浅谈Google Earth在通信规划设计中的应用

2016-08-24万永亮何独一高海堂

广东通信技术 2016年7期

［万永亮何独一高海堂］

［万永亮何独一高海堂］

移动通信规划在整个通信工程建设中起着排头兵的关键作用，充分利用电子地图是通信工程师进行合理规划的基础。文章在简要介绍Google Earth基本特点的基础上，并结合实际案例来验证利用Google Earth和传统地图分别进行规划设计的差异，以期帮助运营商在未来的基站建设工作上起到事半功倍的效果。

Google Earth 通信规划差异

万永亮

本科，在广州杰赛科技股份有限公司工作，主要从事基站网络规划设计及项目管理。

何独一

本科，在广州杰赛科技股份有限公司工作，主要从事基站网络规划设计及技术支撑。

高海堂

本科，在广州杰赛科技股份有限公司工作，主要从事室内分布系统规划设计及技术支撑。

1　引言

基站选址和覆盖预测是通信规划设计中的重要环节，规划设计的优劣决定着未来运营商的市场竞争力。在移动通信网络规划中，以前经常使用Mapinfo这款软件，然而更新周期长、不够直观也是Mapinfo的最大缺点。在这种情况下，使用更新周期短、图像分辨率高、三维立体、直观的Google Earth软件逐渐被越来越多的网络规划人员接受并讨论。而且，随着Google Earth的推出，Google Earth API的开放，通过Google Earth API开发的第三方软件大量出现，使得人们可以方便有效地利用高清晰的地图，帮助工程师们进行科学合理的规划设计。

2　Google Earth基本特点

2.1 三维立体呈像

Google Earth是一款全球卫星地图集成软件，它可以经计算得出三维地图，它的最高精度可以达到几年前军用级水平，可以清楚地看到地面上的汽车和每棵树木，低精度也相当于5000m空中俯瞰地球，可以看清每条路。但它的最高精度只局限于大型城市，而且以美国最多，中国省会和个别地市级的城市较为清楚，其它的城区都模糊。但由于其不断的更新精度，现在其它地方已经由原来的15km俯瞰精确到5000m俯瞰精度，足以应付“看路”的需要了。这在几年前是国家的绝对机密，民用是不可想象的。

图1　Google Earth三维立体呈像

2.2 精确定位

在规划布点时，只要查询到目标站点的经纬度，就可以迅速在Google Earth中定位，我们只需在Google Earth的工具栏中点击“添加地标”，弹出对话框中输入地标名称、纬度及经度，然后点击“确定”按扭即可。

图2　添加地标

2.3 友好的兼容模式

随着Google Earth的推出，Google Earth API的开放，通过Google Earth API开发的第三方插件大量出现，这些插件与Google Earth保持着良好的兼容性，充分利用这些插件，可以帮助工程师们在基站仿真、基站选址及路测分析等规划设计工作中提高效率。

图3是运用某公司开发的Google Earth插件生成基站扇形覆盖图的一个示例，此插件采用Excel+VBA方式实现在Google Earth中显示基站扇区图形和信息，并采用了大地主题解算算法，计算的扇区图形更加逼真，生成的kml文件可以在不同计算机上移动。

图3　某公司Google Earth插件生成基站扇区图形

通过运用这些第三方插件，可极其方便的导入基站的规划数据，对于帮助处理动辄几千个基站的大型数据来说具有非常大的帮助。目前，针对Google Earth的应用功能还在不断深化，应用的领域也十分广泛、丰富。上述是基于通信规划设计的基本特点，笔者就不再对其他特点一一赘述。

3　Google Earth 的实际应用

（1）关键规划参数的设置

众所周知，基站规划工作离不开模拟仿真，通过模拟仿真可以提前对基站网络建设后指标进行预判，以便及时发现并解决设计中的问题，达到改时和优化方案的目的。规划仿真除了需选择合适的传播模型外，正确收集各基站的关键参数同样具有非常重要的影响。例如邻区、频率规划；站址高度、方向角、下倾角等参数设置。

在收集各基站的关键参数时，不仅需要规划人员前往实地进行勘察，还要求必须对全网区域内的地形地貌非常熟悉。而往往规划人员一般通过运营商每年招标确定，他们对当地的地形不一定熟悉，尤其是郊区和农村的地形就更加难于了解了。例如，在信号传播中，最容易受复杂环境的影响导致产生反射、折射、绕射等各种多径干扰，哪些地方有山体阻挡，哪些地方有湖泊水面，哪些地方地势较低等，这些都是直接影响今后网络建设效果的关键因素。Google Earth可以很容易地帮助规划人员规避这些干扰的产生，并可检验现场收集的关键参数的正确性。

从图4中可以看出是一个崇山峻岭的环境，仅从传统平面电子地图上无法观察出基站位置与覆盖目标位置的高度落差，即使勘察人员到达现场，也常因山高林密的影响无法准确判断山体的高度、周围环境等。如果不了解基站的高度和地理环境，很容易将规划基站的实际挂高、天线下倾角设置不当，造成基站越区覆盖和偏离覆盖目标等问题。而Google Earth能够提供地图上任何点的海拨高度，所以在计算基站天线的有效挂高时应该=（基站天线的海拨高度-覆盖目标的海拨高度）+架设天线的桅杆高度，这样才能计算出合理的下倾角等关键参数，进而保障模拟仿真的可靠性。

图4　一个崇山峻岭的复杂环境

（2）山区道路沿线覆盖规化调整

某县白桥村附近106国道拐弯路段处（图5中圈圈内）急速掉话，瞬间无信号。

问题分析：从Google Earth截图中，可以很清晰的观察到该故障点周围的地形地貌情况。MS从腊岭基站沿106国道行驶至白桥基站附近，路况呈倒“U”形结构，国道两旁都是绵绵山脉，对基站信号形成天然屏障，腊岭基站第1扇区及白桥基站第1扇区信号均无法覆盖G106拐弯路段，导致MS在该拐弯路段形成急速掉话、瞬间无信号等网络故障。

图5　掉话区域附近的卫星

方案建议：从地形上看，白桥基站前期规划位置不恰当，其第1小区天线覆盖方向被山体部分阻挡，需重新规化调整。建议将白桥基站搬迁至图中红色标记的山头位置（坐标:东经113.256242°，北纬24.777391°），并对搬迁后的基站第3小区天线选用波瓣角为30度的高增益定向天线，这样不仅可以有效解决G106拐弯路段的盲区覆盖问题，同时还可以考虑在新址位置新增1小区天线兼顾覆盖山背面的建筑物，形成与周围基站的连续覆盖。

（3）路测数据图层添加

对路测数据的科学分析已成为规划设计的一项重要依据。在以往对路测数据分析时，常常通过将路测数据图层加载到传统平面电子地图上，对现场测试的地理环境无从了解，从而导致对路测分析的工作效果大打折扣。而今，利用Google Earth图层功能，我们将测试数据导出后，通过其他一些辅助工具可将其转化成与Google Earth相兼容的图层文件，并叠加到Google Earth地图中显示。在有基站分布图、详细的地形地貌图共同呈现下，即使分析者没有参与现场测试，也能非常直观的对各类场景的路测数据进行分析，并为规划设计的开展提供重要参考，如图6。

4　传统电子地图与Google Earth的对比差异

在以往通信规划设计工作中，Mapinfo是被使用频率最高的一款地图工具，基于Mapinfo开发的插件也较多，例如有Piano_30、Mapinfo2Google、SiteSee等等，虽然应用Mapinfo地图和插件能够基本满足规划设计工作，但其存在的二维劣势也常常导致规划设计偏差的产生。随着Google Earth的兴起，其显著的三维优点也越来越受通信工程师们的青睐。表2为两者之间的差异对比。

表1　规划调整前后基站参数对照

图6　在Google Earth地图上添加高速沿线路测图层

由此可见，传统电子地图与Google Earth的特点各有千秋，我们可以根据规划设计的不同要求做出不同的地图选择。对于密集主城区、县城、山区等复杂环境的规划设计，选择Google Earth可以准确了解地形地貌等数据，从而促使规划成果准确高效；而对于一般郊区、乡镇农村、平原、丘陵等开阔环境的规划设计，选择传统电子地图更能帮助快速地完成规划设计。

5　结束语

Google Eart

h提供了很好的平台和功能，不仅能够加快了规划设计的速度，同时也保障了规划设计的准确性。上述的举例只是浅谈了Google Earth的一些简单应用，Google Earth还有着更多丰富的功能有待挖掘利用。我们不仅要认清传统电子地图和Google Earth的优缺点，更要采取扬长避短的方式，将优势灵活应用到实际工作中，这样输出的规划成果方能为基站网络建设保驾护航。