基于GIS平台的有线电视网络管理系统

一、引言

随着计算机网络技术、有线电视技术的飞速发展，城镇化建设的不断深化，有线电视网络业务呈现网络覆盖面积不断扩大、网络资源种类不断增加、用户数量持续增长和业务趋向多元化的特点，传统的管理手段已无法胜任现有设备与线路管理、用户管理、故障排查等工作，开发一种更灵活、直观、简便、有效的网络管理系统已成为有线电视网络运营商的迫切需要。基于GIS的有线电视管理信息系统可直观显示网络地理分布和属性等信息，可直接在电子地图上进行更准确、直观的网络设计，能够快速查找设备的故障情况等信息，为有线电视网络的规划、管理、运营维护等应用提供绝佳的解决方案。

二、系统的设计

作为一个完善的有线电视网络管理系统，应遵循以下设计原则：

⊙ 开放性。尽量采用国际标准化组织及工业界广泛接受的信息模型，同时系统的集成应尽可能基于标准的软件及硬件平台，便于与其他系统的接口。

⊙ 发展性。系统可以有效地容纳和支持网络规模的不断扩大和业务种类的不断增多，便于系统的修改、更新和升级换代。

⊙ 可靠性。可靠性是系统的根本，包括系统配置的软、硬件平台的可靠性，以及系统设计的可靠性。

⊙ 通用性。系统应适应我国的国情，可以满足广大有线电视网络的管理。

⊙ 安全性。系统的安全性主要是应用级的安全，系统的启动运行需要经过严格的身份和口令认证，并且任何数据的操作都要有详细的记录，对重要信息进行加密存储和维护。

三、GIS技术简介

GIS可定义为：用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。GIS的应用系统由五个主要部分构成，即硬件、软件、数据、人员和方法。

（1）硬件。是指操作GIS所需的一切计算机资源。一个典型的GIS硬件系统除计算机外，还包括数字化仪、扫描仪、绘图仪、磁带机等外部设备。

（2）软件。是指GIS运行所必需的各种程序。主要包括计算机系统软件和地理信息系统软件两部分。地理信息系统软件提供存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有：输入和处理地理信息的工具；数据库管理系统工具；支持地理查询、分析和可视化显示的工具；图形用户界面（GUI）。

（3）数据。是一个GIS应用系统最基础的组成部分。一个GIS应用系统必须建立在准确合理的地理数据基础上。空间数据通常以栅格和矢量两种方式表现，前者主要用在空间GIS的输入和相对固定的空间GIS的传送和显示上（如用户查询结果）。目前，大部分GIS系统采用矢量方式进行空间GIS的存储和组织管理，以满足越来越复杂的查询处理需要。

（4）人员。人是地理信息系统中重要的构成要素，GIS不同于一幅地图，它是一个动态的地理模型，仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善以及应用程序开发，并采用空间分析模型提取多种信息。因此，GIS应用的关键是掌握实施GIS来解决现实问题的人员素质。人员包括从事设计、开发和维护GIS系统的技术专家，以及使用GIS系统并解决专业领域任务的领域专家。

（5）方法。主要是指空间信息的综合分析方法，即常说的应用模型。它是在对专业领域的具体对象与过程进行大量研究的基础上总结出的规律的表示，GIS应用就是利用这些模型对大量空间数据进行综合分析来解决实际问题的。

四、GIS平台及开发形式的选择

在选择开发平台的时候，我们对目前国内比较常用的三种GIS平台（Arc /Info，MapInfo和AutoCADMap）进行了功能和价格上的对比：其中Arc/Info功能最全，开发复杂，费用高；MapInfo开发简单，功能齐全，费用适宜，是不错的选择；而Auto CADMap功能简单、开发简单、价格低廉，是面向应用的平台。

另外，还对下面的三种GIS的主要开发形式进行了比较和选择：

（1）自主设计空间数据的数据结构和数据库，利用VisualC++，Delphi等编程语言开发地理信息系统软件。这种形式对开发一些实际应用系统不一定实用。

（2）引进国外先进的地理信息系统软件，利用其提供的二次开发工具，结合自己的应用目标开发。这种方法比较简单易行，但受开发工具的限制，不能脱离原系统软件环境而独立运行。

（3）利用控件开发的组件式GIS(Com GIS)。Com GIS是将GIS功能分散制作成ActiveX控件，这些标准的ActiveX控件可以被任何支持它们的开发环境所调用，以便在信息系统中加入GIS功能。目前较流行的Com GIS软件有ES RI的MapObjects，MapInfo公司的MapX等。

基于以上对开发平台及开发形式的对比分析，考虑到招远广电的实用情况和开发费用等因素，本系统采用MapInfo平台及MapX4.X来建设。

五、基于GIS的有线电视网络管理系统

1. 系统功能组织

招远广电有线电视网络管理系统服务于有线电视网络公司，由基础地图、网络设计、网络运维、用户管理、系统维护五大子系统构成。在实际建设中，由于系统涉及的业务面广、结构复杂、工程量大，系统建设很难一步到位，因此，系统建设应遵循总体规划、分段实施的策略。第一阶段完成基础地图、网络设计、系统维护三个子系统的建设工作，第二阶段完成网络运维子系统和用户管理子系统，这样既能够保证系统实施的成功性，又利于有线电视网络公司逐步认识、增强信心。

2. 系统架构

系统架构是一个客户端/服务器（C/S，Client/Server）、浏览器/服务器（B/S，Browser/Server）混合的结构。基础地图、网络设计、用户管理和系统维护四个子系统以C/S结构为主，网络运维子系统以B/S结构为主，这样既可以在有线电视网络公司局域网环境下，充分发挥GIS技术的优势，提高网络设计等工作的效率，又可以通过互联网在线提供浏览、查询、统计等网络运维服务。

有线电视网络公司局域网用户通过客户端向会话服务器提交登录请求和登录信息，等待服务器响应并确认登录。登录成功后，会话服务器将为用户进行初始化工作，用户可以根据各自的权限访问基础地图、网络设计、网络运维、用户管理和系统维护等功能。GIS服务器负责处理用户访问期间的任何操作，并从数据库服务器和文件服务器中存取用户编辑或请求的数据。

除通过局域网客户端外，用户还可以通过浏览器访问Web服务器在线提供的功能。这些功能以浏览、查询和统计为主，主要是为了满足网络运维部门远程操作的需要，同时也方便决策层及时了解网络的运营情况。Web服务器将用户的操作请求提交给GIS服务器，由GIS服务器来统一处理。根据需要，Web服务器可以对社会公众开放，面向社会公众提供有线电视网络在线地图信息服务，从而提高有线电视网络公司的社会服务水平。系统中各个服务器的描述如下：

⊙ Web服务器：提供有线电视网络在线地图信息服务。

⊙ 会话服务器：主要职责是与用户进行会话，提供用户认证和密钥管理。

⊙ GIS服务器：系统核心，处理用户的各项访问操作。

⊙ 数据库服务器：存储地图、设备的空间数据和属性数据，以及和用户有关的数据。

⊙ 文件服务器：存储非结构化类型的数据，如AutoCAD等格式的文件。

⊙ 备份服务器：对系统各个服务器进行备份。

3. 平台选型

GIS软件提供商数量众多，经过考察调研，招远广电将平台选型范围锁定在ESRI，MapInfo和国内的北京超图地理信息技术有限公司身上，综合考虑开发需求、项目成本、时间进度等方面的因素，招远广电最终选定北京超图地理信息技术有限公司的SuperMap软件，基于SuperMap Objects平台开发C/S架构的有线电视网络GIS应用，基于SuperMap IS.NET平台开发B/S架构的有线电视网络在线地图信息服务。

4. 系统硬件

（1）高档PC机

服务器：INTEL PIII800以上，512MB RAM，40GB以上硬盘，网卡。

客户机：INTEL PIII600以上，128MB RAM，20GB以上硬盘，网卡。

（2）网络连接设备：包括交换机、集线器等。

（3）输入输出设备：包括扫描仪、打印机、绘图仪等。

5. 系统软件

（1）操作系统

客户层：Microsoft Windows 2000 Professional Microsoft Windows XP(SP2)

服务层：Microsoft Windows NT4.0/ Windows 2000 Server/ Windows 2003 Server

（2）Web服务器

Java Web Server2.0/Microsoft IIS 40+Jrun3.0/Apache+Tomcat

（3）GIS组件及IDE开发调试工具

组件

MapInfo MaPx 4.5

MapInfo MaPXtreme Java Edition 4.0

工具

基于MaPx的C/S结构模型：Delphi6

基于MaPXtreme的B/S结构模型：builder6.0

（4）地图处理工具及浏览器

Autdesk Map5.0，Microsoft IE6.0浏览器，MapInfo Professional 9.5+easyloader 6.7。

六、系统的实际应用

（1）辅助设计、规划

传统的网络规划需要大量的实地勘察工作，即使这样在实际工作中也还是有许多困难。诸如有些地方的架空线路复杂，管网线路难以弄清来龙去脉，仅仅靠几本竣工资料很难做到对资源的全盘考虑，经常出现不合理建设。GIS的建立在很大程度上解决了此类问题，GIS信息系统可以为规划设计人员提供详尽的网络分布状况以及网络资源状况，为精确合理的规划设计提供了依据。

（2）网络资产管理

⊙光网络资源的管理。查询网络资源的基本属性，可以对每芯光纤的路由、 熔接色谱进行有效的管理，可以查看光缆上至机房，下至光节点的各级光纤熔接表并可在地图上动态显示相关路由信息。

⊙管网资源的管理。建立管道杆路网络，提供管井关系，建立直观的管道截面图、管孔图、子管的选择及管道穿缆电杆挂缆情况。

⊙设备器件的管理。有线电视系统中有大量的有源和无源设备器件，这些设备器件构成了庞大的数据库系统，根据选定的范围与各种自定义条件可以统计网络设备的数量及使用情况。

（3）空间查询与统计

对有线电视网络的各种资源进行搜索和复杂查询。GIS系统能直观、全面地显示有线电视网的拓扑关系，并以图形化的方式显示统计结果。

（4）提高系统的集成能力

通过将不同部门的数据集成在一起，提高了数据的利用率，各部门的运行效率也得到提高，管理和服务性能增强。

（5）辅助决策

生成各种专题地图和各种统计报表，反映网络的运行状况，不同区域的电视信号覆盖率以及新业务投放人群的确定，投资分析，网络规划设计等，在市场、用户服务及工程部门之间共享信息，以便做出快速的、有效的商务决策，为公司决策提供信息，利于企业的整体发展。

（6）解决维修人员交替以及新手对线路不熟造成的维修力量削弱问题，缩短故障修复的时间

七、结束语

GIS在有线电视领域的应用，改变了广电部门的管理模式，有效解决了网络规划、管理和运营中的诸多难题，将进一步提高有线电视网络管理水平，加快广播电视事业的发展。