TBC輔助程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳 偉

（1.中國(guó)電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

TBC輔助程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳 偉1

（1.中國(guó)電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

針對(duì)TBC軟件輸出的成果報(bào)告沒有按照我國(guó)GPS測(cè)量規(guī)范作全面的統(tǒng)計(jì)分析和質(zhì)量檢核，還需要進(jìn)行人工編輯，自動(dòng)化能力較弱的缺陷，在TBC輸出的數(shù)據(jù)文件基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了TBC輔助程序，并用VB．NET加以實(shí)現(xiàn)，解決了TBC輸出的成果報(bào)告與我國(guó)GPS測(cè)量規(guī)范和測(cè)量習(xí)慣不一致的問題。

TBC；重復(fù)基線；同步環(huán)；異步環(huán)

隨著GPS定位技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，各種隨機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件或?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)處理軟件得到了極大發(fā)展[1-2]。美國(guó)天寶（Trimble）公司作為全球的GPS產(chǎn)品提供商，其隨機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件被我國(guó)廣大測(cè)繪工作者所采用[3-5]。2011年，TGO基線解算功能失效，Trimble公司推出了繼TGO 1．63之后的新一代GPS數(shù)據(jù)后處理軟件TBC（Trimble Business Center）。

盡管TBC較TGO的功能更加強(qiáng)大、界面更加人性化，而且增加了許多與測(cè)繪工程數(shù)據(jù)處理相關(guān)的功能[6-8]，但TBC在精度評(píng)定與報(bào)告輸出方面與我國(guó)GPS測(cè)量規(guī)范和測(cè)量習(xí)慣存在差異的現(xiàn)狀并沒有改變。比如，在GNSS閉合環(huán)報(bào)告中，沒有區(qū)分同步環(huán)或者異步環(huán)，而且同步環(huán)、異步環(huán)的檢核都是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而不是按照我國(guó)規(guī)范進(jìn)行區(qū)別對(duì)待；在閉合環(huán)報(bào)告總結(jié)和基線處理報(bào)告總結(jié)中，都只是按水平精度和垂直精度作為通過與否的標(biāo)準(zhǔn)，而不是按照三分量的形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這些差異給實(shí)際工作帶來了一些麻煩。針對(duì)這種差異，筆者用VB．NET編寫了TBC輔助程序，解決了TBC軟件固有的缺陷，是TBC軟件的一個(gè)重要補(bǔ)充。

1 可行性分析

輔助程序源數(shù)據(jù)來源于TBC數(shù)據(jù)交換文件（*.asc）、基線處理報(bào)告（*.txt）、GNSS閉合環(huán)報(bào)告（*.txt）以及無約束平差報(bào)告（*.txt）。在基線處理報(bào)告文件內(nèi)，包含有基線解算類型、水平精度及垂直精度等重要信息。但是，在基線處理報(bào)告和數(shù)據(jù)交換文件內(nèi)都沒有顯示基線解算ID，如果直接在2個(gè)文件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)遇到重復(fù)基線時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)混亂，不能一一對(duì)應(yīng)。通過研究GNSS閉合環(huán)報(bào)告發(fā)現(xiàn)，該報(bào)告中既含有可以與基線處理報(bào)告文件進(jìn)行唯一數(shù)據(jù)連接的解算ID，又含有與asc文件建立唯一連接的有效信息。在基線處理報(bào)告和GNSS閉合環(huán)報(bào)告中，隨基線名稱后面的基線解算ID是一一對(duì)應(yīng)的，可以作為2個(gè)文件進(jìn)行數(shù)據(jù)連接的唯一識(shí)別ID；在數(shù)據(jù)交換文件和GNSS閉合環(huán)報(bào)告中，起止點(diǎn)名和開始觀測(cè)時(shí)刻（年：月：日：時(shí)：分：秒）可以作為數(shù)據(jù)連接的唯一識(shí)別ID。TBC輔助程序總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 TBC輔助程序流程圖

2 程序設(shè)計(jì)

2.1 基線檢核

1）基線檢核?；€檢核由單基線總結(jié)和重復(fù)基線檢核2個(gè)部分組成。單基線總結(jié)內(nèi)容包括：基線編號(hào)、起始點(diǎn)號(hào)、終止點(diǎn)號(hào)、X分量、Y分量、Z分量、基線長(zhǎng)、水平精度、RMS、垂直精度、相對(duì)誤差、起始時(shí)間、終止時(shí)間、解類型等。重復(fù)基線檢核包括重復(fù)基線較差的計(jì)算（觀測(cè)時(shí)段＜3）和重復(fù)邊各時(shí)段平差值中誤差、相對(duì)誤差的計(jì)算（觀測(cè)時(shí)段≥3）。

國(guó)家GPS測(cè)量規(guī)范規(guī)定，復(fù)測(cè)基線長(zhǎng)度較差ds應(yīng)滿足[10]：

基線平差值中誤差：

式中，Δd=di-d， di為基線觀測(cè)值，d為各時(shí)段基線觀測(cè)值的平均值。相對(duì)誤差為md/d，且要求md/d≤b。式中，b為比例誤差系數(shù)，單位為10-6。

2）模塊設(shè)計(jì)。重復(fù)基線信息總結(jié)模塊需要的數(shù)據(jù)來源于存儲(chǔ)基線信息的數(shù)據(jù)交換文件（數(shù)組ab），ab中已經(jīng)包含了重復(fù)基線的需求信息。在TBC中，基線作為有方向的向量，對(duì)于任何一條基線，起點(diǎn)不同或觀測(cè)時(shí)間不同，基線向量也就不同。重復(fù)基線可能有2 種情況：①起點(diǎn)和終點(diǎn)一樣的基線；②一條基線的起點(diǎn)等于另一條基線的終點(diǎn)，且該基線終點(diǎn)等于另一條基線的起點(diǎn)。

在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，循環(huán)2次即可。在字符串?dāng)?shù)組ab中，利用其基線坐標(biāo)三分量計(jì)算各基線長(zhǎng)度，當(dāng)觀測(cè)時(shí)段小于3個(gè)時(shí)，進(jìn)行重復(fù)基線較差的計(jì)算；當(dāng)觀測(cè)時(shí)段多于3個(gè)時(shí)段，進(jìn)行重復(fù)邊各時(shí)段平差值中誤差和相對(duì)誤差的計(jì)算，具體流程見圖2。

圖2 重復(fù)基線總結(jié)流程圖

2.2 閉合環(huán)檢核

1）同步/異步環(huán)提取。同步環(huán)/異步環(huán)的提取，主要利用GNSS閉合環(huán)報(bào)告中組成閉合環(huán)的各基線成員信息和數(shù)據(jù)交換文件中對(duì)應(yīng)的該基線觀測(cè)起止時(shí)刻、停止時(shí)刻，并顧及GPS網(wǎng)等級(jí)和同步觀測(cè)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。首先，需要確定該閉合環(huán)包括的所有基線向量；其次，找出環(huán)中所有基線同步觀測(cè)的時(shí)段，即在對(duì)該閉合環(huán)實(shí)施觀測(cè)時(shí)，GPS接收機(jī)的最晚開機(jī)時(shí)刻和最早關(guān)機(jī)時(shí)刻；最后，如果同步觀測(cè)時(shí)段大于各級(jí)GPS控制網(wǎng)所規(guī)定的有效觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度，則認(rèn)為該閉合環(huán)為同步觀測(cè)閉合環(huán)；反之，則為異步環(huán)。

2）同步/異步環(huán)檢核。國(guó)家GPS測(cè)量規(guī)范規(guī)定，對(duì)閉合環(huán)須進(jìn)行 X、Y、Z 三維坐標(biāo)分量閉合差檢核及同步環(huán)/異步環(huán)閉合差檢核[9]。在GNSS閉合環(huán)報(bào)告的不合格環(huán)信息中，已經(jīng)給出了閉合環(huán)的ΔX、ΔY、ΔZ分量閉合差，這在TGO報(bào)告中是沒有的。

同步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差及環(huán)閉合差限差檢核公式為[10]：

異步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差及環(huán)閉合差限差檢核公式為[10]：

3）模塊設(shè)計(jì)。閉合環(huán)名稱是由組成該環(huán)的所有基線的矢量ID構(gòu)成的，如“PV56-PV54-PV57”。基線的矢量ID（如PV56）就是區(qū)別各基線的唯一標(biāo)識(shí)符，如“CPI382→ CPII1145（ PV56）”。然后，通過基線起始點(diǎn)名和基線開始觀測(cè)時(shí)刻，與數(shù)據(jù)交換文件建立連接。值得注意的是，在數(shù)據(jù)交換文件中，基線開始觀測(cè)和結(jié)束觀測(cè)時(shí)刻是UTC時(shí)間，而GNSS閉合環(huán)報(bào)告開始觀測(cè)時(shí)刻是北京時(shí)間，二者時(shí)差8 h。最后，根據(jù)同步環(huán)/異步環(huán)判別方法分離GNSS閉合環(huán)，并進(jìn)行質(zhì)量檢核。GNSS同步環(huán)與異步環(huán)質(zhì)量檢核及信息總結(jié)流程如圖3所示。

3 實(shí)例分析

筆者利用某高鐵CPI控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果對(duì)軟件進(jìn)行了測(cè)試。該控制網(wǎng)共有10個(gè)CPI點(diǎn)，正線長(zhǎng)30 km，呈帶狀分布，坐標(biāo)系統(tǒng)為CGCS2000，采用TBC 2．50進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。將TBC數(shù)據(jù)交換文件、基線處理報(bào)告文件、GNSS閉合環(huán)報(bào)告文件以及無約束平差報(bào)告文件分別導(dǎo)入TBC輔助程序設(shè)計(jì)，并進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)置，可得基線統(tǒng)計(jì)信息：基線總數(shù)79條，基線邊中最弱邊為CPI382→CPII1145，邊長(zhǎng)中誤差為3．3 mm，相對(duì)中誤差為1/9 985 357；重復(fù)基線47條，其中互差最大的為CPI385->CPI382，邊長(zhǎng)10 730．129 6 m，互差15．05 mm，允許誤差31．61 mm，質(zhì)量合格，重復(fù)基線總結(jié)界面如4所示。

圖3 同步環(huán)與異步環(huán)總結(jié)流程圖

圖4 重復(fù)基線總結(jié)界面

為了分析軟件同步/異步環(huán)提取及精度評(píng)定的可靠性，利用整個(gè)GPS網(wǎng)Rinex標(biāo)準(zhǔn)格式的觀測(cè)數(shù)據(jù)，分別用TBC 2．50、Compass、中海達(dá)GPS數(shù)據(jù)處理軟件、南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行解算，將生成的閉合環(huán)報(bào)告與TBC輔助程序運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5、表1所示。

圖5 同步環(huán)與異步環(huán)總結(jié)界面

表1 不同軟件統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)比

由表1可知，TBC輔助程序統(tǒng)計(jì)結(jié)果與Compass、中海達(dá)、南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件所得同步環(huán)、異步環(huán)的個(gè)數(shù)比較一致。

4 結(jié) 語

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況和工作體會(huì)，完成了TBC輔助程序，并將其應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，取得了良好的效果。解決了TBC輸出的基線處理報(bào)告、GNSS閉合環(huán)報(bào)告與我國(guó)GPS測(cè)量規(guī)范和測(cè)量習(xí)慣存在差異的問題，使得基線檢核與總結(jié)、重復(fù)基線檢核與總結(jié)、同步/異步環(huán)提取及質(zhì)量檢核變得非常簡(jiǎn)單，人工編輯少、自動(dòng)化能力強(qiáng)，具有很好的實(shí)用性。

[1] 陳秋杰,張興福,王兵海,等．GPS控制網(wǎng)成果報(bào)告自動(dòng)生成軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．測(cè)繪通報(bào),2010(3):38- 40

[2] 劉大杰,白征東．一種網(wǎng)三維平差的數(shù)學(xué)模型[J]．測(cè)繪學(xué)報(bào),1997,26(1):38-41

[3] 白鐵勇．TGO輔助程序設(shè)計(jì)[D]．成都:成都理工大學(xué),2010

[4] 羅賢茂,陳軍勝．在TGO中實(shí)現(xiàn)以三維坐標(biāo)分量方式統(tǒng)計(jì)環(huán)閉合差[J]．四川測(cè)繪,2007,30(1):41-43

[5] 白鐵勇,余代俊,付崇江．基于TGO軟件的GPS網(wǎng)同步環(huán)及異步環(huán)提取[J]．測(cè)繪科學(xué),2011,36(3):102-103

[6] TBC軟件數(shù)據(jù)處理與使用[S]．

[7] Trimble Navigation Limited． Trimble Business Center Tutorial [M]．USA:Trimble,2011

[8] 徐以廳,宋濟(jì)宇．基于Trimble VISION 技術(shù)的照相測(cè)量法的應(yīng)用[J]．測(cè)繪通報(bào),2012(9):100-101

[9] 李征航,黃勁松．GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理[M]．武漢:武漢大學(xué)出版社,2005

[10] GB/T 18314-2009．全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范[S]．

P228

B

1672-4623（2016）06-0083-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.027

吳偉，碩士，主要從事水利水電安全監(jiān)測(cè)工作。

2014-07-29。