基于C#的CORS數據預處理

韓曉冬,沈石凱,周林根,黃　磊

(1.山東科技大學山東省基礎地理信息與數字化技術重點實驗室，山東 青島 266590;

2.海島(礁)測繪技術國家測繪地理信息局重點實驗室，山東 青島 266590;

3.上海東華建設管理有限公司,上海 200032)

基于C#的CORS數據預處理

韓曉冬1,2,沈石凱1,2,周林根3,黃磊1,2

(1.山東科技大學山東省基礎地理信息與數字化技術重點實驗室，山東 青島 266590;

2.海島(礁)測繪技術國家測繪地理信息局重點實驗室，山東 青島 266590;

3.上海東華建設管理有限公司,上海 200032)

摘要：針對CORS數據預處理的不可視性和繁瑣性問題,綜合TEQC和QCVIEW的優勢,用C#編程實現了CORS數據預處理的可視化和便捷化。詳細論述了程序的設計思路,并對預處理結果數據進行了對比分析,證明該程序可以有效改善CORS觀測數據的質量,并有助于進行數據質量評價。

關鍵詞：CORS數據預處理;TEQC;QCVIEW;C#

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.03.013

中圖分類號：P228.4

文獻標志碼：碼： A

文章編號：號： 1008-9268(2015)03-0055-04

收稿日期：2015-04-10

作者簡介

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

連續運行參考系統(CORS)是利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統,是空間數據基礎設施最為重要的組成部分,可以獲取各類空間的位置時間信息及其相關的動態變化[1]。CORS數據質量的好壞是影響CORS測量精度的主要因素之一,對CORS數據進行預處理也是進行CORS數據處理的一項重要環節。

CORS數據預處理所使用的TEQC軟件不具備可視性,交互性差,并且借助于QCVIEW軟件實現可視化也需要繁瑣的操作。鑒于此,作者利用C#編程,完成對TEQC核心功能的可視化封裝。該程序實現了對數據質量檢核的批處理,且對數據質量進行分析評價生成文檔,并借助于第三方QCVIEW軟件使可視化成圖簡單化,最后對質量較差的數據進行修復。

1TEQC和QCVIEW簡介

TEQC是由UNAVCO研制,并為地學研究GPS監測站數據管理服務的公開免費軟件。它是完全非交互界面軟件,可在UNIX系統或DOS環境下運行[2-3]。它主要包含以下三個模塊:1) 數據格式轉換模塊(Translate);2) RINEX數據編輯模塊(Edit);3) 數據質量檢核模塊(Quality Check)。三個模塊是相互獨立,互不影響的,既可以單獨使用其中一個模塊,也可以組合使用[4]。但它是DOS環境下的命令式軟件,交互性較差,操作不方便。

QCVIEW是由UNAVCO研制,并隨同TEQC軟件一起使用的繪圖工具[3]。在UNIX系統下或DOS環境下,QCVIEW可以分色顯示一顆或所有觀測衛星的電離層延遲、多路徑誤差等隨時間變化的曲線圖,還可以將屏幕圖形利用-dump命令轉化為PS格式輸出到圖形文件。其中有QCVIEW和QCVIEW32兩個版本,分別在64位和32位計算機上運行,當在32位計算機上運行時,同時還需要DOS4GW.EXE的支持[3]。

2CORS數據預處理

CORS數據的預處理大致可以分為三部分:1)數據質量檢核。2)分析文件的可視化成圖。3)數據文件的修復。數據質量檢核是利用TEQC軟件對CORS數據觀測文件和導航文件進行檢核,生成九個分析文件,其中包括:綜合分析結果(.S)、L1上多路徑誤差(.mp1)、L2上多路徑誤差(.mp2)、L1觀測值信噪比(.sn1)、L2觀測值信噪比(.sn2)、電離層延遲(.ion)、 電離層延遲變化率(.iod)、衛星高度角(.ele)、衛星方位角(.azi)。若只對觀測文件進行檢核則生成除衛星高度角和衛星方位角之外的七個分析文件[5]。分析文件的可視化成圖是對質量檢核生成的八個分析文件(除了匯總S文件),借助QCVIEW軟件以DOSBOX為平臺實現可視化。數據文件的修復主要是根據分析文件可視化的結果對誤差較大歷元時間段進行觀測數據文件的切割及對單個衛星數據進行刪除。

聯系人： 沈石凱 E-mail: 244752214@qq.com

數據預處理程序界面分為三個板塊:數據質量檢核;質量分析可視化和數據文件修復。以某省CORS站的數據為例進行試驗,介紹該程序的設計思路。

2.1　數據質量檢核

根據teqc.exe命令進行檢核,即為:teqc.exe+qc file1.程序對觀測數據文件進行遍歷以生成bat腳本,進而實現數據質量檢核的批處理功能。部分程序代碼如圖1所示。

圖1　數據質量檢核代碼(部分)

質量檢核完成后,程序會對生成的分析匯總文件(S文件)進行指標值的提取,并根據指標閾值進行判斷[2,6],以對觀測數據進行質量分析生成文檔[7]。部分結果如圖2所示。

圖2　質量檢核結果文檔

2.2　質量分析可視化

由于win7下的顯卡驅動均不支持DOS下的全屏模式,所以本文借助于DOSBOX 0.74模擬器來進行可視化成圖。通過更改dosbox-0.74.conf文件的內容實現DOSBOX的可視化,進而實現質量分析可視化的功能。部分代碼如圖3所示。

圖3　質量分析可視化代碼(部分)

根據檢核生成的質量分析文檔可以看出該測站第27天數據的多路徑誤差超出閾值,不滿足要求。可對該天多路徑誤差分析文件進行可視化成圖,如圖5(a)所示。從圖中可看出在430至450歷元時間段內多路徑誤差較大,通過查看單個衛星可以發現03號衛星對應的多路徑誤差較大,記錄這些信息,為數據文件修復做準備。

2.3　數據文件修復

當觀測數據中某歷元時間段內的數據質量較差時,便可以根據teqc.exe命令進行切割。例如為保留從2點到23點的數據(假設從零點到2點,23點以后的數據質量較差),可執行如下命令:

teqc.exe-st 20131026020000-e 20131026230000

source.13o> result.13o

但teqc.exe沒有直接切割某一時間段的命令,作者自編程序實現了這一功能。部分代碼如圖4所示。

圖4數據文件修復代碼(部分)

根據可視化記錄信息,刪除430至450歷元時間段內的數據。再次對數據文件進行質量檢核,可視化成圖。如圖5(b)所示。

又或者03號衛星觀測數據的質量較差,也可以利用程序刪除這一衛星的觀測數據,重新對數據文件進行質量檢核、可視化成圖,如圖5(c)所示。

圖5　多路徑誤差mp1 (a) 切割前;(b)切割后;(c) 禁用03衛星后

2.4　結果分析

從圖5(a)和圖5(b)可以看出,經過程序切割處理后,已將多路徑誤差較大歷元時間段的數據刪除,整體數據的多路徑誤差明顯變小。查看切割后數據質量檢核的S文件可知mp1=0.52、mp2=0.52,而數據質量分析所得的mp1=0.55、mp2=0.59,同樣可以看出,刪除誤差較大的觀測數據之后,L1和L2上的多路徑誤差均有所減小。

同理,對比圖5(a)和圖5(c),發現禁用03號衛星的觀測數據之后,整體的多路徑誤差也減小了。禁用衛星后S文件中mp1=0.49、mp2=0.51,數據質量分析的mp1=0.55、mp2=0.59.

3結束語

在TEQC軟件和QCVIEW軟件優缺點的基礎上,使用C#面向對象程序設計的方法,將TEQC和QCVIEW結合封裝起來,實現了CORS數據預處理過程的可視化和便捷化。程序還有一些方面需要繼續優化,可以嘗試與一些數據處理軟件相結合起來,實現CORS數據的自動化處理。

參考文獻

[1]李征航, 黃勁松.GPS測量與數據處理[M].武漢:武漢大學出版社,2013.

[2]王建軍，吳北平, 馮健.TEQC和QCVIEW32在GPS觀測數據預處理中的應用[J].工程地球物理學報, 2010, 7(5):634-638.

[3]趙紅強, 郭際明, 李宗華, 等繪圖工具QCVIEW在GPS數據預處理中的應用[J].測繪通報, 2008, (11):44-46,67.

[4]古偉洪, 田鵬波, 王振輝. 運用TEQC軟件對GPS數據的預處理與質量評定[J].地理空間信息, 2008, 6(6):37-39.

[5]張顯云, 姚黔貴, 張鵬飛, 等.基于TEQC的GNSS數據質量可視化表達與分析[J].測繪通報, 2014(4):26-29.

[6]鄭廣偉, 徐思達, 賈國憲, 等.GPS觀測數據質量評價指標分析[J].海洋測繪, 2012, 32(3):37-40.

[7]羅伏軍, 李 程, 岳國棟. GPS數據質量檢查軟件的可視化開發[J].測繪與空間地理信息, 2014, 37(2):162-164.

韓曉冬(1963-),男,江蘇泰縣人,教授,主要研究方向為GNSS理論及應用、測量數據處理。

沈石凱(1991-),男,山東菏澤人,碩士研究生,研究方向為衛星定位與導航技術。

周林根(1963-)，男，浙江臨海人，高級工程師，主要從事港口建設和管理工作。

黃磊(1990-)，男，山東聊城人，碩士生，主要研究方向為衛星定位與導航技術。

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#