［萬(wàn)永亮 何獨(dú)一 高海堂］

淺談Google Earth在通信規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

［萬(wàn)永亮 何獨(dú)一 高海堂］

移動(dòng)通信規(guī)劃在整個(gè)通信工程建設(shè)中起著排頭兵的關(guān)鍵作用，充分利用電子地圖是通信工程師進(jìn)行合理規(guī)劃的基礎(chǔ)。文章在簡(jiǎn)要介紹Google Earth基本特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合實(shí)際案例來(lái)驗(yàn)證利用Google Earth和傳統(tǒng)地圖分別進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的差異，以期幫助運(yùn)營(yíng)商在未來(lái)的基站建設(shè)工作上起到事半功倍的效果。

Google Earth 通信規(guī)劃 差異

萬(wàn)永亮

本科，在廣州杰賽科技股份有限公司工作，主要從事基站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)及項(xiàng)目管理。

何獨(dú)一

本科，在廣州杰賽科技股份有限公司工作，主要從事基站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)及技術(shù)支撐。

高海堂

本科，在廣州杰賽科技股份有限公司工作，主要從事室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及技術(shù)支撐。

1　引言

基站選址和覆蓋預(yù)測(cè)是通信規(guī)劃設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，規(guī)劃設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定著未來(lái)運(yùn)營(yíng)商的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，以前經(jīng)常使用Mapinfo這款軟件，然而更新周期長(zhǎng)、不夠直觀也是Mapinfo的最大缺點(diǎn)。在這種情況下，使用更新周期短、圖像分辨率高、三維立體、直觀的Google Earth軟件逐漸被越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃人員接受并討論。而且，隨著Google Earth的推出，Google Earth API的開放，通過(guò)Google Earth API開發(fā)的第三方軟件大量出現(xiàn)，使得人們可以方便有效地利用高清晰的地圖，幫助工程師們進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2　Google Earth基本特點(diǎn)

2.1 三維立體呈像

Google Earth是一款全球衛(wèi)星地圖集成軟件，它可以經(jīng)計(jì)算得出三維地圖，它的最高精度可以達(dá)到幾年前軍用級(jí)水平，可以清楚地看到地面上的汽車和每棵樹木，低精度也相當(dāng)于5000m空中俯瞰地球，可以看清每條路。但它的最高精度只局限于大型城市，而且以美國(guó)最多，中國(guó)省會(huì)和個(gè)別地市級(jí)的城市較為清楚，其它的城區(qū)都模糊。但由于其不斷的更新精度，現(xiàn)在其它地方已經(jīng)由原來(lái)的15km俯瞰精確到5000m俯瞰精度，足以應(yīng)付“看路”的需要了。這在幾年前是國(guó)家的絕對(duì)機(jī)密，民用是不可想象的。

圖1　Google Earth三維立體呈像

2.2 精確定位

在規(guī)劃布點(diǎn)時(shí)，只要查詢到目標(biāo)站點(diǎn)的經(jīng)緯度，就可以迅速在Google Earth中定位，我們只需在Google Earth的工具欄中點(diǎn)擊“添加地標(biāo)”，彈出對(duì)話框中輸入地標(biāo)名稱、緯度及經(jīng)度，然后點(diǎn)擊“確定”按扭即可。

圖2　添加地標(biāo)

2.3 友好的兼容模式

隨著Google Earth的推出，Google Earth API的開放，通過(guò)Google Earth API開發(fā)的第三方插件大量出現(xiàn)，這些插件與Google Earth保持著良好的兼容性，充分利用這些插件，可以幫助工程師們?cè)诨痉抡妗⒒具x址及路測(cè)分析等規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中提高效率。

圖3是運(yùn)用某公司開發(fā)的Google Earth插件生成基站扇形覆蓋圖的一個(gè)示例，此插件采用Excel+VBA方式實(shí)現(xiàn)在Google Earth中顯示基站扇區(qū)圖形和信息，并采用了大地主題解算算法，計(jì)算的扇區(qū)圖形更加逼真，生成的kml文件可以在不同計(jì)算機(jī)上移動(dòng)。

圖3　某公司Google Earth插件生成基站扇區(qū)圖形

通過(guò)運(yùn)用這些第三方插件，可極其方便的導(dǎo)入基站的規(guī)劃數(shù)據(jù)，對(duì)于幫助處理動(dòng)輒幾千個(gè)基站的大型數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)具有非常大的幫助。目前，針對(duì)Google Earth的應(yīng)用功能還在不斷深化，應(yīng)用的領(lǐng)域也十分廣泛、豐富。上述是基于通信規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)，筆者就不再對(duì)其他特點(diǎn)一一贅述。

3　Google Earth 的實(shí)際應(yīng)用

（1） 關(guān)鍵規(guī)劃參數(shù)的設(shè)置

眾所周知，基站規(guī)劃工作離不開模擬仿真，通過(guò)模擬仿真可以提前對(duì)基站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后指標(biāo)進(jìn)行預(yù)判，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，達(dá)到改時(shí)和優(yōu)化方案的目的。規(guī)劃仿真除了需選擇合適的傳播模型外，正確收集各基站的關(guān)鍵參數(shù)同樣具有非常重要的影響。例如鄰區(qū)、頻率規(guī)劃；站址高度、方向角、下傾角等參數(shù)設(shè)置。

在收集各基站的關(guān)鍵參數(shù)時(shí)，不僅需要規(guī)劃人員前往實(shí)地進(jìn)行勘察，還要求必須對(duì)全網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的地形地貌非常熟悉。而往往規(guī)劃人員一般通過(guò)運(yùn)營(yíng)商每年招標(biāo)確定，他們對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦尾灰欢ㄊ煜?，尤其是郊區(qū)和農(nóng)村的地形就更加難于了解了。例如，在信號(hào)傳播中，最容易受復(fù)雜環(huán)境的影響導(dǎo)致產(chǎn)生反射、折射、繞射等各種多徑干擾，哪些地方有山體阻擋，哪些地方有湖泊水面，哪些地方地勢(shì)較低等，這些都是直接影響今后網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效果的關(guān)鍵因素。Google Earth可以很容易地幫助規(guī)劃人員規(guī)避這些干擾的產(chǎn)生，并可檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)收集的關(guān)鍵參數(shù)的正確性。

從圖4中可以看出是一個(gè)崇山峻嶺的環(huán)境，僅從傳統(tǒng)平面電子地圖上無(wú)法觀察出基站位置與覆蓋目標(biāo)位置的高度落差，即使勘察人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，也常因山高林密的影響無(wú)法準(zhǔn)確判斷山體的高度、周圍環(huán)境等。如果不了解基站的高度和地理環(huán)境，很容易將規(guī)劃基站的實(shí)際掛高、天線下傾角設(shè)置不當(dāng)，造成基站越區(qū)覆蓋和偏離覆蓋目標(biāo)等問(wèn)題。而Google Earth能夠提供地圖上任何點(diǎn)的海撥高度，所以在計(jì)算基站天線的有效掛高時(shí)應(yīng)該=（基站天線的海撥高度-覆蓋目標(biāo)的海撥高度）+架設(shè)天線的桅桿高度，這樣才能計(jì)算出合理的下傾角等關(guān)鍵參數(shù)，進(jìn)而保障模擬仿真的可靠性。

圖4　一個(gè)崇山峻嶺的復(fù)雜環(huán)境

（2） 山區(qū)道路沿線覆蓋規(guī)化調(diào)整

某縣白橋村附近106國(guó)道拐彎路段處（圖5中圈圈內(nèi)）急速掉話，瞬間無(wú)信號(hào)。

問(wèn)題分析：從Google Earth截圖中，可以很清晰的觀察到該故障點(diǎn)周圍的地形地貌情況。MS從臘嶺基站沿106國(guó)道行駛至白橋基站附近，路況呈倒“U”形結(jié)構(gòu)，國(guó)道兩旁都是綿綿山脈，對(duì)基站信號(hào)形成天然屏障，臘嶺基站第1扇區(qū)及白橋基站第1扇區(qū)信號(hào)均無(wú)法覆蓋G106拐彎路段，導(dǎo)致MS在該拐彎路段形成急速掉話、瞬間無(wú)信號(hào)等網(wǎng)絡(luò)故障。

圖5　掉話區(qū)域附近的衛(wèi)星

方案建議：從地形上看，白橋基站前期規(guī)劃位置不恰當(dāng)，其第1小區(qū)天線覆蓋方向被山體部分阻擋，需重新規(guī)化調(diào)整。建議將白橋基站搬遷至圖中紅色標(biāo)記的山頭位置（坐標(biāo):東經(jīng)113.256242°，北緯24.777391°），并對(duì)搬遷后的基站第3小區(qū)天線選用波瓣角為30度的高增益定向天線，這樣不僅可以有效解決G106拐彎路段的盲區(qū)覆蓋問(wèn)題，同時(shí)還可以考慮在新址位置新增1小區(qū)天線兼顧覆蓋山背面的建筑物，形成與周圍基站的連續(xù)覆蓋。

（3） 路測(cè)數(shù)據(jù)圖層添加

對(duì)路測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析已成為規(guī)劃設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要依據(jù)。在以往對(duì)路測(cè)數(shù)據(jù)分析時(shí)，常常通過(guò)將路測(cè)數(shù)據(jù)圖層加載到傳統(tǒng)平面電子地圖上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的地理環(huán)境無(wú)從了解，從而導(dǎo)致對(duì)路測(cè)分析的工作效果大打折扣。而今，利用Google Earth圖層功能，我們將測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)出后，通過(guò)其他一些輔助工具可將其轉(zhuǎn)化成與Google Earth相兼容的圖層文件，并疊加到Google Earth地圖中顯示。在有基站分布圖、詳細(xì)的地形地貌圖共同呈現(xiàn)下，即使分析者沒(méi)有參與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，也能非常直觀的對(duì)各類場(chǎng)景的路測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并為規(guī)劃設(shè)計(jì)的開展提供重要參考，如圖6。

4　傳統(tǒng)電子地圖與Google Earth的對(duì)比差異

在以往通信規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，Mapinfo是被使用頻率最高的一款地圖工具，基于Mapinfo開發(fā)的插件也較多，例如有Piano_30、Mapinfo2Google、SiteSee等等，雖然應(yīng)用Mapinfo地圖和插件能夠基本滿足規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，但其存在的二維劣勢(shì)也常常導(dǎo)致規(guī)劃設(shè)計(jì)偏差的產(chǎn)生。隨著Google Earth的興起，其顯著的三維優(yōu)點(diǎn)也越來(lái)越受通信工程師們的青睞。表2為兩者之間的差異對(duì)比。

表1　規(guī)劃調(diào)整前后基站參數(shù)對(duì)照

圖6　在Google Earth地圖上添加高速沿線路測(cè)圖層

由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)電子地圖與Google Earth的特點(diǎn)各有千秋，我們可以根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)的不同要求做出不同的地圖選擇。對(duì)于密集主城區(qū)、縣城、山區(qū)等復(fù)雜環(huán)境的規(guī)劃設(shè)計(jì)，選擇Google Earth可以準(zhǔn)確了解地形地貌等數(shù)據(jù)，從而促使規(guī)劃成果準(zhǔn)確高效；而對(duì)于一般郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村、平原、丘陵等開闊環(huán)境的規(guī)劃設(shè)計(jì)，選擇傳統(tǒng)電子地圖更能幫助快速地完成規(guī)劃設(shè)計(jì)。

5　結(jié)束語(yǔ)

Google Eart

h提供了很好的平臺(tái)和功能 ，不僅能夠加快了規(guī)劃設(shè)計(jì)的速度，同時(shí)也保障了規(guī)劃設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。上述的舉例只是淺談了Google Earth的一些簡(jiǎn)單應(yīng)用，Google Earth還有著更多豐富的功能有待挖掘利用。我們不僅要認(rèn)清傳統(tǒng)電子地圖和Google Earth的優(yōu)缺點(diǎn)，更要采取揚(yáng)長(zhǎng)避短的方式，將優(yōu)勢(shì)靈活應(yīng)用到實(shí)際工作中，這樣輸出的規(guī)劃成果方能為基站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)保駕護(hù)航。

表2　傳統(tǒng)電子地圖與Google Earth的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)照

1胡翔.GOOGLE EARTH在移動(dòng)通信優(yōu)化規(guī)劃中的應(yīng)用.通信世界B，2006，（40）:27-28

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.07.005

2016-05-25）