基于TEQC海量GPS數(shù)據(jù)信息提取軟件的研究

肖躍軍 ，盧維欣，賁坷

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)信息工程學(xué)院，湖北武漢 430074; 2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北武漢 430074)

1 引言

隨著空間定位技術(shù)的迅速發(fā)展，GPS定位已成為測繪領(lǐng)域中確定地面控制點(diǎn)坐標(biāo)的主要方法。而GPS衛(wèi)星發(fā)送的用于導(dǎo)航定位的調(diào)制波，包括載波、測距碼和數(shù)據(jù)碼，調(diào)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(yīng)或者噪聲等引起的誤差，因此，GPS數(shù)據(jù)處理前須對CPS觀測值進(jìn)行質(zhì)量檢核，對于誤差過大的觀測值應(yīng)舍棄或返測［1］。但是GPS數(shù)據(jù)量巨大，如中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)工程由272個(gè)核心基準(zhǔn)站，2000多個(gè)區(qū)域站構(gòu)成［2］，日本的 GEONET擁有 1200多個(gè)連續(xù)跟蹤站［3］。如此數(shù)據(jù)量巨大的GPS數(shù)據(jù)信息，采用傳統(tǒng)的方法調(diào)用TEQC(Translation，Editing and Quality Checking)查看GPS數(shù)據(jù)測站信息、質(zhì)量檢核信息等操作異常繁瑣。國內(nèi)已經(jīng)有大量關(guān)于基于TEQC界面開發(fā)的軟件的研究，但是，在基于TEQC海量GPS數(shù)據(jù)中快捷提取測站信息、質(zhì)量檢核信息等方面的軟件開發(fā)還不是很成熟。筆者基于VS2005開發(fā)了這一軟件，可以快捷提取GPS數(shù)據(jù)信息，并可根據(jù)用戶需求導(dǎo)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(jīng)過測試本軟件比 Gamit自帶的sh_upd_stnfo腳本運(yùn)行效率更高。

2 GPS測站信息與質(zhì)量檢核信息提取

本軟件提取GPS數(shù)據(jù)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(zhì)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(yīng)的標(biāo)識信息。本軟件通過后面的標(biāo)識來提取相應(yīng)的測站信息，提取的信息有:測站信息、接收機(jī)的類型、版本、天線高、南北偏心、觀測開始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間等，最后以“END OF HEADER”標(biāo)識結(jié)果。

S文件是GPS數(shù)據(jù)質(zhì)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(shù)據(jù)的利用率(%)、觀測值總數(shù)與發(fā)生周跳觀測值個(gè)數(shù)之比(o/slps)等信息，提取信息以“SUM”為標(biāo)識。

3 TEQC質(zhì)量檢核

TEQC是功能強(qiáng)大且簡單易用的GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件，有格式轉(zhuǎn)換、編輯和質(zhì)量檢核等功能。

TEQC主要的功能是質(zhì)量檢核，經(jīng)過TEQC的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核處理后將產(chǎn)生8個(gè)單項(xiàng)結(jié)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(gè)詳細(xì)的匯總文件(S文件)。其中單項(xiàng)結(jié)果文件有統(tǒng)一的格式，匯總文件(S文件)是TEQC產(chǎn)生的反映數(shù)據(jù)質(zhì)量一個(gè)很重要的文件，主要包括觀測歷元事件表、QC設(shè)置參數(shù)、站點(diǎn)的匯總信息和各個(gè)衛(wèi)星的具體統(tǒng)計(jì)信息四個(gè)部分。多路徑效應(yīng)(Mp1、Mp2)、數(shù)據(jù)的利用率(%)、觀測值總數(shù)與發(fā)生周跳觀測值個(gè)數(shù)之比(o/slps)是TEQC數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核的主要指標(biāo)，其中多路徑效應(yīng)檢核原理是根據(jù)偽距觀測值和載波相位觀測值的線性組合來進(jìn)行估計(jì)［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(yīng);m1，m2是雙頻載波相位觀測值的多路徑效應(yīng);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(yuǎn)小于 M1，M2，因而 Mp1，Mp2主要受偽距多路徑效應(yīng)的影響［6］。本軟件的質(zhì)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(zhì)量檢核信息，能及時(shí)掌握GPS觀測站點(diǎn)的觀測環(huán)境、觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量信息。

4 軟件的基本框架

4.1 軟件的實(shí)現(xiàn)過程

本軟件采用基于對話框的MFC實(shí)現(xiàn)，主體實(shí)現(xiàn)主要包括的類有Search類，F(xiàn)ile類，以及通過COM接口導(dǎo)入的Excel類。其中Search類可以實(shí)現(xiàn)通過指定文件夾和需要搜索的文件的擴(kuò)展名，通過遞歸遍歷的方法搜索到該文件下與指定文件擴(kuò)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(shù)據(jù)文件，然后將搜索到的路徑存入該類的路徑數(shù)組中。根據(jù)搜索到的路徑可直接提取O文件中的測站信息，然后調(diào)用TEQC，路徑結(jié)合TEQC指令作為檢核參數(shù)傳入，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的檢核，再提取測站的質(zhì)量檢核信息。Search類也是本程序能夠處理海量數(shù)據(jù)的關(guān)鍵所在。

File類主要是用于提取GPS測站信息與質(zhì)量檢核信息。在調(diào)用Windows函數(shù)ShellExecuteEx后，生成相應(yīng)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(diào)用TEQC進(jìn)行質(zhì)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(guān)GPS觀測站點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量等信息。最后由一個(gè)DeleteFile函數(shù)刪除前面調(diào)用TEQC產(chǎn)生的臨時(shí)的文件，確保用戶在使用程序后不產(chǎn)生垃圾文件。

通過COM接口導(dǎo)入的Excel類主要是負(fù)責(zé)把程序的結(jié)果，輸出到相應(yīng)的文件中，其中關(guān)鍵的步驟就是必須把需要輸出的數(shù)據(jù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換在Excel中的傳遞的數(shù)據(jù)類型。本軟件采用_variant_t類，該類中包含了很多有關(guān)類型轉(zhuǎn)換的函數(shù)，能方便地將傳統(tǒng)的VC中的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為Excel中默認(rèn)的VARIANT類型。然后根據(jù)用戶指定的數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)，主界面簡潔，操作方便。用戶只需指定存儲rinex數(shù)據(jù)的文件夾和需處理的N文件擴(kuò)展名，以及根據(jù)需求選擇輸出項(xiàng)，軟件將同時(shí)輸出于界面與txt文檔中，并且可以導(dǎo)出到Excel表格，保存于軟件所在目錄的結(jié)果文件夾中。界面中內(nèi)嵌一個(gè)進(jìn)度條，用戶可以隨時(shí)了解軟件的運(yùn)行進(jìn)度。

軟件的界面如圖2所示。

圖2 軟件界面

4.3 關(guān)鍵代碼

5 總結(jié)

TEQC軟件功能強(qiáng)大，是GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理的良好軟件。利用TEQC對GPS觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，可以得到細(xì)致全面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。但是TEQC依賴于DOS環(huán)境，人機(jī)交互性差，操作不是很方便。該軟件較好地實(shí)現(xiàn)了TEQC的封裝，通過指定搜索的文件夾，可以自動的進(jìn)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(shù)據(jù)檢核質(zhì)量等信息。其中，提取的測站信息可代替GAMIT軟件的station.info，質(zhì)量檢核信息主要反應(yīng)在Mp1，Mp2，根據(jù)近年來對部分IGS臺站的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核反應(yīng)出，當(dāng)數(shù)據(jù)Mp1，Mp2均在0.5以下時(shí)，數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量良好。通過本軟件，用戶可快速查看到測站信息與質(zhì)量檢核信息，可節(jié)省大量的時(shí)間。

［1］李洪玉，王耀強(qiáng)，陳雷等.利用TEQC對GPS數(shù)據(jù)質(zhì)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(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用［J］.氣象與減災(zāi)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(shù)據(jù)質(zhì)量分析及預(yù)處理軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.大地測量與地球動力學(xué)，2010，30(5):81 ～85.

［6］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，2004，29(2):33～35.