不同軟件處理GPS數(shù)據(jù)成果比較

王熠方，任 超，鄭中天，劉海鋒，盧獻健

（1.桂林理工大學 測繪地理信息學院，廣西 桂林 541004；2.廣西空間信息與測繪重點實驗室，廣西 桂林 541004）

不同軟件處理GPS數(shù)據(jù)成果比較

王熠方1,2，任 超1,2，鄭中天1,2，劉海鋒1,2，盧獻健1,2

（1.桂林理工大學 測繪地理信息學院，廣西 桂林 541004；2.廣西空間信息與測繪重點實驗室，廣西 桂林 541004）

不同的GPS數(shù)據(jù)處理軟件在功能特點、運行程序、解算精度等方面有所區(qū)別。采用3個國產(chǎn)商業(yè)軟件HGO軟件、CGO軟件和南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件處理同一組GPS靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)，并對各軟件的解算結(jié)果進行對比分析，總結(jié)出它們各自的特點，為測量活動和科研工作提供經(jīng)驗依據(jù)。

基線解算；同步閉合環(huán)解算；對比分析；國產(chǎn)商業(yè)軟件

GPS數(shù)據(jù)處理是GPS研究的一個重要內(nèi)容。目前，GPS數(shù)據(jù)處理軟件主要分為商業(yè)GPS數(shù)據(jù)處理軟件和科研GPS數(shù)據(jù)處理軟件[1]。雖然不同軟件在數(shù)據(jù)處理方法上各有特點，但總體結(jié)構(gòu)基本上是一致的，即由數(shù)據(jù)準備、軌道計算、模型改正、數(shù)據(jù)編輯和參數(shù)估計5部分組成[2]。

1 GPS數(shù)據(jù)處理軟件

1.1 HGO數(shù)據(jù)處理軟件

中海達GPS數(shù)據(jù)處理軟件（HGO）是由廣州中海達衛(wèi)星導航技術有限公司開發(fā)的GPS數(shù)據(jù)處理和管理綜合軟件。該軟件解算精度高、使用方便，比較容易學習。在該軟件中可以同時處理基線、同步閉合環(huán)、異步環(huán)等內(nèi)容[3]。HGO數(shù)據(jù)處理流程為：

1） 在“工具”欄中，將待處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RINEX模式，如圖1。

圖1 RINEX格式轉(zhuǎn)換

2） 在HGO軟件“文件”欄中建立一個“新建項目”并完成“新建項目”的基本信息，如圖2。

3） 將數(shù)據(jù)導入HGO軟件中，在“解算設置”中設置高度截止角、采樣間隔和最小歷元等信息。點擊“處理全部基線”得到處理結(jié)果，如圖3。

圖2 新建工程

圖3 解算設置

4） 在“基線殘差序列”中要對信號接收不理想的部分進行刪除，然后再次進行“處理全部基線”，這樣可以提高處理數(shù)據(jù)的可靠度，如圖4。

圖4 殘差處理

1.2 CGO數(shù)據(jù)處理軟件

華測Compass軟件（CGO）是由上海華測導航技術有限公司開發(fā)的全中文界面的GPS數(shù)據(jù)處理軟件。該GPS數(shù)據(jù)處理軟件操作非常簡單便捷，新手比較容易學習[4]。軟件有坐標轉(zhuǎn)換、參數(shù)靜態(tài)基線處理、星歷預報、項目管理、閉合差搜索、網(wǎng)平差、成果輸出、坐標系統(tǒng)管理及坐標轉(zhuǎn)換等功能[5]。CGO軟件具有國產(chǎn)軟件特有優(yōu)勢，即很好的兼容性，除了可以處理華測本公司開發(fā)的GPS數(shù)據(jù)接收機數(shù)據(jù)外，還可以處理其他GPS接收機的數(shù)據(jù)[6]。CGO數(shù)據(jù)處理流程：

1） 如果不是標準文件，可以在“工具”欄中先將文件轉(zhuǎn)化為RINEX格式，如圖5。

圖5 RINEX轉(zhuǎn)換

2） 打開CGO軟件，建立一個“新建項目”并完成所需要的信息和設置，如圖6。

圖6 新建項目

3） 導入數(shù)據(jù)，在基線解算設置中完成“高度截止角”“采樣間隔”等設定，如圖7。

圖7 基線處理設置

4） 進行基線解算，在“殘差數(shù)據(jù)觀測值”中完善數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)處理結(jié)果更加可靠，如圖8。

圖8 殘差處理

1.3 南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件

南方GPS是由廣州南方測繪有限公司開發(fā)的GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件，可以處理一些其他接收機的數(shù)據(jù)，該軟件也是全中文界面，方便在國內(nèi)的普及[7]。

1） 如果待處理數(shù)據(jù)不是南方GPS格式的數(shù)據(jù)，需要將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標準RINEX格式數(shù)據(jù)，如圖9。

圖9 RINEX轉(zhuǎn)換

2）打開軟件，在“文件”欄中點擊“新建項目”完成項目信息以及必要的設置，如圖10。

圖10 新建項目

2） 將數(shù)據(jù)導入到軟件中，選定好“高度截止角”“采樣間隔”等設置，如圖11。

圖11 基線處理設置

3） 進行基線解算，得出結(jié)果，如圖12。

圖12 殘差處理

2 實例對比分析

為了探討和分析HGO軟件、CGO軟件和南方GPS的數(shù)據(jù)處理效果，將三種軟件在同一“高度截止角”、“采樣間隔”和“最小歷元”的設置下分別處理同一組靜態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)得到的基線和同步閉合環(huán)處理結(jié)果來比較各軟件的性能[8]。外業(yè)地點為桂林理工大學雁山校區(qū)；實驗儀器有7臺南方靜態(tài)GPS接收機、7 塊已充電的鋰電池、7套對點器基座以及7個鋁合金三腳架；實驗要求為基準站設置在周圍視野開闊的區(qū)域，高度截止角15°，每次采樣時間為2 h。各軟件的基線處理結(jié)果如表1所示，同步閉合環(huán)在x、y、z方向上的閉合差見表2、3、4以及圖13、14、15、16。

表1 基線處理結(jié)果比較

圖13 基線解算的中誤差

從表1和圖13可看出，HGO軟件與CGO軟件得到的基線長度值非常相近，而南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件所得到的基線解算中誤差與HGO和CGO相差較大。當基線長度比較短時（1 000～3 000 m）南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件的誤差要比HGO和CGO大；當基線比較長時（3 000～5 000 m）南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件的誤差要比HGO和CGO小。所以在生產(chǎn)過程中，當基線較短時，可以用HGO和CGO軟件處理靜態(tài)數(shù)據(jù)，當基線較長時，用南方數(shù)據(jù)處理軟件，這樣可以提高數(shù)據(jù)成果的可靠性。

從表2可得三種軟件在解算同步閉合環(huán)x方向上的閉合差時，HGO的誤差絕對值為0．005 m，CGO的誤差絕對值為0．002 m,南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件的誤差絕對值為0．009 m。圖14表明，CGO的閉合差曲線基本呈一條直線分布，說明CGO的解算穩(wěn)定度高，HGO有個別點的波動性較大，南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件誤差最大且不穩(wěn)定。

表2 同步閉合環(huán)在x方向上閉合差的比較/m

圖14 X方向上的閉合差

表3 同步閉合環(huán)在y方向上的閉合差比較/m

圖15 Y方向上的閉合差

從表3可以得出，3種軟件在解算同步閉合環(huán)Y方向上的閉合差時，HGO的誤差絕對平均值為0．002 m，CGO的誤差絕對平均值為0．001 m，南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件的誤差絕對平均值為0．009 m。這說明CGO和HGO的解算精度較高。圖15表明CGO和HGO的閉合差曲線比較平穩(wěn)而南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件的閉合差曲線波動較大。

表4 同步閉合環(huán)在z方向上的閉合差比較/m

圖16 Z方向上的閉合差

從表4可得三種軟件在解算同步閉合環(huán)z方向上的閉合差時，HGO的誤差絕對平均值為0．004 m，CGO的誤差絕對平均值為0．001 m，南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件為0．009 m。圖16表明CGO的閉合差曲線基本是一條直線，HGO的閉合差曲線稍有波動，南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件的閉合差曲線波動最大。

由表2、3、4和圖14、15 、16可知，無論是在x、y或者z方向上，CGO軟件解算同步閉合環(huán)的閉合差始終是最小的而且數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，而南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件的閉合差比較大。綜上，在解算閉合環(huán)閉合差時，CGO軟件的數(shù)據(jù)可靠性最高，HGO軟件的數(shù)據(jù)可靠性次之，南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件最差。

從操作的難易程度上講，由于3種軟件都是國產(chǎn)軟件，其界面是全中文界面，界面內(nèi)容比較直觀，容易學習，且數(shù)據(jù)處理流程比較簡潔，符合國人的操作習慣，得到的結(jié)論報告也都比較全面，因此，在操作的難易方面，這3種軟件并沒有太大的差別，都比較容易學習和操作。

3 結(jié) 語

HGO 軟件、CGO軟件和南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件在基線和閉合環(huán)的解算中精度有優(yōu)劣之分。在基線解算中如果基線長度較短，HGO軟件和CGO軟件的解算精度比南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件高，當基線長度較長時，南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件的解算精度比HGO軟件和CGO軟件要高。在同步閉合環(huán)解算過程中，CGO軟件的解算精度最好，HGO軟件次之，南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件最差。因此，在實際生產(chǎn)解算靜態(tài)數(shù)據(jù)的過程中，當基線較短時，可以用HGO和CGO軟件處理基線，當基線較長時應該用南方數(shù)據(jù)處理軟件。當解算同步閉合環(huán)時，應該用CGO軟件來提高解算精度。由于本文只是采用同一條件下的靜態(tài)數(shù)據(jù)，對于不同觀測條件以及觀測時間長度的處理效果需要進一步分析。

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P228

B文章編號：1672-4623（2017）06-0054-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.016

2016-03-22。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41461089）；廣西自然科學基金資助項目（2014GXNSFAA118288）；廣西“八桂學者”崗位專項經(jīng)費資助項目；廣西空間信息與測繪重點實驗室基金資助項目（桂科能1207115-07，130511407）。

王熠方，碩士研究生，研究方向為GPS數(shù)據(jù)處理及工程應用研究。