基于SuperMapGIS的无线电管理地理信息系统的方案设计书与实现Word下载.docx
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中国移动GSM网30万个；
中国联通GSM网15万个；
中国电信CDMA网8万个。
而这些蜂窝基站只是无线电台站的一类，其他类型的无线电台站包括广播电台、船舶电台、航空器电台、雷达电台、陆地移动电台、移动地球站等。
所以管理好这些大量的无线电台站数据，并保证数据的完整性，及时性和准确性就是一项艰巨的工作。
2.3.无线电监测
无线电看不见摸不着，无线电管理需要依靠强有力的技术手段来进行监测、监督、管理。
由于经济利益或其他原因，非法设立电台、占用专用频率的现象时有发生，严重影响了空中电波秩序。
这类干扰事件严重影响人民群众的生产生活甚至危及生命财产安全。
每当发生频率非法占用或无线电干扰事件，无线电管理部门要能够及时发现，迅速排除干扰，维护空中电波秩序【1】。
3.系统设计
3.1.设计原则
3.1.1.技术先进性原则
采用较先进和成熟的软硬件及网络技术，使建成的系统能很好地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。
当今的计算机技术发展日新月异，所以在系统建设时要放远眼光，综合全盘考虑。
关键技术和重要的模式一定要顺应主流的发展趋势，并且具有一定的超前的把握。
尽可能保障系统在较长的一段时间内具有先进的特点。
在保证先进性的同时考虑系统的总体稳定性，选用经受考验比较稳定的产品。
3.1.2.可扩展性原则
系统在业务、技术、系统功能上具有扩展性，能做到系统扩展的平滑过渡；
具有外部数据接口的扩展性。
系统各部分采用模块化的设计思想，系统各模块可灵活配置、增减。
需充分考虑以后可能的系统互连互通及系统的兼容性和可能的功能扩充。
系统必须要具有开放性主要表现在系统本身的设计要遵循软件总线、构件化设计原则，各部分遵循标准的规范接口，支持各个部分之间灵活的沟通与联系，在统一的安全控制下，实现信息数据的充分共享与灵活集成。
3.1.3.一致性原则
在充分考虑系统阶段性建设的同时，必须保持整个系统的一致性。
同时，作为一项系统工程，遵循国家和行业制定的相关标准和规范，如《计算机软件开发规范\软件技术》、《中华人民共和国行政区划代码》和《无线电管理台站数据库结构技术标准》等。
3.1.4.实用性原则
系统从实际出发，满足工作和管理实际需要。
结构优化、数据库管理完善，便于系统管理与数据更新。
并确保已有数据资源能够被充分利用。
系统界面操作简单、实用。
3.1.5.安全性原则
系统在设计时，将按照国家保密局和国办的有关规范要求，从网络安全和应用安全两个层面进行统一的安全规划和管理，对系统中的用户权限和角色进行严格、合理的规定和划分，对用户身份进行严格的审核、对用户行为、基本信息单元的存取进行严格的监控与审计。
并且还要注意使用各种防火墙技术、防入侵技术等先进的安全保证技术，切实保证政府网络不受入侵，从而保证信息、数据的安全。
3.2.系统框架设计
图1系统框架图
3.3.无线电台站数据库设计
3.3.1.全国无线电台站数据库系统的构成
全国无线电台站数据库系统采用分布式层次结构，由国家级无线电台站数据库、省（区、市）无线电台站数据库以及其派出机构无线电台站数据库构成，省（区、市）及其派出机构可采用集中式部署。
数据库管理系统采用ORACLE。
国家级无线电台站数据库包含全国范围的无线电台站数据，国家级无线电台站数据库根据主管部门授权向全国提供不同层次的数据服务。
数据库名称：
SRMC_STATDB。
省（区、市）无线电台站数据库包含本省（直辖市、自治区）范围内的无线电台站数据。
地区代码_STATDB。
省（区、市）派出机构无线电台站数据库包含本地区范围内的无线电台站数据。
地区代码_STATDB【2】。
3.3.2.全国无线电台站数据库系统的网络结构
全国无线电台站数据库系统以国家无线电监测中心为数据中心节点，各省（区、市）数据库系统为子节点，形成以TCP/IP技术为基础的分布式结构【2】。
3.3.3.无线电台站管理逻辑模型
图2无线电台站管理逻辑模型图
3.3.4.无线电台站技术资料数据设计E-R
图3无线电台站技术资料数据设计E-R
无线电台（站）台站表（RSBT_STATION），无线电台（站）收/发信机设备表（RSBT_EQU），无线电台（站）天馈线表（RSBT_ANTFEED），无线电台（站）频率表（RSBT_FREQ），是整个无线电台站管理信息系统中的核心表，不随无线电管理业务的变化而变化。
无线电台站冗余表（RSBT_STATION_T），收/发信机设备表冗余表（RSBT_EQU_T），天馈线冗余表（RSBT_ANTFEED_T），频率冗余表表（RSBT_FREQ_T），伴随用户数据采集方式的变化将有所调整，在一个相对的时期结构稳定。
冗余的作用就是可以适应今后无线电管理变化的需求，应用时遵循以下几个原则：
整体延续、局部修改原则：
随着今后无线电管理业务变化的实际需求，通过冗余表实现整个无线电台站数据库核心数据系统的整体延续、局部修改。
不重复定义原则：
对于已用的数据字段，不能转义用于其它属性定义。
只增不减原则：
冗余表中的字段只能增加。
3.4.空间数据库设计
3.4.1.空间数据库的级别构成
空间数据库采用分布式层次结构，由国家级空间数据库、省（区、市）空间数据库以及其派出机构空间数据库构成，省（区、市）及其派出机构可采用集中式部署。
国家级空间数据库包含全国范围的空间数据，国家级空间数据库根据主管部门授权向全国提供不同层次的数据服务。
国家级空间数据库负责中小比例尺的数据维护和更新，包括:
1:
20000000全球空间数据、1:
1000000周边国家空间数据和覆盖全国的1:
4000000，1:
1000000，1:
250000基础空间数据。
也可接受省（区、市）空间数据库的成果数据，整合到国家级空间数据库中。
省（区、市）无线电台站数据库包含本省（直辖市、自治区）范围内的空间数据。
负责本区域范围内的空间数据库的更新、维护和上报。
省（区、市）派出机构空间数据库包含本地区范围内的空间数据。
3.4.2.空间数据库的类别构成
空间数据库按照类别可划分为：
基础空间数据库、台站空间数据库。
基础空间数据库包括：
行政区划，交通道路，居民地，水文植被，数字高程，卫星影像等。
台站空间数据库包括：
蜂窝基站、广播电台等具有地理坐标的台站空间数据。
3.4.3.空间数据库的更新维护机制
各级别的无线电管理单位负责本级别的业务空间数据库的更新维护。
下级单位要向上级单位定期上报业务空间数据。
基础空间数据库的更新采用双向模式。
可由上级单位统一更新基础空间数据库，然后向下级单位分发。
如果下级单位拥有更大比例尺的基础空间数据可向上级单位上报，由上级单位整合到空间数据库中。
3.5.三维地形模型库
在已建立的空间数据库的基础上，提取DEM（DigitalElevationModel：
数字高程模型）和DOM（DigitalOrthophotoMap：
数字正射影像图）数据，经过下图所示的数据处理流程，得到分层分块的DEM栅格数据和DOM栅格数据。
这两种数据是三维地形浏览系统最基本的空间数据【4】。
图4数据处理流程图
4.系统功能
本系统采用国产大型地理信息系统软件SuperMapGIS为开发平台，利用组件式GIS，三维GIS和WebService共同构建了企业级数据管理和应用系统。
该系统以实用为原则，以效益管理为定位，以满足用户实际业务需求为目的。
紧密结合业务流程，开发了两个子系统，提供了多个业务模块，为用户在电磁频谱资源管理、无线电台站管理和无线电监测等工作中提供了技术手段，为领导在处理相关事件提供辅助决策信息支持。
4.1.子系统功能
4.1.1.无线电管理二维地理信息系统
图5无线电管理二维地理信息系统界面
二维子系统实现的基本地图操作功能有：
矢量地图、影像地图的切换，地图的放大，缩小，漫游，地名查询，地名定位，按经纬度定位，图层的显示隐藏控制，拾取鼠标点的位置等。
实现的业务功能模块有：
无线电台站管理，小型无线电监测站管理，无线电干扰源分析。
4.1.2.无线电管理三维地理信息系统
图6无线电管理三维地理信息系统界面
三维子系统实现了全球统一剖分模式下的三维地形浏览功能，包括三维地形的旋转、推拉缩放、全方位视角调整；
支持三维地形的夸张显示；
支持三维模型，文字注记，标牌图片等的叠加显示；
最大的特点是全面支持SuperMap的矢量数据，从而实现二三维一体化。
本系统还实现了以下功能：
三维图层的显示隐藏控制，三维图层的添加删除，地名查询，地名定位，按经纬度定位等。
实现的业务模块有无线电台站管理。
4.2.系统模块功能
4.2.1.无线电台站管理
无线电管理部门涉及到23项无线电业务，处理这些业务用到15类申请（申报）表。
为了配合无线电台站的清理登记入库工作，国家无线电管理局提供了“台站资料填报系统”，该系统挂在公网上，可供申请者在网上填写，每一类表电子化后的结果为一种XML格式的数据文件。
申请者新设置台站时，需将纸质的申请（申报）表和相应的XML格式的数据文件报送到当地的无线电管理机构，然后由当地的无线电管理机构审核入库。
表1国无管表
表编号
代码
表名称
国无管表1
（F）
无线电频率使用申请表
国无管表2
（T）
无线电台（站）设置申请表
国无管表3
（H）
30MHz以下无线电台（站）技术资料申报表
国无管表4
（LM）
陆地移动电台技术资料申报表
国无管表5
（TF）
地面固定业务台（站）技术资料申报表
国无管表6
（E）
地球站技术资料申报表
国无管表7
（B）
广播电台技术资料申报表
国无管表8
（S）
船舶电台技术资料申报表
国无管表9
（A）
航空器电台技术资料申报表
国无管表10
（R）
雷达站技术资料申报表
国无管表11
（C）
蜂窝无线电通信基站技术资料申报表
国无管表12
（D）
直放站技术资料申报表
国无管表13
（V）
无线电台（站）技术资料申报表
国无管表14
（ME）
移动地球站技术资料申报表
国无管表15
（PA）
业余无线电台设置申请表
图7申报流程
无线电台站管理模块的主要功能就是结合GIS技术存储、更新、查询、显示和管理无线电台站数据。
具体介绍如下：
⏹无线电台站数据的管理
无线电台站数据有多个类别，每类又包含很多记录。
在界面上按类别分页显示数据，并且提供快速查询功能，如果需要查看台站的位置，只需点击定位按钮。
这里提供了两种方式方便的查看无线电台站业务数据，一种是直接从数据列表查看，另一种是从地图上查看。
图8台站数据列表
图9台站属性数据
⏹无线电台站数据的批量入库
通过把批量的无线电台站XML格式数据压缩成zip包，上传到服务器上，然后服务器端程序再解压缩成原始文件，再把无线电台站XML格式数据文件一个一个解析入库。
全国每年新建的台站数量巨大，批量入库大大减轻了无线电管理部门相关人员的工作强度。
图10无线电台站数据的批量入库
⏹台站地理坐标检测
保证千万条数据的准确性是一项艰巨的工作。
本模块采用GIS技术辅助用户检测台站的地理坐标。
空间数据库中包括国家、省、市、县、乡镇多级行政区划数据，本模块根据台站地理坐标进行空间分析，自动得到一个行政区划地址，然后利用地址匹配技术，与报送XML文件中的台站地址比对，根据比对的结果初步判断地理坐标是否准确。
⏹台站数据的分层分类专题显示
不同类型的台站地理数据显示在不同的图层中，同一图层内又按类别进行专题图显示。
如蜂窝无线电通信基站与广播电台分属不同的图层，蜂窝无线电通信基站图层内又按照移动、电信、联通等专题显示，在地图上能够很直观的显示移动、电信、联通等的蜂窝基站分布情况。
图11分类专题显示
⏹二三维一体化的台站显示
在二维地图上提供了矢量地图、影像地图模式下的台站叠加显示，使台站位置信息直观和形象；
在三维中，用模型的方式把台站叠加在起伏的三维地形上，使台站位置信息更加直观和形象。
⏹台站数据的空间分析与统计
可以根据行政区划空间数据和台站属性数据进行多种空间分析与统计功能。
如显示“某市的蜂窝基站”，“某省的中国移动公司的蜂窝基站”，“各省蜂窝基站数量统计图”等。
⏹台站空间数据库的维护
服务器在运行过程中，有时会出现“操作系统错误”或“断电”等故障，导致台站属性数据和台站空间数据不一致。
数据错误包括“冗余的台站空间数据”，“坐标有误的台站空间数据”，“缺失的台站空间数据”。
冗余的台站空间数据：
空间数据库中存在，但属性数据库中不存在的空间数据。
坐标有误的台站空间数据：
空间数据库中的坐标信息与属性数据库中的坐标信息不一致。
缺失的台站空间数据：
属性数据库中存在，但是空间数据库中不存在的数据。
本模块提供了批量数据比对功能，能够删除冗余的数据、更新坐标有误的数据和增加缺失的数据，使台站空间数据库保持完整和统一。
⏹其他实用功能
本模块还提供了其他一些实用功能，如台站的频率数据、设备数据、天线数据、扇区数据、收发信机数据、天馈线数据、设台单位数据等的查询与显示，台站执照的输入打印等功能。
图12属性数据查看
图13执照打印
4.2.2.小型无线电监测站管理
在无线电管理工作中，经常使用无线电监测车和一些便携设备去现场进行监测，非常灵活，但也存在人力成本高等缺点。
为了满足日常的监测任务，选择在行政区域内建设多个小型无线电监测站，消灭监测盲区，实施远程监测，减少人力成本。
本模块主要负责小型无线电监测站位置信息，属性信息，设备参数信息，监测范围等的管理。
小型无线电监测站的显示：
在二维矢量地图或影像地图模式下的叠加显示，能够快速查询和定位。
监测范围管理：
小型无线电监测站的真实监测范围是与地形和建筑物等息息相关的，为了获取真实的数据，无线电管理人员可能借助GPS和其他便携设备进行实测。
本模块提供了基于地图的监测范围数据的录入和编辑，并在需要的时候快速调出数据，在地图上用半透明的多边形显示监测范围。
4.2.3.无线电干扰源分析
当发生无线电干扰事件时，启用小型无线电监测站和其他一些监测设备，将多个监测点的地理坐标信息和测向方位角输入到系统中，在地图上将显示一条一条的射线，排除其中错误的射线后，射线的交点便是干扰源所在地。
通常情况下，设备都是有误差的，假设A点的测向方位角误差正负3°
，B点的测向方位角误差为正负2°
，那么将得到一个相交区域，也就是干扰源的所在区域。
图14无线电干扰分析
本模块还提供了其他一些功能辅助无线点干扰源分析，如任意两点间的距离量算，方位角计算；
任意区域的面积量算，周长量算；
任意两台站或小型无线电监测站之间的距离计算和方位角计算；
查找距离某点最近的台站和小型无线电监测站等。
5.结束语
无线电管理部门涉及的业务繁多，为了更好的履行国家和人民赋予的职责，将采用强有力的技术手段，充分利用各种无线电管理软硬件系统监测、监督、管理无线电。
无线电管理地理信息系统是其重要的组成部分，使无线电管理工作向直观化、科学化、现代化迈进了一大步，为无线电管理者维护空中电波秩序提供决策信息支持，为国家经济建设和人民生产生活中的正常无线电使用提供保驾护航的作用。
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