牛海敏，許本意

（1.武漢科島地理信息工程有限公司襄陽分公司，湖北襄樊441000；2.桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院廣西空間信息與測繪重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林541004；3.桂林航道管理局，廣西桂林541003）

TEQC在GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)預(yù)處理中的應(yīng)用

牛海敏1，許本意2，3

（1.武漢科島地理信息工程有限公司襄陽分公司，湖北襄樊441000；2.桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院廣西空間信息與測繪重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林541004；3.桂林航道管理局，廣西桂林541003）

針對高精度的大型GPS控制網(wǎng)批量處理GPS測量數(shù)據(jù)以及對GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量的快速檢核這一問題，介紹了TEQC數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件,可以方便地對多種數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理及質(zhì)量檢查；并結(jié)合一項(xiàng)GPS控制網(wǎng)工程中的實(shí)測數(shù)據(jù)，證明了該軟件的有效性，且具有一定的研究價(jià)值。

GPS；數(shù)據(jù)處理；TEQC；質(zhì)量檢核

隨著空間定位技術(shù)的迅速發(fā)展，利用GPS定位已成為測繪領(lǐng)域中獲取地面控制點(diǎn)坐標(biāo)的主要途徑，其觀測量是GPS衛(wèi)星發(fā)送的用于導(dǎo)航定位的載波信號(hào)。載波信號(hào)在傳播過程中總會(huì)面臨不同類型誤差的干擾，如電離層和對流層折射誤差、多路徑效應(yīng)或者觀測噪聲等[1]。因此，對GPS觀測值進(jìn)行預(yù)處理是高精度GPS控制網(wǎng)基線解算的前提，當(dāng)觀測值含有較大誤差時(shí)，我們應(yīng)舍棄或者返工重測該時(shí)段的數(shù)據(jù)[2]。采用商業(yè)軟件的基線解算結(jié)果進(jìn)行觀測結(jié)果質(zhì)量的分析評定是有效控制觀測量質(zhì)量的一種方法，而另一種常見的控制觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法是采用專業(yè)的質(zhì)量評定軟件 TEQC[3]進(jìn)行評定。

1 TEQC主要功能模塊

TEQC，全名為Translate，Edit and Quality-Check，是功能十分強(qiáng)大且操作簡單的GNSS數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件，是由美國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與地殼形變觀測研究大學(xué)聯(lián)合體研制的，是為地學(xué)研究GPS監(jiān)測站數(shù)據(jù)管理服務(wù)的公開免費(fèi)軟件，是專門對GPS/GLONASS的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理與質(zhì)量分析的軟件[4，5]。該軟件主要包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、RINEX數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查[6]3個(gè)模塊。這 3個(gè)模塊可以單獨(dú)使用，也可以相互組合使用，模塊之間相互獨(dú)立，互不影響。通過這3個(gè)模塊的使用，可以實(shí)時(shí)診斷操作的完好性，并向用戶提供錯(cuò)誤提示。由于其存儲(chǔ)空間小，對硬件系統(tǒng)的要求較低，因此，其適用環(huán)境廣，一般用戶都可以操作應(yīng)用。

1.1 格式轉(zhuǎn)換

隨著 GPS技術(shù)的快速發(fā)展以及巨大的市場空間，GPS接收儀器的生產(chǎn)廠家愈來愈多，但是生產(chǎn)廠家為了確保各自的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和商業(yè)利潤，他們生產(chǎn)的儀器基本上都是采用各自自主研發(fā)的獨(dú)立數(shù)據(jù)格式，而且提供了針對各自儀器和數(shù)據(jù)服務(wù)的隨機(jī)軟件。由于各個(gè)廠家的數(shù)據(jù)格式不同，在不同格式的數(shù)據(jù)之間相互引用時(shí)，時(shí)常發(fā)生不兼容的情況，這給用戶在GPS數(shù)據(jù)后處理的過程中帶來一定程度上的困難[7]。針對上述情況，伯爾尼大學(xué)天文研究所研發(fā)了一種獨(dú)立于接收機(jī)的GPS數(shù)據(jù)通用交換格式——RINEX，該通用數(shù)據(jù)交換格式在科學(xué)研究和工程技術(shù)等領(lǐng)域得到了廣泛認(rèn)可，已成為GPS數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)格式。

TEQC軟件的格式轉(zhuǎn)換模塊就是接收機(jī)不同觀測數(shù)據(jù)格式之間的相互轉(zhuǎn)換，適用于目前大多數(shù)常用的接收機(jī)。

二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的命令為：“teqc-tr do-week****+nav result.**n+met result.**m source.dat>result.**o”（以trimble接收機(jī)的*.dat文件為例）。

其中，-tr表示接收機(jī)為trimble類型；do是-tr的參數(shù)，表示輸入文件為dat格式、如輸出文件為標(biāo)準(zhǔn)格式（rinex）的觀測數(shù)據(jù)文件；-week****表示為 GPS時(shí)間；+nav result.**n表示需要輸出導(dǎo)航文件；+met result.**m表示需要輸出氣象文件，但此時(shí)需要提供MET文件；source.dat：是數(shù)據(jù)格式為dat的標(biāo)準(zhǔn)輸入文件；>result.**o是標(biāo)準(zhǔn)輸出的觀測數(shù)據(jù)文件。

1.2 數(shù)據(jù)編輯

1.2.1 文件頭的修改

通用標(biāo)準(zhǔn)格式的觀測數(shù)據(jù)文件、導(dǎo)航文件、氣象文件都可以利用TEQC軟件進(jìn)行修改和添加新的注釋。觀測數(shù)據(jù)文件采用-O、導(dǎo)航文件采用-N、氣象文件采用-M進(jìn)行識(shí)別。修改觀測數(shù)據(jù)文件的頭文件的命令為：“teqc-0.*”…“input file>Temp file”。

1.2.2 GPS/GLONASS衛(wèi)星數(shù)據(jù)的分隔

目前生產(chǎn)的大部分接收機(jī)為“雙星”接收機(jī)，可以同時(shí)接受GPS和GLONASS2種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。TEQC將2種系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)分割開采用的命令為：“teqc-R source.**o>GPS.**o；teqc-G source.**o>GLONASS.* *o”。

通用標(biāo)準(zhǔn)格式的驗(yàn)證及將其他格式數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的命令為：“teqc source.**o；teqcsource.**o>result.* *o”。

使用+v(verify)選項(xiàng)驗(yàn)證RINEX格式版本的優(yōu)點(diǎn)有：不需要輸出標(biāo)準(zhǔn)格式；執(zhí)行速度快；輸入文件為多個(gè)時(shí)，防止文件整合。

1.2.3 RINEX觀測文件的分割

標(biāo)準(zhǔn)格式的觀測文件常采用開窗的方法進(jìn)行分割，teqc設(shè)置的開窗分割方法一共有8種：

1）[start]+d[Y，M，d，h，m，s]表示以標(biāo)準(zhǔn)格式文件的開始觀測時(shí)間為上界，時(shí)間間隔為+d[Y，M，d，h，m，s]；

2）-d[Y，M，d，h，m，s][end]表示以標(biāo)準(zhǔn)格式文件的結(jié)束觀測時(shí)間為下界，時(shí)間間隔為-d[Y，M，d，h，m，s]；

3）-st[YYMMddhhmmss[.sss…]][end]表示根據(jù)需要指定時(shí)間窗上限；

4）-st[YYMMddhhmmss[.sss…]]表示默認(rèn)以標(biāo)準(zhǔn)格式文件結(jié)束觀測時(shí)間為下界；

5）[start]-e[YYMMddhhmmss[.sss…]]表示指定時(shí)間窗口的下限，-e[]表示默認(rèn)以標(biāo)準(zhǔn)格式文件的開始觀測時(shí)間為上界；

6）-st[YYMMddhhmmss[.sss…]]-e[YYMM ddhhmmss[.sss…]]表示根據(jù)需要指定開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間；

7）-st[YYMMddhhmmss[.sss…]]+d[Y，M，d，h，m.s]；

8）-d[Y.M，d，h.m，s]-e[YYMM ddhhmmss [.sss…]]。

1.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

TEQC軟件的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查模塊，主要采用偽距和載波相位觀測值的線性組合方法處理 GPS/GLONASS導(dǎo)航定位的雙頻觀測數(shù)據(jù)。GPS觀測站點(diǎn)的觀測環(huán)境、觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量反映在MP1、MP2、OS值上。

式中，P1，P2分別是雙頻偽距觀測值；1、2為相位觀測值，是 L1，L2的頻率的平方比；OS為觀測值數(shù)與周跳數(shù)之比。通過相應(yīng)的處理命令：>teqc+ qc“觀測數(shù)據(jù)文件”，并生成一個(gè)質(zhì)量檢查匯總文件(* *.S)。

如果只有觀測數(shù)據(jù)文件，而無法提供導(dǎo)航電文文件的時(shí)候，TEQC的質(zhì)量檢查采用qc lite模式，它的命令格式為：teqc+qc source.**o，生成7個(gè)檢查文件：*.* *S，*.iod，*.ion，*.mp1，*.mp2，*.sn1，*.sn2；如 果可以同時(shí)提供觀測數(shù)據(jù)文件和導(dǎo)航電文文件，質(zhì)量檢查采用qc full模式[7]，它的命令格式為：teqc+qcsource.* *o，生成9個(gè)檢查文件：*.**S，*.iod，*.ion，*.mp1，* .mp2，*.sn1，*.sn2，*.azi，*.ele。以D0091241.05o為例，包含了如下：

1）L1載波上的測距碼的多路徑誤差(Movingaverage MP1)；

2）L2載波上的測距碼的多路徑誤差(Movingaverage MP2)；

3）L1、L2的電離層延遲誤差 (D0091241.ion)；

4）L1、L2的對流層延遲變化率 (D0091241.iod)；

5）L1、L2載波的周跳 (slps)，衛(wèi)星的高度角(D0091241.ele)和方位角 (D0091241.azi)；

6）接收機(jī)鐘的漂移 (RateofRx clock drift)，L1、L2信噪比 (D0091241.sn1，D0091241.sn2)和其他相關(guān)的參數(shù)；

7）S文件為分析結(jié)果文件。其中，S文件分為短報(bào)告和長報(bào)告2部分。短報(bào)告給出了一個(gè)衛(wèi)星繪制圖和一個(gè)summary列表。長報(bào)告的內(nèi)容為系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)的情況和具體的分析內(nèi)容。

2 實(shí)例分析

本例是桂南地區(qū)某山地的GPS控制網(wǎng)的實(shí)測數(shù)據(jù)，利用TEQC軟件對GPS控制網(wǎng)的各臺(tái)接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢核，然后根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)置衛(wèi)星高度角，對質(zhì)量較差的衛(wèi)星或者該衛(wèi)星觀測較差時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除等一系列操作命令，處理該GPS控制網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)。

對處理之后的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢核，檢核之后某條基線數(shù)據(jù)的主要成果參數(shù)和處理之前的參數(shù)對比如表1所示。

表1 源數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)QC成果對照表

從表 1的各項(xiàng)參數(shù)對比可以明顯看出，經(jīng)過處理之后的該GPS控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)總體質(zhì)量比沒有處理之前要好，這樣有利于提高該GPS控制網(wǎng)的精度。

采用相同方法對該控制網(wǎng)的所有基線進(jìn)行分析處理，并利用TGO軟件對該GPS控制網(wǎng)的原數(shù)據(jù)文件和目標(biāo)數(shù)據(jù)文件分別進(jìn)行基線解算和網(wǎng)平差，從而依據(jù)基線解算成果和網(wǎng)平差報(bào)告對TEQC對GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)預(yù)處理的可靠性進(jìn)行評價(jià)。最后，通過分析報(bào)告中的比率、參考變量和RMS的值，可以從整體上發(fā)現(xiàn)：處理之后的比率值比處理之前要大，參考變量和RMS的值則是處理之后比處理之前要小。對于基線解算的成果來說，對原數(shù)據(jù)的處理操作是成功有效的?；€處理之后，再對該GPS控制網(wǎng)進(jìn)行環(huán)閉合差操作，得到環(huán)的數(shù)目為397，通過的數(shù)目為382，失敗的數(shù)目為15，但是原數(shù)據(jù)得到的環(huán)的數(shù)目為445，通過的數(shù)目為365，失敗的數(shù)目為80，這也可以說明TEQC軟件對該GPS控制網(wǎng)的處理是成功的。GPS控制網(wǎng)的最后一步操作就是平差，比較處理前后的平差報(bào)告，發(fā)現(xiàn)處理之前存在2條基線B112和B89超限，但是處理之后經(jīng)平差基線沒有超限的，全部符合要求。

3 結(jié) 語

利用TEQC軟件對GPS控制網(wǎng)測量外業(yè)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、編輯和質(zhì)量檢查，我們可以快速獲得良好的測量數(shù)據(jù)成果。TEQC作為一個(gè)有力的數(shù)據(jù)處理工具，對于我們來說，如果能夠充分利用，一方面它可以成為一種有效的數(shù)據(jù)檢核手段，另一方面也可以成為我們編輯數(shù)據(jù)的一個(gè)重要工具。我們將來可能會(huì)利用到它更多的功能，這些功能的實(shí)現(xiàn)方法還有待我們?nèi)ミM(jìn)一步討論學(xué)習(xí)。

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Application of TEQC in GPS Control Network Data Pre-processing

by NIU Haimin

Aiming at the high accuracy of large GPS control network, batch processing GPS measurement data and rapid reviewing to GPS data quality,this paper introduced TEQC data pre-processing software.It could convenientlyto a variety of data pretreatment and quality inspection.Finally,combined with measured data of GPS control network,it proved the software was valid and had certain value for study.

GPS,data processing,TEQC,quality review（Page:81）

2011-04-20

P228.4

B

1672-4623(2012)03-0081-03

牛海敏，主要從事工程測量工作。