TEQC在GPS控制网数据预处理中的应用

2012-11-27牛海敏许本意

地理空间信息 2012年3期

牛海敏，许本意

（1.武汉科岛地理信息工程有限公司襄阳分公司，湖北襄樊441000；2.桂林理工大学土木与建筑工程学院广西空间信息与测绘重点实验室，广西桂林541004；3.桂林航道管理局，广西桂林541003）

牛海敏1，许本意2，3

针对高精度的大型GPS控制网批量处理GPS测量数据以及对GPS数据质量的快速检核这一问题，介绍了TEQC数据预处理软件,可以方便地对多种数据进行预处理及质量检查；并结合一项GPS控制网工程中的实测数据，证明了该软件的有效性，且具有一定的研究价值。

GPS；数据处理；TEQC；质量检核

随着空间定位技术的迅速发展，利用GPS定位已成为测绘领域中获取地面控制点坐标的主要途径，其观测量是GPS卫星发送的用于导航定位的载波信号。载波信号在传播过程中总会面临不同类型误差的干扰，如电离层和对流层折射误差、多路径效应或者观测噪声等[1]。因此，对GPS观测值进行预处理是高精度GPS控制网基线解算的前提，当观测值含有较大误差时，我们应舍弃或者返工重测该时段的数据[2]。采用商业软件的基线解算结果进行观测结果质量的分析评定是有效控制观测量质量的一种方法，而另一种常见的控制观测数据质量的方法是采用专业的质量评定软件 TEQC[3]进行评定。

1 TEQC主要功能模块

TEQC，全名为Translate，Edit and Quality-Check，是功能十分强大且操作简单的GNSS数据预处理软件，是由美国卫星导航系统与地壳形变观测研究大学联合体研制的，是为地学研究GPS监测站数据管理服务的公开免费软件，是专门对GPS/GLONASS的数据进行预处理与质量分析的软件[4，5]。该软件主要包括数据格式转换、RINEX数据编辑、数据质量检查[6]3个模块。这 3个模块可以单独使用，也可以相互组合使用，模块之间相互独立，互不影响。通过这3个模块的使用，可以实时诊断操作的完好性，并向用户提供错误提示。由于其存储空间小，对硬件系统的要求较低，因此，其适用环境广，一般用户都可以操作应用。

1.1 格式转换

随着 GPS技术的快速发展以及巨大的市场空间，GPS接收仪器的生产厂家愈来愈多，但是生产厂家为了确保各自的知识产权和商业利润，他们生产的仪器基本上都是采用各自自主研发的独立数据格式，而且提供了针对各自仪器和数据服务的随机软件。由于各个厂家的数据格式不同，在不同格式的数据之间相互引用时，时常发生不兼容的情况，这给用户在GPS数据后处理的过程中带来一定程度上的困难[7]。针对上述情况，伯尔尼大学天文研究所研发了一种独立于接收机的GPS数据通用交换格式——RINEX，该通用数据交换格式在科学研究和工程技术等领域得到了广泛认可，已成为GPS数据的标准格式。

TEQC软件的格式转换模块就是接收机不同观测数据格式之间的相互转换，适用于目前大多数常用的接收机。

二进制数据格式转换为标准数据格式的命令为：“teqc-tr do-week****+nav result.**n+met result.**m source.dat>result.**o”（以trimble接收机的*.dat文件为例）。

其中，-tr表示接收机为trimble类型；do是-tr的参数，表示输入文件为dat格式、如输出文件为标准格式（rinex）的观测数据文件；-week****表示为 GPS时间；+nav result.**n表示需要输出导航文件；+met result.**m表示需要输出气象文件，但此时需要提供MET文件；source.dat：是数据格式为dat的标准输入文件；>result.**o是标准输出的观测数据文件。

1.2 数据编辑

1.2.1 文件头的修改

通用标准格式的观测数据文件、导航文件、气象文件都可以利用TEQC软件进行修改和添加新的注释。观测数据文件采用-O、导航文件采用-N、气象文件采用-M进行识别。修改观测数据文件的头文件的命令为：“teqc-0.*”…“input file>Temp file”。

1.2.2 GPS/GLONASS卫星数据的分隔

目前生产的大部分接收机为“双星”接收机，可以同时接受GPS和GLONASS2种系统的数据。TEQC将2种系统的卫星数据分割开采用的命令为：“teqc-R source.**o>GPS.**o；teqc-G source.**o>GLONASS.* *o”。

通用标准格式的验证及将其他格式数据进行标准化的命令为：“teqc source.**o；teqcsource.**o>result.* *o”。

使用+v(verify)选项验证RINEX格式版本的优点有：不需要输出标准格式；执行速度快；输入文件为多个时，防止文件整合。

1.2.3 RINEX观测文件的分割

标准格式的观测文件常采用开窗的方法进行分割，teqc设置的开窗分割方法一共有8种：

1）[start]+d[Y，M，d，h，m，s]表示以标准格式文件的开始观测时间为上界，时间间隔为+d[Y，M，d，h，m，s]；

2）-d[Y，M，d，h，m，s][end]表示以标准格式文件的结束观测时间为下界，时间间隔为-d[Y，M，d，h，m，s]；

3）-st[YYMMddhhmmss[.sss…]][end]表示根据需要指定时间窗上限；

4）-st[YYMMddhhmmss[.sss…]]表示默认以标准格式文件结束观测时间为下界；

5）[start]-e[YYMMddhhmmss[.sss…]]表示指定时间窗口的下限，-e[]表示默认以标准格式文件的开始观测时间为上界；

6）-st[YYMMddhhmmss[.sss…]]-e[YYMM ddhhmmss[.sss…]]表示根据需要指定开始时间和结束时间；

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 数据质量检查

TEQC软件的数据质量检查模块，主要采用伪距和载波相位观测值的线性组合方法处理 GPS/GLONASS导航定位的双频观测数据。GPS观测站点的观测环境、观测数据的质量反映在MP1、MP2、OS值上。

式中，P1，P2分别是双频伪距观测值；1、2为相位观测值，是 L1，L2的频率的平方比；OS为观测值数与周跳数之比。通过相应的处理命令：>teqc+ qc“观测数据文件”，并生成一个质量检查汇总文件(* *.S)。

如果只有观测数据文件，而无法提供导航电文文件的时候，TEQC的质量检查采用qc lite模式，它的命令格式为：teqc+qc source.**o，生成7个检查文件：*.* *S，*.iod，*.ion，*.mp1，*.mp2，*.sn1，*.sn2；如果可以同时提供观测数据文件和导航电文文件，质量检查采用qc full模式[7]，它的命令格式为：teqc+qcsource.* *o，生成9个检查文件：*.**S，*.iod，*.ion，*.mp1，* .mp2，*.sn1，*.sn2，*.azi，*.ele。以D0091241.05o为例，包含了如下：

1）L1载波上的测距码的多路径误差(Movingaverage MP1)；

2）L2载波上的测距码的多路径误差(Movingaverage MP2)；

3）L1、L2的电离层延迟误差 (D0091241.ion)；

4）L1、L2的对流层延迟变化率 (D0091241.iod)；

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

6）接收机钟的漂移 (RateofRx clock drift)，L1、L2信噪比 (D0091241.sn1，D0091241.sn2)和其他相关的参数；

7）S文件为分析结果文件。其中，S文件分为短报告和长报告2部分。短报告给出了一个卫星绘制图和一个summary列表。长报告的内容为系统设置参数的情况和具体的分析内容。

2 实例分析

本例是桂南地区某山地的GPS控制网的实测数据，利用TEQC软件对GPS控制网的各台接收机接收的数据进行质量检核，然后根据实际情况，设置卫星高度角，对质量较差的卫星或者该卫星观测较差时段的数据进行剔除等一系列操作命令，处理该GPS控制网的观测数据。

对处理之后的各项数据进行质量检核，检核之后某条基线数据的主要成果参数和处理之前的参数对比如表1所示。

表1 源数据与目标数据QC成果对照表

从表 1的各项参数对比可以明显看出，经过处理之后的该GPS控制网的数据总体质量比没有处理之前要好，这样有利于提高该GPS控制网的精度。

采用相同方法对该控制网的所有基线进行分析处理，并利用TGO软件对该GPS控制网的原数据文件和目标数据文件分别进行基线解算和网平差，从而依据基线解算成果和网平差报告对TEQC对GPS控制网数据预处理的可靠性进行评价。最后，通过分析报告中的比率、参考变量和RMS的值，可以从整体上发现：处理之后的比率值比处理之前要大，参考变量和RMS的值则是处理之后比处理之前要小。对于基线解算的成果来说，对原数据的处理操作是成功有效的。基线处理之后，再对该GPS控制网进行环闭合差操作，得到环的数目为397，通过的数目为382，失败的数目为15，但是原数据得到的环的数目为445，通过的数目为365，失败的数目为80，这也可以说明TEQC软件对该GPS控制网的处理是成功的。GPS控制网的最后一步操作就是平差，比较处理前后的平差报告，发现处理之前存在2条基线B112和B89超限，但是处理之后经平差基线没有超限的，全部符合要求。

3 结语

利用TEQC软件对GPS控制网测量外业获取的数据进行转换、编辑和质量检查，我们可以快速获得良好的测量数据成果。TEQC作为一个有力的数据处理工具，对于我们来说，如果能够充分利用，一方面它可以成为一种有效的数据检核手段，另一方面也可以成为我们编辑数据的一个重要工具。我们将来可能会利用到它更多的功能，这些功能的实现方法还有待我们去进一步讨论学习。

[1] 周忠谟,易杰军,周琪.GPS卫星测量原理与应用[M].北京:测绘出版社，2004

[2] 魏二虎，王中平，龚真春，等.TEQC软件用于GPS控制网数据质量检测的研究[J].测绘通报，2008（9）：6-9

[3] 聂桂根,王院.TEQC软件对GPS数据质量的评定及软件界面的开发[J].全球定位系统，2003（4）：32-38

[4] UNAVCO Facility.TEQC(Translate,Edit,Quality Check)[Z]. American：UNAVCO Facility

[5] UNAVCO.Software-DataPre-Processing[EB/OL].http://facility.unavco.org/software/preprocessing/preprocessing.htm l, 2010-04-16/2010-5-18

[6] 林爽，周宗君.TEQC数据质量检查和界面开发[J].地理空间信息，2009，7（4）：162-164

[7] 田云锋.TEQC在GPS数据预处理中的应用[J].计算机与信息技术，2005（9）：63-66

[8] 范士杰，郭际明，彭秀英.TEQC在GPS数据预处理中的应用与分析[J].测绘信息与工程，2004，29（2）：33-35

[9] 赵红强，郭际明，李宗华，等.绘图工具QCVIEW在GPS数据预处理中的应用[J].测绘通报，2008（11）：44-46

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

1672-4623(2012)03-0081-03

牛海敏，主要从事工程测量工作。