TEQC在GPS數據質量檢查中的常見問題及解決方案

李 沖,何鑫星,劉云青

(1.武漢大學測繪學院,湖北 武漢430079;2.國家測繪產品質量監督檢驗測試中心,四川 成都610041)

0 引 言

TEQC(Translation,Editing and Quality Checking)是功能強大且簡單易用的GNSS數據預處理軟件,是由UNAVCO Facility(美國衛星導航系統與地殼形變觀測研究大學聯合體)研制的為地學研究GPS監測站數據管理服務的公開免費軟件,主要功能有格式轉換、編輯和質量檢核[1-2]。其中,格式轉換可將許多不同廠家的GPS接收機觀測(二進制)文件轉換為 RINEX文件,也可以在RINEX文件的不同格式之間轉換;編輯功能可用于RINEX文件字頭塊部分,也可進行數據文件的任意切割與合并、觀測值類型的刪減、衛星系統的選擇及特定衛星的禁用;質量檢核可以反映出GPS數據的電離層延遲、多路徑影響、接收機周跳、衛星信號信噪比等信息。

TEQC的功能非常強大,對 RINEX格式的GPS、GLONASS及部分其它數據都能處理,同時TEQC軟件有各種操作系統下使用的版本,包括Unix、Linux、MacOS 以及 Window s的 DOS等。主要介紹的是WINDOWS操作系統的版本,重點介紹GPS觀測數據的質量檢查及一些最基本的操作命令,并對TEQC在使用過程中遇到的一些常見問題進行了歸納和總結,同時根據作者經驗提出了相應的解決方案。

1 TEQC用于GPS數據質量檢查時的常用命令

1.1 常用語法

TEQC的基本語法結構為:teqc{操作選項}[輸入文件1][輸入文件2]……。在使用操作選項時:“-”表示要輸入部分信息或表示要關掉一些操作選項,“+”表示要輸出部分信息或表示要打開一些操作選項,只要含有“-”或“+”的都表示是命令選項。例如:teqc+id表示輸出teqc版本號及計算機時間等信息,teqc++config表示輸出teqc當前的設置信息。

1.2 常用命令

1)數據轉換

二進制文件格式轉換為 RINEX格式的命令為[1-3](以T RIMBLE的*.DAT文件為例)

teqc-tr do-week****+nav result.**n+met result.**m source.dat＞result.**o

其中,-tr:表示接收機類型是Trimble;do:是-tr的參數,d表示是下載(Download)的文件,o表示用戶所感興趣的是o文件(標準輸出);-week****:是 GPS周,可以用 GPS周表示,也可以用YYYY:MM:DD表示,也可用YYYY:DOY;其中 ,“:”符號可以用“/”表示 ;+nav result.**n:表示用戶也希望輸出N文件;+met result.**m:表示用戶也希望輸出M 文件,但需要提供MET文件;source.dat:是標準輸入文件;＞result.**o:是標準輸出文件。

2)數據編輯

①GPS/GLONASS衛星數據的分隔

部分接收機可以同時記錄GPS和GLONASS的數據。分隔兩個星座數據的命令為:teqc–R source.**o＞GPS.**o或teqc-G source.**o＞GLONASS.**o

②RINEX格式驗證及標準化

命令為:teqc source.**o或teqc source.**o＞result.**o

③文件頭的編輯和提取

以編輯點名為例,其命令為:teqc-O.mo monument source.**o＞result.**o,目的是將source.**o文件中的點名改為monument,輸出文件為result.**o。O文件頭部分常用的設置有:-O.rno:點名;-O.mn:測站編號;-O.at:天線類型;-O.an:天線編號;-O.rt:接收機類型。-O.int:采樣率間隔;+O.c:追加注釋行記錄。

3)質量檢查

進行質量檢查的基本語句為:不使用導航文件時:teqc+qc cham0020.02o;使用導航文件時:teqc+qc-nav cham0020.02n cham0020.02o。執行上面語句之后,將生成如下幾個文件[4-5]:

cham0020.ion電離層觀測值;

cham0020.iod電離層觀測值變率;

cham0020.mp1 P1多路徑觀測值(包括接收機噪聲);

cham0020.mp2 P2多路徑觀測值(包括接收機噪聲);

cham0020.sn1 L1頻率上的信噪比;

cham0020.sn2 L2頻率上的信噪比;

cham0020.azi衛星方位角;

cham0020.ele衛星高度角;

cham0020.02s質量檢查摘要文件。

其中,cham0020.02s是質量檢查統計的結果文件,是TEQC軟件的核心部分,主要用于對觀測數據的質量評定,一般情況下觀測人員主要是對該文件進行檢查,從而確定觀測數據的質量。其它幾個文件主要用于作圖,從而可直觀的對每一顆衛星的單項質量進行檢查。

2 TEQC在GPS數據質量檢查時的常見問題及對策

由于GPS儀器類型繁多,數據格式各不相同,經隨機軟件轉換的RINEX格式數據也不盡相同,部分GPS接收機廠商并未嚴格遵循IGS公約,導致使用TEQC進行GPS數據質量檢查時出現錯誤,不能得出正常的檢查結果,其主要原因有以下幾種情況[6]。

1)頭文件中部分字符過長,導致其所在行占的字節數超出IGS公約的規定,主要由觀測者及觀測單位用漢語錄入過多文字造成。

解決方案:減少漢字或字符輸入長度。

2)部分國產及極少部分進口GPS接收機采用隨機軟件轉換的O文件其頭文件格式未嚴格執行IGS公約的規定,主要是文件頭中部分行的注釋未對齊。

解決方案:按標準頭文件格式修改,進口GPS接收機也可采用TEQC自帶的格式轉換功能重新轉換O文件及N文件。

3)不同版本TEQC執行數據質量檢查命令的區別,部分版本 TEQC使用 TEQC+QC*****.O****N命令進行檢查,最新版TEQC應使用TEQC+QC*****.O命令進行檢查。

4)O文件觀測數據存在問題,不符合TEQC對觀測文件結束歷元的要求,主要由于觀測數據的最后一個或幾個歷元數據量不足或碼定位失敗造成。

解決方案:刪除最后一個歷元或幾個歷元的數據,重新檢查。

5)RINEX轉換版TEQC無法識別,目前最新版TEQC能正常識別的版本有2、2.10、2.11,部分接收機的轉換版本結果有2.20,3.10等,導致TEQC無法執行檢查。

解決方案:將O文件的頭文件第一行RINEX VERSION修改為 TEQC可識別的版本號,只要其他格式正確,則可正常檢查,版本號不影響檢查結果。

6)teqc檢查結果文件S文件能夠正常輸出,其數據可利用率及多路徑效應結果不正確,多見于國產接收機,主要由于其觀測數據類型不全造成,主要是缺少P碼數據,該情況TEQC無法進行質量檢查。對于精度要求較高的項目,建議不采用該類型接收機。

7)teqc檢查結果文件S文件能夠正常輸出,各項結果均正常,但數據可利用率為“n/a”,其主要由期望總觀測值數量未計算造成,該種情況主要原因是N文件缺失或損壞。

解決方案:重新轉換二進制格式原始觀測數據獲取N文件或在IGS公開網站上下載與O文件年積日對應的導航文件。

8)當被檢查數據所在目錄過長或者所在目錄中有空格時,TEQC會出現不能正常檢查的現象。

解決方案:將 TEQC和檢查數據的所在路徑縮短并去除空格。

9)teqc檢查結果文件S文件能夠正常輸出,其可利用的觀測數據量卻為零或近似為零,這種情況較為少見,主要由于GPS接收機或天線出現問題造成。這種問題可通過查看S文件中的衛星觀測情況和定位情況標示符進行判定。在衛星觀測欄里,如果24 h的連續觀測文件中,“C”標記出現2次以上,說明接收機有問題;如果出現大量的“L”標記,說明天線有問題。和定位有關的符號其意義列舉如下:^表示有較大的位置變化;X表示碼定位失敗;C表示定位比較散亂;H表示水平方向定位不準;V表示高程方向定位不準;T表示各個方向定位均不準;＞表示動態測量正常;o表示靜態測量正常;O表示觀測量不足;E表示星歷不足;S表示衛星數不足。

3 結 論

TEQC作為目前國際上通用的GPS數據轉換、編輯、質量檢查工具,已不再單純用于IGS站的GPS數據,隨著高精度GPS數據處理技術在測繪領域的廣泛應用,其應用范圍也不斷擴大,熟練使用TEQC工具已成為GPS數據處理人員的基本技能。簡單介紹了 TEQC的常用命令,并根據作者多年使用 TEQC的經驗總結了其在GPS數據質量檢查中碰到的一些常見問題和解決方案,以供測繪同仁參考。

[1]UNAVCO Facility.TEQC[EB/OL].2008-02-15,[2010-5-17],http:∥www.unavco.ucar.edu/software/teqc/teqc.html.

[2]Cambert D,Kelz R,Cabrecque J,et al.NSFAnnual-Rpt2002[EB/OL].2002-10-01,http:∥www.unavco.ucar.edu/aboutus/publications/fy-2002/NSFAnnualRpt2002.pdf.

[3]Werner G.the receiver independent exchange format Version 2.10[EB/OL].2007-11-10,http:∥igscb.jpl.nasa.gov/igscb/data/format/rinex210.txt.

[4]徐紹銓,張華海,楊志強,等.GPS測量原理及其應用[M].武漢:武漢大學出版社,2003.

[5]劉基余.GPS衛星導航定位原理與方法[M].北京:科學出版社,2003.

[6]項 霞,王 輝,周遠光,等.GPS RINEX格式原始數據檢查技術的討論[J].測繪質量監督與管理,2007,14(2):19-22.