移动通信用数字地图技术规范

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移动通信用数字地图技术规范（试行）
一、        总则
1．        由于移动通信发展十分迅猛，网络规模的不断扩大带来一系列问题，依靠App进行网络规划与优化就变得越来越重要了。
2．        移动通信网络规划与优化App的全部功能都依赖于准确的场强预测，而在900/1800MHz频段，地理环境对无线电信号传播的影响非常大，不考虑这些因素就无法保证预测结果的准确性。
3．        移动通信专用数字地图包括地形高度，地面用途种类等对移动通信电波传播有影响的地理信息，是移动通信网网络运行管理的重要数据。如其运用合理，能够有力地支撑网络规划与优化App的功能，对网络的建设成本和服务质量产生巨大的影响。
4．        借助于数字地图，网络规划与优化App可以模拟计算结果分析存在的问题，调整网络参数，使用权其良好运行，提高网络的容量与服务质量，在新建网络或新增基站前，也可以先得用App进行预测，为站址选择、参数设定等提供参考，比而节省不必要的投资，带来巨大的经济效益。
5．        App预测结果的准确与否取决于传播模型和数字地图，只有在传播模型对影响电波传播的各种因素有充分的考虑，数字地图又有足够的精度的情况下，才有可能达至较高的预测精度。
6．        数字地衅的生产成本很高，所以各省、市及地区在建立数字地科库时应避免盲目性，以性能价格比最好为原则，使数字地科与网络规划与优化App达至最佳适配。
7．        本规范根据现有数字地图制作的技术水平、生产成本及各种移动通信网规划与优化App的能力，对移动通信专用数字地科的内容、格式、精度等作出了统一的规定，可作为当前各省市及地区建立数字地图库的依据。
8．        随着技术的发展、数字地图的制作成本会逐步降低，使更高精度的数据生产成为可能。网络规划与优化App的能力也将有所提高，对数字地图的要求也会更高。届时本规范中的有关规定须作出相应的修改与补充。
9．        数字地图应以数据库的形式进行组织，以便对其进行维护、更新与管理，同时也为将来建立全国的数字地图数据库打下良好的基础。
10．        本规范的说明和修改权属邮电部移动通信局。

二、地理数据种类与数据源
2．1地理数据种类
移动通信用数字地图包含以下内容：
1．        数字高程模型（DEM数据）：
是按规定分辨率等间隔表示的地面高程数据，采用栅格数据结构；
2．        地面覆盖模型（DOM数据）：
是按规定分辨率等间隔表示的地面覆盖类型，采用栅格数据结构；
3．        线状地物模型（LDM数据）：
是以弧段坐标表示的线状地物平面位置，采用矢量数据结构；
4．        建筑物空间分布模型（BDM数据）：
建筑物的平面位置与高度数据，采用栅格数据结构或矢量数据经构；
在以上四层地理数据中，DEM层、DOM层、LDM层是目前移动通信场强预测用数字地图所必须的数据，BDM层一般只用于微蜂窝的预测，在微蜂窝用量较大时才需要用到这层数据。
2．2地理信息数据源
地理数据源是指用于生产加工地理数据的原始地理数据次料，包括以下四种：
1．        地形图
即各种比例尺地形图，是DEM数据、DOM数据与LDM数据生产的基本依据，其特点是：
信息丰富，数据准确：
小比例尺的地形图成本很低，可以用来覆盖精度要求不高的郊区及广大的农村及边远地区：
在精度要求较高，其它数据源又不易获取的场合，可以用大比例尺的地形图作为数据源；
实时性一般较差，适于生产更新周期较长的地理数据，是DEM数据生产的理想数据源；
2．        卫星遥感影像
在国际商用卫星提供的卫星遥感图象中，一般采用美国LandSat卫星提供的TM图象与法国SPOT卫星提供的SPOT图象，其特点是：
光谱分辨率与空间分辨率适中；
覆盖范围大，覆盖周期短；
适用于精度要求较高的DOM数据与LDM数据，是DOM数据与LDM数据生产的重要数据源；
实时性好；
成本较高；
图象质量受所覆盖地区气候的景响较大
3．        航摄资料
分辨率高，可提供详细的街道及建筑物信息；
实时性好；
获取难度大；
在所有数据源中成本是最高的；
适用于生产高精度的地理数据；
4．        辅助资料
各种更新周期短，能及时反映地理环境变化的专题资料，都可以用于地理数据生产中的辅助调查与卫星影像判读，是地理数据生产中的辅助调查与卫星影像判读，是地理数据生产的辅助数据源：
选择数据源一定要结合本地区的实际情况。如果用SPOT卫星影像去覆盖全中国，成本需要530万英镑，工作量超过100人年，这是完全没有必要的。对于农村和偏远地区可以用较小比例尺的地形图去覆盖。对市区及市郊，DOM数据和LDM数据可以用用卫星影像生成，DEM 数据可以用较大比例尺的地形图生成；在需要高精度数据（如建筑物数据，1——5米精度）的场合，可以通过航摄资料或辅助资料（如城建部门的图纸）来获取。
2．3坐标系统
比较通用的坐标系统主要有UTM坐标与高斯克里格坐标。高斯克里格坐标应用较为广泛，地理数据可以用高斯投影，按6度投影带进行坐标计算，选用克拉索夫斯基椭球体作为投影计算依据。以上两种坐标之间可以相互转换。
三、数字地图的内容与精度
3．1决定数字地图内容与精度要求的主要因素
3．1．1传播环境
对于移动通信来说，对数字地图的要求与传播环境的复杂程度有关。不同的传播环境往往具有不同的复杂程度，传播环境越复杂，对数字地图的要求就越高，反之，传播环境越简单，对数字地图的要求就越低。以对地貌的划分为例，一般的中小城市及郊区分为7-9种，大城市市区建筑物密度大、高层建筑多，电波传播多以绕射与反射为主，地貌可分为12-15种，而象香港这样的特殊地区，传播环境更为复杂，对地貌的划分可以多达25种。
3．1．2话务密度
在话务密度较高的地区，所面临的主要问题是提高容量与服务质量的问题，基站密度很大，网络运行情况十分复杂，预测需要非常准确，对数字地图的要求也就很高。而在话务密度较低的地区，主要是解决覆盖问题，网络相对比较简单，对数字地图的要求就比较低。
3．1．3App能力
对移动通信用数字地图的要求还取决于网络规划与估化App的能力，在App所用的传播模型中考虑的因素越多，要求数字地图中包含的内容就越多，模型对地理信息的变化越敏感，要求数字地图的精度就越高。因此，数字地图的精度并非越高越好。对于现有的宏蜂窝模型来说，精度达到20米后，进一步提高精度对预测结果的准确性影响很小，所以过高的精度是不必要的。
网络规划与估化App场强预测的准确与否决定于传播模型的精确性和数字地图的质量，如果没有高质量的数字地图的支撑，模型再精确也无法估到准确预测；同样，如果模型不够精确，数字地图作得很细是没有意义的。因此，App的传播模型和数字地图是相互制约，缺一不可的两个重要环节。
3．1．4制作成本
数字地图的制作成本随精度的提高呈指数率增长，所以在确定数字地图的要求时，精度与成本必须折衷考虑，应结合本地区的实际情况，以性能价格比最好为出发点作出恰当的选择。
3．2确定数字地图内容与精度的原则
3．2．1由于中国幅员辽阔，人口众多，且大多数人口分布较为集中，所以在对数字地图的要求上有其特殊性，中国包括12个UTM区，用1：100000的地形图覆盖需要819张，如果数字地图都采用同样的标准，高精度会导致高成本，低精度又不能满足高话务密度区的需要。对此的解决办法是采用混合精度，即在话务密度高的大城市市区采用高精度的数据，郊区及中小城市采用较低精度的数据，广大的农村及偏远地区如需覆盖可以用更低的精度。
3．3．2 在制作数字地图的过程中不能盲目追求高精度。网络规划与优化的需要是选择数字地图内容与精度的根本出发点，除此之外还要考虑制作成本。由于人口分的不均匀性，在很多小城市中也存在小面积的话务密度极高的区域，为这些小“热点”制作高精度的数字地图是很不经济的。因此，地理数据要求不能完全用话务量来届定，还要考虑高话务密度区的面积大小。在市区，按传播环境与平均基站密度的不同将不同城市分为9类，郊区分为4类。不同类别的地区选用不同的采样间隔与地貌种类，相应的高程精度与平面精度也不同。地貌数据分为基本类，扩展类和附加类。基站密度小，传播环境简单的地区应选择基本类；基站密度大，传播环境复杂的地区应选择扩展类；附加类可以根据需要灵活选取。
     在确定地貌数据分类标准时，要注意以下几点：首先要考虑本地区地理环境的特点，分析各种地物对电波传播的影响，选择适当的分类方式；其次要考虑数据生产的可行性，那些对电波传播影响不大，在数据源上难以判别的地物可以不加区分；第三要以测试为依据，有些地区具有特殊的地表覆盖类型，对传播影响较大。又没有经验可以借鉴，这种情况就要进行一些实地测试来作为分类的依据。
      LDM数据精度与栅格数据的采样间隔有关。在采样间隔小于50米时，LDM数据可以采用扩展标准，其它情况采用基本标准。
3．2．3传播环境的变化一般来说比较缓慢，但移动通信网的发展可能会很快。因此在应用上述标准时，要有发展的眼光，不仅要看到网络的现状，还要考虑网络的发展潜力。有些地区虽然目前网络规模并不大，但其发展潜力很大，如果按照仅仅满足现状的要求来制作数字地图，很可能用不了多久就已不再适应网络规划与优化工作的需要，还要投入资金对其进行更新，造成不必要的浪费。为避免这种情况的发生，运营部门必须对近期网络的发展情况做到心中有数，使所制作的数字地图在其更新周期内基本满足网络发展的需要。
3．2．4对微蜂窝（室外），现有的预测模型可以分为两种类型：统计模式和确定性模式。统计模式是以大量的实测数据为基础总结出来的经验公式；而确定性模式则考虑收发之间所有可能的传播路径以计算传播损耗。统计模式的优点是对数字地图的要求较低，计算速度快。确定性模式虽然预测精度略高于统计模式，但对数字地图要求非常高，计算时间也很长。这两类模型有都有二维和三维之分：二维模式只需要街道与建筑物的水平二维空间数据，而三维模型还需要建筑物的高度信息。因此，微蜂窝的地理数据也有基本标准与扩展标准之分。目前国内采用室外微蜂窝的数量不多，由于微蜂窝设备轻小灵活，安装方便，所以一般是在安装后通过测试来调整。但是，在微蜂窝大量使用后，还是以App预测结合实测调整为好。在微蜂窝用量较大的地区应该具有满足微蜂窝要求的地理数据，但由于目前的各种微蜂窝传播模型还不象宏蜂窝模型那样成熟，所以现在在数字地图上过多的投入是没有必要的。如果有实测作为保障，地理数据完全可以采用基本标准，这样可以避免在数字地图上投入过大，且能够满足一定时期的需要。等到微蜂窝的传播模型应用成熟后，如果确有需要，可以考虑采用三维传播模型，并采用相应的扩展数据标准。

3.3数字地图内容与精度的要求
3.3.1宏蜂窝
1采样间隔与地貌种类
      R---采用间隔      M---地貌种类
(1)        市区：
基站密度
传播环境        高        一般        低
复杂        R：20米
M：13—15种        R：50米
M：13—15种        R：50米
M：10—12种
一般        R：20米
M：10—12种        R：50米
M：10—12种        R：50米
M：7—9种
简单        R：50米
M：10—12种        R：50米
M：7—9种        R：100米
M：7—9种

(2)郊区：
基站密度
传播环境        高        低
复杂        R：50米
M：10—12种        R：100米
M：10—12种
简单        R：50米
M：7—9种        R：100米
M：7—9种

(3)农村及偏远地区：R：100米；M：7种
注：1  传播环境：
       在市区其复杂程度主要决定于建筑物的高度特征及分布情况，建筑物高度参差不齐、高层建筑多、分布密集则传播环境复杂，反之则传播环境简单；在郊区取决于地面覆盖类型的多少，地面覆盖类型多则传播环境复杂，反之则简单。
2        基站密度
        市区    高-----平均基站站距小于1公里
                中-----平均基站站距大于1公里，小于2公里
                低-----平均基站站距大于2公里
        郊区    高-----平均基站站距小于8公里
                低-----平均基站站距大于8公里

2平面精度、高度精度与采样间隔的关系
采样间隔        DEM高程精度        DOM平面精度        LDM平面精度
20米        20米        20米        20米
50米        40米        50米        40米
100米        80米        100米        80米


3基站定位精度与采样间隔的关系
     目前移动通信中的基站定位大多采样GPS定位，由于一般的GPS接受机的定位误差为50米到100米。所以在采样间隔小于50米时，这一误差就不能接受了。这时就必须采取一定的措施来进行校正，以减少定位误差，如采用差分GPS定位等。GPS接收机接收的是经纬度。而数字地图采用的是大地坐标，因此必须进经过适当转换才能相互对应。

4．DOM数据分类
(1)        基本类
1)          开阔地
2)          水域
3)          森林
4)          绿地
5)          郊区
6)          市区
7)          工业区
8)          *密集市区
9)          *市区开阔地
        注：“*”表示可选项
（2）扩展类
1）        水域：为水面覆盖区域，包括海洋、河流、湖泊、水库等水系
2）        乡村开阔地：为植被稀少或荒芜的地区
3）        林木区：各种林木覆盖区域
4）        郊区集镇：郊区的建筑群落与街区，城镇居民集中居住区域
5）        村庄：为郊区农民集中居住的区域
6）        市区开阔地：为市区范围内地表无建筑的开阔区域，包括大型广场、大型停车场、宽阔道路、飞机场等
7）        绿地：为底矮混杂植被（如农作物、草、灌木从等）覆盖区域，包括农田、草地、市区公园及高尔夫球场等
8）        工商业区：为工矿企业占用区域或商业活动集中区域
9）        密集市区：为建筑无密度大的市中心地区
        10）高层建筑群：为市区范围内的高层建筑密集分布的区域
        11）平行低矮建筑群：市区内排列规则的低矮建筑群落
        12）市区：无明显特征的市区地区

（3）附加类
1）        湿地：沼泽、滩涂等覆盖区域
2）        旧城区：市区范围内低矮的旧式建筑杂乱密布的区域
3）        特高建筑群
4）        稠密市郊区
5）        针叶林
6）        阔叶林
7）        混合树型
8）        果园
9）        牧场
       10）海洋
       11）高架桥

5 LDM数据
（1）基本要求
1）        高速公路
2）        铁路
3）        行政区界
4）        主要道路
5）        水系
（2）扩展要求
        1）高速公路
        2）铁路
        3）行政区界
        4）主要道路
        5）水系
6）        主要街道
7）        机场跑道

3.3.2 微蜂窝
1 基本标准(三维模型)
      -----包含以下信息
          1）街道
          2）建筑物轮廓
      -----平面精度为1—5米；

2 扩展标准(三维模型)
      -----包含以下信息
          1）建筑物轮廓
          2）建筑物高度
          3）街道
      -----平面精度为1—5米；
      -----高程精度为1—5米；

四 地理信息的数据格式
4.1栅格数据格式
   栅格数据包括DEM和DOM数据，数据记录格式采用BIL格式，即逐行记录网格节点数据的记录格式：
1）        数据文件（*BIL）；按BIL格式记录的数据文件
2）        参数文件（*REF）；按ASCII码格式记录且与数据文件同名；参数文件记录如下参数：
—数据块原点坐标
      —数据分辨率
      —数据块宽度和高度


4.2 矢量数据格式：矢量数据包括LDM数据，记录格式如下：
      —按ASCII码格式存储
      —按弧段记录线状地物平面坐标
     ID（弧段分类码）
       x1    y1（采样点平面坐标）
       x1    y2
       
       
       
       xn    yn
   end

4.3 BDM层数据的格式
1)        栅格形式的BDM数据的记录格式与DEM数据相同
2)        矢量形式的BDM数据的记录格式如下：
    ID（建筑物号）
    H（建筑物高度）
    N（节点数）
       x1    y1（采样点平面坐标）
       x1    y2
       
       
       
       xn    yn
注   *根据需要还可以添加建筑物形状，表面材料等属性码
     *三维建筑物矢量分布模型中不含高度数据