張海忠,謝志越,張余亮,張偉民

(61365部隊(duì),天津 300140)

0 引 言

近年來(lái),國(guó)家開(kāi)展了以中國(guó)大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)稱(chēng)“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”)GNSS聯(lián)測(cè)、基地控制網(wǎng)布測(cè)和國(guó)界聯(lián)測(cè)等為代表的諸多GNSS觀測(cè)任務(wù),面對(duì)海量的觀測(cè)成果資料,傳統(tǒng)的人工監(jiān)理方法已不能適應(yīng)發(fā)展要求,難以實(shí)現(xiàn)全覆蓋的數(shù)據(jù)檢查和全質(zhì)量元素的質(zhì)量評(píng)定,且對(duì)質(zhì)檢人員提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。因此,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)資料檢查、質(zhì)量評(píng)定、監(jiān)理報(bào)告生成和對(duì)質(zhì)量元素統(tǒng)計(jì)分析,達(dá)到觀測(cè)文件檢查全面化、質(zhì)量評(píng)定客觀化和質(zhì)量元素統(tǒng)計(jì)分析全元化,確保成果檢查監(jiān)理快速高效、全面公正,并對(duì)質(zhì)量管理持續(xù)跟進(jìn),具有十分的必要性。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)GNSS測(cè)量成果的監(jiān)理要求,建立成果檢查監(jiān)理的模型,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資料和文檔文件的自動(dòng)全面檢查,完成自動(dòng)質(zhì)量評(píng)定和自動(dòng)生成檢查監(jiān)理報(bào)告,有效地提高了檢查速度和質(zhì)量評(píng)定的準(zhǔn)確性。功能包括觀測(cè)數(shù)據(jù)和技術(shù)文檔檢查、質(zhì)量評(píng)定、監(jiān)理報(bào)告生成及統(tǒng)計(jì)分析等四部分。成果監(jiān)理的工作流程如圖1所示。

1.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)配置

考慮到在野外環(huán)境下使用,系統(tǒng)的硬件運(yùn)行平臺(tái)為便攜式微機(jī),采用Windows 7操作系統(tǒng),使用Visual C#2010作為開(kāi)發(fā)工具,數(shù)據(jù)文件利用xml格式文件進(jìn)行管理,報(bào)表制作采用Office 2010.

采用易于閱讀、易于軟件操縱的xml文件實(shí)現(xiàn)觀測(cè)成果數(shù)據(jù)庫(kù)、檢查結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)、檢查細(xì)則數(shù)據(jù)庫(kù);利用MapX技術(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位成果的可視化;以O(shè)ffice辦公軟件為嵌入軟件,生成檢查驗(yàn)收?qǐng)?bào)告的文檔;采用多文檔界面的窗體技術(shù),按任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)用戶(hù)界面,操作簡(jiǎn)單。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

對(duì)成果的質(zhì)量元素進(jìn)行分析,建立適合自動(dòng)檢查的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù),將質(zhì)量元素的基本要求和錯(cuò)漏分類(lèi)結(jié)合;讀取觀測(cè)數(shù)據(jù)和文檔文件,將數(shù)據(jù)和文檔成果保存在觀測(cè)成果數(shù)據(jù)庫(kù)中;提取觀測(cè)成果和質(zhì)量評(píng)定過(guò)程的質(zhì)量元素?cái)?shù)據(jù),保存在質(zhì)量評(píng)定數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3 數(shù)據(jù)和文檔檢查模型設(shè)計(jì)

對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和技術(shù)文檔,依據(jù)質(zhì)量要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的處理方法,按數(shù)學(xué)精度指標(biāo)進(jìn)行精度估計(jì)。并通過(guò)軟件引導(dǎo)提示,對(duì)數(shù)據(jù)和文檔文件的格式、內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面的檢查,檢查結(jié)果能自動(dòng)記錄。

1.4 質(zhì)量等級(jí)評(píng)定

根據(jù)檢查結(jié)果和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),自動(dòng)對(duì)質(zhì)量元素進(jìn)行定量分?jǐn)?shù)評(píng)定和成果質(zhì)量等級(jí)評(píng)定。質(zhì)量評(píng)定結(jié)束后,可查看項(xiàng)目的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)情況[1]。

1.5 監(jiān)理報(bào)告生成

根據(jù)設(shè)計(jì)的模板,軟件引導(dǎo)質(zhì)檢人員完成文檔的編寫(xiě);并將檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,匯總生成成果檢查問(wèn)題登記表;將觀測(cè)數(shù)據(jù)的檢查結(jié)果生成觀測(cè)質(zhì)量檢查表;將每個(gè)測(cè)站檢查項(xiàng)目的質(zhì)量評(píng)定結(jié)果匯總生成成績(jī)表。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)成果監(jiān)理過(guò)程中積累的質(zhì)量元素?cái)?shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)質(zhì)量元素的表現(xiàn)規(guī)律,對(duì)點(diǎn)位觀測(cè)環(huán)境、觀測(cè)數(shù)據(jù)有效率、多路徑效應(yīng)、歷年質(zhì)量元素情況統(tǒng)計(jì)等進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。

2 功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

1) 采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口、功能驅(qū)動(dòng)界面,自動(dòng)記錄運(yùn)行過(guò)程參數(shù)信息,實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)成果質(zhì)量評(píng)定工作中定性分析的指標(biāo)化、定量分析的自動(dòng)化。

2) 細(xì)化了質(zhì)量監(jiān)理項(xiàng)目和質(zhì)量元素的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),增強(qiáng)了大地測(cè)量成果檢查與質(zhì)量評(píng)定的操作性。依據(jù)質(zhì)量元素的定性和定量指標(biāo),建立質(zhì)量評(píng)價(jià)模型,編制成果檢查與質(zhì)量評(píng)定軟件,實(shí)現(xiàn)了成果檢查、質(zhì)量評(píng)定和監(jiān)理報(bào)告編寫(xiě)的程序化。

3) 設(shè)計(jì)了利用模板和觀測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成儀器檢定報(bào)告、成果質(zhì)量評(píng)定表、檢查監(jiān)理報(bào)告、多路徑效應(yīng)影響圖等內(nèi)容。既統(tǒng)一了文檔格式,又提高了文檔整理的效率和準(zhǔn)確性。

4) 建立全元分析模型,積累每一個(gè)觀測(cè)文件的質(zhì)量元素?cái)?shù)據(jù),可以對(duì)儀器性能、點(diǎn)位環(huán)境變化、成果質(zhì)量情況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì),通過(guò)大數(shù)據(jù)分析得出定性的結(jié)論,為點(diǎn)位維護(hù)、觀測(cè)數(shù)據(jù)使用提供準(zhǔn)確依據(jù)[2]。

3 應(yīng)用實(shí)例

下面以陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)GNSS聯(lián)測(cè)成果監(jiān)理為例,討論分析該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況。

3.1 觀測(cè)數(shù)據(jù)和文檔文件檢查

打開(kāi)軟件,按照程序引導(dǎo)自動(dòng)查找觀測(cè)成果目錄下的全部觀測(cè)文件,并對(duì)每一觀測(cè)文件的點(diǎn)名、點(diǎn)號(hào)、觀測(cè)員、天線(xiàn)高等內(nèi)容和文件頭項(xiàng)目的填寫(xiě)完整性進(jìn)行檢查。對(duì)有問(wèn)題的文件給予提示;對(duì)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)、多路徑效應(yīng)影響、有效率、開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間等質(zhì)量要素進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn);并對(duì)手簿記錄、手簿整飾和光盤(pán)刻錄進(jìn)行逐項(xiàng)檢查。查找出與觀測(cè)技術(shù)綱要要求不符的點(diǎn)位,形成觀測(cè)文件質(zhì)量要素統(tǒng)計(jì)表[3]。如圖2所示。

3.2 觀測(cè)文件和點(diǎn)位質(zhì)量評(píng)定

按照數(shù)據(jù)精度元素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)、多路徑效應(yīng)影響等質(zhì)量元素進(jìn)行分項(xiàng)打分,按點(diǎn)位或觀測(cè)文件為單位進(jìn)行匯總,評(píng)定出每個(gè)文件或每個(gè)點(diǎn)位的質(zhì)量分?jǐn)?shù);對(duì)手簿記錄、整理,安置天線(xiàn)指北和量取天線(xiàn)高時(shí)拍取的照片,點(diǎn)位環(huán)境照片,按照編制的質(zhì)量要求及錯(cuò)漏扣分標(biāo)準(zhǔn),逐點(diǎn)逐項(xiàng)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定;同時(shí)將GNSS聯(lián)測(cè)成果的數(shù)學(xué)精度分?jǐn)?shù)、錯(cuò)漏扣分情況進(jìn)行匯總,計(jì)算出每個(gè)點(diǎn)位的分?jǐn)?shù),按優(yōu)秀、良好、合格和不合格四個(gè)等級(jí)得到每個(gè)點(diǎn)位的質(zhì)量評(píng)定結(jié)論[4]。觀測(cè)評(píng)定結(jié)果,如圖3所示。

3.3 監(jiān)理報(bào)告生成

設(shè)計(jì)檢查監(jiān)理報(bào)告的模板,供檢查監(jiān)理人員參考,程序中提供修訂功能,與各個(gè)檢查統(tǒng)計(jì)表一起,如觀測(cè)站點(diǎn)總數(shù)、有效率、各單位完成的站點(diǎn)數(shù)量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并形成報(bào)表,共同形成檢查監(jiān)理報(bào)告的初稿[5]。如圖4所示。

3.4 統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)對(duì)多年來(lái)的GNSS觀測(cè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),主要從多路徑效應(yīng)影響、觀測(cè)量有效率和監(jiān)理過(guò)程中積累的質(zhì)量元素?cái)?shù)據(jù)等方面進(jìn)行分析,通過(guò)點(diǎn)位觀測(cè)環(huán)境、接收機(jī)性能等分布規(guī)律,建立質(zhì)量元素的量化精度指標(biāo),為科學(xué)利用成果、修訂規(guī)范等提供準(zhǔn)確依據(jù)[6]。

下面通過(guò)對(duì)2009年、2011年、2013年和2015年四期觀測(cè)數(shù)據(jù)的檢查發(fā)現(xiàn),G043點(diǎn)位的多路徑效應(yīng)影響呈逐漸上升趨勢(shì),其變化情況如表1和圖5所示。

表1 四期觀測(cè)文件質(zhì)量元素變化情況表

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)際應(yīng)用證明,該系統(tǒng)改變了以記憶標(biāo)準(zhǔn)、人工查看為主的傳統(tǒng)GNSS測(cè)量成果監(jiān)理和質(zhì)量評(píng)定的作業(yè)模式,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量成果全部由軟件檢查、軟件進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定和驗(yàn)收?qǐng)?bào)告自動(dòng)生成的自動(dòng)化工作模式,使GNSS測(cè)量成果檢查監(jiān)理達(dá)到了快速、準(zhǔn)確、全面和質(zhì)量評(píng)定結(jié)果科學(xué)客觀、結(jié)論一致的目的,極大地提高了檢查監(jiān)理的工作效率。通過(guò)對(duì)點(diǎn)位觀測(cè)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估、對(duì)儀器性能進(jìn)行評(píng)價(jià)、對(duì)各項(xiàng)誤差值的表現(xiàn)區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,為制作和修訂標(biāo)準(zhǔn)提供準(zhǔn)確依據(jù)。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). GB/T 18314-2009. 全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2009.

[2] 鄭廣偉,李海,董朝陽(yáng), 等. 大地測(cè)量成果質(zhì)量評(píng)定[M]. 北京:解放軍出版社, 2014.

[3] 地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)工程研究中心. 中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)技術(shù)規(guī)程[M]. 北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 2006.

[4] 陳賽,李建朝. GPS模塊數(shù)據(jù)分析與處理[J]. 全球定位系統(tǒng), 2011, 36(6):87-91.

[5] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局, 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). GB/T 24356-2009[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[6] 田建波,陳剛,陳永祥, 等. 全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)及其應(yīng)用[M]. 武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社, 2013.