姜聞　尹丹　向波

【摘要】? ? 目前，大量高壓電力線和變電站進入城市中心區(qū)，大量的移動通信基站建設(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)境問題給政府部門造成巨大壓力。Arc GIS在移動通信基站環(huán)境管理中的應(yīng)用，可以對輻射污染擴散狀態(tài)進行仿真，在提供便捷數(shù)據(jù)瀏覽和查詢方式的同時，可以高效提升系統(tǒng)交互屬性，對移動運營商的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作提供強力支持，在環(huán)境管理領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用空間。文中對Arc GIS技術(shù)在移動通信基站環(huán)境管理中的應(yīng)用進行分析，對電磁輻射環(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

移動通信基站的日趨增多主要是為了滿足信號覆蓋的需要，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較大，因為移動通信基站建設(shè)引發(fā)的環(huán)境投訴不斷增多，移動通信基站建設(shè)帶來經(jīng)濟利益的同時也將人居環(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，移動通信基站環(huán)境管理問題也成為熱點環(huán)境問題。

一、國內(nèi)移動通信基站環(huán)境管理現(xiàn)狀

國內(nèi)的移動通信基站分布范圍廣泛，所有移動通信基站的建設(shè)項目都要經(jīng)過國家環(huán)保部門的審批之后才能納入到各級的環(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)形式進行存儲，在基站的數(shù)據(jù)間形成多個關(guān)聯(lián)性不強的信息孤島，海量數(shù)據(jù)的開發(fā)和利用被弱化。移動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重問題。城市電磁輻射污染具有顯著地以源為中心或斷點的立體空間區(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，通過固有經(jīng)驗和現(xiàn)場實際勘查實現(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諸多不變，成本巨大。[1]

二、Arc GIS在移動通信基站環(huán)境管理中的應(yīng)用

Arc GIS是一個豐富而全面的系統(tǒng)，通過使用，可用Arc GIS實現(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，Arc GIS可供給全球用戶將地理知識在政府、企業(yè)、科技、教育和媒體領(lǐng)域進行應(yīng)用，主要建立在地球科學和信息科學基礎(chǔ)之上，屬于地理學、地圖學、計算機科學、遙感等涉及空間數(shù)據(jù)采集、處理和分析的多種學科與技術(shù)綜合發(fā)展的結(jié)果，Arc GIS將這些技術(shù)與學科進行有機結(jié)合，和不同數(shù)據(jù)的空間和非空間數(shù)據(jù)鏈接，通過空間操作和模型分析，提供對規(guī)劃、管理和決策有用的信息產(chǎn)品。Arc GIS可以實時發(fā)布地理信息，便于所有用戶都訪問和使用，系統(tǒng)可以在任何地點通過web瀏覽器和各種移動終端設(shè)備進行使用，以立體造型展現(xiàn)地理空間現(xiàn)象，表達空間對象間的平面關(guān)系，科學實現(xiàn)地理信息和虛擬現(xiàn)實領(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)庫掛靠改變傳統(tǒng)信息管理方法，地圖從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)電子地圖，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，促使環(huán)保部分對各種環(huán)境要素的管理變得更加簡單。Arc GIS在環(huán)保領(lǐng)域可以廣泛運用在水、汽、聲等空間中，可以仿真輻射污染擴散，將受污染區(qū)域展示、對污染情況進行分析，通過建立電磁輻射地理信息數(shù)據(jù)庫開發(fā)基于Arc GIS信息化操作平臺，高效實現(xiàn)電磁輻射數(shù)據(jù)信息化管理，實時根據(jù)相應(yīng)標準對輻射污染源的安全防護有效距離做科學測算，為移動通信基站的電磁輻射建設(shè)項目的環(huán)境管理工作提供強大技術(shù)支撐和輔助決策。因為移動通信基站的數(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，在進行查村和檢索分析的過程之中就會出現(xiàn)諸多麻煩，并且效率極低。

2.1數(shù)據(jù)庫管理

Arc GIS中的數(shù)據(jù)同時兼具空間位置和圖形信息，也有與其相對應(yīng)的屬性信息，數(shù)據(jù)特點是數(shù)據(jù)源頭和海量，對數(shù)據(jù)的要求比較高。應(yīng)用Arc GIS進行地理數(shù)據(jù)的組織管理，建立地理數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)來源包含基礎(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)計數(shù)據(jù)、實地調(diào)研數(shù)據(jù)和已有系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)基站數(shù)據(jù)的矢量化。

應(yīng)用Arc GIS可以對基站數(shù)據(jù)庫進行個性化定制，將地圖的展示界面進行友好建立，促使數(shù)據(jù)以服務(wù)的方式進行共享，實現(xiàn)環(huán)境管理數(shù)據(jù)的定量化分析和可視化管理，科學實現(xiàn)基站數(shù)據(jù)的查詢、打印、測量繪圖、定位和編輯等個性化功能。

2.2輻射強度分析

中國國家電磁輻射防護標準相對于全球來講遠遠高于國際通用標準及其他。在國內(nèi)的輻射源環(huán)境管理工作之中，安全防護距離受到的關(guān)注是最為熱點的問題之一，根據(jù)國家標準《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702—1988），達到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，對于某一個單項目的影響必須限制控制在在GB870—88極限值的若千分之一。在移動通信系統(tǒng)中，通信基站的天線承載著電磁信號的發(fā)射和接收任務(wù)，這是電磁輻射的主要來源。電磁輻射具體強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、機械） 等。目前移動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，移動通信基站輻射強度因天線傾角、方向等具體參數(shù)而具有復(fù)雜的計算公式，可以根據(jù)國家發(fā)布的標準和計算方法推導(dǎo)出遠場最大軸向距離，在進行輻射強度分析的過程之中可以結(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)輻射強度分析具有理論上最大安全性。應(yīng)用Arc GIS可以自動進行輻射源保護距離的分析，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，建議需要通過現(xiàn)場的儀器監(jiān)測進行計算，從而得出較為準確的輻射強度數(shù)值。

2.3多終端訪問

根據(jù)環(huán)境管理中輻射管理的工作特點，Arc GIS支持多終端多操作系統(tǒng)的登錄及訪問，包括超大屏電腦、觸摸屏移動終端、普通PC終端、M移動終端等，保證Arc GIS延伸到各種場景和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)場，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+移動終端混合架構(gòu)，針對不同使用者、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、分析動態(tài)地圖的實際效率，能夠?qū)θ褂铆h(huán)境進行覆蓋。C/S主要為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計工作人員和專業(yè)數(shù)據(jù)管理人員提供局域網(wǎng)的在線設(shè)計功能和數(shù)據(jù)運維功能，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維工程師及市場營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，提供對應(yīng)的接口，把這些系統(tǒng)的信息和地理位置數(shù)據(jù)進行互聯(lián)，實現(xiàn)地理信息的可視化操作。離線設(shè)計作為一個單機系統(tǒng)，能夠為系統(tǒng)工作人員脫離局域網(wǎng)之后的環(huán)境提供保障，技術(shù)保障主要解決兩個實際問題， 首先，是在設(shè)計任務(wù)進行外包之后， 外包單位可以單獨使用離線的系統(tǒng)進行設(shè)計，主要目的在于解決設(shè)計的標準化，將設(shè)計成果直接進入數(shù)據(jù)庫，保證資源數(shù)據(jù)對外的保密性問題，另一個是解決設(shè)計人員隨時隨地需要開展實時工作的具體問題。移動終端系統(tǒng)是建立在B/S基礎(chǔ)之上的終端系統(tǒng)，自身具備獨立的系統(tǒng)界面，可以利用無線互聯(lián)網(wǎng)進行互聯(lián)，主要目的在于實現(xiàn)手持終端對于Arc GIS的訪問，可以科學解決運維人員處于野外移動狀態(tài)下對系統(tǒng)的需求問題，可以通過移動終端系統(tǒng)實現(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，Arc GIS采用Java Scrip及HTML語言，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采取加載三層動態(tài)地圖的數(shù)據(jù)加載方式，科學實現(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行基本速度，同時，把基礎(chǔ)電子地圖和3D全息影像地圖集合于數(shù)據(jù)庫中，科學保證用戶端和服務(wù)器端對資源的占用較少[2]。

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

環(huán)境管理的信息化應(yīng)用帶來的是工作方式的深化轉(zhuǎn)變。移動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)之上科學操作，把用戶所求在環(huán)境管理系統(tǒng)的設(shè)計之中進行充分的交互，根據(jù)實際環(huán)境管理工作的需要，通過科學的分類和組織管理實現(xiàn)移動通信基站的空間數(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知識的現(xiàn)實情況，科學開發(fā)建立簡潔友好系統(tǒng)操作界面，實現(xiàn)Arc GIS人工智能化和數(shù)據(jù)自動化的最優(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、數(shù)據(jù)的維護等管理制度，以此保證Arc GIS數(shù)據(jù)的準確程度、規(guī)范程度和數(shù)據(jù)刷新的實時屬性。[3]

四、結(jié)束語

目前，國內(nèi)電磁輻射環(huán)境管理保護工作已經(jīng)將傳統(tǒng)的手段和現(xiàn)代空間信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)等先進技術(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行科學決策和宏觀調(diào)控的水準，更加科學有效地實現(xiàn)對公眾健康的保障作用，樹立先進科學的移動通信基站環(huán)境的管理形象，具備顯著社會、保護和經(jīng)濟效益。

參? 考? 文? 獻

[1]周建明，高攸綱，徐小超，等.通信電磁輻射及防護[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：清華大學出版社，2010.

[3]輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則—電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標準：HJ/T10.3—1996[S].1996.

姜聞（1984-），男，湖北武漢，通信工程師，墨爾本大學碩士研究生，從事無線網(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，華中科技大學碩士研究生，從事無線和傳輸網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃建設(shè)、用戶行為等方面的研究。