基于TEQC海量GPS數據信息提取軟件的研究

肖躍軍 ，盧維欣，賁坷

(1.中國地質大學(武漢)信息工程學院，湖北武漢 430074; 2.中國地質大學(武漢)工程學院，湖北武漢 430074)

1 引言

隨著空間定位技術的迅速發展，GPS定位已成為測繪領域中確定地面控制點坐標的主要方法。而GPS衛星發送的用于導航定位的調制波，包括載波、測距碼和數據碼，調制波在傳播過程中不可避免地會受到多種誤差的影響，如:電離層和對流層折射誤差、多路徑效應或者噪聲等引起的誤差，因此，GPS數據處理前須對CPS觀測值進行質量檢核，對于誤差過大的觀測值應舍棄或返測［1］。但是GPS數據量巨大，如中國大陸構造環境監測網絡工程由272個核心基準站，2000多個區域站構成［2］，日本的 GEONET擁有 1200多個連續跟蹤站［3］。如此數據量巨大的GPS數據信息，采用傳統的方法調用TEQC(Translation，Editing and Quality Checking)查看GPS數據測站信息、質量檢核信息等操作異常繁瑣。國內已經有大量關于基于TEQC界面開發的軟件的研究，但是，在基于TEQC海量GPS數據中快捷提取測站信息、質量檢核信息等方面的軟件開發還不是很成熟。筆者基于VS2005開發了這一軟件，可以快捷提取GPS數據信息，并可根據用戶需求導入到Excel、txt文檔中，可作為Gamit軟件所需要的測站信息文件 station.info［4］，經過測試本軟件比 Gamit自帶的sh_upd_stnfo腳本運行效率更高。

2 GPS測站信息與質量檢核信息提取

本軟件提取GPS數據信息主要包括O文件中的測站信息，以及由TEQC生成的S文件中的質量檢核信息。在O文件中測站信息位于文件頭，在每行的后面有相應的標識信息。本軟件通過后面的標識來提取相應的測站信息，提取的信息有:測站信息、接收機的類型、版本、天線高、南北偏心、觀測開始時間與結束時間等，最后以“END OF HEADER”標識結果。

S文件是GPS數據質量檢核的匯總文件，提取的主要信息包括:多路徑誤差分析(Mp1、Mp2)、數據的利用率(%)、觀測值總數與發生周跳觀測值個數之比(o/slps)等信息，提取信息以“SUM”為標識。

3 TEQC質量檢核

TEQC是功能強大且簡單易用的GPS數據預處理軟件，有格式轉換、編輯和質量檢核等功能。

TEQC主要的功能是質量檢核，經過TEQC的數據質量檢核處理后將產生8個單項結果文件(高度角、方位角、L1多路徑、L2多路徑、L1信噪比、L2信噪比、電離層延遲、電離層延遲變化率)和一個詳細的匯總文件(S文件)。其中單項結果文件有統一的格式，匯總文件(S文件)是TEQC產生的反映數據質量一個很重要的文件，主要包括觀測歷元事件表、QC設置參數、站點的匯總信息和各個衛星的具體統計信息四個部分。多路徑效應(Mp1、Mp2)、數據的利用率(%)、觀測值總數與發生周跳觀測值個數之比(o/slps)是TEQC數據質量檢核的主要指標，其中多路徑效應檢核原理是根據偽距觀測值和載波相位觀測值的線性組合來進行估計［5］，采用式(1)和式(2):

其中:P1，P2是雙頻偽觀測值;L1，L2是雙頻載波相位觀測值;M1，M2是雙頻偽距的多路徑效應;m1，m2是雙頻載波相位觀測值的多路徑效應;n1，n2是整周模糊度;f1，f2是頻率;λ1，λ2是波長。如果沒有周跳，則B1，B2為常量，m1，m2遠小于 M1，M2，因而 Mp1，Mp2主要受偽距多路徑效應的影響［6］。本軟件的質量檢核指令為:teqc+qc－nav N文件路徑 O文件路徑。通過快速提取質量檢核信息，能及時掌握GPS觀測站點的觀測環境、觀測數據的質量信息。

4 軟件的基本框架

4.1 軟件的實現過程

本軟件采用基于對話框的MFC實現，主體實現主要包括的類有Search類，File類，以及通過COM接口導入的Excel類。其中Search類可以實現通過指定文件夾和需要搜索的文件的擴展名，通過遞歸遍歷的方法搜索到該文件下與指定文件擴展名相同的所有文件。在該軟件中主要是用來搜索指定目錄下的rinex數據文件，然后將搜索到的路徑存入該類的路徑數組中。根據搜索到的路徑可直接提取O文件中的測站信息，然后調用TEQC，路徑結合TEQC指令作為檢核參數傳入，實現質量的檢核，再提取測站的質量檢核信息。Search類也是本程序能夠處理海量數據的關鍵所在。

File類主要是用于提取GPS測站信息與質量檢核信息。在調用Windows函數ShellExecuteEx后，生成相應的檢核文件。File類首先提取Search類的成員變量中存儲的路徑信息，提取O文件中的測站信息，然后調用TEQC進行質量檢核，提取生成的O文件中的檢核信息，如Mp1、Mp2、o/slps等有關GPS觀測站點的觀測數據質量等信息。最后由一個DeleteFile函數刪除前面調用TEQC產生的臨時的文件，確保用戶在使用程序后不產生垃圾文件。

通過COM接口導入的Excel類主要是負責把程序的結果，輸出到相應的文件中，其中關鍵的步驟就是必須把需要輸出的數據強制轉換在Excel中的傳遞的數據類型。本軟件采用_variant_t類，該類中包含了很多有關類型轉換的函數，能方便地將傳統的VC中的數據類型轉換為Excel中默認的VARIANT類型。然后根據用戶指定的數據輸出于界面、TXT文檔以及Excel中。

下面是本程序基本框架的流程圖:

圖1 程序流程圖

4.2 軟件主界面

該軟件通過基于對話框的MFC實現，主界面簡潔，操作方便。用戶只需指定存儲rinex數據的文件夾和需處理的N文件擴展名，以及根據需求選擇輸出項，軟件將同時輸出于界面與txt文檔中，并且可以導出到Excel表格，保存于軟件所在目錄的結果文件夾中。界面中內嵌一個進度條，用戶可以隨時了解軟件的運行進度。

軟件的界面如圖2所示。

圖2 軟件界面

4.3 關鍵代碼

5 總結

TEQC軟件功能強大，是GPS數據預處理的良好軟件。利用TEQC對GPS觀測數據進行質量檢查，可以得到細致全面的統計數據。但是TEQC依賴于DOS環境，人機交互性差，操作不是很方便。該軟件較好地實現了TEQC的封裝，通過指定搜索的文件夾，可以自動的進行搜索，可以處理的信息量巨大，方便用戶快捷的提取GPS測站的測站信息、數據檢核質量等信息。其中，提取的測站信息可代替GAMIT軟件的station.info，質量檢核信息主要反應在Mp1，Mp2，根據近年來對部分IGS臺站的數據質量檢核反應出，當數據Mp1，Mp2均在0.5以下時，數據觀測質量良好。通過本軟件，用戶可快速查看到測站信息與質量檢核信息，可節省大量的時間。

［1］李洪玉，王耀強，陳雷等.利用TEQC對GPS數據質量的分析［J］.測繪與空間地理信息，2009，32(02):80～82.

［2］梁輝.談中國大陸構造環境監測網絡工程建站工作［J］.山西地震，2008(3):24～25.

［3］鄒海波，單九生，吳珊珊等.利用GAMIT對江西省GPS可降水量的反演應用［J］.氣象與減災研究，2010，33(3):56～60.

［4］Zhang Jiru.Xia Lin.Lu Zhean.Material Properties and Tensile Behaviors of Polypropylene Geogrid and Geonet for Reinforcement of Soil Structures［J］.Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition).2002，17(3):83～86.

［5］余文坤，戴吾蛟，楊哲.基于TEQC的GNSS數據質量分析及預處理軟件的設計與實現［J］.大地測量與地球動力學，2010，30(5):81 ～85.

［6］范士杰.郭際明，彭秀英.TEQC在GPS數據預處理中的應用與分析［J］.測繪信息與工程，2004，29(2):33～35.