基于TEQC的GPS/MET觀測資料預(yù)處理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

劉俊宏 李濤 胡曉潤

摘 ?要： 四川GPS水汽站網(wǎng)規(guī)模較大，存在接收機(jī)型號、天線型號、相位中心修正等信息更新頻繁等問題。基于TEQC軟件，實(shí)現(xiàn)對GPS觀測資料的站點(diǎn)命名判斷、重復(fù)站重命名、觀測量裁剪、數(shù)據(jù)記錄重定向輸出，以及對反演所需的配置文件的各類內(nèi)置參數(shù)判斷更新等操作，使得預(yù)處理后的觀測文件滿足Bernese水汽反演系統(tǒng)的相關(guān)格式要求，且不會(huì)導(dǎo)致Bernese軟件解算流程的中斷，還增加了解算大氣可降水量的站點(diǎn)成功率，以此來提高對降水強(qiáng)度預(yù)報(bào)的可靠性。

關(guān)鍵詞： TEQC; GPS/MET; 預(yù)處理; 大氣可降水量

中圖分類號：P228 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1006-8228（2020）01-47-03

Abstract： Sichuan GPS water vapor station network is large in scale， and there are problems existing such as receiver model， antenna model，and phase center correction.Based on the TEQC software，the site naming judgment，repeat station renaming， observation measurement and cropping， data record redirection output， and various built-in parameter judgment updates of the configuration files required for inversion are realized. The processed observation files meet the relevant format requirements of the Bernese water vapor inversion system， and will not cause the interruption of the Bernese software solution process，but also increase the success rate of the station to calculate the atmospheric precipitation，so as to improve the forecast of precipitation intensity.

Key words： TEQC; GPS/MET; pre-process; PWV

0 引言

TEQC[1] （格式轉(zhuǎn)換、編輯、質(zhì)量檢核，Translation、Editing and Quality Checking）是功能強(qiáng)大且簡單、易用的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件，是由UNAVCO Facility（美國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與地殼形變觀測研究大學(xué)聯(lián)合體）研制的為地學(xué)研究全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）監(jiān)測站數(shù)據(jù)管理服務(wù)的公開軟件，主要有數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、RINEX數(shù)據(jù)編輯和質(zhì)量檢核[2]三個(gè)功能模塊。

其中，格式轉(zhuǎn)換可將許多不同型號GPS 接收機(jī)采集的不同類型的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的RINEX格式文件;數(shù)據(jù)編輯功能可用于RINEX文件字頭塊部分編輯，也可進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的分割和合并、觀測值類型的刪減、衛(wèi)星系統(tǒng)的選擇及特定衛(wèi)星的禁用;質(zhì)量檢核可以反映出GPS數(shù)據(jù)的電離層延遲、多路徑影響、接收機(jī)周跳、衛(wèi)星信號信噪比等信息，并實(shí)現(xiàn)了可視化[3]。

1 原始觀測資料預(yù)處理系統(tǒng)的研究

該預(yù)處理系統(tǒng)處于資料收集之后、反演結(jié)算之前，利用TEQC軟件，實(shí)現(xiàn)在反演之前對觀測文件內(nèi)容的更正，包括對重復(fù)站的站名替換，對觀測文件進(jìn)行裁剪，僅保留反演所需的L1，L2，C1，P2觀測量[4]，以及通過讀取觀測文件中的接收機(jī)型號、天線型號對反演系統(tǒng)中所需要的各類配置文件的型號參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)更新，其在整個(gè)系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 對站點(diǎn)名重復(fù)的更正

由于觀測文件收集自四川省測繪局、氣象局、地震局三個(gè)部門，部門間站網(wǎng)規(guī)劃階段并未進(jìn)行協(xié)商，有站點(diǎn)重復(fù)建設(shè)，導(dǎo)致站點(diǎn)重名、站號重復(fù)現(xiàn)象，全省共有72個(gè)GPS站點(diǎn)，其中重復(fù)站點(diǎn)15個(gè)，如樂山站，地震局和測繪局對該站的命名皆為LESH;南充站，地震局和測繪局對該站的命名皆為NANC。這會(huì)導(dǎo)致GPS水汽反演系統(tǒng)無法區(qū)分重復(fù)站點(diǎn)，導(dǎo)致反演過程出錯(cuò)。

因此在系統(tǒng)解算前，需要對重復(fù)站點(diǎn)的站名進(jìn)行重命名，流程為：對原始觀測文件，包括M、N、O文件中的站點(diǎn)進(jìn)行判斷，是否屬于重復(fù)站點(diǎn)，如果為重復(fù)站點(diǎn)，則對重復(fù)的測繪局站點(diǎn)進(jìn)行重命名，修改觀測文件中的站名，然后進(jìn)入觀測文件頭記錄更正、觀測量裁剪、數(shù)據(jù)記錄重定向輸出。流程圖如圖2所示。

用TEQC實(shí)現(xiàn)觀測文件和導(dǎo)航文件中站名的更改[5]，而氣象文件的更改則通過編寫SHELL腳本實(shí)現(xiàn)。以觀測文件—O文件為例，TEQC軟件對收到的觀測文件中重復(fù)的站名進(jìn)行判斷并修正[6]，以南充站為例，部分代碼如下：

for fil in `ls NANC*.？？o`

do

sed -i '7d' $fil

teqc -O.at "TRM59800.00 SCIS" -O.an "" -O.rt "TRIMBLE NETR9 " -O.rn "" -O.rv "" -O.mo "NACH" -O.o "IUM" -O.obs "L1L2C1P2" -R +obs temp $fil

rear=`echo $fil | cut -c5-12`

nfil="NACH"$rear

mv temp $nfil

rm $fil

done

2.2 對過長的觀測文件進(jìn)行裁剪

收到的原始觀測文件（O文件）過長，且長短不一，故需要對觀測文件進(jìn)行裁剪[6]，必須保留反演所需的L1，L2，C1，P2四個(gè)觀測量[7]，以方便反演系統(tǒng)解算。根據(jù)觀測文件觀測量的不同，裁剪觀測量的shell語句舉例如以下所示：

① sed -i 's/10 C1 L1 S1 C2 L2 S2 P2 ? ?C5 L5/ 9 C1 L1 S1 P1 L2 S2 P2 P1 P1/' $fil

② sed -i 's/7 C1 L1 S1 C2 L2 S2 P2/7 C1 L1 S1 P1 L2 S2 P2/' $fil

③ sed -i 's/10 C1 P1 P2 C2 L1 L2 S1 S2 D1/ 8 C1 P1 P2 ?L1 L2 S1 S2 D1/' $fil

2.3 配置文件參數(shù)自動(dòng)校準(zhǔn)更新工具

由于站網(wǎng)規(guī)模較大，各類設(shè)備更換頻繁，接收機(jī)型號、天線型號等信息更新頻繁，當(dāng)遇到Bernese中缺少匹配相應(yīng)天線、接收機(jī)配置文件的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致該時(shí)次的反演過程異常終止，影響其他站點(diǎn)水汽信息的反演。

校準(zhǔn)更新處理流程為：通過文件整體掃描的方式，獲取觀測文件中O文件的文件頭，得到GPS水汽臺(tái)站的天線、接收機(jī)型號參數(shù)，再去匹配GPS水汽結(jié)算系統(tǒng)中配置文件及解算程序參數(shù)，如果不同，則修改配置文件及解算程序的參數(shù);如果相同，則不修改，提高了解算成功率程序流程圖如下圖3所示。

3 結(jié)束語

TEQC軟件對GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)編輯以及質(zhì)量檢核，對GPS應(yīng)用于實(shí)際測量工作中具有重大的意義[8]。在GPS水汽反演系統(tǒng)反演結(jié)算之前，對原始觀測文件的預(yù)處理，主要解決了報(bào)文格式錯(cuò)誤、天線型號、接收機(jī)星型號不能被解算軟件識別、報(bào)文中觀測量長度不一等問題，提高了解算后可用站點(diǎn)數(shù)量，提高了GNSS/MET站網(wǎng)應(yīng)用效益，為預(yù)報(bào)預(yù)測和數(shù)值模式提供更加穩(wěn)定的水汽反演產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)（References）：

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[8] 劉成，周江玲，黃富城等.TEQC在GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2018.41（4）：174-176，180