基于GIS的广播电视场强预测模型分析与应用研究

摘要

随着广播电视技术的迅速发展,我国广播电视已承载着80％以上信息的输出,各类台站数量不断增加,频谱资源日益紧张,电波传播环境更加复杂,对电波场强的预测难度越来越大。因此,有效的对广播电视场强进行预测、分析台站覆盖范围已成为广播电视发展中必不可少的关键因素。其中,场强预测的准确性,不仅关乎台站选址的科学性,也关系到频谱资源的有效利用。然而,传统的场强预测方式已不能满足快速发展的广播电视,而GIS技术强大的空间分析能力给场强预测提供了一个有效的方法。考虑到上述原因,本课题研究中利用GIS技术,结合数字高程模型对广播电视场强进行预测。
　　本文首先叙述了广播电视场强的传播特性及其原理,介绍了无障碍物阻碍时自由空间损耗和反射损耗的计算方法,有障碍物时的绕射损耗计算方法。然后介绍了GIS的空间数据库及可视化分析原理,实现了对传播路径的分析,并可提供任意两点间路径的剖面图。并在此基础上,使用ITU-R P.526模型、ITU-R P.1546模型分别对场强进行了预测,同时也可根据传播环境的复杂度,在一次预测过程中同时使用两者模型对场强进行预测,以此来提高预测结果的准确性。取得的成果如下:
　　(1)针对ITU-R P.1546模型只适合准平坦地形下电波场强的预测及ITU-R P.526模型计算准确但占用计算机CPU较大的问题,使用单一模型对场强进行预测准确性低且计算机资源较大,本文根据电子地图的分析,在准平坦地形下选择ITU-R P.1546模型进行预测,减少计算机资源的浪费;在复杂地形下选择ITU-R P.526模型对场强进行预测,提高场强的预测的准确性。
　　(2)针对场强分析中的数据管理问题。本文采用了空间数据库进行数据存储,构建了包括发射天线、台站、接收天线、地图数据等对象,根据它们之间的关系形成了索引关系,并实现了对数据的管理,为场强分析、台站选址、地形剖面生成提供了数据支撑。
　　(3)针对场强预测时地形数据不直观的问题。本文使用组件式GIS技术,对数字高程模型下地图数据进行获取,并实现了对地图的简单操作,如加载地图、保存地图、缩放、比例尺等功能。
　　通过本系统的应用,可将电子地图技术与场强分析结合起来,有效地对场强进行了预测,从而提高了广播电视信号覆盖的准确性和工作效率。

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第1章 绪论

1.1课题来源

1.2研究背景和意义

1.3国内外研究现状

1.4论文主要研究内容及组织结构

第2章 广播电视电波分析及预测模型

2.1广播电视信号传播分析

2.2广播电视电波传播特性

2.3相关广播电视电波的传播模型

第3章 场强预测的GIS技术

3.1地形分析

3.2 场强分析中GIS空间数据库设计与管理

3.3空间数据可视化分析

第4章 频谱管理系统的实现

4.1系统架构及功能说明

4.2相关开发工具

4.3电子地图的地形数据处理

4.4丘陵及多山环境下场强预测模块

4.5城市街道环境中场强预测模块

第5章 广播电视场强分析结果与分析

5.1 频谱管理系统实现界面

5.2 地图加载与天线参数设置模块实现

5.3 地面坡面图的实现结果

5.3 广播电视场强的预测结果与对比分析

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

个人简介

致谢