地理信息系统选择判断_基于地理信息系统（GlS）的光缆故障点判断方法分析

　　摘 要： 阐述OTDR技术在光缆维护工作中的原理和其存在的弊端，进而提出将GIS系统与OTDR技术相结合的方法进行光缆维护的必要性，同时对如何使用GIS技术对光缆故障点进行判断进行分析。
　　关键词： 地理信息系统；光缆故障点判断方法；分析
　　随着我国经济的快速发展，通信工具和手段也不断向高科技领域过度，通信光缆已经成为网络通信重要的组成部分，广泛应用于通信网络之中，因此光缆的维护工作就成为保证通信网络传输量和质量的重要工作，尤其是对于通信网络光缆故障的判断更是成为光缆维护工作的重中之重，鉴于GIS（地理信息系统）对光缆故障点判断的各种优越性，有必要对其进行相应的分析，以便快速定位光缆故障点和排除故障。
　　1 GIS系统是判断光缆故障点的必然要求
　　1.1 光缆故障点对光缆维护的重要性。光缆具有通信容量大、传输距离长、受电磁干扰影响低、没有电磁漏洞、体积较小、重量较轻、保密性能较好等诸多优点，而且适用范围广，无论是中、小的容量系统，还是大或超大的传输系统都可以通过光缆传输数字或模拟信号，鉴于光缆的诸多优点，它已经成为现代通信传输的主要方式，鉴于其重要地位，对于光缆的维护工作，各相关企业和部门也尤为重视。
　　众所周知，光缆基本都是通过架空或者地埋的方式进行通信传输的，而且光缆线路大都设置在室外，所以其涉及的环境往往较为复杂，而光缆较脆的物理特性也要求必须有良好的光缆维护。此外，鉴于光缆的中、长线路应用较多，而为了保证光缆通信输出的质量和稳定，一般每隔50米就需要设置一个光缆线路杆点，这就导致“光缆点”数目较大，而这恰恰是最易发生故障的位置，所以，在某种程度上，对于光缆的维护，其实就是对光缆点的维护，因此对光缆故障点的检测和维护工作是光缆维护工作的重中之重。
　　1.2 GIS系统在光缆故障判断中适用的可行性。1）GIS系统是基于当前高速发展的计算机技术孕育而生的，而且已经在多个领域的应用中较为成熟，比如交通线路、城市底线管道、资料管理等等。在光缆维护工作中，其弥补了传统人工维护工作效率低、准确率低、工作程序繁杂等弊端。因此，GIS系统在技术运用上有较为成熟的案例参考，这就为其在光缆故障判断应用中奠定了坚实的技术基础。2）GIS对光缆故障点判断的必要性。随着通信光缆的普及，在通信光缆的维护中，人工维护已经无法满足维护需求，也无法达到维护效果。目前，在光缆维护上，很多维护人员大都采用通过OTDR即光时域反射仪寻找光缆故障点的方法对光缆进行维护。OTDR的工作原理即光纤回到光源侧的背向光通过定向耦合器，经光检波器的检测、放大和A/D变换后，输入微处理器，进而得到待测光纤的长度、损耗、故障点位置等各项性能指标，同时进行存储和显示的过程。
　　然而，在利用OTDR对光缆故障进行检测时，故障是沿光缆进行定位的，即其确定的故障点只是故障点沿光缆的距离，而并非是故障点的具体空间坐标，比如经纬度的确定位置，这就为实际的维护工作带来了较大困难。尤其是对于光缆铺设环境较为复杂的情况，维护工作更让维护人员一筹莫展。
　　鉴于光缆故障点检测对光缆维护工作的重要性，以及OTDR在对光缆故障点检测时的弊端，必须引入一种提供光缆沿线地理环境信息支持的系统，进而更加有效的完成光缆的维护工作。GIS系统即地理信息系统对于光缆故障定位的确定上较为明确，可以有效地提供光缆故障点的空间位置。因此，将GIS系统有效地应用到对光缆故障点的检测中，并与OTDR进行结合即可较好地完成光缆故障点空间位置的确定。
　　2 基于GIS的光缆故障点判断
　　GIS系统能有效地反映光缆故障点的综合空间信息，比如光缆故障点的空间经纬坐标、相交、重叠等情况，以及相关的建筑名称和所属单位等属性信息，因此要有效实现对光缆故障点的判断，首先应了解GIS系统的工作原理，再进行相应的定位算计即可实现对光缆故障点空间位置的判断。为此，笔者分别对这两几方面进行了阐述。
　　2.1 GIS系统的原理。一般情况下，GIS系统中地理实体的空间和属性信息都存放在相应的数据表中，其对地理实体的管理是以分层形式进行的，即每一层都是将具有相同空间和属性特点的一类地理实体存储在同一个数据集里。在具体应用中，可进行如下设计，比如根据光缆是沿固定节点铺设的特点，其固定节点是大都是已知的，因此相应的沿线信息也应是已知的，所以光缆的节点层主要存放光缆的固定节点信息。
　　此外，在利用GIS系统确定故障点的空间位置时，为了使检测结果更加有效和准确，还应利用OTDR测量值得到的光缆故障点的具体坐标，在各光缆节点层中定义相应属性的主要信息，即在数据表存放形式的基础上，每一条记录对应一个相应的光缆固定节点。比如，数据表中存放的OTDR检测点到被测光缆固定节点的距离是属性信息的“节点距测量点距离”，而GIS系统对ID号字段的设置是对GIS空间数据文件中光缆节点与属性数据相对应的描述。
　　2.2 基于GIS的光缆故障点算法。如前文所述，在利用OTDR进行测量点的测量时，其测量点往往是固定的，因此相应的光缆故障点检测都是从该测量点沿线进行，从而得到故障点到测量点的距离。在引入GIS系统后，其定位算法即应从OTDR测量的从测量点到故障点的距离DF开始，即：① 根据DF与光缆节点属性信息表中的“节点距检测点距离”的相应字段进行比较，从而确定包含故障点的两个节点间的最小区间；② 利用GIS系统的“属性查图”功能，根据该区间边界节点的ID号字段计算出DF两端的相应坐标。
　　在具体对光缆故障点坐标的计算中，处于实际需要和方便的考虑，还应根据“节点距检测点距离”的大小从小到大对光缆固定节点信息表的记录进行排序，因为相应的两个节点确定
　　的包含故障点的最小区间即是将故障点的距离值DF 与以上有序节点序列重新排序的过程，而且这种从小到大的排序过程也是节点按照距检测点由近及远的排列过程，这与光缆的实际情况是吻合的，所以根据这种次序关系，可通过对分查找法得到包含故障点最小区间DF，进而确定其对应的两个光缆节点，从而计算相应的故障点空间坐标。
　　2.3 以故障点为基础建设基于GIS的光缆通信保障平台
　　准确而迅速找到光缆的故障点，极大提高了光缆维护工作的效率和质量，极大降低了故障可能导致的损失，不仅如此，各故障点的判断和检测也为搭建系统的光缆通信平台提高了第一手材料。维护人员可根据各光缆点尤其是光缆故障点的现状记性统计分析，得出根据故障点不同环境导致的已发生或者潜在故障的处理办法和维护措施。与此同时，在GIS技术的基础上，结合相应的数据库技术、计算机网络技术、以及多媒体技术即可建立光缆通信网络化、智能化的安全平台，从而实现了光缆故障判断和处理的科学化和系统化。
　　3 总结
　　在光缆维护工作中，将GIS系统与OTDR技术相结合可有效地提高光缆故障点空间位置判断的速度，并且与相应的多媒体技术、计算机网络技术等有效的结合，不但可直观地反映光缆故障点周围的地理环境，而且极大提高了光缆维护工作效率和水平，促进了光缆维护工作的智能化、自动化进程，有效降低了光缆的通信损失，因此值得广泛推广。
　　参考文献：
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　　[2]李楠、郭茂耘，GIS在通信光缆故障定位中的应用[J].激光杂志，2005（4）.
　　[3]安文斗，基于地理信息系统的配电设备绝缘在线监测及诊断原理与方法研究[J].重庆大学，2005.
　　作者简介：
　　赵凯（1981-），男，辽宁阜新人，职称：计算机网络工程师，研究方向：通信。