基于北斗定位技術的校園通信管線資源管理系統(tǒng)應用研究

李文嬋

（黎明職業(yè)大學，福建 泉州362000）

0 引言

通信管線通暢是通信網絡穩(wěn)定運行的保障，校園通信管線存在建設時間長，地域跨度大，多家運營商多重建設、多重管理，線路所屬專業(yè)應用復雜等問題，不易于日常管理及維護。根據智慧校園建設將數(shù)字技術與校園管理業(yè)務深度融合，實現(xiàn)智慧管理持續(xù)創(chuàng)新的要求，校園通信管線實現(xiàn)“全面感知”是必然趨勢[1]?；诒倍范ㄎ患夹g的應用是通信管線智慧管理的重要入口，可提高校園通信網絡的運行效率，其精準的定位服務可有效推動智慧校園通信管線基礎數(shù)據資源的完善和優(yōu)化。目前，校園通信管線資源普遍存在數(shù)據分散、缺失的問題，且伴隨著通信管線網的常態(tài)化建設和資源信息的頻繁更新，實現(xiàn)通信管線資源智慧管理日顯重要。若采用傳統(tǒng)的記錄方式，不僅造成大量人力物力資源的浪費，同時也會因數(shù)據不準確而形成資源包袱?；诒倍范ㄎ患夹g的校園通信管線智慧管理方案解決了傳統(tǒng)管線數(shù)據資源管理中存在的問題，便于管線的實時查找和后期維護。

1 北斗導航定位技術與GIS

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（以下簡稱“北斗系統(tǒng)”）是我國自主建設和運行的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，能夠為全球用戶提供全天時、全天候、高精度的定位、導航、授時服務。當前，我國已完成30顆衛(wèi)星發(fā)射組網，全面建成北斗三號系統(tǒng)，其產業(yè)化應用將隨著新基建發(fā)展機遇，與5G、大數(shù)據、云計算等技術融合，全面構建起北斗創(chuàng)新服務體系。這30顆衛(wèi)星組成3-3長網將地球和臨近空間籠罩在內。在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)相比，北斗系統(tǒng)主要有三個特點：一是北斗系統(tǒng)空間段利用3種軌道衛(wèi)星來構成混合星座，高軌的衛(wèi)星更多，抵抗遮擋的能力更強，特別是在低緯度地區(qū)，這種性能特點更為顯著；二是北斗系統(tǒng)有多個頻點信號，能夠通過組合這些頻點來使用多頻信號，提高導航的服務精度；三是北斗系統(tǒng)的導航與通信創(chuàng)新融合能力，使其能夠提供實時導航、迅速定位、位置報告、精確授時和短報文通信等功能[3]。

GIS全稱為Geographic Information System，即地理信息系統(tǒng)。GIS基于計算機軟硬件工具，可以對地學信息進行采集、存儲、運算、分析、管理、顯示和描述，最終以一種顯著的視覺效果，使地理空間數(shù)據信息化。GIS的表現(xiàn)形式是地圖，但其深層是地學信息的處理。綜合使用GIS，可以使我們得到大量的其他信息，如地面物體與周圍地面物體的關系（包括拓撲關系，包含，相鄰，相離等）。本文還使用到WebGIS，它是工作在Web上的GIS，是原始的GIS在網絡上的延伸和發(fā)展，此外，它也是Internet上地理信息發(fā)布、共享和交流協(xié)同的基礎[4]。通過互聯(lián)網，WebGIS可以實現(xiàn)對地理空間數(shù)據的發(fā)布和應用，以滿足空間數(shù)據的共享和互操作，如GIS信息的在線查詢及業(yè)務處理等，實現(xiàn)互聯(lián)網環(huán)境下的空間數(shù)據信息的管理和發(fā)布。

2 “北斗+GIS”技術在校園通信管線管理系統(tǒng)中的應用

本文基于校園通信管線資源管理系統(tǒng)，通過北斗定位技術，結合GIS與系統(tǒng)開發(fā)，以“手持終端+管線管理系統(tǒng)”的方式組成管理平臺，以實時地圖的方式完成對通信管線資源的顯示[5]。通過構建校園通信管線資源管理系統(tǒng)的方式，可有效解決校園現(xiàn)有通信管線資源信息準確度低及無法真實反映管線資源所在地理位置的問題。

（1）制定方案?；趯W校已有的北斗導航技術應用協(xié)同創(chuàng)新平臺（SC17003），利用該平臺的現(xiàn)有設備（含北斗教學科研CORS基站一座，米級/厘米級北斗接收機21臺）有目的有步驟地測量、記錄校園通信管線位置，再根據CGCS2000坐標系統(tǒng)確定管線位置坐標，形成校園通信管線位置數(shù)據庫。通過開發(fā)界面系統(tǒng)，導入管線位置數(shù)據庫，最終形成圖像可示的校園通信管線管理與查詢系統(tǒng)。

（2）實施行動。在實施計劃的行動中，收集每一次測量的數(shù)據，形成管線數(shù)據信息，通過校準信息，形成帶有坐標的影像數(shù)據。在系統(tǒng)建設過程中，收集系統(tǒng)在每一階段的反饋信息，若可行，則采取下一步計劃和行動。反之，則對實施計劃甚至總體計劃作出修改或調整。

（3）過程測試。靈活運用資料的收集、數(shù)據的采集和分析以及各種測試技術，對通信管線智慧管理系統(tǒng)進行測試，收集過程資料以及結果資料。

（4）總結應用。對整個研究工作中獲得的管線數(shù)據進行科學處理，研究探索北斗定位技術在資源管理領域的實踐應用，進而可擴展到校園內其他物體管理領域，形成一系列可供學習應用的管理資源。系統(tǒng)模型圖見圖1。

圖1 基于北斗定位技術的校園通信管線資源管理系統(tǒng)模型圖

本文以黎明職業(yè)大學項南樓和慈山樓為主要實踐區(qū)域，以區(qū)域內通信管線資源為應用管理對象，利用北斗定位技術對區(qū)域內校園影像進行校準、位置數(shù)字化等系列操作，得到區(qū)域內校園網絡及三大運營商管線具體位置分布圖（見圖2）。同時，利用GIS，結合系統(tǒng)開發(fā)，將所得管線具體位置數(shù)據用坐標字段（X、Y）表示出來，通過portal添加至地圖上并進行可視化，構建出可供查詢及管理的校園通信管線智慧管理系統(tǒng)（見圖3）。

圖2 黎明職業(yè)大學部門管線資源分布圖

圖3 校園通信管線智慧管理系統(tǒng)

3 北斗技術應用于校園通信管線的管理模式經驗

校園通信管線致力于提升學校信息化水平，利用北斗技術改進以往工作，促進自主可控、安全可靠的精細化管理模式的應用，從而形成北斗標準化管理模式。

3.1 加強學校信息化系統(tǒng)建設

校園通信管線的數(shù)據信息是相互獨立的，雖有設計圖紙，但設計方案缺乏跨樓宇、跨區(qū)域的數(shù)據集成、融合和決策分析功能，不僅造成資源浪費，增加運營成本，而且不利于統(tǒng)一管理。通過把北斗智能終端和管線管理系統(tǒng)相集成，利用北斗位置信息數(shù)據與各區(qū)域數(shù)據相融合，打破數(shù)據孤島，從而使管線數(shù)據建設系統(tǒng)化、信息化。通過智能化方式，將通信管網的信息特質、物理特質和業(yè)務特征連接起來，以方便跨區(qū)域、跨樓棟的數(shù)據分析與融合，從而最大限度地發(fā)揮通信管線資源的價值。校園通信管線智慧管理平臺的建設就是將各部分數(shù)據融合、實現(xiàn)數(shù)據集群的一個很好的例子。

3.2 依托北斗技術改進工作方式

校園通信管線較長，且大部分埋于地下，各管線歸屬單位之間信息沒打通，通信管線及相關設施的基礎數(shù)據信息缺乏科學管理，不僅給管線規(guī)劃設計帶來了不便，在施工過程中更是容易造成誤挖事故。利用北斗技術進行精準定位后，使管網運行狀態(tài)可視化，校園通信管線在信息、通信、管理等領域更能體現(xiàn)智能調控、智能運行，實現(xiàn)了通信管線全景化監(jiān)控。通過資源管理系統(tǒng)，使依賴人工經驗繪圖找管的傳統(tǒng)方法實現(xiàn)轉型，形成“人人都是活地圖”的高效工作模式[6]。通過北斗精準定位，結合管線維護過程中工時、進度、風險及竣工驗收的要求，實現(xiàn)了對管線維護過程關鍵節(jié)點的厘米級管理。通過應用北斗精準服務，改變了原來的工作方式，促進了管線管網更高效安全地運行。

3.3 自主可控的精細化安全管理

校園通信管線充分運用“北斗+GIS”，在北斗精確定位的基礎服務上，將GIS、手持終端、大數(shù)據、物聯(lián)網等領先的信息化技術與管線數(shù)據處理相融合，利用北斗精確定位終端和手持終端管理設備融合對接，實現(xiàn)對通信管網建設及運行過程中產生的帶有北斗精準位置信息的專業(yè)數(shù)據的管理，通過數(shù)據進行綜合處理和計算分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)管線管理過程中的安全隱患、預防管線挖斷等安全事故發(fā)生，從而形成自主可控的精細化安全管理模式。

3.4 北斗應用規(guī)范化管理

充分應用北斗系統(tǒng)的定位技術，構建基于GNSS、RS、GIS的“手持終端+資源管理系統(tǒng)”的通信管線資源管理平臺，實現(xiàn)對管線資源的智慧管理，在現(xiàn)實校園通信管線管理中是可行的，并且能夠大幅度提高管線資源的信息準確率，具有較好的應用前景[7]。本文所提出的基于北斗定位技術構建校園智慧管線系統(tǒng)，不僅能在網絡勘察設計、工程建設、網絡維護、網絡資源普查等環(huán)節(jié)中得到廣泛應用，后續(xù)還可以擴展到學校其他區(qū)域的通信管線資源管理，甚至可擴展到對學校的水、電、物的智慧管理，能夠為學校的信息化推進搭建更好的平臺。

未來基于北斗定位技術的物聯(lián)體系發(fā)展趨勢是構建天、地、物一體化的綜合應用系統(tǒng)，物與物之間綜合利用信息技術，進行相互補充、校準及綜合的信息處理，可為智慧管理提供更便利的服務。按照“從易到難、統(tǒng)籌推進”的總體實施原則，推動北斗定位系統(tǒng)在智慧校園方面的落地應用，從而更好地服務于高校信息化管理。