使用QGIS轻松创建通信基站点图层

今日开篇,连载文集《使用QGIS轻松编制通信网络规划》,主要分享「通信民工」在通信设计、网络规划和项目支撑中遇到的地理可视化相关话题。

本节主要分享QGIS环境搭建、认识界面和创建点图层三个方面内容。

(1)环境搭建:主要解决QGIS软件获取和安装、中文语言环境设置的问题。

(2)认识界面:主要解决软件界面、加载地图、常用工具等问题。

(3)创建点图层:第一个实战案例,涉及制作数据、创建点图层和标注设置等。

QGIS环境搭建

本节主要解决三个问题:QGIS是什么,如何获取安装包,看不懂英文怎么办?

【1】QGIS可做什么?

或许,你使用过Mapinfo,可替换Mapinfo所做的工作(可参考视频教程《图说:轻量化的网络规划软件Mapinfo》)

QGIS是一个开源的地理化解决方案,可解决你在通信工程中遇到的地理可视化问题。主要包括创建点图层、线图层、网格图层、渲染热力图、制作密度云图以及相关地理化运算等等,更深入的功能,我们后面的博文一起探索。

【2】怎么下载QGIS?

可官网下载(https://qgis.org/zh-Hans/site/),下载网速很慢,给点耐心。

受不的话,可在【通信民工】微信公众号对话框中输入快捷码【201】获取链接,这里提供的是3.18版(64位),后续分享使用的也是QGIS 3.18版 64位。

【3】QGIS英文版看不懂怎么办

解决方案:在“设置>>属性”对话框中,设置本地化(中文)语言环境。

操作方法:

(1)QGIS是桌面地理信息化系统,功能与ArcGIS、Mapinfo相类似,属开源软件,可免费使用。

(2)QGIS没有汉化概念,软件已内嵌各种语言,包括中文(简体/繁体)、英文等,在软件菜单中设置即可。

(3)设置中文界面路径:设置Setting(S)>>选项Options(O)…,即可打开Options-General对话框

(4)点击左侧General(通用)菜单,即可打开“Overide System Loacal”(本地化语言环境)

(5)在User interface translation(用户界面语言)下,选取“简体中文”(看五星红旗),并设置Locale(本地化)为Chinese China(zh_CN),然后点击OK保存即可。

认识QGIS界面

本节主要分享三项内容,包括认识界面、加载地图及常用工具三个模块。

【1】菜单和工具太多,搞不定怎么办?

划重点:一是抓住常用工具,解决看图的问题;二是善用图层面板,解决管理数据问题;三是下功夫掌握专业菜单和工具,充分发挥软件的功用。

软件简介及学习重点:

(1)菜单栏:可分公共菜单(可类比其他软件)和专业菜单。

–公共菜单(了解即可):包括工程、编辑、视图、设置、插件和帮助菜单。

–专业菜单(下功夫掌握):则侧重地理信息化相关,包括图层、矢量、栅格、数据库、网络、网孔、地理处理等。

(2)工具栏:常用的包括工程工具、选择工具、属性工具、地图浏览、图层管理工具和标注工具等,常用功能如保存、移动、选择、缩放、标注、属性、测距等,可类比熟悉的软件(例如Mapinfo),只需记住差异的地方。

(3)浏览器面板:可文件夹、文件及各类数据源,例如,可在此加载在线地图。

(4)图层面板:每个地理信息化软件必备的面板,可控制图层叠放次序。

(5)地图窗口:在此浏览地图,对地理信息化数据进行增、删、改、查等操作。

(6)图层样式面板:双击图层对象后,便可修改图层样式,如符号、标注及其样式。

(7)状态栏:可查找对象,呈现坐标、比例尺、旋转角度、坐标参考系等。

【2】如何加载在线卫星地图?

自从GoogleEarth出现问题后,搞通信勘察的小伙伴都会发疯,成为群里的日常聊天主题,分享我常用两个XYZ连接为:Esri卫星和OpenStreetMap矢量,在【通信民工】微信公众号输入快捷码【201】自行获取文件。

操作方法:

(1)在浏览器面板中,找到XYZ Tiles,可新建或加载连接地址。

(2)新建连接:添加连接名称或URL地址即可。

(3)加载连接:可在【通信民工】微信公众号输入快捷码【201】获取和下载XYZ Tiles,直接加载即可。

(4)添加图层:拖动已加载的XYZ Tiles中的“Esri卫星”和“OpenStreetMap矢量”到图层控制面板中,勾选后即可浏览在线地图。

【3】在通信工程中会用到哪些插件?

(1)在哪安装:可在路径“插件(P)>>管理并安装插件…”下,QGIS插件挺丰富的,可查找合适的插件安装之。

(2)常用插件有哪些:插件基本上是英文简介的,可使用百度翻译一个个甄选,我们通信工程中会涉及到的约60款,见截图。

QGIS创建点图层

光说不练假把戏,本节分享QGIS创建点图层的方法,包括导入数据、创建点和设置图标样式等。

【1】如何使用QGIS创建点图层

解决方案:使用“数据源管理器”导入CSV数据表即可创建。

如何设置:勾选“视图(V)>>工具栏>>数据源管理器工具栏”,即可将工具栏设置和呈现在软件界面左侧。

操作方法:

(1)导入数据和设置字符集:选取文件名称、图层名及编码字符集,例如,设置为简体GB2312或UTF-8。注意,字符集设置不正确,导入的点图层标注会显示乱码。

(2)数据分隔和提取:可直接勾选“CSV格式”或自定义分隔符,例如,使用“制表符”或“逗号”进行分隔。

(3)设置数据范围和标题行:选取数据范围和设置标题行,注意:勾选“首行包含字段名称”设置标题行。

(4)选取坐标和坐标系:选取坐标字段和设置工程指标参考系,注意:X为经度,Y为纬度,坐标系为WGS-84。

(5)输出点图层:浏览数据样例,若无误,添加即可,关闭对话框后,即可看到创建的点图层。

【2】如何设置点图层的符号样式

解决方案:双击点图层,调出“图层属性”对话框,然后进行符号化设置。

操作方法:

(1)选中对应图层,”右键>>属性…(P)“调出图层属性对话框。或在对应图层上,左键双击,即可打开。

(2)点击“符号化”,选取”单一符号“即可开始设置图标。其实,QGIS的专题地图便是在此设置的,例如,做分类专题地图、做热力图等。

(3)设置点的图标颜色,常用的红色、蓝色、绿色。

(4)设置点的大小,默认单位为毫米。适应Mapinfo的使用习惯,这里采用点作为单位,设为3点。

(5)在收藏夹中,选取点的符号样式,例如,实心原点、空心圆点等。

用项目管理方法开启通信“线规划”之门

在工作或生活中,做事或工作时不妨应用项目管理思维方法去思考和解决。以高铁“线规划”为例,可以采用“5W2H分析法”和“麦肯锡7步分析法”去发现问题、分析问题、解决问题。

在工作或生活中,做事或工作时不妨应用项目管理思维方法去思考和解决。以高铁“线规划”为例,可以采用“5W2H分析法”和“麦肯锡7步分析法”去发现问题、分析问题、解决问题。

“5W2H分析法”:开启思维之门

比如,接到的工作任务是“某运营商高铁3G网络专题覆盖规划设计”任务,咱可以应用“5W2H分析法”来思考:

  1. What(是什么?):高铁是什么?有什么特征?涉及哪些要素?主要涉及哪些与通信设计的场景?
  2. Why(为什么?):做着规划有什么意义?有必要吗?做事情的动机是什么?
  3. When(何时?):规划这项任务,何时开始,何时结束?里程碑事件是什么?
  4. Where(何地?):规划的线路在何处实施,起始点和终结点在哪里?如南广高铁(广西段)起于南宁东站,终结于梧州花培岭隧道,沿途设置了黎塘站、贵港站、桂平站、平南南站、藤县站、梧州南站,这就梳理出了规划实施的对象和场景了。
  5. Who(谁?):由谁承担?谁是业主,谁是合作单位,相关的干系人是谁?比如高铁红线内规划由铁路运营公司负责,红线外由各运营商负责,现在还涉及铁塔公司,各单位和专业接口问题就来了……
  6. How(怎么做?):怎么做,如何实施,如何提高效率?从项目的来源,项目目标,规划的约束条件(覆盖、容量、质量及成本)等角度切入,考虑如何去完成高铁线规划。
  7. How much(多少钱?):做这项目的价值在哪里?需要花多少投资预算,收益又有几何?

这样子分解了,是不是感觉顿时思路开阔了,有思路可以干了?

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高铁线规划涉及了项目管理中的范围、时间、进度、质量、成本、沟通、干系人等一系列问题,展开思维导图如下:

以“Who(谁?)”为例进行简单演绎:

分工界面问题:分工界面涉及内部和外部分工界面,内部属于项目团队管理的范畴,外部主要涉及干系人及沟通的范畴。比如从设计角度来说,安排谁负责规划的无线专业、传输专业、室分专业……

接口和协调问题:各界面划清了,多专业协同就会出现接口问题,如果接口分不清就会影响项目的实施。从设计方的业主来说,通信运营商、铁路运营商和铁塔公司,各单位都有对应的设计院,咱们对口哪些人,哪些工作……

于是,很快就可以将一件处于概念阶段的任务逐渐分解成以下的目标和努力方向的了。

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麦肯锡7步分析法:解决问题的利器

而麦肯锡7步分析法是解决具体问题的重要思维方法,是进行高铁线覆盖具体实施和落地的利器:

  1. 陈述问题:找出做这件事的来龙去脉,明确市场在哪里,机遇在哪里,挑战在哪里?以高铁为例,它的挑战在于高铁运营速度很快,那么涉及通信基站切换很快,肿么办?问题就来了……
  2. 分析问题:分析影响做这事的每一个因素,涉及相关的抑制和驱动因素。比如高铁设计涉及了高铁线路、高铁车厢、高铁场景等一系列因素,对待不同的因素有对应的应对举措和方法。比如高铁的隧道场景,是怎么设计的?高铁车站是怎么设计的?
  3. 找出需求点:做一件事情涉及的东西很多,林林总总,全部都抓都平衡很难完成得了一个目标的,那么这一步就是梳理出关键的问题,来分析实施。以高铁为例,高铁具有哪些特点(运行速度高、运输能力大、安全性能好、全天候运行……),哪些和通信设计有关(速度快涉及通信切换问题,随之延伸出覆盖和质量的问题;运量大涉及通信容量问题……),哪些是次要因素?安全性能好不是通信设计的主要因素了。这样子分析就可以抓住重点的了。
  4. 制定计划进行关键分析:抓住重点所在了,就可以进一步分析和拓展的了。比如高铁切换很快,咱们应该怎么设置切换带和站距来保证正常的通信质量呢?问题随之就来了。设置站距和覆盖范围就会需要使用相关经验模型,进行链路预算的了,其中涉及车体损耗的因素就又延伸开来了。就这样子一个问题出现,对应是一个循环和细化的分析过程。
  5. 论证和风险分析过程:对发现问题,分析问题,梳理关键点,关键点分析和计划,以及方案构建等一系列过程进行综合分析,重新调查和论证确保可实施,以及相应风险应对,最终完成一个问题的解决。

这样子梳理,一件事情从无到有,就可以很轻松解决的了。

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高铁线规划:一次勇敢的尝试

应用上面提出的方法和思路,就可以逐一分析和解决高铁通信线覆盖问题的了。进行示例如下:

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一种基于网格聚类的4G覆盖价值区挖掘方法

4G网络覆盖价值区域的定义、挖掘及发现是网络规划的重要工作,紧抓“用户行为”和“网络能力”两条主线,应用网格空间聚类手段,提出了一种基于网格空间聚类的4G网络覆盖价值区挖掘的分析方法。

近年来,随着用户对移动高速数据业务需求的日益旺盛以及4G网络的大规模部署,“如何优选项目,聚焦投资效能,发现价值区域,提升用户感知”成为4G网络规划面临的重大难题和课题。从需求分析角度来看,作为高速数据业务承载网的4G网络,其规划方法有别于传统基于场景颗粒度的规划方法,在理清2G/3G网络现状的基础上,应更为精细化规划和部署,同时,还应综合分析“用户行为”、“网络覆盖”、“业务密度”及“投资效能”等数据,盯紧4G目标用户的消费行为轨迹,从而进一步搜寻和挖掘网络覆盖价值区域,最终做到聚焦投资效能和提升用户感知。

然而,从海量用户行为、网络指标、业务分布等电信大数据中找寻4G网络覆盖价值区域也面临数据繁杂、高维度、难归约等技术困难,“物以类聚,人以群分”,使用基于网格空间聚类方法进行数据挖掘和分析不失是一种行之有效的解决思路。该方法常用于组织高维度数据分析,并能有效实现高维数据的局部化分析,其核心思想是将高维数据空间划分为若干互不相交且具有层次结构的网格单元集,将每个指标对象映射到合适的网格单元中,进而识别和计算每个网格单元中的指标密度,并由指标值大于指定阈值的稠密网格单元形成簇,从而最终进行网格排序和发现网格价值指标及价值区域。构建模型如下图所示:

模型构建示意图

摘自2014年课题研究《一种基于网格聚类的4G覆盖价值区挖掘方法》(该课题论文已发表于《无线电通信技术》杂志,2015年第五期)

使用“顺藤摸瓜”法挖掘无线网数据

在无线网络规划中,结合GIS技术,可以将业务量分析结果在地理位置上直观地呈现出来,极大地减少了数据分析的数据量,也大大方便了无线网络规划工作。

在无线网络规划中,结合GIS技术,可以将业务量分析结果在地理位置上直观地呈现出来,极大地减少了数据分析的数据量,也大大方便了无线网络规划工作。

在无线网络的业务分析中,通常可采取“顺藤摸瓜”的方式,首先明确无线网络业务分析所需呈现的目标,并根据呈现目标准备数据,然后进行相关数据处理,最后以地理图层的形式直观地表现出来,并对其业务量分布情况及业务模型进行分析,从而制定具有针对性的应对策略。主要呈现方法包括单点渲染法、扇区渲染法、网格渲染法及区域渲染法等。数据分析思路及步骤如下图所示:

数据分析思路及步骤

相关的数据分析思路及步骤主要包括以下方面:1)、确定呈现目标及要求;2)、获取呈现目标相关业务数据;3)、业务数据预处理及门限定义;4)、业务数据的地理呈现;5)、 业务数据的分析研究

摘自2013年专题研究《对无线网络规划中话务预测及其地理呈现的专题研究》