韩晓冬,沈石凯,周林根,黄　磊

(1.山东科技大学山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室，山东 青岛 266590;

2.海岛(礁)测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室，山东 青岛 266590;

3.上海东华建设管理有限公司,上海 200032)

基于C#的CORS数据预处理

韩晓冬1,2,沈石凯1,2,周林根3,黄磊1,2

(1.山东科技大学山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室，山东 青岛 266590;

2.海岛(礁)测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室，山东 青岛 266590;

3.上海东华建设管理有限公司,上海 200032)

摘要：针对CORS数据预处理的不可视性和繁琐性问题,综合TEQC和QCVIEW的优势,用C#编程实现了CORS数据预处理的可视化和便捷化。详细论述了程序的设计思路,并对预处理结果数据进行了对比分析,证明该程序可以有效改善CORS观测数据的质量,并有助于进行数据质量评价。

关键词：CORS数据预处理;TEQC;QCVIEW;C#

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.03.013

中图分类号：P228.4

文献标志码：码： A

文章编号：号： 1008-9268(2015)03-0055-04

收稿日期：2015-04-10

作者简介

Abstract:As for the problem that CORS data preprocessing is invisible and complex, the advantages of TEQC and QCVIEW were combined, programmed in C# to realize the visualization and convenience of CORS data processing. Design of the program was discussed in detail, and the results were analyzed, proved that the program can effectively improve the quality of CORS data, and contribute to the data quality evaluation.

0引言

连续运行参考系统(CORS)是利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统,是空间数据基础设施最为重要的组成部分,可以获取各类空间的位置时间信息及其相关的动态变化[1]。CORS数据质量的好坏是影响CORS测量精度的主要因素之一,对CORS数据进行预处理也是进行CORS数据处理的一项重要环节。

CORS数据预处理所使用的TEQC软件不具备可视性,交互性差,并且借助于QCVIEW软件实现可视化也需要繁琐的操作。鉴于此,作者利用C#编程,完成对TEQC核心功能的可视化封装。该程序实现了对数据质量检核的批处理,且对数据质量进行分析评价生成文档,并借助于第三方QCVIEW软件使可视化成图简单化,最后对质量较差的数据进行修复。

1TEQC和QCVIEW简介

TEQC是由UNAVCO研制,并为地学研究GPS监测站数据管理服务的公开免费软件。它是完全非交互界面软件,可在UNIX系统或DOS环境下运行[2-3]。它主要包含以下三个模块:1) 数据格式转换模块(Translate);2) RINEX数据编辑模块(Edit);3) 数据质量检核模块(Quality Check)。三个模块是相互独立,互不影响的,既可以单独使用其中一个模块,也可以组合使用[4]。但它是DOS环境下的命令式软件,交互性较差,操作不方便。

QCVIEW是由UNAVCO研制,并随同TEQC软件一起使用的绘图工具[3]。在UNIX系统下或DOS环境下,QCVIEW可以分色显示一颗或所有观测卫星的电离层延迟、多路径误差等随时间变化的曲线图,还可以将屏幕图形利用-dump命令转化为PS格式输出到图形文件。其中有QCVIEW和QCVIEW32两个版本,分别在64位和32位计算机上运行,当在32位计算机上运行时,同时还需要DOS4GW.EXE的支持[3]。

2CORS数据预处理

CORS数据的预处理大致可以分为三部分:1)数据质量检核。2)分析文件的可视化成图。3)数据文件的修复。数据质量检核是利用TEQC软件对CORS数据观测文件和导航文件进行检核,生成九个分析文件,其中包括:综合分析结果(.S)、L1上多路径误差(.mp1)、L2上多路径误差(.mp2)、L1观测值信噪比(.sn1)、L2观测值信噪比(.sn2)、电离层延迟(.ion)、 电离层延迟变化率(.iod)、卫星高度角(.ele)、卫星方位角(.azi)。若只对观测文件进行检核则生成除卫星高度角和卫星方位角之外的七个分析文件[5]。分析文件的可视化成图是对质量检核生成的八个分析文件(除了汇总S文件),借助QCVIEW软件以DOSBOX为平台实现可视化。数据文件的修复主要是根据分析文件可视化的结果对误差较大历元时间段进行观测数据文件的切割及对单个卫星数据进行删除。

联系人： 沈石凯 E-mail: 244752214@qq.com

数据预处理程序界面分为三个板块:数据质量检核;质量分析可视化和数据文件修复。以某省CORS站的数据为例进行试验,介绍该程序的设计思路。

2.1　数据质量检核

根据teqc.exe命令进行检核,即为:teqc.exe+qc file1.程序对观测数据文件进行遍历以生成bat脚本,进而实现数据质量检核的批处理功能。部分程序代码如图1所示。

图1　数据质量检核代码(部分)

质量检核完成后,程序会对生成的分析汇总文件(S文件)进行指标值的提取,并根据指标阈值进行判断[2,6],以对观测数据进行质量分析生成文档[7]。部分结果如图2所示。

图2　质量检核结果文档

2.2　质量分析可视化

由于win7下的显卡驱动均不支持DOS下的全屏模式,所以本文借助于DOSBOX 0.74模拟器来进行可视化成图。通过更改dosbox-0.74.conf文件的内容实现DOSBOX的可视化,进而实现质量分析可视化的功能。部分代码如图3所示。

图3　质量分析可视化代码(部分)

根据检核生成的质量分析文档可以看出该测站第27天数据的多路径误差超出阈值,不满足要求。可对该天多路径误差分析文件进行可视化成图,如图5(a)所示。从图中可看出在430至450历元时间段内多路径误差较大,通过查看单个卫星可以发现03号卫星对应的多路径误差较大,记录这些信息,为数据文件修复做准备。

2.3　数据文件修复

当观测数据中某历元时间段内的数据质量较差时,便可以根据teqc.exe命令进行切割。例如为保留从2点到23点的数据(假设从零点到2点,23点以后的数据质量较差),可执行如下命令:

teqc.exe-st 20131026020000-e 20131026230000

source.13o> result.13o

但teqc.exe没有直接切割某一时间段的命令,作者自编程序实现了这一功能。部分代码如图4所示。

图4数据文件修复代码(部分)

根据可视化记录信息,删除430至450历元时间段内的数据。再次对数据文件进行质量检核,可视化成图。如图5(b)所示。

又或者03号卫星观测数据的质量较差,也可以利用程序删除这一卫星的观测数据,重新对数据文件进行质量检核、可视化成图,如图5(c)所示。

图5　多路径误差mp1 (a) 切割前;(b)切割后;(c) 禁用03卫星后

2.4　结果分析

从图5(a)和图5(b)可以看出,经过程序切割处理后,已将多路径误差较大历元时间段的数据删除,整体数据的多路径误差明显变小。查看切割后数据质量检核的S文件可知mp1=0.52、mp2=0.52,而数据质量分析所得的mp1=0.55、mp2=0.59,同样可以看出,删除误差较大的观测数据之后,L1和L2上的多路径误差均有所减小。

同理,对比图5(a)和图5(c),发现禁用03号卫星的观测数据之后,整体的多路径误差也减小了。禁用卫星后S文件中mp1=0.49、mp2=0.51,数据质量分析的mp1=0.55、mp2=0.59.

3结束语

在TEQC软件和QCVIEW软件优缺点的基础上,使用C#面向对象程序设计的方法,将TEQC和QCVIEW结合封装起来,实现了CORS数据预处理过程的可视化和便捷化。程序还有一些方面需要继续优化,可以尝试与一些数据处理软件相结合起来,实现CORS数据的自动化处理。

参考文献

[1]李征航, 黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉:武汉大学出版社,2013.

[2]王建军，吴北平, 冯健.TEQC和QCVIEW32在GPS观测数据预处理中的应用[J].工程地球物理学报, 2010, 7(5):634-638.

[3]赵红强, 郭际明, 李宗华, 等绘图工具QCVIEW在GPS数据预处理中的应用[J].测绘通报, 2008, (11):44-46,67.

[4]古伟洪, 田鹏波, 王振辉. 运用TEQC软件对GPS数据的预处理与质量评定[J].地理空间信息, 2008, 6(6):37-39.

[5]张显云, 姚黔贵, 张鹏飞, 等.基于TEQC的GNSS数据质量可视化表达与分析[J].测绘通报, 2014(4):26-29.

[6]郑广伟, 徐思达, 贾国宪, 等.GPS观测数据质量评价指标分析[J].海洋测绘, 2012, 32(3):37-40.

[7]罗伏军, 李 程, 岳国栋. GPS数据质量检查软件的可视化开发[J].测绘与空间地理信息, 2014, 37(2):162-164.

韩晓冬(1963-),男,江苏泰县人,教授,主要研究方向为GNSS理论及应用、测量数据处理。

沈石凯(1991-),男,山东菏泽人,硕士研究生,研究方向为卫星定位与导航技术。

周林根(1963-)，男，浙江临海人，高级工程师，主要从事港口建设和管理工作。

黄磊(1990-)，男，山东聊城人，硕士生，主要研究方向为卫星定位与导航技术。

CORS Data Processing Based on C#

HAN Xiaodong1,2,SHEN Shikai1,2,ZHOU Lingen3,HUANG Lei1,2

(1.ShandongProvincialKeyLaboratoryofGeomaticsandDigitalTechnologyofShandong

Province,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,China;

2.KeyLaboratoryofSurveyingandMappingTechnologyonIslandandReef,

NationalAdministrationofSurveying,MappingandGeoinformation,Qingdao266590,China;

3.ShanghaiDonghuaConstructionManagementCo.,Ltd.,Shanghai200032,China)

Key words: CORS data preprocessing; TEQC; QCVIEW; C#