TBC輔助程序設計與實現

吳 偉

（1.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

TBC輔助程序設計與實現

吳 偉1

（1.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

針對TBC軟件輸出的成果報告沒有按照我國GPS測量規范作全面的統計分析和質量檢核，還需要進行人工編輯，自動化能力較弱的缺陷，在TBC輸出的數據文件基礎上，設計了TBC輔助程序，并用VB．NET加以實現，解決了TBC輸出的成果報告與我國GPS測量規范和測量習慣不一致的問題。

TBC；重復基線；同步環；異步環

隨著GPS定位技術在測量領域的廣泛應用，各種隨機數據處理軟件或專用的數據處理軟件得到了極大發展[1-2]。美國天寶（Trimble）公司作為全球的GPS產品提供商，其隨機數據處理軟件被我國廣大測繪工作者所采用[3-5]。2011年，TGO基線解算功能失效，Trimble公司推出了繼TGO 1．63之后的新一代GPS數據后處理軟件TBC（Trimble Business Center）。

盡管TBC較TGO的功能更加強大、界面更加人性化，而且增加了許多與測繪工程數據處理相關的功能[6-8]，但TBC在精度評定與報告輸出方面與我國GPS測量規范和測量習慣存在差異的現狀并沒有改變。比如，在GNSS閉合環報告中，沒有區分同步環或者異步環，而且同步環、異步環的檢核都是統一的標準，而不是按照我國規范進行區別對待；在閉合環報告總結和基線處理報告總結中，都只是按水平精度和垂直精度作為通過與否的標準，而不是按照三分量的形式進行統計，這些差異給實際工作帶來了一些麻煩。針對這種差異，筆者用VB．NET編寫了TBC輔助程序，解決了TBC軟件固有的缺陷，是TBC軟件的一個重要補充。

1 可行性分析

輔助程序源數據來源于TBC數據交換文件（*.asc）、基線處理報告（*.txt）、GNSS閉合環報告（*.txt）以及無約束平差報告（*.txt）。在基線處理報告文件內，包含有基線解算類型、水平精度及垂直精度等重要信息。但是，在基線處理報告和數據交換文件內都沒有顯示基線解算ID，如果直接在2個文件之間進行數據交換，當遇到重復基線時，數據會出現混亂，不能一一對應。通過研究GNSS閉合環報告發現，該報告中既含有可以與基線處理報告文件進行唯一數據連接的解算ID，又含有與asc文件建立唯一連接的有效信息。在基線處理報告和GNSS閉合環報告中，隨基線名稱后面的基線解算ID是一一對應的，可以作為2個文件進行數據連接的唯一識別ID；在數據交換文件和GNSS閉合環報告中，起止點名和開始觀測時刻（年：月：日：時：分：秒）可以作為數據連接的唯一識別ID。TBC輔助程序總體設計如圖1所示。

圖1 TBC輔助程序流程圖

2 程序設計

2.1 基線檢核

1）基線檢核。基線檢核由單基線總結和重復基線檢核2個部分組成。單基線總結內容包括：基線編號、起始點號、終止點號、X分量、Y分量、Z分量、基線長、水平精度、RMS、垂直精度、相對誤差、起始時間、終止時間、解類型等。重復基線檢核包括重復基線較差的計算（觀測時段＜3）和重復邊各時段平差值中誤差、相對誤差的計算（觀測時段≥3）。

國家GPS測量規范規定，復測基線長度較差ds應滿足[10]：

基線平差值中誤差：

式中，Δd=di-d， di為基線觀測值，d為各時段基線觀測值的平均值。相對誤差為md/d，且要求md/d≤b。式中，b為比例誤差系數，單位為10-6。

2）模塊設計。重復基線信息總結模塊需要的數據來源于存儲基線信息的數據交換文件（數組ab），ab中已經包含了重復基線的需求信息。在TBC中，基線作為有方向的向量，對于任何一條基線，起點不同或觀測時間不同，基線向量也就不同。重復基線可能有2 種情況：①起點和終點一樣的基線；②一條基線的起點等于另一條基線的終點，且該基線終點等于另一條基線的起點。

在具體實現時，循環2次即可。在字符串數組ab中，利用其基線坐標三分量計算各基線長度，當觀測時段小于3個時，進行重復基線較差的計算；當觀測時段多于3個時段，進行重復邊各時段平差值中誤差和相對誤差的計算，具體流程見圖2。

圖2 重復基線總結流程圖

2.2 閉合環檢核

1）同步/異步環提取。同步環/異步環的提取，主要利用GNSS閉合環報告中組成閉合環的各基線成員信息和數據交換文件中對應的該基線觀測起止時刻、停止時刻，并顧及GPS網等級和同步觀測時間來實現。首先，需要確定該閉合環包括的所有基線向量；其次，找出環中所有基線同步觀測的時段，即在對該閉合環實施觀測時，GPS接收機的最晚開機時刻和最早關機時刻；最后，如果同步觀測時段大于各級GPS控制網所規定的有效觀測時段長度，則認為該閉合環為同步觀測閉合環；反之，則為異步環。

2）同步/異步環檢核。國家GPS測量規范規定，對閉合環須進行 X、Y、Z 三維坐標分量閉合差檢核及同步環/異步環閉合差檢核[9]。在GNSS閉合環報告的不合格環信息中，已經給出了閉合環的ΔX、ΔY、ΔZ分量閉合差，這在TGO報告中是沒有的。

同步環坐標分量閉合差及環閉合差限差檢核公式為[10]：

異步環坐標分量閉合差及環閉合差限差檢核公式為[10]：

3）模塊設計。閉合環名稱是由組成該環的所有基線的矢量ID構成的，如“PV56-PV54-PV57”。基線的矢量ID（如PV56）就是區別各基線的唯一標識符，如“CPI382→ CPII1145（ PV56）”。然后，通過基線起始點名和基線開始觀測時刻，與數據交換文件建立連接。值得注意的是，在數據交換文件中，基線開始觀測和結束觀測時刻是UTC時間，而GNSS閉合環報告開始觀測時刻是北京時間，二者時差8 h。最后，根據同步環/異步環判別方法分離GNSS閉合環，并進行質量檢核。GNSS同步環與異步環質量檢核及信息總結流程如圖3所示。

3 實例分析

筆者利用某高鐵CPI控制網復測成果對軟件進行了測試。該控制網共有10個CPI點，正線長30 km，呈帶狀分布，坐標系統為CGCS2000，采用TBC 2．50進行數據處理。將TBC數據交換文件、基線處理報告文件、GNSS閉合環報告文件以及無約束平差報告文件分別導入TBC輔助程序設計，并進行各項設置，可得基線統計信息：基線總數79條，基線邊中最弱邊為CPI382→CPII1145，邊長中誤差為3．3 mm，相對中誤差為1/9 985 357；重復基線47條，其中互差最大的為CPI385->CPI382，邊長10 730．129 6 m，互差15．05 mm，允許誤差31．61 mm，質量合格，重復基線總結界面如4所示。

圖3 同步環與異步環總結流程圖

圖4 重復基線總結界面

為了分析軟件同步/異步環提取及精度評定的可靠性，利用整個GPS網Rinex標準格式的觀測數據，分別用TBC 2．50、Compass、中海達GPS數據處理軟件、南方GPS數據處理軟件進行解算，將生成的閉合環報告與TBC輔助程序運算結果進行比較，統計結果如圖5、表1所示。

圖5 同步環與異步環總結界面

表1 不同軟件統計結果對比

由表1可知，TBC輔助程序統計結果與Compass、中海達、南方GPS數據處理軟件所得同步環、異步環的個數比較一致。

4 結 語

結合生產實際情況和工作體會，完成了TBC輔助程序，并將其應用于實際生產，取得了良好的效果。解決了TBC輸出的基線處理報告、GNSS閉合環報告與我國GPS測量規范和測量習慣存在差異的問題，使得基線檢核與總結、重復基線檢核與總結、同步/異步環提取及質量檢核變得非常簡單，人工編輯少、自動化能力強，具有很好的實用性。

[1] 陳秋杰,張興福,王兵海,等．GPS控制網成果報告自動生成軟件設計與實現[J]．測繪通報,2010(3):38- 40

[2] 劉大杰,白征東．一種網三維平差的數學模型[J]．測繪學報,1997,26(1):38-41

[3] 白鐵勇．TGO輔助程序設計[D]．成都:成都理工大學,2010

[4] 羅賢茂,陳軍勝．在TGO中實現以三維坐標分量方式統計環閉合差[J]．四川測繪,2007,30(1):41-43

[5] 白鐵勇,余代俊,付崇江．基于TGO軟件的GPS網同步環及異步環提取[J]．測繪科學,2011,36(3):102-103

[6] TBC軟件數據處理與使用[S]．

[7] Trimble Navigation Limited． Trimble Business Center Tutorial [M]．USA:Trimble,2011

[8] 徐以廳,宋濟宇．基于Trimble VISION 技術的照相測量法的應用[J]．測繪通報,2012(9):100-101

[9] 李征航,黃勁松．GPS測量與數據處理[M]．武漢:武漢大學出版社,2005

[10] GB/T 18314-2009．全球定位系統（GPS）測量規范[S]．

P228

B

1672-4623（2016）06-0083-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.027

吳偉，碩士，主要從事水利水電安全監測工作。

2014-07-29。