基于場景的柵格圖層應(yīng)用研究

張 星，史文祥，于寧鳳，馮秋明（.中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司鄭州分公司，河南鄭州450007；.中國聯(lián)通甘肅省分公司，甘肅蘭州730030）

1 概述

數(shù)以億萬計的MR采樣點可以通過柵格的方式直觀、簡潔地呈現(xiàn)在地理圖層上。但是，無論是利用傳統(tǒng)的MR數(shù)據(jù)制作的50 m×50 m柵格圖層，還是借助于A-GPS MR數(shù)據(jù)制作的更精準的柵格圖層，柵格圖層的地理化呈現(xiàn)方法均存在以下問題。

a）對使用者要求較高。柵格圖層能夠直觀地展示區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)水平，但如需定位問題區(qū)域所在具體位置，則需使用者對現(xiàn)場地理情況十分熟悉。

b）無法定量分析。目前常用的柵格圖層僅能定性地展示或逐個分析目標區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的各項指標，無法批量地定量分析目標區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)指標。

2 基于場景的柵格圖層分析方法

該方法首先需要提取目標區(qū)域的電子邊框，利用柵格和采樣點位置信息將柵格和采樣點數(shù)據(jù)映射到目標區(qū)域的電子邊框，然后經(jīng)過對區(qū)域和場景聚類分析，實現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)的定量分析和問題區(qū)域的自動定位。最后，通過泰森格面積切割方法計算目標區(qū)域業(yè)務(wù)量、用戶數(shù)等用戶側(cè)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)、用戶側(cè)數(shù)據(jù)支撐的網(wǎng)絡(luò)和市場協(xié)同發(fā)展（見圖1）。

圖1 基于場景的柵格圖層分析方法示意圖

2.1 電子邊框提取方法

目前常用的目標區(qū)域電子邊框提取的方法有網(wǎng)絡(luò)爬取法和人工提取法。網(wǎng)絡(luò)爬取法是借助數(shù)據(jù)爬取工具和網(wǎng)絡(luò)地圖獲取目標區(qū)域電子邊框的方法。人工提取法是依靠熟悉目標區(qū)域的人員利用谷歌地圖或者Mapinfo軟件手工完成區(qū)域電子邊框提取的方法。

網(wǎng)絡(luò)爬取法和人工提取法各有利弊。網(wǎng)絡(luò)爬取法能夠快速、準確地提取網(wǎng)絡(luò)地圖預(yù)先處理好的區(qū)域電子邊框，但對于網(wǎng)絡(luò)地圖未提前處理的區(qū)域無法提取電子邊框；人工提取法不受網(wǎng)絡(luò)地圖的限制，但要求操作人員對目標區(qū)域邊界十分熟悉。

通過網(wǎng)絡(luò)爬取法或人工提取法獲取區(qū)域電子邊框后，能夠較為準確地反映某區(qū)域的區(qū)域名稱，將會大大減少使用者對現(xiàn)場地理情況熟悉的依賴，使使用者能夠快速準確地找到目標區(qū)域。

2.2 位置信息關(guān)聯(lián)方法

位置信息關(guān)聯(lián)是將采樣點和柵格歸屬于相應(yīng)電子邊框，即判斷采樣點或柵格中心經(jīng)緯度是否落于某個電子邊框內(nèi)。判斷點是否在多邊形內(nèi)部，常用的方法有面積和判別法、角度和判別法及交叉點數(shù)判別法，其中面積和判別法僅適用于凸多邊形，角度和判別法與交叉點數(shù)判別法適用于任意簡單多邊形（沒有交叉點）。

a）面積和判別法：判斷目標點與多邊形的每條邊組成的三角形面積和是否等于該多邊形，相等則在多邊形內(nèi)部。

b）夾角和判別法：判斷目標點與所有邊的夾角和是否為360°，為360°則在多邊形內(nèi)部。

c）交叉點數(shù)判別法：從目標點出發(fā)引一條射線，看這條射線和多邊形所有邊的交點數(shù)目。如果有奇數(shù)個交點，則說明在內(nèi)部，如果有偶數(shù)個交點，則說明在外部。

交叉點數(shù)判別法基本步驟如下：

a）過P點垂直向上作一條射線。

b）判斷此射線與n邊形n條邊的交點。

c）把所有交點相加，如果是奇數(shù)則說明在多邊形內(nèi)，否則在多邊形外。

交叉點數(shù)判別法存在以下幾種特殊情況。

a）射線與多邊形的頂點相交；比如射線過多邊形的Pi點，則如果Pi-1和Pi+1在此射線的異側(cè)，此交點可以算一個，如果此2點在射線的同側(cè)，則此交點不計。

b）P點在多邊形的某一條邊上，也認為P在多邊形中。

c）P不在多邊形的邊上，但P的射線與多邊形的某一條邊重合；比如與Pi、Pi+1線段重合，則如果Pi-1和Pi+2在射線的兩側(cè)，此情況也算一個交點，否則此情況不計交點。

2.3 柵格圖層場景化分析指標計算方法

根據(jù)柵格中心經(jīng)緯度、采樣點經(jīng)緯度將柵格和采樣點映射到目標區(qū)域電子邊框，然后根據(jù)區(qū)域和場景進行聚類匯總，可以分析目標區(qū)域的弱覆蓋采樣點占比、有效柵格占比、弱覆蓋柵格占比和重疊覆蓋柵格占比等指標，其中弱覆蓋采樣點占比代表區(qū)域內(nèi)總體覆蓋水平，有效柵格占比代表區(qū)域內(nèi)有效數(shù)據(jù)面積占比，弱覆蓋柵格占比代表區(qū)域內(nèi)弱覆蓋區(qū)域面積占比，重疊覆蓋柵格占比代表區(qū)域內(nèi)重疊覆蓋區(qū)域面積占比。根據(jù)泰森格面積切割的方法，可以獲得區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)量。具體計算公式如下：

式中：

sij——第j個區(qū)域切割i小區(qū)的面積

si——i小區(qū)的覆蓋面積

Di——i小區(qū)的業(yè)務(wù)量

3 格圖層場景化分析及應(yīng)用

3.1 目標區(qū)域柵格圖層指標分析

以某地（市）水泉社區(qū)村為例（見圖2），該區(qū)域的有效柵格占比為94.3%，弱覆蓋柵格占比為15.8%，弱覆蓋采樣點占比為14.6%，日均數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量為146 GB。對比弱覆蓋柵格圖層來看，在該區(qū)域的東北角存在連續(xù)弱覆蓋，重點排查該弱覆蓋區(qū)域周邊3個基站的覆蓋有效性，通過現(xiàn)場勘查，制定有效的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案。具體見表1。

3.2 場景化聚類分析

對該地（市）的區(qū)域按照場景聚類分析，可以從宏觀上分析地（市）的網(wǎng)絡(luò)指標。以某地（市）為例，該市弱覆蓋區(qū)域集中在工業(yè)園區(qū)、3A級景區(qū)和城市開闊地。具體見表2。

圖2 水泉社區(qū)村柵格覆蓋示意圖

表1 水泉社區(qū)村柵格情況

表2 某地（市）弱覆蓋區(qū)域分布情況

3.3 柵格圖層場景化分析應(yīng)用

通過分析區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)量和弱覆蓋柵格占比，可有效地支撐和指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和市場發(fā)展。對于業(yè)務(wù)量高而弱覆蓋柵格占比低的區(qū)域，應(yīng)重點維系和網(wǎng)絡(luò)維護；對于業(yè)務(wù)量低而弱覆蓋柵格占比高的區(qū)域，應(yīng)保持適度關(guān)注；對于業(yè)務(wù)量高而弱覆蓋柵格占比高的區(qū)域，應(yīng)重點進行網(wǎng)絡(luò)覆蓋提升，補齊網(wǎng)絡(luò)短板；對于業(yè)務(wù)量低而弱覆蓋柵格占比低的區(qū)域，應(yīng)重點進行市場營銷，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)價值。

3.3.1 網(wǎng)絡(luò)補短

以某區(qū)域為例，2018年1月份該區(qū)域有效柵格占比為30.4%，弱覆蓋柵格占比位64.9%，日均數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量為96 GB。通過場景化分析后發(fā)現(xiàn)該區(qū)域存在網(wǎng)絡(luò)覆蓋短板問題，2018年3月在該區(qū)域新增4G站址，2018年5月份數(shù)據(jù)表明，該區(qū)域弱覆蓋柵格占比已降為7.0%，覆蓋問題得到顯著改善（見表3）。

3.3.2 市場發(fā)力

以某區(qū)域為例，2018年1月份該區(qū)域有效柵格占比為20.5%，LTE SC RSRP＜-110 dBm采樣點占比為5.0%，日均數(shù)據(jù)流量僅為0.08 GB，經(jīng)過市場努力，至2018年5月份，該區(qū)域有效柵格占比達到56.3%，LTE SC RSRP＜-110 dBm采樣點占比為4.1%，日均數(shù)據(jù)流量為12 GB（見表4）。

表4 市場發(fā)展前后網(wǎng)絡(luò)指標對比

4 結(jié)束語

本文從柵格圖層地理化呈現(xiàn)在實際應(yīng)用中要求使用者對現(xiàn)場地理非常熟悉和無法進行定量分析2個問題點出發(fā)，提出了基于場景的柵格圖層分析方法。該方法能夠?qū)偃f級別的柵格數(shù)據(jù)降低到千級別的區(qū)域數(shù)據(jù)，甚至到十級別的場景數(shù)據(jù)，實現(xiàn)柵格圖層問題區(qū)域的自動定位和定量分析。通過實際工作驗證，該方法能夠有效地指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、維護、優(yōu)化和市場發(fā)展的工作，減小一線人員的工作量和工作壓力。后續(xù)將實現(xiàn)該方法的平臺化運行，實現(xiàn)按區(qū)域和場景的網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控、問題自主發(fā)現(xiàn)和預(yù)警，進而達到網(wǎng)絡(luò)管理互聯(lián)網(wǎng)化的目的。