Arc GIS在移动通信基站环境管理中的应用分析

姜闻　尹丹　向波

【摘要】    目前，大量高压电力线和变电站进入城市中心区，大量的移动通信基站建设在敏感区，城市电磁环境变得复杂，城市电磁辐射环境日趋恶化，因此产生的电磁辐射环境问题给政府部门造成巨大压力。Arc GIS在移动通信基站环境管理中的应用，可以对辐射污染扩散状态进行仿真，在提供便捷数据浏览和查询方式的同时，可以高效提升系统交互属性，对移动运营商的网络优化工作提供强力支持，在环境管理领域有广泛的应用空间。文中对Arc GIS技术在移动通信基站环境管理中的应用进行分析，对电磁辐射环境管理工作提出建议。

【关键词】    Arc GIS    通信基站    环境管理   网络优化

移动通信基站的日趋增多主要是为了满足信号覆盖的需要，这些基站的布设密度一般在人群和楼群密集的地方相对较大，因为移动通信基站建设引发的环境投诉不断增多，移动通信基站建设带来经济利益的同时也将人居环境带入充满人工电磁辐射的环境之中，电磁辐射污染成为最广泛的环境影响因素，移动通信基站环境管理问题也成为热点环境问题。

一、国内移动通信基站环境管理现状

国内的移动通信基站分布范围广泛，所有移动通信基站的建设项目都要经过国家环保部门的审批之后才能纳入到各级的环境管理系统之中，其数据的管理方式一直沿袭传统管理模式，使用Word和Excel等普通的数据形式进行存储，在基站的数据间形成多个关联性不强的信息孤岛，海量数据的开发和利用被弱化。移动通信基站和其他类别的污染源产生的环境破坏能力不同，从外观和技术上，相似和相同的污染源数量繁多，给电磁辐射污染管理带去严重问题。城市电磁辐射污染具有显著地以源为中心或断点的立体空间区域分布表现，目前传统的电磁环境管理技术和手段已经不能满足城市复杂的电磁环境管理工作需要，通过固有经验和现场实际勘查实现基站地理位置获得、环境要素分析和提取给电磁辐射管理带来诸多不变，成本巨大。[1]

二、Arc GIS在移动通信基站环境管理中的应用

Arc GIS是一个丰富而全面的系统，通过使用，可用Arc GIS实现收集、组织、管理、分析、交流和发布地理信息的重要功能。ArcGIS是全球领先的地理信息系统（GIS）构建和应用的平台，Arc GIS可供给全球用户将地理知识在政府、企业、科技、教育和媒体领域进行应用，主要建立在地球科学和信息科学基础之上，属于地理学、地图学、计算机科学、遥感等涉及空间数据采集、处理和分析的多种学科与技术综合发展的结果，Arc GIS将这些技术与学科进行有机结合，和不同数据的空间和非空间数据链接，通过空间操作和模型分析，提供对规划、管理和决策有用的信息产品。Arc GIS可以实时发布地理信息，便于所有用户都访问和使用，系统可以在任何地点通过web浏览器和各种移动终端设备进行使用，以立体造型展现地理空间现象，表达空间对象间的平面关系，科学实现地理信息和虚拟现实领域的全面结合。Arc GIS是专业的地图数据管理系统，已经利用空间数据和数据库挂靠改变传统信息管理方法，地图从静态转变为动态电子地图，实现数据可视化，促使环保部分对各种环境要素的管理变得更加简单。Arc GIS在环保领域可以广泛运用在水、汽、声等空间中，可以仿真辐射污染扩散，将受污染区域展示、对污染情况进行分析，通过建立电磁辐射地理信息数据库开发基于Arc GIS信息化操作平台，高效实现电磁辐射数据信息化管理，实时根据相应标准对辐射污染源的安全防护有效距离做科学测算，为移动通信基站的电磁辐射建设项目的环境管理工作提供强大技术支撑和辅助决策。因为移动通信基站的数量庞大，所以现在基站的属性信息也变得海量，单纯以文字和表格的方式展现基站数据信息，在进行查村和检索分析的过程之中就会出现诸多麻烦，并且效率极低。

2.1数据库管理

Arc GIS中的數据同时兼具空间位置和图形信息，也有与其相对应的属性信息，数据特点是数据源头和海量，对数据的要求比较高。应用Arc GIS进行地理数据的组织管理，建立地理数据库，数据来源包含基础制图数据、自然资源数据、数字高程数据、调查统计数据、实地调研数据和已有系统数据，实现基站数据的矢量化。

应用Arc GIS可以对基站数据库进行个性化定制，将地图的展示界面进行友好建立，促使数据以服务的方式进行共享，实现环境管理数据的定量化分析和可视化管理，科学实现基站数据的查询、打印、测量绘图、定位和编辑等个性化功能。

2.2辐射强度分析

中国国家电磁辐射防护标准相对于全球来讲远远高于国际通用标准及其他。在国内的辐射源环境管理工作之中，安全防护距离受到的关注是最为热点的问题之一，根据国家标准《电磁辐射防护规定》（GB8702—1988），达到30-3000Mz频率范围之内的公众照射导出的极限值是0.4W/m2，所以，对于某一个单项目的影响必须限制控制在在GB870—88极限值的若千分之一。在移动通信系统中，通信基站的天线承载着电磁信号的发射和接收任务，这是电磁辐射的主要来源。电磁辐射具体强度和影响的范围主要和通信基站的天线特性和具体参数有关，例如发射功率、天线增益、半功率角 （垂直、水平）、下倾角 （电子、机械） 等。目前移动通信基站的天线一般都是定向天线，而定向天线的电磁辐射具有明显的方向性，移动通信基站辐射强度因天线倾角、方向等具体参数而具有复杂的计算公式，可以根据国家发布的标准和计算方法推导出远场最大轴向距离，在进行辐射强度分析的过程之中可以结合定向天线的特性参数及天线电磁理论推导并建立天线方向图和电磁辐射的理论模型，将其作为地理信息系统辐射强度分析具有理论上最大安全性。应用Arc GIS可以自动进行辐射源保护距离的分析，并且可以直接把数据数值直接转化为图形，对处于安全区边界或与安全区产生交叉的明显位置，建议需要通过现场的仪器监测进行计算，从而得出较为准确的辐射强度数值。

2.3多终端访问

根据环境管理中辐射管理的工作特点，Arc GIS支持多终端多操作系统的登录及访问，包括超大屏电脑、触摸屏移动终端、普通PC终端、M移动终端等，保证Arc GIS延伸到各种场景和网络应用现场，能够充分满足局域网办公、日常检修、人员调度和野外踏勘等多环境下应用需求并提供技术保障。Arc GIS采用C/S/+B/S+离线设计+移动终端混合架构，针对不同使用者、不同使用终端、不同使用环境，由服务器端完成动态地图的生成和渲染，提高客户端用户调用、查询和搜索、分析动态地图的实际效率，能够对全使用环境进行覆盖。C/S主要为网络系统设计工作人员和专业数据管理人员提供局域网的在线设计功能和数据运维功能，属于数据更新主体。B/S主要为环境管理决策层和管理层及运维工程师及市场营销人员等提供海量网络资源信息的查询、检索、定位、可视化分析等技术应用服务，同时还能为BOSS、网络管理系统、呼叫中心系统、关系管理系统等，提供对应的接口，把这些系统的信息和地理位置数据进行互联，实现地理信息的可视化操作。离线设计作为一个单机系统，能够为系统工作人员脱离局域网之后的环境提供保障，技术保障主要解决两个实际问题， 首先，是在设计任务进行外包之后， 外包单位可以单独使用离线的系统进行设计，主要目的在于解决设计的标准化，将设计成果直接进入数据库，保证资源数据对外的保密性问题，另一个是解决设计人员随时随地需要开展实时工作的具体问题。移动终端系统是建立在B/S基础之上的终端系统，自身具备独立的系统界面，可以利用无线互联网进行互联，主要目的在于实现手持终端对于Arc GIS的访问，可以科学解决运维人员处于野外移动状态下对系统的需求问题，可以通过移动终端系统实现定位导航、海量数据采集、数据检索、查询、分析等功能。同时，Arc GIS采用Java Scrip及HTML语言，脱离诸多操作环境的基础限制，促使多终端的多操作系统应用成为可能。Arc GIS采取加载三层动态地图的数据加载方式，科学实现按需加载，极大程度降低服务器自身压力，有效确保了用户端程序运行基本速度，同时，把基础电子地图和3D全息影像地图集合于数据库中，科学保证用户端和服务器端对资源的占用较少[2]。

三、Arc GIS在移动通信基站环境管理中的应用建议

环境管理的信息化应用带来的是工作方式的深化转变。移动通信基站的地理信息系统要在全面了解辐射环境管理工作现况的基础之上进行建立，在拟定相应工作流程和业务需要的基础之上科学操作，把用户所求在环境管理系统的设计之中进行充分的交互，根据实际环境管理工作的需要，通过科学的分类和组织管理实现移动通信基站的空间数据最优管理措施。充分考虑环境管理行政单位从业者并不具备专业Arc GIS知识的现实情况，科学开发建立简洁友好系统操作界面，实现Arc GIS人工智能化和数据自动化的最优程度，促使环境管理在日常的管理工作之中和环境管理科研之中最大程度地应用。数据来源是环境管理地理信息系统的灵魂，環保部分要从保密管理角度完善Arc GIS数据的申报、数据的维护等管理制度，以此保证Arc GIS数据的准确程度、规范程度和数据刷新的实时属性。[3]

四、结束语

目前，国内电磁辐射环境管理保护工作已经将传统的手段和现代空间信息技术、数据库技术、网络技术和通信技术等先进技术手段相结合，Arc GIS技术的应用可以有效提升政府进行科学决策和宏观调控的水准，更加科学有效地实现对公众健康的保障作用，树立先进科学的移动通信基站环境的管理形象，具备显著社会、保护和经济效益。

参  考  文  献

[1]周建明，高攸纲，徐小超，等.通信电磁辐射及防护[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[2]池建.精通Arc GIS地理信息系统[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]辐射环境保护管理导则—电磁辐射环境影响评价方法与标准：HJ/T10.3—1996[S].1996.

姜闻（1984-），男，湖北武汉，通信工程师，墨尔本大学硕士研究生，从事无线网络优化、云架构、大数据应用等方面的研究。

尹丹（1985-），女，湖北武汉，通信工程师，华中科技大学工程硕士，从事5G+应用、网络安全解决方案、大数据应用等方面的研究。

向波（1986-），男，湖北武汉，通信工程师，华中科技大学硕士研究生，从事无线和传输网络工程规划建设、用户行为等方面的研究。