GNSS數據質量檢查工具TEQC與SpiderQC功能對比

2018-07-03 07:54:44王開鋒江蘇省測繪工程院江蘇南京210013

測繪通報 2018年6期

王開鋒，王勇(江蘇省測繪工程院，江蘇南京 210013)

江蘇省連續運行衛星定位參考站綜合服務系統(JSCORS)是江蘇省現代測繪基準框架的重要組成部分，也是實現省級大地基準動態維持的主要手段[1]。框架維持過程中最主要的輸入即為基準站觀測數據，因此保障高質量的基準站觀測數據獲取，是框架維持的重要要求，也是CORS系統運維的主要目標之一。

1 GNSS數據質量統計指標

本文對GNSS數據質量的評定主要選取了數據有效率、多路徑效應、周跳3項指標。

1.1 數據有效率

根據觀測時設置的衛星截止高度角及相應時段的衛星星歷，可計算出理論上可接收的衛星觀測值個數OBSpossible。實際上由于觀測環境和接收設備的影響，在該時段接收到的觀測值個數OBScomplete與理論不符，數據有效率計算公式如下

ratio=OBScomplete/OBSpossible

(1)

1.2 多路徑誤差

GPS測量過程中，被反射的衛星信號進入天線，和直接來自衛星的信號產生干涉，會使觀測值偏離真值，由此產生的誤差稱作多路徑誤差。偽距多路徑效應可由下式得出

(2)

(3)

式中，P1、P2分別表示L1、L2碼偽距觀測量值；φ1、φ2分別表示L1、L2載波相位觀測量；α為頻率f1和f2之比的平方[2]。由此可知，每個歷元的每顆衛星的多路徑效應可單獨表示。

1.3 周跳

周跳是指接收機在進行連續的載波相位測量過程中，由于某種原因導致整周計數發生錯誤，進而使相位觀測值較正常值出現一個整數周的跳躍。周跳統計方式有多種，可直接統計周跳次數，也有用周跳比或CRS表示周跳情況

周跳比=O/slps

(4)

(5)

式中，O為觀測值個數；slps為周跳次數。

2 TEQC與Leica SpiderQC

江蘇CORS主要采用TEQC與Leica SpiderQC軟件作為數據質量分析工具。

TEQC是用于GPS、GLONASS、BDS、Galileo等多種GNSS系統觀測數據預處理的功能強大的工具包。它是由UNAVCO Facility為地學研究GPS監測站數據管理服務研制的公開免費軟件[3]，主要包含了數據轉換、編輯和檢查功能。本文僅討論其數據檢查功能。

SpiderQC是徠卡GNSS Spider參考站軟件的一個組件，負責對Spider產生的系列數據進行質量檢查，本文僅討論其對GNSS觀測數據的檢查功能。SpiderQC是Windows操作系統下的窗口程序。

3 利用TEQC和SpiderQC進行數據質量分析

3.1 質量檢查報告

TEQC和SpiderQC對GNSS觀測數據進行質量分析，均會生成一個總結性報告文件，系統介紹數據的各個指標參數。本文以名稱為bjfs0010.18o的雙星觀測文件為例。

TEQC是一個命令行運行軟件，使用teqc+qc bjfs0010.18o的命令進行數據質量檢查，可生成質量檢查摘要文件bjfs0010.18s，該文件為文本文件。

SpiderQC可在窗口菜單中選擇目標文件進行數據質量分析，生成質量檢查報告文件bjfs0010.htm。

兩款軟件生成的報告文件中關于數據質量指標概述內容對比見表1。

表1 TEQC、SpiderQC報告文件指標對比

如表1所示，SpiderQC給出的報告文件相對于TEQC，數據質量指標更為詳細，同時也更加復雜。兩份報告文件以不同的方式給出了數據有效率值。

3.2 多路徑效應

報告文件中的多路徑效應值為歸算后的指標，無法反映多路徑影響的詳細情況。TEQC在運行teqc+qc命令時加上+plot參數(舊版本軟件不需加該參數)，會在生成摘要文件的同時生成可視化文件(見表2)。

表2 TEQC生成的可視化文件

TEQC生成的可視化文件為文本文件，采用UNAVCO提供的qcview軟件可根據可視化文件繪制各衛星多路徑效應的詳細情況。但qcview為DOS程序，需在模擬的DOS操作系統環境下使用，且其僅支持對GPS衛星系統的可視化數據進行繪制，限制因素頗多。可視化文件格式比較規整，自行編程繪圖也可[4-5]。qcview繪制效果如圖1所示。

SpiderQC則有單獨的菜單可生產圖形化的多路徑效應詳情，提供了按照星空圖、高度角、時間3種方式統計多路徑效應影響(如圖2、圖3、圖4所示)。

相對于TEQC的單純按照時間順序對多路徑效應進行統計，SpiderQC可以從更多的角度查看，更有利于發現數據質量問題和探究數據質量發生原因。