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。