邰賀

(沈陽市勘察測繪研究院,遼寧 沈陽 110004)

0 引 言

隨著GNSS在工程應(yīng)用中的推廣,GNSS已經(jīng)成為建立城市級現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)、布設(shè)各級控制的首選。在實際工程中,由于大型GNSS工程具備跨度長:數(shù)據(jù)量大等特點,其對數(shù)據(jù)預(yù)處理的時限、精度等要求均較高。目前,數(shù)據(jù)預(yù)處理主要采用TEQC軟件進(jìn)行,其傳統(tǒng)處理方式是基于DOS的命令進(jìn)行逐文件處理,其處理時間長,需要大量的人工交互且錯誤率高。

本文通過沈陽市現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系建立項目的工程實際,對目前工程領(lǐng)域常見的數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件TEQC進(jìn)行了認(rèn)真研究,并基于.Net開發(fā)語言封裝了命令行版本的TEQC,并開發(fā)了界面版本的批量處理程序,有效解決了海量數(shù)據(jù)的批處理問題,降低了傳統(tǒng)方式的作業(yè)負(fù)擔(dān)。

1 RINEX數(shù)據(jù)格式

與接收機無關(guān)的交換格式(RINEX)是一種在GNSS測量應(yīng)用中普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。該格式采用文本文件存儲數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)記錄格式與接收機的制造廠商和具體型號無關(guān)。

RINEX格式由瑞士伯爾尼大學(xué)天文學(xué)院(Astronomical Institute, University of Berne)的Werner Gurtner于1989年提出[1]?，F(xiàn)在,RINEX格式已經(jīng)成為了GNSS測量、應(yīng)用等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式,幾乎所有測量型GNSS接收機廠商都提供將其格式文件轉(zhuǎn)換為RINEX格式文件的工具,而且?guī)缀跛械臄?shù)據(jù)分析處理軟件都能夠直接讀取RINEX格式的數(shù)據(jù),這意味著在實際觀測作業(yè)中可以采用不同廠商、不同型號的接收機進(jìn)行混合編隊,而數(shù)據(jù)處理則可采用某一特定軟件進(jìn)行。

經(jīng)過多年不斷修訂完善,目前應(yīng)用最為普遍的是RINEX格式的第2版。該版本能夠用于包括靜態(tài)和動態(tài)GNSS測量在內(nèi)的不同觀測模式數(shù)據(jù)[2]。目前國際GNSS服務(wù)(IGS)發(fā)布的最新版本是3.03。

2 TEQC軟件

TEQC軟件是由國際著名的研究組織UNAVCO開發(fā)的,其全稱為Translating、Editing and Quality Check[3],是一款功能強大的GNSS數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件,完全免費,是國際上公認(rèn)的較為優(yōu)秀的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查軟件。

其主要功能主要是實現(xiàn)對各類GNSS觀測數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)編輯及質(zhì)量檢查等。其為DOS下的命令行程序,配套有teqcplot等exe用以實現(xiàn)分析結(jié)果的可視化[4]。

目前,TEQC的最新版本為V2018.1.11,其已經(jīng)具備了處理GPS/GLONASS/Galileo/SBAS/Beidou/QZSS/IRNSS等衛(wèi)星系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)的能力。

3 圖形化程序開發(fā)

由于TEQC為DOS下的命令行程序,其操作需要一定的技術(shù)功底,對于習(xí)慣于圖形化界面操作的工程技術(shù)人員來講操作起來較有難度。加上命令行程序固有的特點,在批處理方面需要獨立地編寫腳本,且需要手動輸入文件名稱,對于小型工程尚且可以接受,對于大型工程其輸入工作量非常大,這變相的增加了工期。

基于TEQC目前存在的使用難點,項目組在深入挖掘分析現(xiàn)有使用方式的基礎(chǔ)上,經(jīng)過充分的調(diào)研、并經(jīng)過大量的實際測試,最終成功研發(fā)出一套圖形化界面、可實現(xiàn)批處理操作和結(jié)果生成，執(zhí)行效率高的GNSS數(shù)據(jù)處理程序,如圖1所示。

程序基于.net語言開發(fā),將TEQC命令中的大多數(shù)常用命令進(jìn)行了整合,并按照功能進(jìn)行了頁面標(biāo)簽化歸類;保留了信息提示窗口,方便作業(yè)人員實施查看;批處理功能采用了傳統(tǒng)的文件多選方式,符合操作習(xí)慣;程序結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),內(nèi)存調(diào)用處理效率高;自主研發(fā),未來可根據(jù)需要進(jìn)行定制。

4 項目實例

沈陽市現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系建立項目是沈陽市近年來最重要的基礎(chǔ)性測繪項目,其根據(jù)目前常規(guī)大地測量、衛(wèi)星大地測量、現(xiàn)代地球重力場確定理論與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,為了解決目前沈陽市對測繪基準(zhǔn)體系現(xiàn)代化需求的相關(guān)問題,項目旨在建立一個高精度、三維、動態(tài)、多功能的空間坐標(biāo)基準(zhǔn)框架、國家高程基準(zhǔn)框架,以及由GPS、水準(zhǔn)、重力等綜合技術(shù)進(jìn)行精化的高精度、高分辨率的似大地水準(zhǔn)面模型,以滿足沈陽市政府宏觀規(guī)劃與決策、基礎(chǔ)測繪、國土資源管理、國土資源調(diào)查與開發(fā)、城市規(guī)劃建設(shè)、環(huán)境預(yù)報與防災(zāi)減災(zāi)、交通、水利、電力等及科研應(yīng)用研究的需要。

項目要求在2000國家大地坐標(biāo)系下,完成23 個CORS站(其中沈陽市CORS站9個,收集周邊CORS站14個)及244個GNSS C級點數(shù)據(jù)處理。CORS站點位分布圖和C級網(wǎng)點位分布圖如圖2和圖3所示。

序號年積日χ2序號年積日χ2序號年積日χ212751.738363121.271711181.67222764.737373131.356721191.30832771.593383141.215731201.73842781.480393151.459741211.33452791.563403161.524751221.53962801.476413171.531761231.50672811.621423181.491771241.75282821.805433265.649781251.50992831.468440912.484791261.517102841.284450921.194801271.030112851.695460932.623811281.485122861.960470942.364821291.500132871.664480952.542831301.198142881.511490962.566841311.549152891.899500972.762851321.268162901.840510982.653861331.066172911.506520991.884871341.140182931.615531002.162881351.141192941.650541012.181891361.158202951.297551022.155901371.144212961.679561032.090911380.991222971.287571042.226921391.234232981.334581051.921931401.062242991.474591061.832941411.188253001.967601072.012951421.050263011.461611081.816961431.118273021.374621091.973971441.357283031.329631101.635981451.173293041.302641111.596991471.595303061.460651121.6431001481.229313071.623661131.7681011491.480323081.387671141.6381021501.207333091.255681151.9301031511.504343101.635691162.296353111.544701171.798

由于項目工期很緊,加上全部267個站點的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行預(yù)處理并提取指標(biāo)信息,傳統(tǒng)的命令行方式效率低,周期長。通過采用開發(fā)的圖形化批處理程序,實現(xiàn)了其衛(wèi)星系統(tǒng)的提取、觀測值類型的選擇、RINEX標(biāo)準(zhǔn)化、full模式的質(zhì)量檢查等,每項處理中每個觀測文件僅花費10 s左右時間即可完成,完成全部267個文件總計花費不超過4小時,而傳統(tǒng)方式需要花費至少2天時間,這大大節(jié)省了工期,提高了效率,降低了錯誤率。

經(jīng)過預(yù)處理的CORS站103天的觀測數(shù)據(jù)及C級GNSS控制網(wǎng)43天的觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過GAMIT基線解算,全部基線均滿足設(shè)計要求,周跳基本清除干凈,具體結(jié)果如表1和表2所示，這也從另外一個角度驗證了研發(fā)的圖形化批處理程序的正確性。

表2 GNSS C級網(wǎng)觀測解算基線χ2檢驗結(jié)果統(tǒng)計表

5 結(jié)束語

TEQC作為目前國內(nèi)GNSS控制測量領(lǐng)域首選的預(yù)處理軟件,其代碼成熟、操作選項多、可免費使用、更新頻繁、應(yīng)用廣泛。本文中,項目組經(jīng)過了長時間的摸索,成功研發(fā)了圖形化程序,實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的批量化、圖形化處理,實際應(yīng)用效果良好。后期,項目組將加大研發(fā)力度,爭取實現(xiàn)報告文件的指標(biāo)自動提取及質(zhì)檢報告成品的自動生成,從而打通數(shù)據(jù)處理、成果展現(xiàn)、文檔編寫的最后壁壘,實現(xiàn)一站式數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、處理,進(jìn)一步提升GNSS數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的自動化水平。

[1] 趙慶海,楊華忠,萬鑫.GPS觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量與觀測環(huán)境的相關(guān)性研究[J]. 全球定位系統(tǒng),2009,34(3):7-10.

[2] 魏二虎,王中平,龔真春,等,安治國TEQC軟件用于GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測的研究[J]. 測繪通報,2008,(9):6-9.

[3] TEQC-The Toolkit for GPS/GLONASS/Galileo/SBAS/Beidou/QZSS/IRNSS Data[EB/OL].(2018-02-05). http://www.unavco.org/software/data-processing/teqc/teqc.html.

[4] 范士杰,郭際明,彭秀英.TEQC在GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理中的應(yīng)用與分析[J]. 測繪信息與工程,2009,34(2):1-2.