【摘 要】本文以ArcGIS的系統(tǒng)架構(gòu)和開發(fā)環(huán)境以及輔助ArcGIS二次開發(fā)的系統(tǒng)入手，分析在ArcGIS對地理信息二次開發(fā)研究中的特點(diǎn)，并對通信管理基站（BS）信息管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)例設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析。

【關(guān)鍵詞】通信工程 卓越工程師 項(xiàng)目化教學(xué)

Esri公司力推的GIS平臺產(chǎn)品即ArcGIS，其進(jìn)行空間數(shù)據(jù)存儲管理、空間數(shù)據(jù)分析的能力較為突出，還具備高效地進(jìn)行空間信息整合、輸出與分享的能力，二次開發(fā)較為高效。

開發(fā)人員可充分利用ArcGIS for Desktop Advanced的強(qiáng)大功能來制作出高質(zhì)量的地形圖，在系統(tǒng)界面開發(fā)時(shí)方便的使用創(chuàng)建、管理、命令按鈕和菜單項(xiàng)等界面元素，還可以實(shí)現(xiàn)地理處理環(huán)境中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、管理和分析的自動化，達(dá)到節(jié)約時(shí)間、提高工作效率的目的。通過ArcGIS for Server可以實(shí)現(xiàn)脫離桌面應(yīng)用程序通過瀏覽器就能訪問系統(tǒng)的目的，從而使用戶能更加方便的使用該系統(tǒng)。通過ArcGIS Online可以讓開發(fā)人員找到大量的GIS資源，避免浪費(fèi)精力做重復(fù)開發(fā)。

一、基于ArcGIS的通信基站（以下簡稱BS）管理信息系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，分為數(shù)據(jù)庫層、服務(wù)端層和客戶端層。數(shù)據(jù)庫層是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，是將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)組合起來的數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲、管理和維護(hù)及客戶訪問響應(yīng)。服務(wù)端層采用ArcSDE，作為客戶端對后臺關(guān)系型數(shù)據(jù)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)訪問的橋梁。ArcSDE為數(shù)據(jù)庫層與服務(wù)端層的連接，它將空間數(shù)據(jù)及其擁有的屬性數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)集成到后臺的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行統(tǒng)一管理?？蛻舳藢佑上嚓P(guān)技術(shù)部門掌握，通過基于ArcGIS的中國移動長沙分公司通信BS的信息管理系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)移動通信BS運(yùn)行狀況監(jiān)測與控制。

二、基于ArcGIS的通信BS管理信息系統(tǒng)開發(fā)的總體設(shè)計(jì)技術(shù)路線

本文使用圖形化開發(fā)工具如VB或Delphi等與ArcGIS Engine組件來實(shí)現(xiàn)移動通信BS信息管理系統(tǒng)的二次開發(fā)，通過ArcGIS Engine實(shí)現(xiàn)基本的GIS功能，調(diào)用動態(tài)鏈接庫的方式實(shí)現(xiàn)移動通信BS的信息管理功能。對所有數(shù)據(jù)、圖片、分析報(bào)告與部分空間數(shù)據(jù)處理方法等進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)基于GIS的移動通信BS的信息管理功能。可實(shí)現(xiàn)BS運(yùn)行情況監(jiān)控、查看各區(qū)域BS分布情況、BS周邊環(huán)境查詢等功能，實(shí)現(xiàn)了空間分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及輸出各種功能的一體化。

軟件中如視圖的縮放和移動等基本功能，設(shè)計(jì)人員可以使用ArcGIS Engine提供的工具按鈕來實(shí)現(xiàn)，然而有很多無法用工具按鈕實(shí)現(xiàn)的功能，需要設(shè)計(jì)師使用ArcGIS Engine對象庫中的函數(shù)進(jìn)行編程來完成。

該系統(tǒng)的功能模塊主要目的是：一是能隨時(shí)通過系統(tǒng)了解到BS運(yùn)行情況，二是將BS業(yè)務(wù)流程自動化。為了達(dá)到這些目的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)從以下幾個(gè)功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總體管理模塊、BS管理模塊、BS業(yè)務(wù)流程管理模塊、BS查詢與觀測模塊、基于空間的BS分析模塊、系統(tǒng)LOG管理模塊。 1、BS管理模塊包括添加BS、刪除BS、修改BS信息以及劃分BS類型等功能。當(dāng)運(yùn)用該模塊功能時(shí)，一定要將對應(yīng)的屬性和空間數(shù)據(jù)一起修改，保證BS兩種數(shù)據(jù)的一致。比如劃分BS類型時(shí)，該BS的兩種數(shù)據(jù)應(yīng)顯示為同一類型BS。用戶可以通過劃分BS類型功能來對路燈式BS、燈塔式BS、景觀塔BS和宏站等用不同的形式來體現(xiàn)。2、 BS業(yè)務(wù)流程管理模塊主要實(shí)現(xiàn)BS的流程管理，包括設(shè)備告警、通知維修部門和解除告警三種功能。該模塊可以實(shí)現(xiàn)從設(shè)備告警到解除告警三個(gè)過程的自動化處理，這能節(jié)約資源、提高工作效率。設(shè)備告警是通過對比數(shù)據(jù)庫中的設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的信息進(jìn)行判斷，確認(rèn)設(shè)備故障后發(fā)出設(shè)備告警并自動通知維修部門。通知維修部門功能是將設(shè)備故障原因及設(shè)備所處BS和BS位置等信息通過系統(tǒng)發(fā)送到維修部。解除告警是維修部修好設(shè)備并調(diào)試成功后的反饋信息，這由專門的工作人員進(jìn)行登記。3、BS查詢與觀測模塊，通過該模塊實(shí)現(xiàn)屬性和實(shí)體間的相互查詢。4、BS空間分析模塊主要進(jìn)行BS覆蓋范圍分析以及距離量算。BS覆蓋范圍分析主要是為新增BS的選址提供幫助。各個(gè)BS通過天線高度，天線輻射角度等因素可以推算出該BS的覆蓋區(qū)域。網(wǎng)優(yōu)工程師可用部分BS的覆蓋區(qū)域圖尋找出信號較弱的區(qū)域，為新增BS選址提供參考。

三、系統(tǒng)數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程分析

首先必須對本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)分析，才能為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)夯實(shí)基礎(chǔ)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則是所有數(shù)據(jù)采取大集中的存儲運(yùn)維模式，包括市公司下屬各區(qū)縣市全部數(shù)據(jù)集中在市公司數(shù)據(jù)中心，采取ArcGIS和ORACLE 11g系統(tǒng)整合存儲管理。系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及到的數(shù)據(jù)包括BS基礎(chǔ)信息、設(shè)備運(yùn)行情況數(shù)據(jù)以及BS所處位置的地形圖環(huán)境數(shù)據(jù)兩大部分。系統(tǒng)中所有的業(yè)務(wù)處理都要在地形圖與BS信息兩個(gè)數(shù)據(jù)庫的支持下進(jìn)行。以道路、BS歸屬區(qū)域劃分、周圍建筑物、經(jīng)緯度、水體、綠化、山丘等為環(huán)境信息對象來建立本信息系統(tǒng)的地形圖數(shù)據(jù)庫。BS信息數(shù)據(jù)庫的主要包括設(shè)備基本信息、設(shè)備運(yùn)行情況分析及市公司網(wǎng)絡(luò)部日?；A(chǔ)運(yùn)維數(shù)據(jù)等，其中新入網(wǎng)的BS局點(diǎn)、BS局點(diǎn)改變、BS局點(diǎn)撤銷。為了保持系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，工程部和代維公司對BS局點(diǎn)的新增、改變、撤銷都必須在通過審批后立即輸入系統(tǒng)，以保證該系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，移動通信BS信息管理系統(tǒng)可以對BS基礎(chǔ)運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行基于圖層的統(tǒng)計(jì)分析、BS局點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行情況分析、告警分析、BS備用電源分析等，得出分析報(bào)告和統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對工作管理提供了重要幫助。

（二）BS信息數(shù)據(jù)的組織

ArcSDE為ArcGIS系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)存儲分析核心模塊，各種與BS相關(guān)的空間數(shù)據(jù)及其擁有的各類BS屬性數(shù)據(jù)通過ArcSDE集成后統(tǒng)一存儲到大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫如ORACLE 11g中。從數(shù)據(jù)的邏輯形式來說，本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)類型可分為圖形數(shù)據(jù)與表格數(shù)據(jù)。為了便于二者的管理和維護(hù)，需規(guī)劃統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)模型將二者有機(jī)的整合在一起以實(shí)現(xiàn)集成化的存儲和分析。ArcSDE獨(dú)有的功能，可實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)及其擁有的BS屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲與管理。本系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)包括兩類信息對象，一類是通信BS的設(shè)備信息、設(shè)備運(yùn)行情況、機(jī)房內(nèi)部溫度和濕度等專業(yè)信息對象；另一類是道路、BS歸屬區(qū)域劃分、周圍建筑物、經(jīng)緯度、水體、山丘等背景性信息等地形圖所擁有的BS所在環(huán)境相關(guān)信息的對象，點(diǎn)、線、面要素或三種要素復(fù)合而組成。用戶應(yīng)提供BS設(shè)備類型、BS天線高度、天線輻射方向等信息以使得空間數(shù)據(jù)庫能夠基于這些屬性數(shù)據(jù)對空間信息進(jìn)行管理分析。為了實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)及其擁有的屬性數(shù)據(jù)整合存儲管理，以便高效地實(shí)現(xiàn)輸入空間數(shù)據(jù)即可關(guān)聯(lián)查詢其擁有的屬性數(shù)據(jù)、輸入某空間數(shù)據(jù)所擁有的屬性數(shù)據(jù)即可關(guān)聯(lián)查詢空間數(shù)據(jù)，無論是正向還是反向都可以自由關(guān)聯(lián)查詢。本系統(tǒng)通過ArcGIS建立空間數(shù)據(jù)及其所擁有的各類屬性數(shù)據(jù)之間對應(yīng)的LINK關(guān)系。

四、系統(tǒng)的功能流程規(guī)劃

（一）地圖數(shù)據(jù)的處理

1.使用ArcGIS中的幾何校正模塊在數(shù)據(jù)處理前對輸入設(shè)備產(chǎn)生的地形圖掃描中引入的誤差進(jìn)行幾何校正

2.使用ArcGIS中的幾何校正模塊在數(shù)據(jù)處理前對掃描操作員產(chǎn)生的地形圖掃描中引入的誤差進(jìn)行幾何校正

3.實(shí)現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)矢量化。

（二）屬性數(shù)據(jù)輸入與編輯

1.本系統(tǒng)中將通信BS信息資料的收集稱為外業(yè)數(shù)據(jù)收集；數(shù)據(jù)整理是將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和聚類篩選；把整理好的資料進(jìn)行編輯并錄入稱為數(shù)據(jù)編輯；把有用的數(shù)據(jù)輸進(jìn)數(shù)據(jù)庫就是外業(yè)數(shù)據(jù)入庫。

2.屬性表中多數(shù)編輯（如添加記錄、輸入數(shù)值等）需要屬性表是可編輯的狀態(tài)，這樣需要通過Editor工具欄來完成。如此處需要添加新的字段，不用進(jìn)入編輯狀態(tài)就可進(jìn)行，只是字段要在編輯狀態(tài)下輸入。

3.只有客戶端在與數(shù)據(jù)庫建立連接的情況下，屬性庫才能和其它數(shù)據(jù)庫連接。

五、ArcGISEngine開發(fā)過程

過去利用AcrGIS進(jìn)行二次開發(fā)時(shí)，大多采用內(nèi)置的宏進(jìn)行定制，須依靠桌面軟件才能運(yùn)行。ArcGISEngine能實(shí)現(xiàn)自定義GIS應(yīng)用程序的二次開發(fā)，支持很多應(yīng)用接口，能提供高級GIS功能。工程師可利用支持COM技術(shù)的工具實(shí)施二次開發(fā)。步驟包括：加載ArcGIS控件；在開發(fā)工具提供的容器中嵌入ArcGIS控件；加載Map文檔到相應(yīng)控件；連接控件；處理相應(yīng)窗口縮放；給PageLayoutControl添加MENU。

六、基于ArcGIS開發(fā)的BS信息管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐。

（一）系統(tǒng)檢測故障并告警

2012年8月份以來，長沙移動市公司BS信息管理系統(tǒng)監(jiān)測到長沙市觀沙嶺附近茶子山路段通信掉話率持續(xù)低于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)規(guī)定的最低值，系統(tǒng)自動發(fā)出告警并將相關(guān)分析報(bào)告提交給網(wǎng)絡(luò)部。

（二）現(xiàn)場路測與勘察

市公司網(wǎng)絡(luò)部接到告警通知后，根據(jù)故障分析報(bào)告，派出維護(hù)人員，通過專業(yè)檢測設(shè)備對問題區(qū)域進(jìn)行實(shí)地勘察并將得到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)同步傳送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)得到數(shù)據(jù)后馬上進(jìn)行分析，然后將分析結(jié)果反饋給維護(hù)人員。

（三）維護(hù)工程師采取的方法

維護(hù)人員通過對系統(tǒng)反饋的分析報(bào)告和現(xiàn)場實(shí)際情況的研究，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致觀沙嶺茶子山路段通信故障的原因：觀沙嶺邊上的生活小區(qū)內(nèi)的建筑物高度對通信信號有遮擋的影響。經(jīng)過協(xié)商，網(wǎng)優(yōu)工程師將觀沙嶺附近的BS天線輻射角度進(jìn)行調(diào)整來改善該地區(qū)的通信質(zhì)量。

（四）BS信息管理系統(tǒng)解除告警

系統(tǒng)再次對該地區(qū)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析后，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)通信恢復(fù)正常水平。系統(tǒng)自動解除報(bào)警并將結(jié)果反饋給維護(hù)人員。維護(hù)人員及時(shí)上傳BS信息改變數(shù)據(jù)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫自動保存修改數(shù)據(jù)。

七、小結(jié)

本文探討了使用開發(fā)工具與ArcGIS Engine組件來實(shí)現(xiàn)移動通信基站（BS）信息管理系統(tǒng)的二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)基于GIS的移動通信基站（BS）的信息管理功能?？蓪?shí)現(xiàn)BS運(yùn)行情況監(jiān)控、查看各區(qū)域BS分布情況、BS周邊環(huán)境查詢等功能，實(shí)現(xiàn)了空間分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及輸出功能的一體化，系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期效果。

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作者簡介：

劉建閩（1976-），男，漢族，湖南人文科技學(xué)院通信與控制工程系高級工程師，博士生，從事通信與地理信息系統(tǒng)方向教學(xué)科研工作。

基金項(xiàng)目：

本文受湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助（2012JJ5029）；湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目資助（2011GK3171）；湖南省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目資助（2012NO461）；湖南人文科技學(xué)院教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目（RKJGZ1213）資助；湖南省大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與研究型學(xué)習(xí)項(xiàng)目資助（2013NO395）。