GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的實現(xiàn)

韓雪峰，鄭國慶

(61365部隊，天津 300140)

GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的實現(xiàn)

韓雪峰，鄭國慶

(61365部隊，天津 300140)

針對在野外GNSS作業(yè)中，手簿記錄仍采用人工手寫、觀測資料整理不能自動化、數(shù)據(jù)檢查效率低下的問題，研發(fā)出GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)，給出GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)電子化手簿記錄技術(shù)、自動化觀測資料整理技術(shù)、批量數(shù)據(jù)檢查技術(shù)要點，闡述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對系統(tǒng)部分功能進(jìn)行探討。運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以輔助控制GNSS作業(yè)生產(chǎn)過程，提高觀測資料的可靠性和成果質(zhì)量。

GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)；電子化手簿記錄方式；自動化觀測資料整理；批量數(shù)據(jù)檢查

0 引言

利用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(global navigation satellite system，GNSS)進(jìn)行野外高精度定位測量產(chǎn)生數(shù)據(jù)、手簿、照片、點之記等多種類型的測繪資料已經(jīng)成為衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的熱點。

在傳統(tǒng)的GNSS作業(yè)模式下，野外觀測手簿利用人工手寫，數(shù)據(jù)質(zhì)量手動檢查，成果資料事后整理。GNSS野外作業(yè)成果質(zhì)量基本完全依賴于作業(yè)員的能力水平，且無法對其作業(yè)過程進(jìn)行有效的質(zhì)量控制，作業(yè)成果中不可避免地含有大量誤差。而大規(guī)模的GNSS作業(yè)通常有多個作業(yè)小組同時作業(yè)，作業(yè)員的水平層次不齊，在這種模式下，小組上交的成果質(zhì)量問題層出不窮，其中由人工操作引起的問題主要有：

1)手簿字體書寫不規(guī)范，存在錯別字、字跡不美觀、有劃改等現(xiàn)象；

2)觀測手簿經(jīng)過野外記錄、多次翻閱、檢查、使用等過程，極易出現(xiàn)褶皺、污損現(xiàn)象，而且紙質(zhì)手簿具有唯一性，一旦丟失，無法補救；

3)無法對GNSS觀測過程進(jìn)行有效控制，無法杜絕漏記、事后補記手簿等不符合測量規(guī)范的行為；

4)數(shù)據(jù)存儲混亂，文件未按規(guī)定路徑存儲，存在多余無用文件，文件夾易命名錯誤，照片資料不全等；

5)各小組上交資料成果格式難以統(tǒng)一，對后期的成果整理造成困難。

傳統(tǒng)GNSS作業(yè)模式除了存在上述缺陷，也不利于成果的檢查監(jiān)理。這種成果的檢查依賴人工，工作量大且手段單一，耗時費力的同時無法保證檢查的徹底性；而不論是國家的大型GNSS作業(yè)任務(wù)(如中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)區(qū)域網(wǎng)聯(lián)測)，還是各類GNSS工程項目，都對觀測資料成果[1-2]的質(zhì)量有著很高的要求，

本文研發(fā)一套GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)，以輔助控制GNSS作業(yè)生產(chǎn)過程，提高觀測資料的可靠性和成果質(zhì)量。

1 GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)技術(shù)

1.1 電子化手簿記錄技術(shù)

電子手簿利用數(shù)字化技術(shù)將天線高、接收機類型、天氣情況等觀測信息加密存儲在XML文檔中，通過鍵盤和鼠標(biāo)指令實現(xiàn)內(nèi)容錄入，取代了紙筆記錄。同時，電子手簿具備觀測信息查看、輸出打印、內(nèi)容檢查等功能。電子手簿可通過控制記簿流程規(guī)范作業(yè)員的觀測行為。數(shù)字化的觀測信息易于保存和復(fù)制，提高了測量成果的安全性。

1.2 自動化觀測資料整理技術(shù)

在手簿記錄過程中，根據(jù)當(dāng)前記錄手簿的點名、年積日以及資料的類型，對觀測資料進(jìn)行自動重命名，并自動進(jìn)行歸類存儲。例如：2016-12-20(年積日：355)，在區(qū)域網(wǎng)點位固陽(D003)進(jìn)行GNSS測量，則原始觀測數(shù)據(jù)文件名為D0031220a.*(“*”為后綴名)，存儲在“DD003D003D16.355”目錄下；Rinex數(shù)據(jù)文件名為：D0033550.16o、D0033550.16n，存儲在“RD003D003R16.355”目錄下。

對于海量的GNSS觀測資料，自動化整理技術(shù)根據(jù)資料的類型、觀測時間、點名等參數(shù)，建立標(biāo)準(zhǔn)化目錄，進(jìn)行快速自動整理；提高資料整理效率，避免人為錯誤。

1.3 批量數(shù)據(jù)檢查技術(shù)

GNSS數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查軟件TEQC的運行環(huán)境為DOS，且無法進(jìn)行批處理，給作業(yè)員帶來一定不便。批量數(shù)據(jù)檢查技術(shù)通過循環(huán)調(diào)用TEQC軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，篩選檢查結(jié)果中感興趣的信息，輸出到Excel表格中，并對關(guān)鍵信息(如觀測時長、數(shù)據(jù)有效率、MP1、MP2、中斷次數(shù)等)進(jìn)行超限判斷，超限結(jié)果以醒目顏色突出顯示，便于檢查者查看[3]。

2 GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)實際作業(yè)情況，從作業(yè)員需求出發(fā)，本文作者研發(fā)出一套GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)，以解決作業(yè)中的現(xiàn)實問題[4-5]。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)實現(xiàn)的功能如下討論。

2.1 以電子手簿代替紙質(zhì)手簿

電子手簿(記簿界面如圖2所示)具有紙質(zhì)手簿無可比擬的優(yōu)越性。

圖2 系統(tǒng)記簿界面

該系統(tǒng)的電子記簿功能具有如下特點：

1)觀測信息必須現(xiàn)場實時記錄，系統(tǒng)自動記錄操作時間，有效杜絕事后補記行為；

2)記錄內(nèi)容實時檢查，防止漏記或不符合邏輯的錯記；

3)手簿文件加密處理，確保原始數(shù)據(jù)真實，不被篡改；

4)手簿可輸出為pdf格式，不易被修改，便于打印和查看；

5)建立點位和儀器信息庫，提高記簿效率和準(zhǔn)確性。

2.2 資料整理自動化

在GNSS野外作業(yè)中，每天都產(chǎn)生大量觀測數(shù)據(jù)、照片、點之記等資料，如果不能做到“天天清、點點清”，則極易造成資料存儲混亂、丟失。GNSS野外作業(yè)成果資料標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)將資料整理貫穿于手簿記錄過程，實現(xiàn)了資料整理的自動化、日常化[6-7]：

1)每一觀測時段完成后，須添加數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動按照格式要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行重命名，并保存到設(shè)定好的目錄下；

2)接收機原始觀測數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換成Rinex格式，并根據(jù)手簿記錄的觀測者、小組、點號、接收機信息、天線信息、天線高等內(nèi)容修改Rinex文件頭部分，軟件界面如圖3所示；

圖3 添加數(shù)據(jù)并自動轉(zhuǎn)換為Rinex格式

3)照片添加后，自動按照格式要求重命名，并保存到設(shè)定好的目錄下，如圖4所示；

圖4 添加照片并自動重命名保存

4)對于存儲混亂的觀測資料，根據(jù)其文件名和文件類型進(jìn)行分類歸檔，實現(xiàn)快速自動整理，如圖5所示。

圖5 觀測資料自動分類整理

2.3 成果快速批量檢查

1)通過數(shù)據(jù)比對，檢查電子手簿與觀測數(shù)據(jù)相關(guān)內(nèi)容是否匹配；

2)自動檢索文件夾，對批量原始觀測數(shù)據(jù)或Rinex數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，如圖6所示；

圖6 數(shù)據(jù)批量快速檢查質(zhì)量

3)檢查觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量是否合格，對超限數(shù)據(jù)內(nèi)容醒目顯示，檢查結(jié)果輸出到表格，如圖7所示。

圖7 檢查結(jié)果輸出并標(biāo)記

3 結(jié)束語

電子手簿的使用變革了GNSS野外記簿方式，資料自動化整理提高了成果的規(guī)范性，成果快速批量檢查減輕了檢查人員的工作量[8-9]。在中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)區(qū)域網(wǎng)聯(lián)測任務(wù)中，本系統(tǒng)在全國十余家單位得到應(yīng)用。從成果監(jiān)理的情況看，GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)使各家單位上交的成果格式統(tǒng)一、美觀規(guī)范，并且較大地提高了檢查監(jiān)理工作的效率。自動化技術(shù)的使用使得2 000個區(qū)域網(wǎng)點位觀測資料的檢查時間由原來的半個月縮短至2 d，且檢查結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性大大提高。

[1] 總參謀部測繪導(dǎo)航局.衛(wèi)星定位成果質(zhì)量評定:CHB 2.16-2011[S].北京：出版者不詳，2012:5-6.

[2] 鄭廣偉.大地測量外業(yè)成果質(zhì)量評定體系研究及軟件實現(xiàn)[D].鄭州：信息工程大學(xué),2012:6-14.

[3] 陳峰,麻鳳海.數(shù)理統(tǒng)計在GPS成果質(zhì)量檢驗中的應(yīng)用[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2007，26(增刊2):51-53.

[4] 齊忠.測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗方法的合理定位[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2009(1):36-37.

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[6] 李沖，譚理，曾衍偉，等.高精度GPS測量成果質(zhì)量檢驗軟件研發(fā)[J].全球定位系統(tǒng)，2010，35(1)：55-60.

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RealizationofstandardizationtechnologyforGNSSobservationdata

HANXuefeng，ZHENGGuoqing

(Troops 61365，Tianjin 300140，China)

Aiming at the problems that hand books are usually manually recorded，observation data cannot be automatically organized，and data checking is inefficient in GNSS field measurement，the authors developed a standardization system of GNSS observation data，introduced the technology including electronic hand book recording，automatic observation data reorganizing and batch data checking，expounded the system structure，and discussed partial functions of the system.Operating result showed that the developed system could help control the process of GNSS production，and improve the reliability of observation and the quality of achievement.

standardization system of GNSS observation data；electronic hand book recording；automatic observation organizing；batch data checking

2017-06-26

韓雪峰(1985—)，男，河北曲陽人，碩士，工程師，研究方向為GNSS數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用。

韓雪峰，鄭國慶.GNSS觀測成果標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的實現(xiàn)[J].導(dǎo)航定位學(xué)報，2017，5(4)：110-112,118.(HAN Xuefeng，ZHENG Guoqing.Realization of standardization technology for GNSS observation data[J].Journal of Navigation and Positioning，2017，5(4)：110-112,118.)

10.16547/j.cnki.10-1096.20170420.

P228

A

2095-4999(2017)04-0110-04