不同软件处理GPS数据成果比较

2017-06-28王熠方郑中天刘海锋卢献健

地理空间信息 2017年6期

关键词：数据处理基线测绘

王熠方，任超，郑中天，刘海锋，卢献健

（1.桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林 541004；2.广西空间信息与测绘重点实验室，广西桂林 541004）

不同软件处理GPS数据成果比较

王熠方1,2，任超1,2，郑中天1,2，刘海锋1,2，卢献健1,2

（1.桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林 541004；2.广西空间信息与测绘重点实验室，广西桂林 541004）

不同的GPS数据处理软件在功能特点、运行程序、解算精度等方面有所区别。采用3个国产商业软件HGO软件、CGO软件和南方GPS数据处理软件处理同一组GPS静态观测数据，并对各软件的解算结果进行对比分析，总结出它们各自的特点，为测量活动和科研工作提供经验依据。

基线解算；同步闭合环解算；对比分析；国产商业软件

GPS数据处理是GPS研究的一个重要内容。目前，GPS数据处理软件主要分为商业GPS数据处理软件和科研GPS数据处理软件[1]。虽然不同软件在数据处理方法上各有特点，但总体结构基本上是一致的，即由数据准备、轨道计算、模型改正、数据编辑和参数估计5部分组成[2]。

1 GPS数据处理软件

1.1 HGO数据处理软件

中海达GPS数据处理软件（HGO）是由广州中海达卫星导航技术有限公司开发的GPS数据处理和管理综合软件。该软件解算精度高、使用方便，比较容易学习。在该软件中可以同时处理基线、同步闭合环、异步环等内容[3]。HGO数据处理流程为：

1）在“工具”栏中，将待处理的数据转化为RINEX模式，如图1。

图1 RINEX格式转换

2）在HGO软件“文件”栏中建立一个“新建项目”并完成“新建项目”的基本信息，如图2。

3）将数据导入HGO软件中，在“解算设置”中设置高度截止角、采样间隔和最小历元等信息。点击“处理全部基线”得到处理结果，如图3。

图2 新建工程

图3 解算设置

4）在“基线残差序列”中要对信号接收不理想的部分进行删除，然后再次进行“处理全部基线”，这样可以提高处理数据的可靠度，如图4。

图4 残差处理

1.2 CGO数据处理软件

华测Compass软件（CGO）是由上海华测导航技术有限公司开发的全中文界面的GPS数据处理软件。该GPS数据处理软件操作非常简单便捷，新手比较容易学习[4]。软件有坐标转换、参数静态基线处理、星历预报、项目管理、闭合差搜索、网平差、成果输出、坐标系统管理及坐标转换等功能[5]。CGO软件具有国产软件特有优势，即很好的兼容性，除了可以处理华测本公司开发的GPS数据接收机数据外，还可以处理其他GPS接收机的数据[6]。CGO数据处理流程：

1）如果不是标准文件，可以在“工具”栏中先将文件转化为RINEX格式，如图5。

图5 RINEX转换

2）打开CGO软件，建立一个“新建项目”并完成所需要的信息和设置，如图6。

图6 新建项目

3）导入数据，在基线解算设置中完成“高度截止角”“采样间隔”等设定，如图7。

图7 基线处理设置

4）进行基线解算，在“残差数据观测值”中完善数据，使数据处理结果更加可靠，如图8。

图8 残差处理

1.3 南方GPS数据处理软件

南方GPS是由广州南方测绘有限公司开发的GPS静态数据处理软件，可以处理一些其他接收机的数据，该软件也是全中文界面，方便在国内的普及[7]。

1）如果待处理数据不是南方GPS格式的数据，需要将该数据转化为标准RINEX格式数据，如图9。

图9 RINEX转换

2）打开软件，在“文件”栏中点击“新建项目”完成项目信息以及必要的设置，如图10。

图10 新建项目

2）将数据导入到软件中，选定好“高度截止角”“采样间隔”等设置，如图11。

图11 基线处理设置

3）进行基线解算，得出结果，如图12。

图12 残差处理

2 实例对比分析

为了探讨和分析HGO软件、CGO软件和南方GPS的数据处理效果，将三种软件在同一“高度截止角”、“采样间隔”和“最小历元”的设置下分别处理同一组静态数据，根据得到的基线和同步闭合环处理结果来比较各软件的性能[8]。外业地点为桂林理工大学雁山校区；实验仪器有7台南方静态GPS接收机、7 块已充电的锂电池、7套对点器基座以及7个铝合金三脚架；实验要求为基准站设置在周围视野开阔的区域，高度截止角15°，每次采样时间为2 h。各软件的基线处理结果如表1所示，同步闭合环在x、y、z方向上的闭合差见表2、3、4以及图13、14、15、16。

表1 基线处理结果比较

图13 基线解算的中误差

从表1和图13可看出，HGO软件与CGO软件得到的基线长度值非常相近，而南方GPS数据处理软件所得到的基线解算中误差与HGO和CGO相差较大。当基线长度比较短时（1 000～3 000 m）南方GPS数据处理软件的误差要比HGO和CGO大；当基线比较长时（3 000～5 000 m）南方GPS数据处理软件的误差要比HGO和CGO小。所以在生产过程中，当基线较短时，可以用HGO和CGO软件处理静态数据，当基线较长时，用南方数据处理软件，这样可以提高数据成果的可靠性。

从表2可得三种软件在解算同步闭合环x方向上的闭合差时，HGO的误差绝对值为0．005 m，CGO的误差绝对值为0．002 m,南方GPS数据处理软件的误差绝对值为0．009 m。图14表明，CGO的闭合差曲线基本呈一条直线分布，说明CGO的解算稳定度高，HGO有个别点的波动性较大，南方GPS数据处理软件误差最大且不稳定。

表2 同步闭合环在x方向上闭合差的比较/m

图14 X方向上的闭合差

表3 同步闭合环在y方向上的闭合差比较/m

图15 Y方向上的闭合差

从表3可以得出，3种软件在解算同步闭合环Y方向上的闭合差时，HGO的误差绝对平均值为0．002 m，CGO的误差绝对平均值为0．001 m，南方GPS数据处理软件的误差绝对平均值为0．009 m。这说明CGO和HGO的解算精度较高。图15表明CGO和HGO的闭合差曲线比较平稳而南方GPS数据处理软件的闭合差曲线波动较大。

表4 同步闭合环在z方向上的闭合差比较/m

图16 Z方向上的闭合差

从表4可得三种软件在解算同步闭合环z方向上的闭合差时，HGO的误差绝对平均值为0．004 m，CGO的误差绝对平均值为0．001 m，南方GPS数据处理软件为0．009 m。图16表明CGO的闭合差曲线基本是一条直线，HGO的闭合差曲线稍有波动，南方GPS数据处理软件的闭合差曲线波动最大。

由表2、3、4和图14、15 、16可知，无论是在x、y或者z方向上，CGO软件解算同步闭合环的闭合差始终是最小的而且数据比较稳定，而南方GPS数据处理软件的闭合差比较大。综上，在解算闭合环闭合差时，CGO软件的数据可靠性最高，HGO软件的数据可靠性次之，南方GPS数据处理软件最差。

从操作的难易程度上讲，由于3种软件都是国产软件，其界面是全中文界面，界面内容比较直观，容易学习，且数据处理流程比较简洁，符合国人的操作习惯，得到的结论报告也都比较全面，因此，在操作的难易方面，这3种软件并没有太大的差别，都比较容易学习和操作。

3 结语

HGO 软件、CGO软件和南方GPS数据处理软件在基线和闭合环的解算中精度有优劣之分。在基线解算中如果基线长度较短，HGO软件和CGO软件的解算精度比南方GPS数据处理软件高，当基线长度较长时，南方GPS数据处理软件的解算精度比HGO软件和CGO软件要高。在同步闭合环解算过程中，CGO软件的解算精度最好，HGO软件次之，南方GPS数据处理软件最差。因此，在实际生产解算静态数据的过程中，当基线较短时，可以用HGO和CGO软件处理基线，当基线较长时应该用南方数据处理软件。当解算同步闭合环时，应该用CGO软件来提高解算精度。由于本文只是采用同一条件下的静态数据，对于不同观测条件以及观测时间长度的处理效果需要进一步分析。

[1] 魏子卿,葛茂荣．GPS相对定位的数学模型[M]．北京：测绘出版社,1998

[2] 徐绍锉,张华海．GPS测量原理及应用[M]．武汉：武汉大学出版社,2001

[3] 李洪涛,许国昌,薛鸿印,等．GPS应用程序设计[M]．北京：科学出版社,1999

[4] 王爱生,胡海峰,吴思雷,等．GPS基线向量的相关性分析及数据模拟[J]．太原理工大学学报,1998(7)：12-15

[5] 周忠谟,易杰军．GPS卫星测量原理与应用[M]．北京：测绘出版社,1999

[6] 刘大杰,施一民,殷静．全球定位系统GPS的原理与数据处理[M]．上海：同济大学出版社,1996

[7] 范东明．GPS数据后处理中精度分析的简明数学模型[J]．西南交通大学学报,2002(6)：34-38

[8] 王广运,陈增强,陈武,等．GPS精密测地系统原理[M]．北京：测绘出版社,1988

[9] 金国雄,刘大杰．GPS卫星定位的应用与数据处理[M]．上海：同济大学出版社,1994

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B文章编号：1672-4623（2017）06-0054-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.016