对地形、建筑、和基础设施进行建模和管理的方法和系统

摘要

本发明公开了一种用于创建、使用和管理物理环境的三位数字模型的方法和系统，其组合室外地形高程和陆地使用信息，建筑布置，建筑的内部结构的高度和几何尺寸，以及空间上分布在物理环境内的特定点组建模型(图18)。本发明分开地提供了资产管理系统，其允许室外、室内、和分布式基础设施设备的集成三维模型传送和聚集属于网络(183)的实际物理组件的信息，从而提供可以使用特定点统一数字格式来跟踪多个网络(189)的正在进行的操作、成本、维护历史以及损耗的管理系统。

说明书

本申请根据35 U.S.C.§120要求于2001年2月14日提交的美国临时专利申请60/268,360的优先权。

交叉的相关申请

本申请涉及到由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的(卷号为256015AA)、申请号为09/318,841的、题为“Method and System for aBuilding Database Manipulator”、由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的(卷号为256016AA)、申请号为09/318,842的、题为“Method andSystem for Managing a Real Time Bill of Materials”、由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的(卷号为256018AA)、申请号为09/318,840的、题为“Method and System for Automated Optimization of Communicationcomponent Position in 3D”、由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的(卷号为2560034AA)、申请号为09/633,122的、题为“Method andSystem for Designing or Deploying a Communicaitons Network whichAllows Simultaneous Selection of Multiple Components”的未决申请、由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的(卷号为2560032AA)、申请号为09/633,121的、题为“Method and System for Designing or Deployinga Communicaitons Network which Considers Frequency DependentEffects”、由T.S.Rappaport、R.R.Skidmore和Eric Reifsnider提交的(卷号为2560033AA)、申请号为09/632,853的、题为“Method and Systemfor Designing or Deploying a Communicaitons Network which ConsidersComponent Attributes”、由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的(卷号为2560035AA)、申请号为09/633,120的、题为“Improved Methodand System for Building Database Manipulator”、和由T.S.Rappaport、R.R.Skidmore和Brian Gold提交的(卷号为02560036AA)、申请号为09/632,803的、题为“System and Method for Efficiently Visualizing andComparing Communication Network System Performance”，以及由T.S.Rappaport、R.R.Skidmore和Ben Henty提交的(卷号为02560038AA)、申请号为09/667,6903的、题为“System and Method for Design，Measurement，Prediction and Optimization of Data CommunicationNetworks”共同未决申请，它的主题在此通过引用结合进来。

发明领域

本发明总的来说涉及设计和管理通信网络的工程和地理信息系统，具体地说涉及创建、使用和管理包括地形和建筑数据的物理环境的三维(3-D)表示。

背景技术

随着无线通信使用的增加，在建筑内和附近的射频(RF)覆盖以及信号从发外发射源穿透建筑已经迅速成为无线工程师的重要设计问题，无线工程师必须设计和配置蜂窝电话系统、寻呼系统、或者新的无线系统以及诸如个人通信网络或者无线局域网络的技术。设计者经常被要求确定无线收发位置或者基站小区站点是否能够提供穿过整个城市、办公室、建筑、剧场或校园的可靠服务。对于无线系统的共同问题是不充足的覆盖，或者在特定位置中的“死区”，诸如会议室。现在认识到，由于受到来自附近的、相似系统的干扰，室内无线PBX(专用分支交换)系统或无线局域网(WLAN)可能变成不可用。提供2公里半径的无线覆盖的内置和微小区设备的成本减小，且RF工程师和技术人员将这些前提(on-premise)系统的工作负荷急剧地增加。用于微小区和内置无线系统的快速工程设计和配置方法对于成本效率控制是至关重要的。

分析无线信号覆盖穿透和干扰是多种原因的关键因素。设计工程师必须确定现有的室外大型无线系统或者大区(macrocell)是否提供贯穿建筑或建筑群(即，校园)的足够覆盖。另外，无线工程师必须确定是否可以由其它现有的大区充分地补充局部区域覆盖，或者是否必须增加室内无线收发器或者微小区。从成本和性能角度看，这些小区的放置是至关重要的。如果设计的室内无线系统干扰来自室外大区的信号，设计工程师必须预测可以预期到多大的干扰，在建筑或者建筑群内的什么地方它将表明自身。同样，提供一种无线系统，其使装置基础设施成本以及安装成本最小是显著的经济要素。此外，在安装系统或网络之后，仍然需要继续在时间和空间上管理安装的网络，记录和继续编辑以及修改系统的维护记录，并且跟踪费用、维护修复、和系统与组成系统的组件的进行的性能，使得可以集合、理解、聚集和使用正在进行的可操作数据来进一步扩建(build-out)系统。在内置(in-building)和微小区无线系统扩建中，必须以系统的、标准的和可重复的方式来快速、容易且廉价地解决这些问题。

市面上有许多的计算机辅助设计(CAD)产品可以使用来设计在商业场所或校园中使用的环境。Autodesk公司的AutoCAD和AutoCADMap，MapInfo工地的MapInfo，ArcInfo公司的ArcView，和通用电子的Smallworld是强大的CAD和地理信息系统(GIS)软件包的例子，这些软件包被设计来建模且表示物理环境。然而，前述的工具中没有一个提供产生物理环境的无缝集成的、三维数字表示的方法，所述物理环境包括地形，建筑，和建筑的内部结构。类似地，郎讯技术公司的WiSE，EDX的SignalPro，Mobile Systems International公司的PLAnet，安捷伦公司的Wizard，Aircom公司的Asset，和爱立信公司的TEMS和TEMS Light都是无线CAD产品的例子，它们被用来辅助无线工程师设计和开发无线通信系统。

然而，实践中，很多预存在的建筑或校园数据库仅仅被设计在纸件上，或者被表示为照片或者位图，因为定义环境的参数的数据库没有实际存在。仅仅在最近，才可能获得关于地形的物理特征的非常精确的数据以及在建筑位置和几何上的详细信息。如果通常可能，难以收集这些完全不同的信息和处理这些数据来规划和实现室内和室外无线通信系统，且每一个新的环境要求乏味的手工数据以用计算机产生的无线预测模型来运行。

创建关于地形和建筑的精确、有效的三维数字模型以达到特定站点传播模型或系统设计的目的的技术领域的状态的说明是几个直接涉及到本发明的主题的专利。这些专利包括授予Pickering等人的美国专利5,491,644，授予Markus的美国专利5,561,841，授予Ephremeides和Stamatelos的美国专利5,987,328，授予Brockel等人的美国专利5,794,128，授予Soliman等人的美国专利6,111,857，授予Krause等人的美国专利5,625,827，授予Feisullin等人的美国专利5,949,988，授予Lorin的美国专利5,598,532，授予Straatis等人的美国专利5,953,669，和授予Tekinay的美国专利6,044,273。上面列出的专利公开了以某些方式仿真无线通信系统的各种方法和系统，所述无线通信系统使用关于在通信系统所处的物理环境中的信息。然而，这些专利既没有公开将特定站点环境模型与实际安装的设备基础设施的模型进行组合的任何类型的资产(asset)管理，也没有提供关于物理环境的数字模型的特定格式或者关于如何构造熟悉模型的任何指示的任何信息。

其它处理资产管理并且允许本发明的专利包括授予Raab的美国专利6,047,321，授予Barrus等人的美国专利6,058,397，授予Burnett等人的美国专利6,067,030，授予McKay的美国专利6,223,137，授予Wise的美国专利5,523,747，和授予Vines的美国专利6,006,171。关于用于电信资产管理的图形和地理信息的现有状态的调查可以在由加利福尼亚的ESRI Press of Redlands在2001年五月出版的“GIS inTelecommunications”中看到。上述参考专利或者公开出版物没有哪一个考虑到通过使用物理环境的三位数字模型的一组规则或算法、以无缝方式来进行系统创建或显示，所述物理环境可包括室外环境、室内环境、和地下环境。而且，上述的参考文献没有哪一件考虑到将内部建筑结构的三位数字模型与室外地形和建筑几何形状的三维模型进行组合成数据库形式，该数据库也包括实际物理分布网络的特定组成布局信息。

而且，上述参考文献没有公开这样的资产管理方法或系统，其允许特定站点数据库模型包括具有组件的分布式网络的特定表示，诸如被建模的实际物理网络组件可以被解释、维护、监视以获得性能或者报警，且随后使用公共数据库格式、以交互方式在一个组件一个组件的基础上或者系统范围基础上进行管理。虽然上述参考专利给出了获得城市环境的此类模型的难度，但它们并没有暗示什么系统的、可重复的且快速的方法或算法途径来创建组合地形和建筑(或者其它诸如树木、自然的或人造物、塔、隔离物、墙等等)的物理环境的三维模型，使得完成的表示可以存储并且以一种矢量格式(vector format)来观察，这是最佳地达到规划、配置、和跟踪维护和成本记录以及正在进行性能数据，所述维护和成本记录以及正在进行性能数据是关于在代表实际物理环境的模型内的无线通信设备、计算机网络设备、或者任何形式的已构建电缆网络或分布式网络组件的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种快速和自动的方法和系统，用于产生高度精确的、物理环境的三维物理数字模型，其中物理环境可包括起伏的地形高程(elevation)和陆地使用特征，建筑物几何特征、位置和高度，位于建筑物附近的物体如汽车、树木、和人，以及墙、门、天花板、升降梯、楼梯井、窗、家具的布局，和位于建筑附近的设备。这种统一的方法为通信工程师提供了重要的数值，并且提供了对现有技术的显著改进。

本发明的另一个目的是提供一种资产管理系统和方法，其能够通过使用所介绍的数据库模型来表示在建筑内、或者从建筑外到建筑内、或者位于进入或出到外部环境的地下通道内的不同物理分布网络通信组件，使得可以处理和聚集对成本、性能、预测、维护、以及属于在地上不同部分的不同模型网络的所有权数据。这种新颖且有价值的资产管理系统和方法进一步允许分布网络的数据库模型与实际物理网络组件相互作用，所述实际物理网络组件被这样建模以确定性能和报警事件以及系统或网络性能度量，该性能度量可以被比较、存储、测量、可视化、显示和聚集来增强对企业或者全球电信运营商(carrier)的分布通信网络正在进行的管理。

根据本发明，提供了关于地形高程和陆地使用、建筑位置、塔位置，以及墙、门、天花板、家具、和其它位与建筑内的物体的几何尺寸、高度和内部布局的信息，其中所述数字信息可以处于包括两维或三维的光栅或矢量图像的分离的数据格式或者图像(presentation)，且可被组合成单个的、三维数字模型的物理环境。所得到的三维数字模型将包含在所利用的分离信息内的物理环境的各种方面进行组合，且适合用于任何形式的显示、分析、或者无线通信系统、计算机网络系统的归档记录，或者也可用于民用的规划和维护目的。例如，使用本发明的方法和系统，工程师可以创建单个统一的、包括室外地形的高程的数据库，且使用环境数据，同时使用建筑数据，诸如墙位置、窗位置、门、和家具等等。例如，可以使用这种类型的统一数据库来预测无线网络的系统或网络性能，所述无线网络被设计来提供对建筑内和外的用户的覆盖或提供用于显示基础设施资产的物理位置的机制，所述物理位置如在建筑的室内和室外的天线、塔、同轴电缆、放大器的物理位置。尽管在本发明的优选实施例中构建的三维数字模型希望使用在对无线或有线电信系统性能的仿真中，对于本领域普通技术人员来说，显然知道有多少其它的应用可以利用三维数字模型进行其它的规划或显示。

例如，在室内或者室内和室外环境之间必须物理相互连接的任何类型的分布或固定网络设备(基础设施设备)，诸如空调机和管道、波导管/导管和设备，或者结合了变压器和电线的电子导电系统可以被使用本发明来进行建模和管理。

附图说明

参考附图，从下面多本发明优选实施例的详细说明可以更好地理解上述的和其它目的、方面和优点。

图1是数字垂直图像的例子。

图2是数字高程模型图像的例子。

图3是天棚数字高程模型图像的例子。

图4是光秃的地球数字高程模型图像的例子。

图5是建筑底面图像的例子。

图6是泛滥的工程数字高程模型图像的例子。

图7是回波(clutter)地图图像的例子。

图8是不规则三角形网络图像的例子。

图9是不规则三角形网络输出的例子。

图10是根据本发明的建筑的三位数字表示。

图11是根据本发明的带有斜屋顶的建筑的模型。

图12是图11示出的建筑的建筑俯视图。

图13是具有不规则屋顶的建筑的三维表示。

图14是图13所示的建筑的建筑俯视图。

图15是建筑的三维表示。

图16是带有不规则屋顶的建筑的三位建筑模型的截面图。

图17是合并的三位建筑和地形不规则三角形网络信息的表示。

图18是示出查询和抽取来自三维模型的信息的一般过程的流程图。

图19是计算平台的典型配置的方框图。

具体实施方式

现在参见附图，示出了一种用于创建、使用和管理物理环境的三位数字模型的方法，所述物理环境组合了室外地形高程和陆地使用信息，建筑布置，高度和几何尺寸，和如墙、地板、窗、和门的建筑的内部结构。所得到的三位数字模型表示无缝集成了室内和室外的环境。

为了高度精确地执行对无线通信系统性能的特定位置仿真，或者维护设备成本、安装成本的特定站点记录，修复记录或者设备替换或者服务，或者监视或跟踪网络的性能数据，或者跟踪安装的设备在时间和空间上的特定点位置的归档记录，要求很详细的三维物理环境的详细说明。直到最近，还不能够获得高精度的地理图形数据，使得及其难以创建物理环境的非常详细的模型，因为通常要求大量的手工工作。利用在遥感和图像处理领域中的最新发展，能够获得高精度信息。这样的信息可从多个厂商获得，且可以当今的几种不同数据格式来提供。下面给出对目前找到的公共格式的简要说明。

历史上，地里图像信息已经被容易地以熟悉开销图像的形式获得。在数字计算机中，有两种基本的不同表示图像的方法：光栅和矢量格式。光栅图像以称为像素的彩色点的有序集合的形式来提供环境的图片。像素被以行和列安排在两维栅格中。每一个像素与通常为彩色或亮度的特定值相关。当从整体上看时，像素栅格以及它们的变化的颜色和亮度形成了物理环境的图片表示。光栅数据库的一个典型例子是位图(BMP)图像，其中每一点的颜色或者图像像素是给定的。在地里图形信息系统的内容中，光栅图像通常由像素组成，该像素的相关值表示高程值。例如，代表曼哈顿市区的光栅图像可以提供规则间隔的像素的格栅，该像素的值对应高于在现实世界中的相应位置的海平面的高程。在这种情况下，地形是以矩形隔栅表示的，其中给出了格栅的定点的高程。可以从卫星图像或者其它天线图像技术中获得地形的或者任何物理环境的光栅图像。注意，物理环境的光栅图像不需要仅仅具有多个点的高程；它也可能具有关于土壤特征、人口密度、或者任何其它陆地使用参数的信息。今天，光栅的例子包括位图(BMP)，JPEG文件(JPG)，标记信息文件格式(TIFF)，和Targa(TGA)。

在此，使用术语矢量格式来指在某些逻辑空间中点的表示。在处理三维矢量图像格式中，通常使用三个空间坐标轴X，Y，Z来表示空间中的点。矢量格式规定了被表示的物理区域的边界。为了表示线，圆或其它的组合形状，矢量格式使用一系列点。例如，通常，使用起始点和结束点来规定一条线，其中每一个点是X，Y，Z三元组。多边形和基本形状也可以在矢量图像格式中得到支持，且通常被对应多变形的顶点的一组矢量规定。许多的CAD软件工具使用矢量文件格式来表示物理目标或者区域。通常，与光栅图像格式相比，在存储上矢量格式更加经济。

关于实际室外区域的信息通常被提供作为光栅或者矢量图像格式。为了获得该信息，通常采用遥感方法。一种早先且最流行的遥感方法是航摄技术。随着技术的进步，遥感被从航摄技术扩展到包括由敏感较宽电磁能量以及声纳能量的范围的电子传感器收集到的陆地表面的图像。随着遥感以及图像分析领域的发展，表述地形和特定区域的建筑的高精度数据现在变得可用。

美国地质勘探局(USGS)提供了用于陆地使用和地形高程的高精度映射数据，主要绘图特征的线图形和高精度图像数据。除了USGS之外，有很多专门的厂商，诸如I-Cubed公司和EDX公司，它们提供关于地形、建筑的信息和用于美国的很多城市的生态数据。下面提供当前可从商业资源得到的通用数据格式的综述。

数字垂直图像(如图1给出的一个例子)表示从航空摄影或者卫星图像获得的城市或者地区的图像。该信息经常被用来作为考虑的地区的视觉参考。

来自USGS的大多数数据格式是数字高程模型(DEM)。DEM是由一规则空间间隔的、代表地面位置的高程的像素阵列组成的光栅文件格式。数据是从数字化的绘图地图技术起覆盖图产生，或者从扫描的国家航摄技术程序(NAPP)照片产生。通常，USGS DEM可得到30米的精度。垂直精度通常等于15米。通常，30米的数据提供了具有在经纬度中的间隔7.5弧度-分(arc-minute)的二维数据阵列；因此，它被大众认为是7.5分DEM。一般使用USGS DEM来代表特定区域的地形特征。然而，具有低达30米精度的DEM不能捕获所有的建筑细节特征，和可能要求用来规划在市内环境中的无线网络的其它人造或者自然的障碍。目前，具有良好的10米精度的DEM可用来选择区域。图2示出了具有10米×10米精度的加利福尼亚的Lake Tahoe区域的DEM。具有较高灰度值的像素看起来较明亮，且表示更高的高程；具有较低灰度值的像素看起来较暗，且表示较低的高度。

陆地使用和陆地覆盖(LULC)数字数据是由USGS产生的光栅数据格式，其从注册到1∶25000比例基准地图和有限数目的1∶100000比例基准地图的主题覆盖图中导出。LULC数据提供了关于市内或建造(built-up)陆地、农业陆地、牧场、森林、水、沼泽地、贫瘠地、冻土地带、和终年积雪或冰的信息，所述信息通常被称为陆地使用数据。相关的地图可以五种数据类别来显示信息：行政区、水文区、人口普查县级划分、联邦路陆地拥有权、和国家陆地拥有权。通过提供诸如人口密度或者平均收入水平等的详细信息，陆地使用和其它生态数据可以是涉及无线通信系统的关键。

天棚(Canopy)DEM是光栅图像，其代表仿佛可看作薄毯被覆盖在一区域上的表面的格栅的高地。Canopy DEM由规则间隔的高地阵列组成。其包括用于诸如树木、建筑的地形物体的高程数据以及地面的表面。Canopy DEM是从使用自动摄影测绘技术的航摄技术发展来的。具有良好1米×1米精度的高精度Canopy DEM可用于全美国的很多城市。Canopy DEM可以被用来为基于光线跟踪预测技术而对地形和建筑进行建模，其中要求精确的物理环境模型。然而，Canopy DEM没有在环境中的不同障碍物之间进行区别。例如，Canopy DEM没有在高山、树木、或者建筑之间进行区别；所有的障碍和环境的物理特征都被考虑到高程而被建模。图3示出了芝加哥市区的Canopy DEM的截面图。

光秃的地球DEM是类似Canopy DEM的光栅图像，除了光秃地球DEM不包括树木、建筑、或者其它非地形特征的高程之外。光秃地球DEM是通过组合Canopy DEM和地面探测数据而手工地创建的。从Canopy DEM捕获和内插低的高程点来找出除了建筑、树木、或者其它障碍之外的地形的高程。在本发明中，如下文所述，光秃地球DEM被用作定义建筑相对当地地面表面的高度的参考。当前，可用的光秃地球DEM具有1米×1米的精度。图4提供了示例的芝加哥市区的光秃地球DEM的例子。

建筑底面和顶面视图(top-print)图像可用在光栅和矢量图像格式中，且提供了在给定的地理区域中的建筑的外部墙的外图廓的表示。在建筑的基底的外墙的外图廓被称为建筑底面，而在建筑的顶部的外墙的外图廓被称为顶面视图。每一个建筑底面和顶面视图被表示为多变形，并且存储多边形的顶点或者边的坐标。建筑底面图像信息是通过手工组合地面勘探测量和Canopy DEM来开发的。如下文所述，本发明利用矢量文件格式的建筑底面和顶面视图信息来开发物理环境的三维表示。图5提供了建筑底面图像的例子。

泛滥的工程DEM(Flooded Engineering DEM)集成了建筑高度的精细细节和光秃地球DEM的广阔区域覆盖。建筑的高程被加到光秃地球DEM的地形高程以获得泛滥的工程DEM。建筑的高程是通过手工组合建筑底面信息和Canopy DEM来获得的。泛滥的工程DEM不包括诸如树木和其它植被生长的很多其它障碍。当前，具有精度1米×1米的泛滥工程DEM是可用的，这样的例子在图6中提供。

回波地图(clutter map)是可以用于无线通信系统规划的矢量图像格式。回波地图表示陆地领域(land activity)或者在特定区域的建筑密度。回波地图将区域划分成不同的层，每一层具有不同的建筑密度和陆地领域。一些传播预测工具使用回波数据和地形信息来表征环境。在高精度数据库不合适的一些情况下，回波地图可以提供用于传播预测的足够信息。图7给出了回波地图图像的一个例子。

今天，并不能够容易地得到大多数建筑的三维内部结构的布局。然而，在由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的(卷号为256015AA)的未决申请09/318,841、“Method And System for a Building DatabaseManipulator”的具体发明中，规定了用于创建建筑的内部结构的三维模型的系统和方法。在该申请中的提供的说明在此通过引用结合进来。

本发明提供一种用于将关于地形、建筑、和一个或多个建筑的内部结构的、并且是来自不同格式的信息(其中一些在上面列出)组合成单一的、合成的三位数字格式。这种处理包括分开地读出和处理关于地形、建筑、和建筑的内部结构的信息，将该信息转换成三维矢量格式，然后将它们合并成单一的数字格式。

如图8所示，本发明使用了公知的不规则三角形网络(TIN)的矢量格式来表示地形特征。用于对地形进行建模的TIN是毗邻三角形的集合，所述毗邻三角形的顶点表示位于给定地理区域内的地形的高程。利用本发明，通过应用到上面介绍的一个或多个过不同的光栅文件格式的专门处理技术可自动地创建TIN格式。有多种不同的算法用来创建于本发明相关的TIN。

TIN模型是在20世纪70年代早期开发的，作为从一组不规则的间隔点中构建以表面的简单方式。地形的不规则三角网络(TIN)将由基于不规则间隔节点的平面三角多边形的非重叠网络组成。不规则间隔节点实际上指的是在TIN模型中没有三个节点是在同一条直线上。TIN中的每一个三角形的平面形成在所述位置的地形的表面的表示，且在无线通信系统性能预测的内容中，提供了由起伏的地形高程引起的物理障碍的表示。

TIN是一种矢量拓扑结构，因为仅仅需要存储节点集合和互连所述节点的直线集合。通过将更多节点放在粗略地形的区域中且将较少的节点放在平滑的地形区域中，可以使TIN实现有效。通过使用三角形，可以对带有相对平整地形的区域进行建模，且可以使用较小的三角形对粗略的地形进行建模。这使得在考虑到数据库的大小时，TIN模型非常有效。随着需要进行建模来表示地形的表面数目减少，无线通信系统性能预测模型的计算复杂度也急剧地降低，因为在仿真中要考虑的障碍较少。因此，TIN模型被认为是用来地形进行建模的很好的选择，用于特定点传播预测软件。

与DEM图像(其可容易地从不同厂商处得到)不同，无法容易地得到TIN形式的地形数据，因此不得不将DEM转换成TIN格式。有很多种不同的技术用来将DEM图像转换成TIN格式。

一种将DEM转换成TIN的直接方法是将DEM中的所有点使用作为TIN的点，且将所有的节点与它的两个相邻点连接以形成三角形网络。然而，这种实现将导致在TIN中有大量的三角形表面。对于预测软件的有效性能，需要使对环境进行建模的表面数量最小。为了降低用来对地形建模的表面数量，需要滤除不相关的(不关键的)DEM点，仅需要使用相关的点来开发TIN。

目前存在着一些将DEM转换成TIN的不同的算法。大部分算法在由DEM发展到TIN时，都使用一个通用的方法。首先，识别出DEM的一些“显著的”点。“显著的”点是指在描绘表面和显现它的突出拓扑特征中最有用的那些点，诸如急剧的变化。之后，使用三角算法使这些点三角化，以做出地形的TIN模型。相对最近的方法集成了点选择和三角算法。

针对以地形信息的最小损失从DEM中选取“显著的”点，提出了几个算法。这些方法在选取DEM中的点的标准上是不同的。一些这样的方法被用于流行的地形绘图软件中。

根据本技术领域普通技术人员公知的Fowler & Little算法，只会从DEM中选取表现地形显著特征的点，诸如山峰，深渊，分水岭，航道线。通过使用三角算法连接这些组的点可以创建TIN。但是，Fowler& Little算法只适用于一定类型的地形，对于具有许多坡度突变、山脊和明显河道的地形，尤其能够很好地工作。

非常重要点(VIP)算法在构造TIN时使用了不同的标准来判断来自DEM的点是该被忽略还是被保留。VIP算法基于像素间高程(elevation)的不同而给DEM中的所有点分配一定的“显著量度”。在使DEM三角化时，根据“显著点量度标准”，将忽略所有低于一定阈值的点。VIP处理与Fowler & Little算法相比，提供了更精确的地形表示。

在两种情况中，VIP和Fowler & Little算法都过滤出了DEM图像中只表现地形(terrain)显著特征的输出点。这些点一旦被选择，就会连接到一起，组成一组平面三角表面来在TIN中表现地形。有很多方法用来完成这个三角化。各种三角算法会在为给定组的点创建的三角形的数量上、三角形的质量上(短粗或者长条)以及算法的计算复杂度等方面有所不同。德洛内(Delaunay)三角算法和半径扫描(Radial Sweep)算法(RSA)是两种得到最广泛使用的三角算法。

可以使用VIP或者Fowler & Little算法与德洛内三角或者RSA算法的组合来从DEM光栅图像中产生TIN。用于从光栅数据库中提取TIN的另外一种方法是把点选取算法与德洛内三角算法结合以组成TIN的方法。

分级三角算法被提出作为从3-D光栅数据库对3-D表面建模的一种通用方法。此方法能够很容易地适用于对地形建模。分级三角算法使用了基于嵌套三角形的分级结构来进行三角化。可以通过在每一阶段将DEM的最大误差最小化，将三角形再分等级地分成嵌套的三角形。此算法允许用户对所期望的任意最大误差表面建模，并且提供了从DEM光栅图像中产生TIN形式的第二种方法。

还有一种将DEM转换成TIN的方法是，连同DEM的点提取一起，重复地使用德洛内三角算法。这个方法具有德洛内三角算法和组合点选取方法的优点，允许用户以一个给定的最大误差来发展TIN表示法。只需要地形大体近似结果的用户可以选择一个较大的值作为最大误差。这将使用于表现地形的表面数量最小。为了获得更加精确的三角形表示，用户可以选择一个非常小的值作为最大误差，从而对地形建模。

本发明合并了用于创建TIN从而使得能够完成任意列DEM光栅图象形式到包含有限组平面三角形表面的三维矢量形式的转换的所有上述技术，其中的平面三角表面的顶点相当于所表示的物理区域内选择的X，Y或者经纬坐标系的高程。图9提供了给定地理区域的TIN图像的一个例子。本领域技术人员将明白，这里没有列出的其它技术也可适用于创建物理环境的TIN表示。

本发明还合并了从之前提供的不同光栅和矢量文件形式中，外推构造几何图形的三维表示的能力。生成的构造三维表示是包含平面三角形表面集合的矢量文件形式。每个三角形平面的表面相当于建筑的外墙，建筑屋顶，一棵或更多棵树，环境中的障碍物，或者并不直接是地形一部分的环境中的其它任何物理目标或障碍物。

建筑物可以被建模成包含在单独平面上的凸多边形。直到最近，高清晰度地理数据的有效性仍然阻止建筑物的高精确度三维建模。但是，在具有诸如上述的建筑顶面和建筑底面的新地理产品的有效性的同时，也可以实现用于城市或者郊外环境的三维建筑数据库的高精确度建模。

矢量图像形式中的建筑顶面如今在商业上是可用的。因为没有能很好接受的标准，所以不同的厂商提供了不同形式的建筑顶面矢量数据，但是大部分都共同使用了近似的特性。建筑顶面中不同的建筑物通常被索引在使用单独建筑数字的矢量文件形式中。每个建筑屋顶又具有它自己独有的、与之关联的屋顶索引数字。关于屋顶索引数字到建筑索引数字绘图的信息通常存储在一个单独的文件中。典型地，建筑屋顶通过逆时针方向存储的X和Y坐标系，被建模成水平多边形。典型地，每个屋顶白海平面多边形的高程都与屋顶信息一起被储存。屋顶多边形可以根据建筑物被建模的形状，具有任意数量的面。例如，如图10中所示，考虑具有四个垂直面10和一个水平顶面12的立方体5。对于这样一个建筑物，建筑顶将使顶面多边形12的X和Y坐标和顶面多边形12的高程与顶面信息一起储存。注意，建筑顶面信息不包括任何关于该建筑垂直面10的信息，垂直面将不得不单独进行建模。如随后所述，本发明教导和提出将这些可能是自然或者人造物体的垂直面数据与顶面数据合并。

对于如图11中所示的具有倾斜屋顶14的建筑物5，该建筑物近似于具有多个水平屋顶12，该水平屋顶12具有的不同高程的范围是从斜顶的最小高程到最大高程。如图12中所示，建筑物顶面近似于一系列集中的水平顶面多边形12，这些顶面多边形具有与之关联的不同高程。

如果建筑物具有与它的屋顶轮廓线关联的不同高程的话(例如具有塔形垂直顶的帝国大厦)，建筑的顶面模型包括三个同中心的顶面多边形12，其中每个都具有与之关联的不同高程。如图13和14所示，考虑具有三个高程为h1，h2和h3的顶面多边形12的建筑物。顶面信息将包含三个具有与这些多边形的每个相关联的高程h1，h2和h3的多边形12。

本发明使用建筑顶面信息和建筑底面信息来构造该建筑物的三维表示。建筑底面信息对建筑外墙的底面进行建模，同时提供建筑物的地基高程。该建筑物将被建模成一组水平和垂直的平整多边形表面。

建筑物的顶面信息将建筑顶面表示为单独的或一系列的同中心的水平多边形表面，该表面具有由建筑形状确定的任意数量的面。屋顶被作为具有顶点值X，Y和Z的水平多边形表面而建模，该顶点值是从建筑物顶面信息中获取的。建筑物的垂直面被作为矩形垂直多边形表面而建模。可以为顶面多边形的每条边都创建垂直矩形多边形。可以从两个顶点获取描述与垂直表面相关联的顶面多边形的边的所有四个坐标的X和Y坐标。顶面高程与如前面由建筑底面给定的地基高程之间的垂直表面的高度是不同的。

例如，如图15所示，考虑具有四个顶点16，18，20，和22的顶面多边形。顶面的高程是与建筑顶面信息一起获得的。建筑地基的高程是从建筑底面中获取的。顶面高出底面的高度可以通过顶面高程减去地基高程来计算。对于多边形的每条边24，26，28和30，构造了矩形垂直表面10。例如，对于边24，构造了具有顶点16，18，32和34的矩形垂直表面10。照这样，可以生成立方体建筑物5的三维模型。

如图6所示，具有不同高程的顶面的建筑物5将具有与所有顶面多边形12的每条边关联的垂直矩形多边形10。所有的垂直多边形都被认为具有相同的地基高程。因此，图16中的建筑物将被表示为图13中所示的一组垂直和水平表面。

使用上述技术，本发明可以在任意地理区域内把建筑底面和建筑顶面信息转换成为建筑的三维多边形表面表示。

通过使用T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的、申请号为09/318,841的名为“Method And System for a Building DatabaseManipulator”中所公开的技术，(卷号256015AA)，本发明可以使任何建筑物的内部、三维物理结构表现为多边形表面的集。

大多数情况中，表示地形和建筑物的数据可以从分离的源中获得。地形数据通常作为DEM而获得，本发明使用上述方法之一将其转换为TIN形式。建筑物数据通常可以从独立的提供商那里，以建筑物顶面和底面的形式获得。如上所述，本发明将这个信息转换为建筑物的三维表面表示。每个建筑物物理结构的内部表示也可以作为本发明内的三维数字模型而构建。之后，本发明将三维建筑外部几何信息与地形的三维TIN表面表示相结合，组成给定地理区域的单独、合成的表示。之后，合成的三维地形-建筑物表示可以与建筑物内部结构的三维表示合并，来组成任何物理环境的无缝的室内-室外表示。

本发明使用新颖的方法来将地形TIN信息与三维建筑物信息合并。在本发明中，建筑物所有垂直表面的地基都向下延伸，直到其达到建筑物地基附近地形的最低高程。之后，当建筑物的三维表示与地形TIN信息合并时，建筑物所有的垂直表面都很好地连接到了地形表面。图17提供了已经合到一个简单TIN图像中的建筑物5的图形表示。这消除了由于建筑物三维表示和地形TIN信息之间不匹配而引起误差的任何可能性，这个误差可能是由于建筑物地基附近的原始地形和/或建筑物信息中的清晰度误差而造成的。在无线通信系统性能预测的过程中，这将消除基于射线跟踪的预测方法的潜在问题，其中只考虑相交部分的第一表面。也就是说，正如实际生活中一样，我们的发明所创建的数据库模型提出，地形和建筑物面的表面信息都可以表示为它们之间没有孔洞存在的一个表面。

一旦将三维建筑物信息与地形TIN信息合并，任何所期望建筑物的内部结构都可以在相同数据库内合并或者通过标记处理引用，例如，通过使用计算机辅助设计软件程序(如AutoCAD或SitePlanner)，或者内建筑物环境的任何其它表示，来组成环境的无缝集成的室内-室外表示。这可以通过识别建筑物和地形模型数据库的三维表示内的坐标，之后使用这个坐标来参考另一个数据库来完成，由此，参考与每个建筑物的内部表示相一致。这个参考可以通过使用表查询步骤来完成，由此，建筑物的内部模型被参考到一个具体图形的、2-D或3-D坐标表示，或者，这个参考可以由用户可视地或者交互地完成，由此，用户可以在组合的地形和建筑物环境中看到建筑物轮廓的具体位置，并且之后点击鼠标或者某些类型的选择设备可以连接所期望的内建筑模型的参考。另外，用户可以输入具体的坐标位置或者位置范围，来观看相应的内建筑物模型。另外，内建筑物模型可以在由组合的地形和建筑物环境模型产生的相同矢量数据库中表示。之后，本发明定位内部建筑物结构三维表示，并且通过自动或者手动的方式将其与组合的建筑物-地形模型合并。之后，合成的室内-室外-地形三维模型可以存储为单矢量文件形式，或者存储成包含组成数字模型的不同三维平面表面的坐标和特征的一系列数据库结构或相关文件。注意，诸如建筑物地下室或者地下城市街道等的隧道环境或者地下环境，以及在其中安装组件的分布式网络，也可以通过使用所属方法在本发明中建模。

本发明使用户能够在来自任何角度或方向环境的合成表示的任意部分的三维结构中，交互地看见并布置通信系统组件的模型，诸如所述的由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的名为“Method andSystem for Managing a Real Time Bill of Materials”的共同未决的申请90/318,842的(卷号为256016AA)中所介绍的实施例，在这里通过引用将其结合进来。

此外，本发明允许，对将设计或已设计用于在使用这里所述的技术而建模的实际物理3-D环境中工作的通信系统的仿真或预测性能，进行可视化和记录，而且支持对预测与实际网络或系统性能比较的能力，以及支持诸如用于创建无线或有线网络的通信系统组件和电缆的基础设施设备的布置、显示和存储。例如，可用于本发明的这样的预测、可视化和比较的性能是在以下共同未决申请如由T.S.Rappaport，R.R.Skidmore和Ben Hentry提交的申请号为09/632,803的、名为“System and Method for Design，Measurement，Prediction andOptimization of Data Communication Networks”(卷号为2560038aa)，由T.S.Rappaport和Roger R.Skidmore提交的申请号为09/318,840的、名为“Method and System for Automatic Optimization of AntennaPositioning in 3-D”(卷号为2560017aa)，和由T.S.Rappaport和RogerR.Skidmore提交的申请号为09/352,678的、名为“System for The ThreeDimensional Display of Wireless Communications System Performance”(卷号2560018aa)申请中教导的，这些申请都是由Wireless Valley通信股份有限公司提出的，在此通过引用将上述所列的申请结合进来。

基础设施设备的布置可包括如前面由Wireless Valley通信股份有限公司的发明所提到的，或者物理系统中组件的分布式网络所需的电缆、路由器、天线、切换器，以及其它类似物。有关使用所述数据库形式通过本发明建模并在本发明内保持的某些或全部基础设施设备的重要信息包括，物理位置(数据库内设备的布置，位置明确地表示它的实际物理布置)以及诸如设备供应商、零件号码、安装维护信息和历史、系统或者设备性能和警报数据和历史等数据，还有具体组件和子系统的成本和损耗信息。

本发明还可以使用户能够在三维模型内指定任何表面或对象的其它物理的、电的、机械的以及美学的特征。这些特征包括但不局限于：衰减，表面粗糙程度，宽度，原料，发射系数，吸收，颜色，运动，散射系数，重量，阻尼数据，厚度，分隔类型，所有者以及成本。此外，可以在数据库结构中储存易于在许多广泛接受的形式中可读或可写的信息，诸如：通用位置数据，街道地址，套房或公寓号码，服务记录，维修记录，成本或损耗记录，诸如购买、维护、或者生活周期维护成本的会计记录，以及与生成的实际物理环境的三维模型内任何单独表面或者建筑物或者对象或者基础设施设备段相关的一般内容和记录。

接下来参看图18，示出了从合成的环境和基础设施模型中提供、查询和提取信息的一般过程。注意到，通过使用前面定义的处理过程，或者通过共同未决的、由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的申请09/318,841、名为“Method and System for a Building DatabaseManipulator”(卷号为2560015aa以及由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的申请09/633,120、名为“Improved Method and System fora Building Database Manipulator”(卷号为02560035aa)，创建特定点环境模型的三维或者系列二维切片181，在这里通过引用将两件申请结合进来。然后，在发明内以自动或手动的方式对通信网络进行特定点建模，由此，在特定点数据库模型中，对用于创建实际物理网络的实际物理组件进行建模，放置，以及图形、可视和空间地表示，从而在实际物理环境中表现它们的实际真实物理布置。这样提供了在数据库模型内互连组件网络的特定点模型。

基础设施信息与数据库模型内至少某些网络组件(基础设施设备)相关，它可以是数据记录的形式，或者文件的形式，或者包含在空间上与被建模的环境内的独立组件单独相关的基础设施信息的文本条目的形式。也就是说，通过使用本发明，在城市内被建模的网络中的三种不同类型的设备将具有三组独特的基础设施信息记录。基础设施信息记录被储存为文本或从数字信息到图像表示组件的链接列表，或者作为数据库形式内以某种方式标记或链接到具体组件的数据结构。

另外，基础设施信息记录可以储存在目前所述的数据库形式之外，尽管这样将更加麻烦而且需要额外的开销来给数据库模型内的实际、独特、特定点组件提供所期望的链接。如下所述，这些基础设施信息记录在资产管理系统中进行位置明确建模的建模组件与被安装或预测用于实际物理环境的实际物理基础设施设备之间提供了关键的交互。基础设施信息在网络(具有对成本和维护记录进行预测和追踪的能力)的特定点模型、实际网络(正在工作中，并且可提供在时间上的测量性能)和网络管理者(能够通过使用这里所述的特定点资产管理系统，对正在进行的操作和实际网络的质量进行管理和比较的用户)之间共享。包括记录在内的基础设施信息可以被基于时间的广泛不同的方法修改、编辑、改变和分析，如下所述。

计算机程序允许在建模网络内的建模组件和构成实际物理网络的实际组件之间进行链接和交互，从而能够进行正在进行的、定期的、或者零星的通信，从而使得正在进行测量的数据可以根据本发明而被保留并处理。此外，计算机程序将允许对包含物理网络的组件进行远程控制。例如，工程师可以在网络中远程调整供给基站天线的功率，作为对由基站或者远程接收机发送的警报的响应。另外，程序自己也可以基于预编程的响应来自动地引起这样的改变。

每个实际物理组件的基础设施信息都可以在物理环境的环境模型中位置明确地表示，并且优选地，这样的基础设施信息可以嵌入到环境模型182中，如上所述。实际组件的基础设施信息的嵌入可以在数据库模型内建模组件的特定点布置之前、之时或之后完成。

基础设施信息包括但不局限于：表示用于实际通信系统中的基础设施设备的实际物理位置的图形对象，以及描述物理设备品牌或者类型的数据，物理设备位置(诸如街道地址，套房或公寓号码，所有者或房客，纬度-经度-高程信息，楼层数，地下室或地下标志，GPS读数，等等)，设备设置或者配置，针对设备而期望或指定的性能度量或性能目标(由此，由用户或预测系统来提供这样的期望或者指定的数据)，针对设备是其中一部分的网络而期望或指定的性能度量或性能目标(由此，由用户或预测系统来提供这样的期望或者指定的数据)，如设备所报告的度量性能度量或网络度量，预测警报事件统计或中断率，实际警报事件统计或中断率，警报阈值设置或如设备或用户或预测系统所报告的警报度量，设备方向，设备规格及参数，设备制造商，设备序列号，设备成本，设备安装成本，正在进行的实际设备维护成本和记录，预测的正在进行的设备维护成本，设备使用日志，设备维护历史，设备损耗和交税记录，预测或度量的性能度量，设备保证或授权信息，设备条形码和相关数据，关于与物理设备通信以获得远程监控和/或警报的方法的信息，警报记录，故障记录，定期或连续性能或设备状态数据，以前或当前物理设备用户或所有者，用于设备疑问或问题的联络信息，关于供应商、安装者、所有者、用户、出租者、承租者和设备维护人员的信息，以及诸如无限频率标识(“RFIds”或“RF Tags”)、网际协议(“IP”)地址、条形码、或其它图形的有线或无线的地址或数字签名等的电子设备标识。

上面所述的“设备”或者“组件”是指任意实际物理对象或者装置，它在性质上可以是机械的或者电的或者干线的，或者分布式网络的任意建筑上的或结构上的元素，包括但不局限于：配线，装管，导管，干线，或者其它分布式组件或基础设施。

虽然本发明把特定点数据库模型和有线或无线通信系统的资产管理看作是优选的实施例，但是本领域普通技术人员应该明白，这里也教导了诸如电缆、管线或者空调的任意分布式性质的基础设施设备。某些将基础设施信息嵌入到特定点环境模型内的优选方法在由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的申请09/318,842、名为“Method andSystem for Managing a Real Time Bill of Materials”，由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的申请09/221,985、名为“System for Creating aComputer Model and Measurement Database of a Wireless CommunicationNetwork”，由T.S.Rappaport和R.R.Skidmore提交的申请09/318,840、名为“Method and System for Automated Optimization of AntennaPositioning in 3-D”，由T.S.Rappaport，R.R.Skidmore和B.T.Gold提交的申请09/628,506、名为“System，Method and Apparatus for PortableDesign，Deployment，Test，and Optimization of a CommunicationNetwork”，由T.S.Rappaport，R.R.Skidmore和E.Reifsnider提交的申请09/633,121、名为“Method and System for Designing andDeploying a Communication Network which Considers FrequencyDependent Effects”和由T.S.Rappaport，R.R.Skidmore和E.Reifsnider提交的申请09/632,853、名为“Method and System for Designing andDeploying a Communication Network which Considers ComponentAttributes”共同未决申请中进行了详述，在此通过引用将所有这些申请合并进来。

之后，生成的合并后的环境和基础设施模型被储存到任意不同的计算机媒体上183，其中每个组件的建模基础设施和相关基础设施信息都以特定点方式被嵌入到环境模型之中。在时间上的任意点，合并的环境和基础设施模型都可以从计算机媒体中恢复，以特定点方式显示或处理，组件和组件交互的实际位置在环境内由计算机监视器、打印机或者其它计算器输出设备示出，使用计算机鼠标、键盘或者其它现在或未来公知的计算机输入设备187来编辑。所述的编辑可以包含改变模型中的任意基础设施或者环境信息。

此外，存储在计算机媒体上的合并的环境和基础设施模型可由用户通过手动交互或者由通过环境模型系统地对特定数据进行搜索(数据发掘)的一个或更多计算机程序，来查询和搜索特定信息184。这样提供了一个新的资产管理系统，允许为遍及世界的工作着的大量不同网络而聚集，恢复，分析，比较，或测量大量的特定点信息，由此，每个网络都可以通过使用所述的特定点环境和基础设施信息，来进行建模。

例如，一个大的无线传输设备或房地产公司可能拥有数以百计的建筑物或操场。公司可以在它的每个操场，通过使用已公开的数据库模型和资产管理系统，来设计然后管理它所安装的无线网络的所有方面。特别地，公司将把每个操场网络建模成为一个单独的文件，记录，或者目录，其中每个文件都将包括所述数据库模型和所述的合并环境与基础设施信息的特定点建模方法。优选地，将使用SitePlanner(申请人的一个产品)来把每个操场网络表示成单独的SitePlanner文件。通过对公开的方法进行标准化，每个实际网络都将通过使用相同统一的标准数据库而被建模。如这里所述，使用本发明在计算机上建模的网络可以与实际物理网络设备进行通信，由此允许公司快速监控它所有的网络的性能或警报，并且将允许公司在单独计算机或位置上，为它所有的操场储存和分析或者聚集所有的网络信息。此外，通过储存与网络中每个组件相关联的预测和实际成本数据，并且储存与网络中每个组件的维护相关联的预测和实际进行中的故障率或者成本，本发明提供了强有力的成本分析，可以帮助进行网络管理决策。

在本发明的优选实施例中，可以通过识别具体标准来分析信息，以在一个或更多的环境和基础设施文件中进行搜索。例如，发明的使用者可以输入搜索标准来寻找到使用标识一件设备的特殊模型号码的所有位置，或者可以希望搜索安装特殊模型号码的所有位置。所有储存在计算机媒体上的合并的环境和基础设施模型都可以通过使用提供的标准来搜索，或者使用者可以决定将搜索限制到环境和基础设施模型的一个已选择的子集。例如，使用者可以决定搜索多个计算机上的全部文件，特定计算机上的全部文件，或者一个或多个计算机上的选定的单独文件。

为了进行搜索，将对由用户选择的合并的环境和基础设施模型(文件)的集合进行搜索，并且将包含要求的设备的环境模型在计算机监视器上显示给用户，其中以某种方式突出或识别出要求的设备。另外，搜索标准可以采取识别所有数量的某些类型的通信基础设施设备，设备成本，实际或预测维护历史，提供商，实际或预测警报历史，实际或预测性能历史等等的形式。另外，安装在一定的地理区域内的基础设施的所有故障，可以连同每单元和整个设备，安装，和维护的成本一起，被快速地确定。通信设备保证截止时间的确定，或者诸如中断以及平均和最坏情况性能度量的许多其它这样的数据的确定，都很容易被聚集和恢复。查询的结果是，对合并环境和基础设施模型进行显示和编辑187，或者，例如，查询结果自己可以在不同的计算机媒体上被存储为电子表格或文本计算机文件186。此外，属于特定组件的结果将直接显示在3-D数据库中组件的特定点表示图上。本领域技术人员可以明白，搜索标准的形式可以在本发明的范围中选取许多不同的形式。

此外，储存在计算机媒体上的合并的环境和基础设施模型可以被自动地搜索和编辑或者更新188。在本发明的优选实施例中，选取了识别特定标准的形式来搜索，之后选取重新放置的一组标准来在它的位置上应用。例如，本发明的使用者可以输入搜索标准，以找到特定的设备并且将它与其它设备重新放置，同时涉及设备的任意或所有基础设施信息数据也被重新放置。在这种情况下，在搜索的环境模型中找到的特定设备都将与其它设备重新放置。这使得发明的使用者可以进行限制或全局搜索并且重新放置所有或者选定环境和基础设施模型的基础设施，这将是在由无线传输设备来规定基础设施的预期的或者实际的改变的时候所需要的。当搜索和编辑操作完成时，被编辑成操作结果的环境和基础设施模型可以储存到计算机媒体中183。

此外，存储在计算机媒体上的合并环境和基础设施模型可包含可以与计算平台实时地通信和交换数据的基础设施设备的模型。这使得本发明可以测量，预测，显示，聚集，和储存设备性能，其中性能数据包括但不限定于明显的性能度量，诸如频率使用(诸如占用信道，无用信道的时空记录，和与不同发射机相关联的信道列表，这里信道列表和管道化方法或策略都可以由本发明远程地进行监控，建立，或者调整)，容量使用(诸如数据吞吐量性能，被堵塞或延迟的呼叫或分组的数量，保持时间或掉线通信量数据，瞬间或时间平均数据传送，以及表示在特定空间环境中提供的容量数量的其它度量，它们中的一些可以由本发明调整，监控或建立)，接收到的信号强度(RRSI)，信号-干涉比(SIR)，信号-噪声比(SNR)，误码率(BER)，负载，容量，误帧率(FER)，每秒帧解析度，通信量，分组错误率，分组等待时间，分组抖动，干扰等级，功率级，服务质量(QoS)，数据吞吐量，中断统计，故障率，温度，压力，流通率，环境条件，功率消耗和波动，产品等级，存储等级，循环时间，或者现在或未来公知的其它性能度量或统计资料。进一步，通过使用基础设施信息记录，可以使本发明能够远程地对设备进行访问，以达到远程监控，故障检测和/或警报产生，或现在或未来公知的其它形式的通信的目的。例如，本发明可以存储可传播到实际设备的特定段的所期望的网络操作性能参数，并且如果设备对网络性能进行了度量并找到了超出范围的性能参数的话，就会触发警报并报告给本发明，用于通过本发明显示，存储，处理，以及设备段的可能的远程返回，来重新调整网络，使性能恢复到所期望的范围。

物理设备和运行在计算机上的合并的环境和基础设施模型之间的通信可以通过因特网，通过诸如SNMP和TCP/IP的标准通信协议，无线或有线电话网络，无源或有源的无线RF标签，条形码扫描，或现在或未来公知的任何其它有线或无线通信系统而发生。这个通信可以是单向的，其中信息只从环境模型发送到物理设备，反之亦然，或通信可以是双向的，其中信息可以往复于环境模型和物理设备之间。特定点环境和基础设施模型与在环境和基础设施模型中表示的物理设备之间的通信连接可以由连接的任何一方建立或发起，也可以在连续的，周期性的，或者间断的基础上建立，以交换信息189。此信息可以选取命令或者指令的形式，以使设备完成某些操作或使数据库接受或请求某些结果。例如，如上所述，工程师可以通过与特定点环境模型进行交互，来远程控制组成网络的物理设备。此信息还可以包括那些操作的结果，以及前述的度量设备性能，诸如前面所列的度量，更新的维护或设备使用信息，监测日志，成本或价格信息，物理定位信息，时间，故障或危险警报，紧急事件信息，新的或更新的指令集，更新的或新的设备信息，或设备可以支持、产生、记录或报告的任何其它的通信形式。之后，通过通信连接从物理设备接收到的信息被自动地嵌入到特定点环境和基础设施模型之中189，并且可以被显示，聚集，处理，分析，和/或存储。特定点环境和基础设施模型与物理设备之间的通信可以由发明的使用者手动发起，或者由环境或物理设备自动地和周期性地发起，或者由本发明或物理设备自动地和周期性地发起，或者由物理设备自动发起以作为对某些预设的或经历过的或已测量的事件的响应。

例如，特定的设备可能具有自动和周期性地进行自我诊断程序并报告结果的能力。在本发明中，如上所述，如果设备被特定点建模并且嵌入到环境模型之中，就可以自动地从设备中接收设备诊断程序的结果并将结果嵌入到该设备的环境模型之中。之后，更新的环境和基础设施模型与嵌入到模型中的新信息一起被存储183。类似地，物理设备可以监控诸如服务质量(QoS)，吞吐量，或者网络的其它重要性能度量，可以通过本发明对这些数据进行通信，接收，存储，显示，和处理。

现在参看图19，示出了计算平台的一种典型配置。连接到计算机网络的计算平台191，连接到计算机网络的移动计算机(“便携式电脑”)192，和/或掌上电脑193(例如Palm Pilots，PocketPC等等)可以用于创建、显示、编辑、搜索、和存储前面讨论过的合并的环境和基础设施模型。通过因特网(或诸如租用线路或卫星连接的其他网络方式)197，计算平台191，192，193可以共享环境和基础设施模型。这使诸如不同的地区或城市199，200的在地理上处于不同位置的计算平台，可以共享对环境和基础设施模型的访问。例如，连接到计算机网络的计算机198可以创建、显示、编辑、搜索、和存储计算机网络上的其它计算机191，192，193的合并的环境和基础设施模型。以相似的方式，连接到诸如无线本地网络，蜂窝式或个人通信系统网络，或现在或未来公知的其它无线通信网络的某个形式的无线网络196的移动计算平台194，195，可以访问因特网197，也可以访问并共享环境和基础设施模型。在这些情况下，使用客户机198通过某种方式连接到因特网197的本发明的使用者可以访问存储在其它计算平台191，192，193，194，195中的有效的合并环境和基础设施模型。因此，位于通过因特网可以访问的、甚至地理上相隔很远的计算平台上的环境和基础设施模型，可以包括在前述的查询，搜索和重新放置，以及远程监控操作之中。

因此，本发明提供的强有力的和新的性能是创建资产管理系统的能力，该资产管理系统可以发掘出存储在文件中的信息，这些文件中的每个都使用统一的数据库，这样用户可以确定有关特定组件或某些不同的分布式网络的放置，预测性能，测量性能，维护历史，成本历史，和排除故障数据的特定信息的数量。单独的数据库形式可以用来在许多不同的通信系统或网络的集合中创建知识，这些系统或网络各自设计在世界上不同的物理位置，每一个都使用本专利中公开的相同的数据库标准。例如，当前发明的使用者将能够即时地查询在不同城市中设计的无线通信网络的文件，由此，每个城市都将具有在公开的数据库格式中表示的地形，室外和室内的环境。相同的格式中将是已安装的电缆，天线，基站，切换器，路由器，漏泄馈线，以及所有其它需要增建起作用的通信网络的基础设施的物理位置的模型，和每个大约位于对实际资产进行物理定位的精确位置的、放置在3-D环境模型中的基础设施组件。此外，网络的实际测量性能(如公知的用于无线和有线网络的商业产品所度量的以及如Wireless Valley通信股份有限公司的专利申请所考虑的)以及由当前产品并且通过由WirelessValley通信股份有限公司公开的以前的专利进行预期的网络的预测性能，也将储存在这个3-D环境模型之中。之后，通过访问创建成为不同城市或城市部分的许多不同的文件，计算机程序或者数据库系统将产生一系列的报告，诸如计算机文件，打印表格，打印列表或者可视的幻灯演示或者遍及世界范围的通信网络的特殊类型的电缆所在位置的图形输出，或者在建筑物内外均使用的频率规划的类型。类似地，可能可以通过使用所预期的发明，快速地确定已安装网络的基础设施的全部成本，或者确定损耗的年限或在全局网络的建筑中使用的特定类型电缆的总长度。此外，我们的发明提供了在单独建模和数据发掘环境中，保持对基础设施资产，以及它们正在进行的成本，性能，损耗和维护数据的物理位置的追踪的能力。

与现有技术相比，本发明体现出了显著的改进，这是因为它使具有建模的地形与人造和自然特征的室内-室外环境的无缝三维计算机表示的创建实现了自动化，并且支持储存测量的或预测的数据和它们的比较，以及成本和维护数据和通信基础设施的其它在空间上精确并且重要的方面的能力。本发明在矢量数据形式中存储了基础设施的表示以及无数重要性能，成本，损耗，维护，和操作的数据，并且提供在三维环境中交互，读取，写入，存储，收集信息，并可视化特定的基础设施及其所支持的网络。

虽然本发明是以其优选实施例的方式进行说明的，但是本领域技术人员将认识到，本发明能够通过在所附权利要求的精神和范围内的修改而实施。例如，虽然考虑的是一个通信网络，但是应该清楚，诸如水管装置或者电力设施或者结构电缆的其它类型的基础设施，也可以通过使用如这里所述的类似概念和原理来表示。