離局域網(wǎng)之后的環(huán)境提供保障，技術(shù)保障主要解決兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題， 首先，是在設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行外包之后， 外包單位可以單獨(dú)使用離線的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要目的在于解決設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，將設(shè)計(jì)成果直接進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，保證資源數(shù)據(jù)對(duì)外的保密性問(wèn)題，另一個(gè)是解決設(shè)計(jì)人員隨時(shí)隨地需要開展實(shí)時(shí)工作的具體問(wèn)題。移動(dòng)終端系統(tǒng)是建立在B/S基礎(chǔ)之上的終端系統(tǒng)，自身具備獨(dú)立的系統(tǒng)界面，可以利用無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)，主要目的在于實(shí)現(xiàn)手持終端對(duì)于Arc GIS的訪問(wèn)，可以科學(xué)解決運(yùn)維人員處于野外移動(dòng)狀態(tài)下對(duì)系統(tǒng)的需求問(wèn)題，可以通過(guò)移動(dòng)終端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航、海量數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)檢索、查詢、分析等功能。同時(shí)，Arc GIS采用Java Scrip及HTML語(yǔ)言，脫離諸多操作環(huán)境的基礎(chǔ)限制，促使多終端的多操作系統(tǒng)應(yīng)用成為可能。Arc GIS采取加載三層動(dòng)態(tài)地圖的數(shù)據(jù)加載方式，科學(xué)實(shí)現(xiàn)按需加載，極大程度降低服務(wù)器自身壓力，有效確保了用戶端程序運(yùn)行基本速度，同時(shí)，把基礎(chǔ)電子地圖和3D全息影像地圖集合于數(shù)據(jù)庫(kù)中，科學(xué)保證用戶端和服務(wù)器端對(duì)資源的占用較少[2]。

三、Arc GIS在移動(dòng)通信基站環(huán)境管理中的應(yīng)用建議

環(huán)境管理的信息化應(yīng)用帶來(lái)的是工作方式的深化轉(zhuǎn)變。移動(dòng)通信基站的地理信息系統(tǒng)要在全面了解輻射環(huán)境管理工作現(xiàn)況的基礎(chǔ)之上進(jìn)行建立，在擬定相應(yīng)工作流程和業(yè)務(wù)需要的基礎(chǔ)之上科學(xué)操作，把用戶所求在環(huán)境管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中進(jìn)行充分的交互，根據(jù)實(shí)際環(huán)境管理工作的需要，通過(guò)科學(xué)的分類和組織管理實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信基站的空間數(shù)據(jù)最優(yōu)管理措施。充分考慮環(huán)境管理行政單位從業(yè)者并不具備專業(yè)Arc GIS知識(shí)的現(xiàn)實(shí)情況，科學(xué)開發(fā)建立簡(jiǎn)潔友好系統(tǒng)操作界面，實(shí)現(xiàn)Arc GIS人工智能化和數(shù)據(jù)自動(dòng)化的最優(yōu)程度，促使環(huán)境管理在日常的管理工作之中和環(huán)境管理科研之中最大程度地應(yīng)用。數(shù)據(jù)來(lái)源是環(huán)境管理地理信息系統(tǒng)的靈魂，環(huán)保部分要從保密管理角度完善Arc GIS數(shù)據(jù)的申報(bào)、數(shù)據(jù)的維護(hù)等管理制度，以此保證Arc GIS數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度、規(guī)范程度和數(shù)據(jù)刷新的實(shí)時(shí)屬性。[3]

四、結(jié)束語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)電磁輻射環(huán)境管理保護(hù)工作已經(jīng)將傳統(tǒng)的手段和現(xiàn)代空間信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段相結(jié)合，Arc GIS技術(shù)的應(yīng)用可以有效提升政府進(jìn)行科學(xué)決策和宏觀調(diào)控的水準(zhǔn)，更加科學(xué)有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)公眾健康的保障作用，樹立先進(jìn)科學(xué)的移動(dòng)通信基站環(huán)境的管理形象，具備顯著社會(huì)、保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]周建明，高攸綱，徐小超，等.通信電磁輻射及防護(hù)[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]池建.精通Arc GIS地理信息系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[3]輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則—電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)：HJ/T10.3—1996[S].1996.

姜聞（1984-），男，湖北武漢，通信工程師，墨爾本大學(xué)碩士研究生，從事無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、云架構(gòu)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面的研究。

尹丹（1985-），女，湖北武漢，通信工程師，華中科技大學(xué)工程碩士，從事5G+應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全解決方案、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面的研究。

向波（1986-），男，湖北武漢，通信工程師，華中科技大學(xué)碩士研究生，從事無(wú)線和傳輸網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃建設(shè)、用戶行為等方面的研究。