TEQC在遼寧陸態(tài)網(wǎng)基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)質(zhì)量分析中的應(yīng)用

■李頎

（遼寧省地理信息院遼寧沈陽(yáng)110034）

TEQC在遼寧陸態(tài)網(wǎng)基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)質(zhì)量分析中的應(yīng)用

■李頎

（遼寧省地理信息院遼寧沈陽(yáng)110034）

本文介紹了由UNAVCO開(kāi)發(fā)的GPS/GNSS預(yù)處理軟件TEQC的構(gòu)成及主要功能，并對(duì)遼寧省陸態(tài)網(wǎng)GNSS基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。結(jié)果表明，采用TEQC軟件對(duì)GPS/GNSS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，可進(jìn)一步優(yōu)化觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)提高數(shù)據(jù)質(zhì)量意義重大。

GPS/GNSS TEQC基準(zhǔn)站

TEQC是由UNAVCOFacility公司研制的與GPS接收機(jī)內(nèi)置版本無(wú)關(guān)的GPS數(shù)據(jù)通用處理軟件。該軟件可將眾多GPS廠商的GPS接收機(jī)觀測(cè)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GPS數(shù)據(jù)處理中通用的RINEX格式，并進(jìn)行相關(guān)的編輯，以便進(jìn)行更為精細(xì)的GPS數(shù)據(jù)的后處理。該軟件主要功能為格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)編輯、質(zhì)量檢查和單點(diǎn)定位。

GNSS基準(zhǔn)站是我國(guó)陸態(tài)網(wǎng)中最基本的觀測(cè)結(jié)點(diǎn)，如何對(duì)其觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的檢核及質(zhì)量評(píng)定，是眾多研究者關(guān)心的話題。本文采用TEQC軟件，對(duì)遼寧省部分GNSS基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及質(zhì)量評(píng)定，并分析該軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用特點(diǎn)。

1　TEQC軟件簡(jiǎn)介及主要功能

1.1TEQC軟件簡(jiǎn)介

1998年，美國(guó)UNAVCO Facility公司推出了名為QC的GPS數(shù)據(jù)檢查軟件，主要功能為GPS數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)質(zhì)量校核。該軟件根據(jù)GPS偽距觀測(cè)值和載波相位觀測(cè)值的線性組合進(jìn)行數(shù)據(jù)誤差估計(jì)，并給出GPS數(shù)據(jù)的電離層延遲、多路徑影響、周跳、衛(wèi)星信號(hào)信噪比等相關(guān)信息。經(jīng)不斷更新優(yōu)化，目前該軟件可支持多個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)，如GPS、GLONASS、Galileo及我國(guó)的Beidou-2/Compass，并可運(yùn)行于多系統(tǒng)平臺(tái)。TEQC是一個(gè)命令行工具，其運(yùn)行語(yǔ)法為：

其中，｛options｝為控制參數(shù)，參數(shù)前面標(biāo)“-”表示輸入?yún)?shù)，“+”表示輸出參數(shù)，各參數(shù)可以預(yù)先寫入一個(gè)文本文件，在調(diào)用teqc時(shí)指定。teqc的缺省輸出設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)輸出，可與管道（|）或重定向（＞、＞＞）等結(jié)合起來(lái)使用，控制其結(jié)果的輸出位置。

1.2TEQC軟件主要功能

格式轉(zhuǎn)換：由于不同廠商GPS接收機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式不同，在對(duì)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或后處理時(shí)，需轉(zhuǎn)換為RINEX標(biāo)準(zhǔn)格式。多數(shù)廠商提供的隨機(jī)軟件中給出了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，但轉(zhuǎn)換過(guò)程人為干預(yù)少，轉(zhuǎn)換后的RINEX格式不規(guī)范。TEQC軟件的格式轉(zhuǎn)換具有較好的通用性和更強(qiáng)的功能，它的命令行語(yǔ)句具有豐富的操作參數(shù)，不僅可不同廠家的GPS接收機(jī)觀測(cè)文件轉(zhuǎn)換為RINEX格式文件，也可以在RINEX格式的不同格式之間轉(zhuǎn)換。

數(shù)據(jù)編輯：TEQC軟件可以對(duì)RINEX格式的觀測(cè)值文件、導(dǎo)航數(shù)據(jù)文件和氣象文件進(jìn)行編輯，其數(shù)據(jù)編輯功能包括：文件頭編輯；文件分割與合并；衛(wèi)星禁用；更改數(shù)據(jù)采樣率；禁用特定的觀測(cè)值類型和更改不同觀測(cè)值類型的排列順序等功能。

質(zhì)量檢查：TEQC中的質(zhì)量檢核部分對(duì)GPS/GLONASS偽距和相位觀測(cè)量，以線性組合的方式分析L1、L2的多路徑效應(yīng)，電離層對(duì)L1載波的相位影響，電離層延遲的變化，L1、L2的信噪比以及接收機(jī)的鐘漂和周跳等，從而給出歷元，觀測(cè)值、觀測(cè)失鎖和觀測(cè)值刪除統(tǒng)計(jì)，以及比較重要的結(jié)果參數(shù)如MP1、MP2、o/slps值。其中MP1、MP2分別表示L1、L2載波上的多路徑效應(yīng)對(duì)偽距和相位影響的綜合指標(biāo)，o/slps表示觀測(cè)值和周跳比，能直接反映出數(shù)據(jù)的周跳情況。

2　TEQC軟件在遼寧省陸態(tài)網(wǎng)基準(zhǔn)站觀測(cè)中的應(yīng)用

2.1遼寧陸態(tài)網(wǎng)基準(zhǔn)站概況

陸態(tài)網(wǎng)又稱中國(guó)大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，由260個(gè)連續(xù)觀測(cè)的GNSS基準(zhǔn)站和2000個(gè)流動(dòng)觀測(cè)站構(gòu)成，該網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)的主要目的是監(jiān)測(cè)中國(guó)大陸地殼運(yùn)動(dòng)、重力場(chǎng)形態(tài)及變化、大氣圈對(duì)流層水汽含量變化及電離層離子濃度的變化，為研究地殼運(yùn)動(dòng)的時(shí)-空變化規(guī)律，構(gòu)造變形的三維精細(xì)特征，現(xiàn)代大地測(cè)量基準(zhǔn)系統(tǒng)的建立和維持，汛期暴雨的大尺度水汽輸送模型等科學(xué)問(wèn)題提供基礎(chǔ)資料和產(chǎn)品。遼寧省基準(zhǔn)站為陸態(tài)網(wǎng)基準(zhǔn)站網(wǎng)的一部分，包括LNSY（沈陽(yáng)）、LNDD（丹東）、LNYK（營(yíng)口）、LNHL（葫蘆島）、LLNJZ（金州）5個(gè)GNSS基準(zhǔn)觀測(cè)站。5個(gè)站點(diǎn)于2010年8月正式投入觀測(cè)，觀測(cè)儀器為Trimble R8 GPS接收機(jī)，天線為TRM59800。上述臺(tái)站自觀測(cè)以來(lái)數(shù)據(jù)完整率較高，除LNSY站個(gè)別時(shí)段斷記外，其余均為連續(xù)記錄。本文選用觀測(cè)時(shí)段為2015年8月23-31日，即年積日235-243采樣率30s數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2.2TEQC輸入輸出文件及重要的結(jié)果參數(shù)

利用TEQC軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和編輯功能，將上述臺(tái)站觀測(cè)值轉(zhuǎn)換為以年積日為單位的標(biāo)準(zhǔn)RINEX格式觀測(cè)值文件和星歷文件，并對(duì)文件進(jìn)行正確性檢核，確實(shí)無(wú)誤后，利用TEQC軟件的質(zhì)量檢查命令，對(duì)上述臺(tái)站觀測(cè)值數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。

質(zhì)量檢核包括lite和full兩種模式，其中l(wèi)ite模式需要的文件為O文件，命令為：teqc+qc source.**o，生成的文件有7個(gè)：*.**S，*.iod，*.ion，*.mp1，*.mp2，*.sn1，*.sn2；full模式為lite模式的基礎(chǔ)上同時(shí)讀N文件，命令為：teqc+qc-nav source.**o source.**n，生成的文件有9個(gè)：*.**S，*.iod，*.ion，*.mp1，*.mp2，*.sn1，*.sn2，*.azi，*. ele。生成的文件類型以文件名后綴區(qū)分之，亦即

**.ion L1-L2電離層延遲；

**.iod電離層延遲的變化率；

**.mp1/**.mp2 L1上的C/A碼或P碼多路徑觀測(cè)誤差和L2上的P碼多路徑觀測(cè)誤差；

**.sn1/**.sn2 L1/L2觀測(cè)值的信噪比；

**.ele衛(wèi)星的高度角；

**.azi衛(wèi)星的方位角；

*.**S文件為摘要文件，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的采集時(shí)間長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)采樣率、觀測(cè)期間多路徑影響（MP1、MP2）、周跳、信噪比、觀測(cè)能力等。參數(shù)包括理論歷元數(shù)與實(shí)際歷元數(shù)，周跳（Slip）觀測(cè)歷元數(shù)，偽距和多路徑噪聲統(tǒng)計(jì)，L1和L2的信噪比，電離層延遲微分周跳。

2.3結(jié)果分析

本文用TEQC的質(zhì)量檢核命令對(duì)上述5個(gè)參考站9天的數(shù)據(jù)以24h為單位進(jìn)行了處理，并將結(jié)果分別進(jìn)行匯總，表1給出幾個(gè)重要指標(biāo)如下：

從表1中可知，LHDD、LNHL2個(gè)站數(shù)據(jù)有效性達(dá)到100%，LNYK站接近99%，而LNSY站較差，為92.69%，表明LNSY站衛(wèi)星失鎖時(shí)段較多。而表1中MP1和MP2的匯總結(jié)果顯示，LNSY站的這二項(xiàng)指標(biāo)均為其它站的二倍，表明該站存在較為明顯的多路徑效應(yīng)影響。IGS對(duì)其固定站進(jìn)行過(guò)多路徑統(tǒng)計(jì)，2/3的觀測(cè)站MP1平均值小于0.5m，MP2平均值小于0.75m，我國(guó)陸態(tài)網(wǎng)運(yùn)動(dòng)技術(shù)規(guī)程限制為MP1≤0.5m，MP2≤0.5m。按此標(biāo)準(zhǔn)衡量，LNSY站略超我國(guó)制定的標(biāo)準(zhǔn)，其它站均達(dá)到限差要求。表中最后一項(xiàng)為周跳比（o/slps），表示觀測(cè)值和周跳的比值，它直接反映了數(shù)據(jù)周跳的情況，比值越大，表明周跳越少，反之亦然。按IGS限差標(biāo)準(zhǔn)，此值應(yīng)大于100。表1中各站均達(dá)到此限差要求，但相比較而言，LNSY、LNJZ站稍差于另外3個(gè)站。

除上述綜合分析之外，利用TCQC生成的結(jié)果文件，使用基于MatLab下的TEQC輔助工具，還可以對(duì)某站某天的數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行可視化分析，限于篇幅，本文僅對(duì)LNHL和LNSY站單天數(shù)據(jù)的結(jié)果文件MP1和MP2進(jìn)行分析。選取上述2站238年積日的MP1和MP2文件，按不同時(shí)段各衛(wèi)星的MP1和MP2殘差分別繪圖如圖1。

圖1顯示了2個(gè)站24h內(nèi)衛(wèi)星觀測(cè)的MP1和MP2多路徑殘差隨時(shí)間變化的軌跡，可清楚觀察到某顆衛(wèi)星在某個(gè)時(shí)刻的觀測(cè)情況?？梢钥闯觯琇NHL站衛(wèi)星觀測(cè)質(zhì)量明顯好于LNSY站，在LNSY站的衛(wèi)星觀測(cè)中，編號(hào)為S07、S08、S12、S13、S29、S30的衛(wèi)星在個(gè)別時(shí)段的多路徑效應(yīng)較大，影響了觀測(cè)質(zhì)量。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在利用TEQC軟件編輯功能或后處理軟件解算時(shí)，剔除或屏蔽掉這些衛(wèi)星有影響的觀測(cè)時(shí)段數(shù)據(jù)，可使定位精度進(jìn)一步提高。

同樣，使用TEQC的輔助工具，還可以對(duì)TEQC生成的其它文件進(jìn)行可視化操作，如衛(wèi)星方位角、高度角、電離層延遲等變化，在此不一一贅述。

3　結(jié)論與討論

TEQC軟件在GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)的先期預(yù)處理和質(zhì)量評(píng)價(jià)中具有強(qiáng)大功能，可以對(duì)GNSS數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和編輯，形成標(biāo)準(zhǔn)格式文件；能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進(jìn)行檢查和評(píng)估；利用相關(guān)的輔助工具軟件，可對(duì)TEQC生成的結(jié)果文件進(jìn)行可視化分析，進(jìn)而可剔除或屏蔽受多路徑影響嚴(yán)重時(shí)段的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化精定位數(shù)據(jù)。

利用TEQC軟件對(duì)遼寧省5個(gè)陸態(tài)網(wǎng)基準(zhǔn)站GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了質(zhì)量檢查，其中4個(gè)基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)質(zhì)量良好，數(shù)據(jù)有效率大于95%，多路徑效應(yīng)MP1、MP2小于0.4m，24小時(shí)觀測(cè)周期觀測(cè)值與周跳之比O/Slps大于4000，系統(tǒng)運(yùn)行正常，強(qiáng)電磁影響較弱。

LNSY基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，MP1、MP2值較大，多路徑效應(yīng)明顯，應(yīng)是觀測(cè)環(huán)境干擾所致，除利用TEQC和其它精密后處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化外，應(yīng)進(jìn)一步改善觀測(cè)環(huán)境，減小多路徑效應(yīng)影響。

［1］李軍，王繼業(yè)，熊熊等.東北亞地區(qū)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)和分析［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2006，（03）：209-12.

［2］曲金峰，寧新國(guó).長(zhǎng)春市CORS數(shù)據(jù)質(zhì)量分析 ［J］.城市勘測(cè)，2015（1）：82-85．

P2［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-287-1