幾種不同的GPS數據軟件的對比①

王明孝，張之孔，2，馬懷武，郝恒強

（1.68029部隊，甘肅 蘭州730020；2.蘭州大學，甘肅 蘭州730000）

0 引 言

目前，GPS數據后處理軟件較多，作為一般數據處理，常用的國內GPS數據處理軟件主要有南方測繪公司的GPSadj，中海達數據后處理軟件ZHD2003以及合眾思壯的LandTop數據處理軟件，國外的主要有Pinnacle軟件。而這些商業軟件與科研型軟件在功能、數據處理過程等方面都有一定的區別，各商業軟件本身也具有各自的特點，結合酒泉風電場19個風場400多個D、E級GPS控制點數據的解算著重對這幾個具有代表性的軟件特點進行分析對比，結果可供參考。

1 科研軟件和商業軟件的功能比較

1.1 基線解算軟件的性能對比

Pinnacle、GPSadj、ZHD2003、LandTop均為各商業公司提供的隨機基線解算商業軟件，具有快速、高效和操作簡便等優點，使用非常廣泛；而Gamit是解算基線的科研型軟件，具有模型復雜、功能強大等特點，解算長基線時，可以對某些誤差影響進行研究，建立更優的改正模型，基線解算精度高。表1示出了Gamit軟件和商業軟件的主要功能對比［1]。

1.2 基線解算軟件的數學模型對比

科研軟件中設置有多種改正模型選項，可對測量數據中的絕大多數影響因素進行模型改正，對同一影響因素還可提供有多種模型改正以盡可能提高成果精度［2]。商業軟件更注重軟件的快速高效性，采用的模型較為簡單，僅對主要誤差源進行模型選項設置，表2示出了科研軟件和商業軟件在模型設置方面的對比。

表1 Gamit軟件和商業軟件的主要功能對比

表2 Gamit軟件和商業軟件的數學模型選項對比

2 幾種商業軟件的功能比較

Pinnacle、GPSadj、ZHD2003、LandTop這四個商業軟件都可進行正常的控制網數據處理，但在一些功能上有不小的區別［3]，表3列出了這幾個軟件在應用方面的一些不同。

表3 幾種商業軟件的對比

3 幾種商業軟件的基線解算比較

2008年酒泉千萬千瓦級風電場基礎控制測量工程D級GPS控制網由46個點（包括4個已知成果的國家等級控制點）組成，我們共投入了8臺三種型號的雙頻GPS接收機，包括2臺單頻GPS接收機和6臺雙頻GPS接收機。該控制網中新布設的所有控制點與4個已知點控制點聯測時段數≥1.6，每個時段長≥45min，其他設置按照D級GPS點測量規范制定，聯測基線長度平均約2.8 km，形成160個同步環，圖1為該控制網網圖。

由于使用儀器為幾家廠家生產，將所有接收機采集的數據均轉換成標準的RINEX格式，分別使用Pinnacle、GPSadj、ZHD2003、LandTop這四個后處理軟件進行基線處理。基線解算情況見表4.

圖1 控制網網圖

表4 幾種商業軟件在完成基線解算的情況對比

從數據的導入到完成基線解算，每個商業軟件都有所區別，尤其在數據導入完整性和正常完成基線解算方面差異明顯，而這也是正常完成平差解算的關鍵，Pinnacle軟件和ZHD2003軟件相比優勢較明顯，在整個基線處理過程中能正常穩定運行，并且能完成基線解算，而ZHD2003對數據質量的要求比較高［4－5]。

4 幾種商業軟件的網平差結果比較

經過基線解算后，需要對基線處理結果網平差，一般來說，只要能完成正常的基線解算且沒有粗差，都可以進行網平差。對Pinnacle和ZHD2003兩個軟件的網平差結果加以比較說明。

4.1 自由網平差

從表5可以看出，在自由網平差情況下Pinna－cle的平差結果相對精度要比ZHD2003精度高。但是在點位坐標上兩個軟件相差還是很大的（緯度：0.256″、經度：0.026″、高程：4.3m 左右），這些較差主要是由于各軟件引用的模型不一致導致的。

4.2 約束網平差

通過固定DC004號點進行約束網平差，ZHD2003和Pinnacle兩個軟件的平差效果基本相同，見表6，點位中誤差均為0.000 2m左右，點位坐標基本上沒有多大的差異（緯度：0.006″、經度：0.0001″、高 程：0.003m 左 右）。并 且 通 過 將DC004的已知坐標與進行自由網平差的坐標進行對比也可得到，Pinnacle解算的自由網平差結果更為接近已知坐標值。

通過運用這兩個解算軟件過程我們也可以看出，ZHD2003在進行網平差時比較直觀，平差設置比較簡單，生成的平差報告只說明了平差結果的一些主要信息。然而，Pinnacle在進行網平差時，平差設置項目較多，可以進行同步環和異步環檢驗，而且還可以對平差結果進行詳細的分析說明，平差報告包含了網平差過程中的很多信息，用直方圖的形式進行直觀的說明。在網平差的結果上看，Pinnacle相對而言比ZHD2003要精確一點。

表5 自由網平差結果對比

表6 約束網網平差結果對比

5 結 論

目前市場上GPS型號眾多，同一單位購買了不同型號的GPS設備，這就產生了數據混算的問題，通過轉換為RINEX格式，可以聯合處理各種儀器觀測得到的數據，而且不同處理軟件的平差結果對同一點位的約束網平差值較差不會超過±10 mm，因此，用不同軟件處理低等級不同型號類型儀器聯合作業的數據是完全可行的。對于C級以上（含C級）控制點的數據解算，建議使用Gamit或Pinnacle軟件，內部解算模型相比國內商業軟件有一定的優勢，解算精度較高，特別是在穩定性方面以及軟件成熟度上都比其他軟件好些。

［1]盧獻健，任 超.GPS數據處理科研軟件與商業軟件對比分析［J].全球定位系統，2007，32（5）：25－27.

［2]劉慶元，王潛心，米振宇，等.GPS基線處理軟件中若干問題的研究［J].礦山測量，2005，30（2）：31－33.

［3]廖繁茂，羅長林，劉祖強，等.GPS工程控制網數據處理軟件的比較分析［J].測繪通報，2009（1）：16－17.

［4]張紅賦.GPS基線處理應注意的幾個問題［M].物探裝備，2003，13（4）：271－273.

［5]王 勇，喬建林.基于RINEX格式的GPS聯合作業數據統一處理［J].現代測繪，2008，31（4）：15－16.