TBC軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

包　歡，蘇明曉，祁玉飛，李彥敏

(1.信息工程大學(xué),河南 鄭州 450001；2.96633部隊(duì)，北京 100096)

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TBC軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

包歡1，蘇明曉2，祁玉飛2，李彥敏2

(1.信息工程大學(xué),河南 鄭州 450001；2.96633部隊(duì)，北京 100096)

摘要：針對(duì)TBC軟件在GNSS數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用問題，以及對(duì)TBC數(shù)據(jù)處理精度與可靠性分析的需要，利用TBC進(jìn)行GNSS數(shù)據(jù)導(dǎo)入、質(zhì)量檢核和成果分析等方面，通過與傳統(tǒng)的GNSS工程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件——TGO進(jìn)行基線解算、質(zhì)量檢核和網(wǎng)平差等方面的比較，取得在數(shù)據(jù)處理精度和質(zhì)量檢核方面的差異。文中給出利用該軟件進(jìn)行工程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理有效實(shí)用的作業(yè)方法，并認(rèn)為TBC軟件完全滿足GNSS工程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的精度與可靠性要求。

關(guān)鍵詞：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理；質(zhì)量檢核；TBC；TGO

1概述

GNSS具有全天候、高精度、定位速度快、定位點(diǎn)間不需要通視等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量，并發(fā)揮著重要的作用。對(duì)野外采集的GNSS數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢核和數(shù)據(jù)處理，是獲得高精度測(cè)量成果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，研究GNSS數(shù)據(jù)處理軟件在工程測(cè)量中的應(yīng)用技術(shù)成為測(cè)繪工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。

為方便測(cè)繪工作者對(duì)GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢核分析，工程測(cè)量上使用的GNSS數(shù)據(jù)處理軟件一般都具有較完備的質(zhì)量檢核功能。上世紀(jì)90年代以來GNSS工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件不斷更新?lián)Q代，僅接收機(jī)廠家推出的隨機(jī)商用軟件就有GPPS(Geodetic Post Processing Software )、Fillnet、PRISM和TGO(Trimble Geomatics Office)等多種產(chǎn)品。尤其是TGO軟件長期廣泛地用于GNSS工程測(cè)量的數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量檢核，但因?yàn)樵撥浖脑O(shè)計(jì)缺陷，自2011年9月14日以后無法繼續(xù)使用。

TBC(Trimble Business Center)是天寶公司推出的GNSS工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件，能夠處理GPS(global positioning system)、GLONASS(global navigation satellite system)、全站儀、水準(zhǔn)儀和3D掃描儀等測(cè)量數(shù)據(jù)，集成了功能強(qiáng)大的可視工具和建模工具。地質(zhì)大學(xué)游振興等[2]結(jié)合測(cè)量工程設(shè)計(jì)TBC解算方案；魏峰等[3]從基線解算和質(zhì)量檢驗(yàn)方面探討TBC軟件使用方法。針對(duì)同行在軟件使用過程中遇到的問題，從2011年10月開始運(yùn)用該軟件進(jìn)行GNSS工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量檢核，經(jīng)過長期的探索實(shí)踐，取得了一些應(yīng)用問題的解決方法和途徑。在此基礎(chǔ)上，將TBC軟件與先前使用的GNSS工程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件―TGO進(jìn)行基線解算、質(zhì)量檢核和網(wǎng)平差等方面的比對(duì)分析，TBC軟件用于GNSS工程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的精度與可靠性。

2TBC軟件的應(yīng)用技術(shù)研究

2.1建立數(shù)據(jù)處理工程模板

多數(shù)測(cè)繪生產(chǎn)部門進(jìn)行的GNSS工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量檢核的內(nèi)容與要求相對(duì)穩(wěn)定，不同批次數(shù)據(jù)處理任務(wù)在測(cè)量等級(jí)、作業(yè)儀器、檢核內(nèi)容和精度指標(biāo)等方面有很強(qiáng)的相似性。以往的TGO、GPPS和PRISM等GNSS數(shù)據(jù)處理軟件每次進(jìn)行作業(yè)時(shí)都需要選擇或設(shè)置上述參數(shù)和指標(biāo)，這種重復(fù)性的操作耽誤了不少的時(shí)間和精力。而TBC軟件有新的改進(jìn)，使用時(shí)可以結(jié)合本部門工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理任務(wù)特點(diǎn)建立專用的工程模板。以后進(jìn)行類似處理時(shí)，只要打開建立的模板，直接導(dǎo)入測(cè)量數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，勿需重復(fù)設(shè)置相關(guān)參數(shù)，減少重復(fù)性勞動(dòng)，提高工作效率。

建立TBC數(shù)據(jù)處理工程模板：啟動(dòng)TBC軟件，依次點(diǎn)擊“文件”→“新建工程…”→“<空模板>”→“確定”。在出現(xiàn)的“工程”菜單中點(diǎn)擊“工程設(shè)置…”，按需要對(duì)坐標(biāo)系、單位、計(jì)算、基線處理等選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。例如：

1)如常用的地理坐標(biāo)顯示順序習(xí)慣是“B，L，H”，那么應(yīng)依次選擇“單位”→“坐標(biāo)”→“顯示順序”后，將缺省的“東坐標(biāo)，北坐標(biāo)，高程”顯示順序改選為“北坐標(biāo)，東坐標(biāo)，高程”。

2)按照本部門執(zhí)行的工程測(cè)量規(guī)范要求，修改基線邊質(zhì)量檢核標(biāo)準(zhǔn)的操作步驟：“基線處理”→“質(zhì)量”→取消“接受標(biāo)準(zhǔn)”欄內(nèi)的兩個(gè)勾選框→在選項(xiàng)“使用可選的接受標(biāo)準(zhǔn)”前的框內(nèi)打勾，如使用的是雙頻接收機(jī)，則取消單頻接受標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)，保留雙頻接受標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)，并填入測(cè)量規(guī)范要求的質(zhì)量指標(biāo)。最后點(diǎn)擊“確定”，保存工程設(shè)置內(nèi)容。

3)數(shù)據(jù)處理中需按照測(cè)量成果質(zhì)量檢核標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同步觀測(cè)環(huán)和獨(dú)立閉合環(huán)進(jìn)行閉合差檢核，可在工程模板中進(jìn)行設(shè)置：“報(bào)告”→“報(bào)告選項(xiàng)”→“GNSS環(huán)線閉合結(jié)果”→“報(bào)告設(shè)置”，對(duì)環(huán)的“邊”數(shù)和“PPM”值按照測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置，然后點(diǎn)擊“確定”保存退出。

模板的參數(shù)和內(nèi)容設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“文件”菜單下的“工程另存為模板…”，在對(duì)話框中輸入自己建立的專用模板名稱(也可同時(shí)勾選“工程另存為默認(rèn)模板”前的方框，則存為工程的默認(rèn)數(shù)據(jù)處理模板)，點(diǎn)擊“保存”退出即完成工程模板建立。

2.2GNSS測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入

利用TBC軟件進(jìn)行GNSS測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核時(shí)，要同時(shí)檢查同步觀測(cè)環(huán)各點(diǎn)全部時(shí)段測(cè)量數(shù)據(jù)的點(diǎn)號(hào)、天線高、量高方法及數(shù)據(jù)文件名等信息。

在TBC軟件中按預(yù)設(shè)模板建立工程后，點(diǎn)擊“文件”→“導(dǎo)入”，選擇全部測(cè)量數(shù)據(jù)的*.dat文件并導(dǎo)入，出現(xiàn)如圖1所示的界面。在該界面可以檢查導(dǎo)入數(shù)據(jù)的點(diǎn)名、數(shù)據(jù)文件名、天線類型、量高方法和天線高等信息，確認(rèn)無誤后點(diǎn)擊“取消”，返回到選擇導(dǎo)入數(shù)據(jù)界面。該方法高效靈活，查看信息直觀方便。

圖1　測(cè)量信息檢查

在同時(shí)導(dǎo)入多個(gè)時(shí)段的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算基線時(shí)，部分軟件版本存在不能自動(dòng)解算出全部基線的問題。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要把工程控制網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)分時(shí)段導(dǎo)入TBC軟件，軟件即可一次自動(dòng)解算完成同步觀測(cè)環(huán)中各時(shí)段的全部基線。

導(dǎo)入某一時(shí)段觀測(cè)數(shù)據(jù)操作方法是：點(diǎn)擊“導(dǎo)入”快捷鍵，選擇觀測(cè)數(shù)據(jù)所在文件夾后如圖2所示界面，按住Ctrl鍵，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊選擇該時(shí)段各個(gè)測(cè)站的數(shù)據(jù)文件名，然后點(diǎn)擊“導(dǎo)入”，即可導(dǎo)入該時(shí)段的全部測(cè)量數(shù)據(jù)。

圖2　單時(shí)段測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入

2.3GNSS觀測(cè)基線的質(zhì)量檢核

在GNSS測(cè)量成果的質(zhì)量檢核中，需要檢查各條基線觀測(cè)時(shí)間段是否達(dá)到“規(guī)范”規(guī)定的長度，同步觀測(cè)環(huán)產(chǎn)生的基線總數(shù)是否正確等內(nèi)容。進(jìn)行野外同步觀測(cè)數(shù)據(jù)采集時(shí)，相鄰時(shí)段往往只有幾分鐘間隔，不同點(diǎn)位相鄰時(shí)段的測(cè)量數(shù)據(jù)因開關(guān)機(jī)時(shí)間的提前和滯后，會(huì)有幾秒至幾分鐘的同步時(shí)間，TBC軟件自動(dòng)將其視作一條新基線，這類多余的基線觀測(cè)時(shí)間段長度很短，通常要在基線解算前將其刪除。

在TBC軟件中采用以下方法解決問題：在“工程管理器”項(xiàng)目中點(diǎn)擊“時(shí)段”前的“+”號(hào)，打開自動(dòng)產(chǎn)生的全部時(shí)段各條基線，在第一條基線上快速雙擊左鍵，出現(xiàn)該基線的屬性窗口，可在“持續(xù)時(shí)間”欄查看時(shí)段的時(shí)間長度。使用鍵盤上的“↓”(或“↑”)鍵可依次查看各條基線的時(shí)段長度是否達(dá)到測(cè)量規(guī)范要求的觀測(cè)時(shí)長(如1 h、2 h或4 h)，同時(shí)刪除遠(yuǎn)小于規(guī)定時(shí)段長度(如30 s、3 min等)的多余基線。

檢查完全部基線，點(diǎn)擊快捷鍵“基線處理”進(jìn)行基線解算?；€解算窗口右下方顯示解算進(jìn)程的亮條、已完成解算基線數(shù)和基線總數(shù)。同步觀測(cè)產(chǎn)生的基線總數(shù)按下式計(jì)算：

(1)

式中：N是同步環(huán)中的基線總數(shù)；d是測(cè)量的時(shí)段數(shù)；n是同步觀測(cè)測(cè)站數(shù)。據(jù)此比較與TBC軟件解算的基線總數(shù)是否一致。

2.4查看基線閉合環(huán)檢查報(bào)告

同步觀測(cè)環(huán)基線解算完成后，點(diǎn)擊快捷鍵“GNSS閉合環(huán)”，軟件按照預(yù)先設(shè)定的閉合差標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行限差檢查，自動(dòng)生成“GNSS環(huán)線閉合結(jié)果”，顯示組成環(huán)的邊數(shù)、檢查的總環(huán)數(shù)，并統(tǒng)計(jì)出通過的環(huán)數(shù)和未通過環(huán)數(shù)。

對(duì)于未通過檢查的閉合環(huán)，軟件提供了組成該環(huán)的基線邊和分量閉合差信息。包括組成環(huán)的基線的名稱、起點(diǎn)、至點(diǎn)、長度、解的類型、開始觀測(cè)時(shí)間及某基線在未通過環(huán)中出現(xiàn)的總次數(shù)等信息。這里TBC軟件提供了對(duì)超限環(huán)組成基線的可視化分析功能：在GNSS環(huán)線閉合結(jié)果中點(diǎn)擊某超限閉合環(huán)或某條基線時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理圖形界面上就以暗紅色顯示對(duì)應(yīng)的超限閉合環(huán)或基線。處理人員據(jù)此可更便捷地查找到解算質(zhì)量較差的基線，有針對(duì)性地確定重新進(jìn)行基線處理的方案和步驟，加快數(shù)據(jù)處理進(jìn)度。

3對(duì)基線解算和網(wǎng)平差結(jié)果的比對(duì)分析

為驗(yàn)證TBC軟件進(jìn)行GNSS工程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的精度與可靠性，與以往使用的TGO軟件在基線解算、閉合環(huán)檢核和網(wǎng)平差等3個(gè)方面進(jìn)行比較。

3.1基線解算

使用Trimble 5700接收機(jī)，在邊長0.5～50 km的6條基線上采集靜態(tài)載波相對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)，時(shí)段長1 h。兩個(gè)軟件基線解算的起算點(diǎn)相同，設(shè)置高度截止角同為15°，無其它參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)編輯?；€解算結(jié)果比較見表1。

上述比較易見，兩個(gè)軟件基線解算坐標(biāo)增量互差隨邊長增加有增大的趨勢(shì)，但未超出工程控制網(wǎng)精度允許范圍。

3.2基線環(huán)閉合差檢核

由6個(gè)測(cè)站同步進(jìn)行的3個(gè)時(shí)段GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)，完成基線解算后，由3～6條邊構(gòu)成65 421個(gè)閉合環(huán)。運(yùn)用TBC和TGO軟件計(jì)算的基線環(huán)閉合差檢核統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

從表2比較可知，兩個(gè)軟件計(jì)算的基線環(huán)閉合差檢核結(jié)果基本一致，但TBC軟件結(jié)果略優(yōu)于TGO。

表1　TBC和TGO軟件基線解算結(jié)果比較

表2　TBC和TGO軟件計(jì)算的基線環(huán)閉合差

3.3網(wǎng)平差

按高等級(jí)靜態(tài)載波相對(duì)測(cè)量要求，在5個(gè)測(cè)站同步采集GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)置相同的基線解算參數(shù)獲得平差基線，約束相同的已知點(diǎn)，分別使用TBC和TGO軟件進(jìn)行網(wǎng)平差。

TBC軟件網(wǎng)平差時(shí)“協(xié)方差顯示”項(xiàng)選擇“線性誤差標(biāo)量：95%”，其余均為“默認(rèn)”；TGO軟件網(wǎng)平差時(shí)選擇 “95%置信界限”，權(quán)為“所有觀測(cè)值”和“缺省”，其余均為“默認(rèn)”。網(wǎng)平差結(jié)果的比較情況見表3。

由表3易知，兩個(gè)軟件的網(wǎng)平差結(jié)果坐標(biāo)分量為毫米級(jí)互差，非常微小。相較于GNSS工程測(cè)量厘米級(jí)的點(diǎn)位精度來說，因數(shù)據(jù)處理軟件不同產(chǎn)生的坐標(biāo)分量差異可以忽略。

表3　TBC和TGO軟件網(wǎng)平差結(jié)果比較

4結(jié)語

文中介紹的TBC軟件數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量檢核技巧均是長期作業(yè)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)積累與總結(jié)，結(jié)合實(shí)際建立針對(duì)性強(qiáng)、實(shí)用化的數(shù)據(jù)處理工程模板，靈活

使用TBC軟件提供的質(zhì)量檢核功能可以有效提高作業(yè)效率。與TGO軟件在基線解算和網(wǎng)平差等方面的比較分析知，TBC用于GNSS測(cè)量數(shù)據(jù)處理在精度和可靠性方面都是完全滿足工程控制網(wǎng)要求的。顯然TBC軟件是一款適于工程測(cè)量的優(yōu)秀GNSS數(shù)據(jù)處理軟件。

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[責(zé)任編輯：李銘娜]

Application research on TBC software in data processingBAO Huan1,SU Mingxiao2,Qi Yufei2,LI Yanmin2

(1.Information Engineering University，Zhengzhou 450001，China；2.Troops 96633，Beijing 100096，China)

Abstract：Aiming at the problem of applying TBC software to GNSS data processing,this paper analyzes the precision and reliability of TBC data processing.Through long-term exploration and practice,the problem of GNSS data import,quality checking and analysis of the results of TBC is solved,and compared with the previous GNSS engineering control network data processing software of TGO in baseline solution,quality checking and adjustment,the difference in data processing accuracy and quality checking is got.This paper gives the method of engineering control network data processing of practical and effective by using TBC,and TBC can meet the accuracy and reliability of GNSS engineering control network data processing requirements.

Key words：GNSS；data processing；quality checking；TBC；TGO

中圖分類號(hào)：P228

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7949(2016)06-0037-04

作者簡介：包歡(1973-)，男，高級(jí)工程師，博士.

收稿日期：2015-04-14；修回日期：2015-04-30