幾種不同的GPS數(shù)據(jù)軟件的對(duì)比①

王明孝，張之孔，2，馬懷武，郝恒強(qiáng)

（1.68029部隊(duì)，甘肅 蘭州730020；2.蘭州大學(xué)，甘肅 蘭州730000）

0 引 言

目前，GPS數(shù)據(jù)后處理軟件較多，作為一般數(shù)據(jù)處理，常用的國(guó)內(nèi)GPS數(shù)據(jù)處理軟件主要有南方測(cè)繪公司的GPSadj，中海達(dá)數(shù)據(jù)后處理軟件ZHD2003以及合眾思?jí)训腖andTop數(shù)據(jù)處理軟件，國(guó)外的主要有Pinnacle軟件。而這些商業(yè)軟件與科研型軟件在功能、數(shù)據(jù)處理過程等方面都有一定的區(qū)別，各商業(yè)軟件本身也具有各自的特點(diǎn)，結(jié)合酒泉風(fēng)電場(chǎng)19個(gè)風(fēng)場(chǎng)400多個(gè)D、E級(jí)GPS控制點(diǎn)數(shù)據(jù)的解算著重對(duì)這幾個(gè)具有代表性的軟件特點(diǎn)進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)果可供參考。

1 科研軟件和商業(yè)軟件的功能比較

1.1 基線解算軟件的性能對(duì)比

Pinnacle、GPSadj、ZHD2003、LandTop均為各商業(yè)公司提供的隨機(jī)基線解算商業(yè)軟件，具有快速、高效和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，使用非常廣泛；而Gamit是解算基線的科研型軟件，具有模型復(fù)雜、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，解算長(zhǎng)基線時(shí)，可以對(duì)某些誤差影響進(jìn)行研究，建立更優(yōu)的改正模型，基線解算精度高。表1示出了Gamit軟件和商業(yè)軟件的主要功能對(duì)比［1]。

1.2 基線解算軟件的數(shù)學(xué)模型對(duì)比

科研軟件中設(shè)置有多種改正模型選項(xiàng)，可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)中的絕大多數(shù)影響因素進(jìn)行模型改正，對(duì)同一影響因素還可提供有多種模型改正以盡可能提高成果精度［2]。商業(yè)軟件更注重軟件的快速高效性，采用的模型較為簡(jiǎn)單，僅對(duì)主要誤差源進(jìn)行模型選項(xiàng)設(shè)置，表2示出了科研軟件和商業(yè)軟件在模型設(shè)置方面的對(duì)比。

表1 Gamit軟件和商業(yè)軟件的主要功能對(duì)比

表2 Gamit軟件和商業(yè)軟件的數(shù)學(xué)模型選項(xiàng)對(duì)比

2 幾種商業(yè)軟件的功能比較

Pinnacle、GPSadj、ZHD2003、LandTop這四個(gè)商業(yè)軟件都可進(jìn)行正常的控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理，但在一些功能上有不小的區(qū)別［3]，表3列出了這幾個(gè)軟件在應(yīng)用方面的一些不同。

表3 幾種商業(yè)軟件的對(duì)比

3 幾種商業(yè)軟件的基線解算比較

2008年酒泉千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)控制測(cè)量工程D級(jí)GPS控制網(wǎng)由46個(gè)點(diǎn)（包括4個(gè)已知成果的國(guó)家等級(jí)控制點(diǎn)）組成，我們共投入了8臺(tái)三種型號(hào)的雙頻GPS接收機(jī)，包括2臺(tái)單頻GPS接收機(jī)和6臺(tái)雙頻GPS接收機(jī)。該控制網(wǎng)中新布設(shè)的所有控制點(diǎn)與4個(gè)已知點(diǎn)控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)時(shí)段數(shù)≥1.6，每個(gè)時(shí)段長(zhǎng)≥45min，其他設(shè)置按照D級(jí)GPS點(diǎn)測(cè)量規(guī)范制定，聯(lián)測(cè)基線長(zhǎng)度平均約2.8 km，形成160個(gè)同步環(huán)，圖1為該控制網(wǎng)網(wǎng)圖。

由于使用儀器為幾家廠家生產(chǎn)，將所有接收機(jī)采集的數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RINEX格式，分別使用Pinnacle、GPSadj、ZHD2003、LandTop這四個(gè)后處理軟件進(jìn)行基線處理?；€解算情況見表4.

圖1 控制網(wǎng)網(wǎng)圖

表4 幾種商業(yè)軟件在完成基線解算的情況對(duì)比

從數(shù)據(jù)的導(dǎo)入到完成基線解算，每個(gè)商業(yè)軟件都有所區(qū)別，尤其在數(shù)據(jù)導(dǎo)入完整性和正常完成基線解算方面差異明顯，而這也是正常完成平差解算的關(guān)鍵，Pinnacle軟件和ZHD2003軟件相比優(yōu)勢(shì)較明顯，在整個(gè)基線處理過程中能正常穩(wěn)定運(yùn)行，并且能完成基線解算，而ZHD2003對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求比較高［4－5]。

4 幾種商業(yè)軟件的網(wǎng)平差結(jié)果比較

經(jīng)過基線解算后，需要對(duì)基線處理結(jié)果網(wǎng)平差，一般來(lái)說(shuō)，只要能完成正常的基線解算且沒有粗差，都可以進(jìn)行網(wǎng)平差。對(duì)Pinnacle和ZHD2003兩個(gè)軟件的網(wǎng)平差結(jié)果加以比較說(shuō)明。

4.1 自由網(wǎng)平差

從表5可以看出，在自由網(wǎng)平差情況下Pinna－cle的平差結(jié)果相對(duì)精度要比ZHD2003精度高。但是在點(diǎn)位坐標(biāo)上兩個(gè)軟件相差還是很大的（緯度：0.256″、經(jīng)度：0.026″、高程：4.3m 左右），這些較差主要是由于各軟件引用的模型不一致導(dǎo)致的。

4.2 約束網(wǎng)平差

通過固定DC004號(hào)點(diǎn)進(jìn)行約束網(wǎng)平差，ZHD2003和Pinnacle兩個(gè)軟件的平差效果基本相同，見表6，點(diǎn)位中誤差均為0.000 2m左右，點(diǎn)位坐標(biāo)基本上沒有多大的差異（緯度：0.006″、經(jīng)度：0.0001″、高 程：0.003m 左 右）。并 且 通 過 將DC004的已知坐標(biāo)與進(jìn)行自由網(wǎng)平差的坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比也可得到，Pinnacle解算的自由網(wǎng)平差結(jié)果更為接近已知坐標(biāo)值。

通過運(yùn)用這兩個(gè)解算軟件過程我們也可以看出，ZHD2003在進(jìn)行網(wǎng)平差時(shí)比較直觀，平差設(shè)置比較簡(jiǎn)單，生成的平差報(bào)告只說(shuō)明了平差結(jié)果的一些主要信息。然而，Pinnacle在進(jìn)行網(wǎng)平差時(shí)，平差設(shè)置項(xiàng)目較多，可以進(jìn)行同步環(huán)和異步環(huán)檢驗(yàn)，而且還可以對(duì)平差結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析說(shuō)明，平差報(bào)告包含了網(wǎng)平差過程中的很多信息，用直方圖的形式進(jìn)行直觀的說(shuō)明。在網(wǎng)平差的結(jié)果上看，Pinnacle相對(duì)而言比ZHD2003要精確一點(diǎn)。

表5 自由網(wǎng)平差結(jié)果對(duì)比

表6 約束網(wǎng)網(wǎng)平差結(jié)果對(duì)比

5 結(jié) 論

目前市場(chǎng)上GPS型號(hào)眾多，同一單位購(gòu)買了不同型號(hào)的GPS設(shè)備，這就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)混算的問題，通過轉(zhuǎn)換為RINEX格式，可以聯(lián)合處理各種儀器觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)，而且不同處理軟件的平差結(jié)果對(duì)同一點(diǎn)位的約束網(wǎng)平差值較差不會(huì)超過±10 mm，因此，用不同軟件處理低等級(jí)不同型號(hào)類型儀器聯(lián)合作業(yè)的數(shù)據(jù)是完全可行的。對(duì)于C級(jí)以上（含C級(jí)）控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)解算，建議使用Gamit或Pinnacle軟件，內(nèi)部解算模型相比國(guó)內(nèi)商業(yè)軟件有一定的優(yōu)勢(shì)，解算精度較高，特別是在穩(wěn)定性方面以及軟件成熟度上都比其他軟件好些。

［1]盧獻(xiàn)健，任 超.GPS數(shù)據(jù)處理科研軟件與商業(yè)軟件對(duì)比分析［J].全球定位系統(tǒng)，2007，32（5）：25－27.

［2]劉慶元，王潛心，米振宇，等.GPS基線處理軟件中若干問題的研究［J].礦山測(cè)量，2005，30（2）：31－33.

［3]廖繁茂，羅長(zhǎng)林，劉祖強(qiáng)，等.GPS工程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件的比較分析［J].測(cè)繪通報(bào)，2009（1）：16－17.

［4]張紅賦.GPS基線處理應(yīng)注意的幾個(gè)問題［M].物探裝備，2003，13（4）：271－273.

［5]王 勇，喬建林.基于RINEX格式的GPS聯(lián)合作業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理［J].現(xiàn)代測(cè)繪，2008，31（4）：15－16.