1 引言
GNSS连续运行参考站的建立包括站址的选择、观测墩的设计与建造、网络的布设等工作,在没有对参考站勘选的观测数据进行品质分析的情况下,参考站系统也可以建立,往往运行得也非常有效,即使是某一参考站的观测质量或者是某一时段观测质量的不稳定,对于市域级的参考站系统,均能自动剔除和修复一些观测的粗差或者周跳,对处理的结果没有明显的影响。
但是为了确保GPS的解算质量以及省域级或更大区域连续参考系统的运行,在站址勘选的时候,对GPS接收机的观测数据进行必要的质量分析,从而更清楚地了解拟建站点周边的环境是否存在对参考站的干扰、有否引起多路径效应的反射物、以及电离层对流层的影响情况,对确保系统建设质量具有重要意义。测绘信息网http://www.othermap.com/
TEQC是由UNAVCO Facility为研究GPS监测站数据管理服务而研制的公开免费软件,其前身QC(Quality Check)程序是用Fortran编写的,移植性较差,后来UNAVCO用C语言重写了全部代码,目前仅免费提供可执行程序。
TEQC被广泛应用在城市、大型工程控制网的GPS数据预处理,有助于对观测误差的分析,特别是提高测量成果的精度。
本文就TEQC的主要功能作简单介绍,并通过对辽宁朝阳、大连等7个GNSS连续运行参考站勘选的连续观测数据的质量检测和分析,对连续运行参考站址勘选对的周边环境的要求有了更清晰的认识,积累了经验,为其他地区或省域在参考站选址时提供了参考的依据。
2 TEQC对GPS数据分析原理【1】
TEQC简单易用功能强大,它包括数据格式转换、编辑和质量检核三大功能。
TEQC中的质量检核部分对GPS/GLONASS伪距和相位观测量,以线性组合的方式分析L1、L2的多路径效应,电离层对L1载波的相位影响,电离层延迟的变化,L1、L2的信噪比以及接收机的钟漂和周跳等。
在其结果摘要文件(*.00s)中,列出了历元、观测值统计、观测失锁统计、观测值删除统计以及比较重要的结果参数MP1、MP2、o/slps值。其中MP1、MP2分别表示L1、L2载波上的多路径效应对伪距和相位影响的综合指标,o/slps表示观测值和周跳比,能直接反映出数据的周跳情况。
其中 p1、p2 分别是双频伪距观测值,为相位观测值。观测值和周跳比以另外一种形式CSR来表示:
结果文件*.ion、*.iod分别是观测时段的电离层延迟与变率,*.sn1、*.sn2分别是L1、L2信噪比。
GPS观测站点的观测环境、观测数据的质量反映在MP1、MP2、CSR值上。
3 观测数据格式转换
3.1 常用的GPS数据存储格式
常见的一般有三种数据:观测数据(OBServation data,简写OBS,为接收机记录的伪距、相位观测值)、导航数据(NAVavigation data,简写NAV,记录卫星实时发布的广播星历)和气象数据(METerological data,简写MET,记录气象仪器观测的温、压、湿度状况)。目前各类数据都以RINEX格式存储。
3.2 利用TEQC进行格式转换
在TEQC的开发过程中,众多GPS接收机厂商提供了有关各自原始数据格式的信息,使得TEQC能够将多种接收机记录的原始二进制数据转换为RINEX格式。
TEQC目前主要支持以下型号接收机数据格式:
• Trimble 下载数据格式 (DAT, MES, ION, EPH 文件)
• Trimble RT17 and RT27 格式RS-232 实时数据流文件格式
• Trimble 4700 R7, 5700, NetRS BINEX 格式
• Ashtech 下载文件格式 ("Version 3" B-, E-, S-, and D-文件)
• Ashtech MBEN/PBEN 和DBEN 格式RS-232 实时数据流文件格式
• Ashtech Z-12 CGRS R-文件格式
• Ashtech micro-Z CGRS U-文件格式
• TurboRogue/TurboStar 和Benchmark ACT 接收机数据格式ConanBinary
• Rogue/TurboRogue/TurboStar 和Benchmark ACT 接收机数据格式TurboBinary
• Leica System 500 和1200 MDB 数据格式
• Leica System 500 和1200 LB2 数据格式
• Leica MC1000/SR9600 LB2 数据格式
• Topcon TPS/Javad JPS *2 数据格式
• Rockwell Zodiac 数据格式
• Texas 设备TI-4100 GESAR & BEPP/CORE 数据格式等
对应不同型号接收机和不同类型数据格式,转换命令行方式也不同。例如转换Ashtech 接收机数据:
下载文件为标准RINEX 文件方法如下:
teqc -ash d -0.obs L1+l2+ca+p2+p1 BBJFSA03.250 > BJFS2500.03O
输入文件为BBJFSA03.250,输出文件为BJFS2500.03O。
TEQC的缺省输出格式为RINEX version 2.XX (2.10),其它格式可以在运行时指定。
4 数据编辑
利用TEQC 软件我们可以编辑标准的RINEX 文件。主要有:
• 确认已有的RINEX 文件是否符合标准格式
• 检查和编辑(增加、删除)RINEX 头文件中重要信息
• 合并多个RINEX 文件
• 按照要求对RINEX 文件进行数据分流
可以事先设置或编辑一配置文件,将需要改动和增加的条文添加到配置文件中,就可简单的完成RINEX 头文件编辑工作,如果在命令行中选择多种“开关”,也可完成数据的合并以及分流任务。
5 质量检查
TEQC可用于观测文件的质量检查,其语法为:
teqc +qc -nav n文件 o文件
其中,n文件为标准的RINEX导航星历文件;o文件为标准的RINEX原始数据文件
运行后将生成多个结果文件,其中质量检查小结在后缀为“.YYS”的文件中,在此文件中,可以查看数据的采集时间长度、数据采样率、观测期间多路径影响(MP1、MP2)、周跳、信噪比、观测能力等。参数如下(表1):
表1 设置参数表
结果文件中,可以简单地直接查看下列标记行数据:
first epoch last epoch hrs dt #expt #have % mp1 mp2 o/slps
SUM 09 5 6 00:41 09 5 6 11:12 10.52 15 23426 22955 98 0.25 0.24 2551
具体含义如下(表2):
表2 参数含义表
6 GNSS连续运行参考站的数据质量分析
6.1 本次GNSS连续运行参考站勘选站址说明
本次勘选的GNSS连续运行参考站有7个固定站组成,基本覆盖全省行政管辖区域。堪选站址全部采用ASHTECH UZ-12双频大地型GPS接收机进行观测,要求卫星截止高度角为0度,数据采样率为30秒,连续测试时间不低于24小时,测试要求有效观测量不低于85%,数据观测质量MP1和MP2不大于0.5m。
6.2 观测数据质量分析
我们就以本次勘选GNSS连续运行参考站的数据为例,介绍在GNSS连续运行参考站站址勘选中用TEQC进行数据质量分析的情况。本次试验采用的数据列于表3中,包括LNCY(辽宁朝阳)、LNXM(辽宁新民)和LNDL(辽宁大连)等7个参考站。
图1和表4列出了各站实际观测历元数与理论值的比较, 其中LNCY、LNXM、LNDL和LNFC
的实测数占到了理论值的99%以上,而LNHR、LNQY和LNZH站略低,结果表明这7个勘选站址的观测能力都很强。 图2表示了各站址观测数据的周跳数多少,LNCY、LNFC和LNZH的周跳最少,而LNHR的周跳数最多。
图1 理论观测历元数(#expt)和实际观测数(#have)统计图
图2 每周跳观测历元数(obs/slip)统计图
表3 勘选观测数据列表
表4 勘选测量数据统计值(截至高度角为0°)
所有连续运行参考站勘选观测数据的有效观测量均大于85%(表4),观测数据的MP1与MP均小于0.5 m(图3)。分析表明LNCY、LNFC站的多路径效应的影响较小,而LNHR站则相对较大;但都符合选址要求。
从信噪比统计来看(图4),随着卫星高度角的降低,信噪比也会降低。
图3 多路径效应影响分析图
图4 信噪比统计图
7 结束语
对GNSS连续运行参考站勘选数据利用TEQC软件进行质量分析,从得到的结果看,数据质量都非常稳定,基本符合GNSS连续运行参考站勘选标准,各站址的观测环境良好。
通过对数据质量检测分析不仅帮助了解预选GNSS连续运行参考站周边观测环境的好坏以及是否存在观测条件较大的变动,比如站附近电磁干扰,或暂时性的遮蔽造成GPS信号中断等;而且积累了相关工作经验,为其他地区或省域在参考站选址时提供了参考的依据。同时对其他利用GPS进行的测绘工作的数据质量分析提供了很好的参考。
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作者简介:许大力(1973-),男,辽宁省锦州市,高级工程师,大学本科,1997年武汉测绘科技大学毕业,辽宁省基础测绘院从事专业测绘工作至今。
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