电信行业的gis应用剖析报告

ArcGIS在电信行业中的应用摘 要：本文对于在电信行业中的信息化建设中应用GIS的案例进行介绍和剖析，提出与GIS系统建设的一些问题以及实施经验等，对类似系统建设具有借鉴作用。 一、 GIS与电信 电信作为国家的支柱产业，在近几年来得到了迅猛蓬勃的发展，同时随着市场的开放，竞争也日益激烈。在这个高速变化的市场中，如果能正确地获取、管理和分析与企业发展相关的各种信息数据，将会大大提升企业的竞争力。高科技信息技术的注入为电信提供了发展的基础和保障，它渗入到电信系统的各个部门、各个环节，包括运维部门、人事管理部门、市场部门、规划部门等，为电信企业的正常运行和高效管理服务。但目前在电信的信息系统建设中，对于各种资源的有效管理，以及资源、业务、客户几大关键信息的分布及其之间的关系的管理分析水平还远未达到理想的程度。 GIS技术作为信息系统的重要组成部分，在电信行业的应用由来已久，在我国，电信运营商利用GIS技术进行资源管理和决策支持的应用仍处于起步阶段，从90年代后期，许多电信部门进行过这方面的尝试，但是由于系统投资巨大、结构复杂、牵涉面广、技术难度高、缺乏统一规范、并且对管理流程有特殊要求，再加上多年以来，电信形成的机构复杂、原始资料不准确、拆分重组等局面造成了很少有成功研发的先例。 随着计算机软硬件技术的发展和GIS技术的日趋完善，也随着电信运营商不断的成熟和管理的规范，GIS在电信级管理信息系统上的应用有了成功的保障。一旦将GIS技术引入电信管理信息系统，GIS强大的功能就会得到充分的体现，一种崭新的电信信息管理概念就会产生。GIS技术可以将各类电信信息系统以其特有的表现形式有机地整合在一起，并为真正做到电信运行维护和营销合为一体的管理模式提供强有力的手段。 从企业经营角度看，电信企业拥有的资源可以大体上分成内部资源和外部资源， 内部资源主要是各种物理设施如营业厅、机房、管道、电杆交换机、光缆、电缆、交接箱、无线基站等，外部资源主要就是业务、用户资源如人口分布、社会交通、营业收入等，这些资源大部分都具有空间分布的特征，与地理信息有关，也就是GIS系统理想的实施对象。 在电信行业广泛地引入GIS 系统能带来立即的和长远的新的效益，某种程度上甚至能影响企业的管理模式和效率。在电信资源管理、运行管理、无线应用、客户服务、市场销售、增值服务等宏观方面都充分的利用价值。 二、 电信行业的GIS应用剖析和相关问题 现在的信息系统应该是提供企业一体化的解决方案，达到资源共享、信息同步，以扩大企业形象、改善企业服务，更好地参与市场竞争。GIS技术的引入应该符合这样的特征，既要和传统的信息系统充分融合为一体。 电信传统的信息系统在理论和技术实现都比较成熟，而GIS在商业领域属于比较新的技术，从细节上讲两者的技术特点还存在一些大的区别。将GIS技术和传统的信息系统技术无缝结合成一个整体的系统是信息建设的高级目标，也是用户的需要，但在实施中存在一些具体的细节问题。比如： 数据存储和分布问题： 传统的信息系统是基于关系数据库的信息系统，关系数据库系统的理论、实现技术包括数据分布处理等都非常成熟，给定一个系统目标，其实现的大致较优方案实际就能够确定。而在GIS系统中，由于地理空间和简单关系数据存在的本质一些区别，使一些实践化的理论问题并没有得到完美的统一解决实现方案。 以存储数据来说，原始的GIS系统对于空间数据采用专用的文件格式，属性数据采用ID关联的技术存储到关系数据库中，新的GIS平台基本都将空间数据和相关的属性数据存储在大型关系数据库中，使其成为真正的不可分割的完整实体。虽然这是一个很有价值的技术进步，但在具体的一些GIS和信息结合的系统建设中，在设计上却可能仍沿用原有的空间数据和属性数据分离的模式。因为空间数据的特殊性将可能导致其结合的属性数据不能按它们在原来的信息系统里那样正常工作，包括性能、旧有的约束规则等都可能被破坏。 数据分布问题在建设一个大型系统时可能凸现出来，基于严格关系数据库理论实现的大型数据库系统的分布时处理策略和技术在处理空间数据时常常遇到一些问题。 和传统系统业务的结合： 在GIS技术引入之前，很多成功的信息在正常运行着，扩展GIS功能或用GIS平台重建它们会存在什么样的影响呢？比如说业务流程，在一个联机事务处理的系统上，用GIS图形界面上驱动企业的物理设施的设计、施工是非常有意义的。那么，在操作人员做图形的操作时，原来在信息系统中容易控制的错误处理、事物处理、权限控制等业务需求和新的在二维空间上作灵活的图形编辑的操作需求能很好结合吗？ 数据冗余： 假设在GIS引入前，有一个信息系统在运行，有两个实体类存在着联系，严格的后台关系数据库能用关系来很合理、准确地描述这种联系，在引入GIS后，这两类实体将对应于空间位置上的两类实体，那么新系统将会把它们定义为空间的实体层，这时它们的关系实际上可以由两者在空间位置上的拓扑关系描述。存在的两种关系描述需要去掉一种吗？还是都保留，都保留的时候的同步呢？ 开发模式问题： 由功能特征决定了GIS平台是应用和开发紧密结合的系统，即使选择好了GIS平台产品，面对多种可能的开发方案，哪一种最好呢？定制GIS平台本身的客户端？实施费用、灵活性、和GIS之外的系统、模块结合会有一些问题。用主语言嵌入GIS组件？则有需要处理大量的用户界面处理、图形操作等。而用B/S结构，性能、安全性等目前还没有完美地解决。开发人员的技术特点也需要考虑。 系统集成： 一个系统中GIS和信息截然分开吗？还是将信息的功能分解嵌入到一个地图化的GIS平台中，或者是反之将一个地图嵌到传统的信息系统中，还是两者作为独立的系统，分别能运行，只是数据实现特定的共享或同步。这些方案需要根据实际情况进行选择。 系统同步： 当建立一个GIS和信息系统松散结合的系统以满足不同层面的用户需求时，两部分子系统的数据同步将是需要很好处理的问题，单一事物处理、实时更新等都是需要解决的技术环节。 类似的问题和可供选择的路线还很多。所以可以看到，对于电信这样的行业，建设一个和传统信息系统紧密结合的GIS系统需要很多的问题和挑战，这些问题都需要根据客观情况具体分析解决。 三、 系统架构选择对于电信GIS系统建设的决定性作用 在电信GIS系统的建设中，平台、应用开发架构的正确选择对系统能否成功有着至关重要的作用。 首先，对于系统平台的选择，要考虑电信的特定需求问题，与以前的更接近科研性质的GIS系统不一样，电信需要建立的GIS系统必然是一种要求高性能、高稳定性、多用户不停机工作的关键性业务或生产系统，就对GIS系统提出一定的要求： 支持企业级应用：海量空间数据管理、多层结构等，这对于关键性业务繁多、资源量极大的电信企业的重要性是不言而喻的。 系统的可伸缩性：技术不断发展，系统需求不断更新，没有一个系统能真正作到一次到位， “统筹规划，分步实施”就不失为一种上佳选择。而要做到这一点，系统所依赖的平台的可伸缩性和可扩展性则是关键，保证系统的分步实施不会因为平台的提升和系统规模及功能需求的扩展而陷入进退两难的境地。并充分满足不同部门、不同阶段、不同应用的需求。 系统的集成性：与现有系统的无缝集成 系统的安全性：一是系统自身的坚固性，即系统应具备对不同类型和规模的数据和使用对象都不能崩溃的特质，以及灵活而强有力的恢复机制；二是系统应具备完善的权限控制机制以保障系统不被有意或无意地破坏；三是系统应具备在并发响应和交互操作的环境下保障数据安全和一致性。 支撑面向对象的数据模型和组建化的GIS软件技术：数据模型是现实世界的某一部分的逻辑描述。GIS数据模型以数字的形式表达现实世界地理对象及其相互关系。数据建模的目的就是在计算机上抽象和表达现实世界，让用户可以通过在他的数据中加入其应用领域的方法或行为以及其他任意的关系和规则，使数据更具智能和面向领域应用，尽可能地简化开发过程，提高开发效率。 全关系型GIS技术：GIS软件管理两类数据：空间数据和属性数据。其中，属性数据刻画了对象除空间位置外的性质，这类数据一般是可以结构化的，因此可以用传统的关系型DBMS来管理，并实现快速、可靠的检索；而空间数据则刻画对象的空间位置以及对象之间的相互关系，结构化的难度较大，因此传统上的GIS一般采用文件系统来管理空间数据。这种数据管理的不一致性，一方面增加了GIS软件开发的复杂性，另一方面也不易保证数据管理的可靠性，给使用带来不便。全关系型的GIS软件技术能将空间数据也存放在关系数据中，使GIS软件能充分利用商用数据库中已经成熟的众多特性，如内存缓冲、快速索引、数据完整性和一致性保证、并发控制、安全和恢复机制及分布式处理机制，明显地提高了GIS软件管理空间数据的能力。 支持长事务处理和版本管理：在企业的实际应用中，往往有许多工作并不是一挥而蹴，也不是一个两个人就能够独立完成的，而是需要多人协同作业，需要一周一个月甚至更长时间来完成。在这种情况下，系统的长事务处理和版本管理功能就显得尤为重要。 系统的开放性：为了充分利用已有的企业资源，要求GIS软件必须具备良好的开放性，包括支持多种硬件平台、操作系统、数据库以外，还要求能够将已有的各种格式的数据转换成目前可用的数据类型，及支持多种数据格式之间的相互转换。GIS支撑软件是否开放主要体现在以下三个方面：首先是数据结构特别是图形数据结构的开放性，要求有开放的数据格式，有标准的外部数据交换格式，同时这种数据格式又是可以扩展的。其次是产品二次开发技术的开放性，能够支持通用的开发集成环境。第三是产品结构的开放性，它们可以按照不同的应用需求，搭配成一种客户/服务器体系结构。 ESRI公司推出的ArcGIS系列软件是一个引领GIS潮流的跨时代产品，它对后来的GIS技术发展方向和GIS技术在各行业的飞速应用发展起到了不可估量的作用。它除了具备上述必要的企业级GIS系统特征外，ArcGIS还有很多对电信应用起关键作用的技术特点，以下简单列举： 全组件化产品的优势 与一些系统底层基于API实现，在顶层包装一些组件不同，ArcGIS是一个真正的全组件化的产品，它的整个体系结构都是用数千个组件构建起来的。对开发来说，用COM技术操纵这些组件简单而有效，并支持多种开发工具和方式，更重要的是，整个系统中二次开发者是可以完全介入到系统内部去的，技术上讲，甚至可以替换掉系统的某个组件扩展其功能，这使得整个系统开发性无比强大。 网络模型的应用 电信GIS系统实施的首要目标就是管理其庞大而复杂的地下管道、电缆、光缆等资源，由于其相互之间很强的耦合性，这些资源体现在GIS系统中不能仅用传统的图层描述。ArcGIS独到的网络模型能够很准确地处理这些复杂数据。在系统的建设过程中，将基本的网络模型和电信特定的业务规则进行准确的结合实现是系统成功的关键。 动态标注等专业功能的强大作用 ArcGIS中一些强大的、独有的功能在一个真正的管理系统中作用极其重要。以动态标注为例，表面上看是一个小功能，事实上它影响着一个管理系统的质的方面。在商业化的地理信息系统中，核心的对象是数据，图形只是数据的(实时)表现形式，动态标注是表现一个对象的某一些属性，而不是独立的图形，这才是一个准确的系统定义。对于以数据为中心的管理系统建设是不可或缺的：对于电信这样的商业化系统，我们的定义是以数据为中心的，也就是用户真正的对象是数据库中的各种记录，而GIS图形只是数据的一种展现。ArcGIS实现技术的灵活性甚至能以用户提供的一个计算表达式来完成。这样达到实时抽取大量数据进行图形化展现的目的。 类似的其它技术特性遍布在各个产品中，这都体现了ArcGIS有能力构建以信息为中心的GIS应用系统而不只是一个图形工具。 开发性体系对开发中问题解决的灵活支持 ArcGIS在技术上是一款完全遵循开放性GIS平台的产品。ArcGIS系列产品从底层就采用全组件化模型构建的思想，是保证其强大开放性的基础。 GIS的定位决定系统的可靠性和伸缩性 ArcGIS是按企业级GIS的方向设计的，有全套的产品和架构方案。从构建电信级信息平台这样的大型系统中可以看到其企业级GIS产品定位的可靠性、灵活性、和伸缩性。 成功案例 1、中国电信集团广东省电信公司号码百事通系统平台 1) 系统简介 BTS 系统定位于城市本地信息门户，将114 查号业务进行了全新的延伸和扩展，为客户提供包括衣、食、住、用、行在内的日常生活相关的全方位多应用的便民信息服务，同时，结合GIS 技术的应用，可以为客户提供进一步的基于地理方位的信息和服务，如定位服务、指路服务、导航服务等。除此之外，系统还可以提供多种接入方式的信息服务，支持Web 、手机、3G 终端、ITV、PDA、车载台、专用大屏幕等，能够充分满足各类应用的需要。 2) 系统功能 信息查询功能 根据查询客户提出的关键字（名称、简拼、地址、电话等）模糊匹配在地图上进行快速查询、定位信息点对象，如餐饮、娱乐、酒店等机构。 路由搜索功能 能够查询两点之间的步行路线、自驾路线和公交换乘路线，查询结果可以在地图上路由定位，支持最短时间、最少换乘、花费最少等多种搜索算法。 GIS 基本功能 包括地图放大、缩小、中心放大、中心缩小、漫游、全图、前后视图、鹰眼控制、空间测量、区域框选统计、图层打印、图层管理等功能。 GIS 业务功能 能够基于路网拓扑模型计算路由；针对不同类型的业务图层，提供单手快捷键方式快速切换图层显示；根据特定业务需求支持专题图显示。 系统配置功能 能够设定各种业务参数（如周边查询半径、公交最大换乘次数）；能够对各项功能提供定制快捷键的功能，满足操作人员单手成所有操作。 统计分析功能 能够为被查询客户提供其各类客户群行为分析的数据和报告；能够提供各GIS 服务的使用情况；能够自动汇总遗漏信息，指导下一步的信息采集。 接口交互功能 包括号码位置接口、短信接口、语音平台接口、Web 接口等。 信息点维护功能 提供信息采集、录入、审核、更新的功能，支持离线编辑；提供企业签约用户自助维护企业名片、企业广告，个性化定制地图图层等功能。 地图维护功能包括地图分幅管理、多比例尺管理、格式转换、底图数据编辑等功能。 系统管理功能包括用户权限管理、日志管理、监控管理等。 3)系统特色 功能丰富 提供高效查询展示、路由搜索等功能的同时，具有强大的数据与地图的后台维护功能。同时，通过多种接口，系统能够满足客户的各种应用需求。 性能优良 系统采用了高效的信息搜索技术与路由搜索算法，响应速度优异，并发满负荷情况下，路由搜索等业务操作的响应时间依然可以控制在1 秒以下。 界面友好、操作便捷 提供多种查询入口，支持列表、地图、拷贝粘贴、下拉框、在位编辑等；提供单手快捷键功能设定与业务图层快速切换设定，满足操作的便捷。 良好的可扩展性 系统可以采用集群方式部署，提供负载分担能力；未来根据需要可以在纵向与横向两个方面平滑扩展，使性能得到近似线形的增长。 4) 技术特点 基于C/S 与B/S 的多层架构，具有良好的可伸缩性、健壮性与安全性。 基于ESRI 的ArcSDE、ArcIMS 产品构建的强大的GIS 平台，提供各种GIS 服务。 服务器端软件具有平台无关性，支持Windows 与Unix 、Linux 等操作系统，支持Oracle，SQLServer，Informix，DB2 等数据库。 多种客户端支持，包括普通C/S 客户端、Web 方式以及手持终端。 采用多项先进技术，保证系统的性能与可扩展性，如全文搜索技术、基于代数图论的路由算法、负载均衡技术、异构数据库透明网关技术等。 2、中国电信集团甘肃省电信公司的管线资源管理及预测系统2001年，中国电信集团甘肃电信公司启动了甘肃本地网管线资源管理及预测系统的建设工作，用以支撑本局的机线资源、用户分布、业务分布、未来市场发展方向预测等工作。这是一个GIS和电信传统信息系统结合的一个全新的系统。1) 目标要求对企业的现状和未来目标的综合分析，决策层系统对该系统提出以下实现目标要求：直观有效的管理对于涵盖企业运行的方方面面的工作，提高管理的效能，是我们迫切需要的。从资源的管理、调度、业务操作、工程设计施工、数据共享、数据安全性等方面，都需要有直观、有效、可靠、安全的管理。“向管理要效益”，就是这一需求最好的诠释。准确掌握拥有的资源掌握企业现在拥有的资源是其它工作的基础，对于我们拥有的大量物理设施、业务、人力等方方面面的资源需要有从宏观到微观的准确掌握。我们需要的对于资源的掌握，无论是从其量、从其状态、从其地域分布、从其管理、从其业务操作还是从其产生的效益方面，都要能做到从宏观到微观的把握。这种把握达到一定深度和广度后，对企业的运行、维护、服务将会等带来深远的影响。对市场、收益的准确把握我们的市场在哪里？我们的收益在哪里？在这个地域、这个业务的收入如何，收益率如何，其增长性如何？对这些问题做到从宏观到微观的全面掌握是非常有意义的。它使我们能清楚的了解我们的效益所在，我们的优势所在，这也是后期市场分析、预测、决策的基础。准确、合理的投资在综合积聚了资源、市场、收益、社会发展预期等信息后，对于投资的准确性、合理性就能得到更为科学的控制。更贴近用户的服务我们的服务需要更贴近用户，那么我们就应该对用户更加了解，了解他们在哪里，他们现在需要什么，他们将来需要什么，他们中间的特定聚集群落等等。快速组织需要的综合信息、资源的能力信息之间从来不是孤立的，虽然现有的各种信息系统是按照自己的局部实现目标构建。但企业的发展要求将各个方面、各个位置的多种信息进行提取，以进行综合分析，产生出重要的复合信息。这种工作达到灵活性、有效性、信息的足够丰富性、操作的简易性、信息表现的直观性是非常重要并富于挑战性的。这种能力是对于市场发展、决策预测的基础。对竞争态势的准确分析激烈的竞争中，各电信运营商会相互进入，进入对方的业务、对方的地域。在这中间，能对自己的资源、市场完全掌握的同时，也能对竞争对手的资源、市场、用户清晰了解，对各个从宏观到局部的地域上的竞争态势有一定的快速把握，将使企业在竞争中处处占据先机，从而制订有效的策略抗衡或超过对手。精准的决策分析能力在获取了综合性的信息后，运用有效的数值处理方法，进行各种数据统计分析、信息挖掘实现数据发现，结合管理层、经营层丰富的经验，作出对企业发展、市场营销等方面的精准的科学决策。如果一个企业的各个决策有着更科学、合理的依据，都能比对手多一点正确性，那么将表现出巨大的优势。融合现有的系统、平稳发展在进行的各种信息化建设中，根本要求就是要结合现有的信息系统。我们需要结合现有正常运行的系统，综合各子系统的功能，维持整个宏观系统的有效运转，并使其整体功能不断发展、完善，不断向统一性信息系统的方向靠近。能实现以上目标的信息化系统这样的系统集成化和综合性的，并且要保证可靠性、安全性以及扩展性等要求。2) 技术特点先进性系统的平台架构选择和开发模式均采用具备强大功能的ArcGIS系列产品和Oracle9i大型数据库作为基本平台，应用当今最为先进的企业级GIS应用框架，保证了系统的高起点，全面采用UML建模、面向对象的分析和实现方法，采用多层次的开发体系使系统在国内类似系统建设中处于领先的位置。 业务智能化系统制定了一个合理有效的设施对象编号系统及相关的业务规则，使用者能很容易获取关联性信息，并在设施的管理中提高了工作效率。合理的模型构建充分分析了电信业务特点，自行设计了较为先进、合理，符合电信实际业务规则的UML模型，是本系统开发的一个核心优势。GIS和电信信息系统的完美结合充分发挥GIS和传统信息系统各自的优势，并以一种紧密结合而又具有适度弹性的方式融合成一个强大的系统。我们系统实现中GIS和传统信息系统是浑然一体的，底层的业务逻辑层是核心，上层展现层的GIS和传统信息系统的表现界面没有本质区别，是无缝结合到一起的。整个系统建设是建设成完全的图形化业务管理系统，而不仅是图形表现系统。充分发挥GIS的特性，挖掘系统功能开发的潜力作为建设全新的以GIS为基础的系统，就要发掘GIS本身特有的功能特性。所以我们的系统实现了电信信息系统全新的概念和功能，对原有的一些传统业务功能也提高到一个新的高度。对于整个的管线资源网络做全新的、全方位的图形化管理对于业务