多类型GPS数据的解算与纠错

字体: 小中大 | 打印发布: 2009-11-21 09:05 作者: 丁永祥来源: 路桥吾爱搜集查看: 5460次评论: 1条好评: 0分

1.前言
    目前市场上GPS型号众多，同一单位可能购买了不同的GPS设备，这就有静态数据混算问题。不同厂家的接收机具有不同的本机格式,与接收机配套的数据处理软件一般可以直接读取自身本机格式的数据，而不能读取其他厂家的本机格式的数据，不利于多种型号的接收机联合作业。同时，有些GPS设备采集数据的不稳定性常常会导致返工，而此类数据又具有随机性。不过，通过RINEX格式分析数据可以解决上述问题。
2.RINEX格式
    RINEX格式是与接收机无关的数据交换格式/Receiver Independent Exchange。存储方式：ASCII，内容包括：观测值、星历（导航信息）、气象数据、钟数据等，具有通用性强，已成为事实上的标准，利于多种型号的接收机联合作业，大多数软件能够处理等特点。
    RINEX格式的数据文件的命名规则如图1。

   RINEX格式的GPS观测文件由节、记录（行）、字段和列组成，所有文件均分为两节：文件头和数据记录；每个记录占一行，但不超过80列宽；文件头中的每个记录的第61-80列为标签，说明记录内容（图2）。
    各类GPS本机格式转换为RINEX格式数据分为观测值文件和星历文件，观测值文件主要包括所接收的三维信息及站点信息等等，而星历文件则是记录卫星相关参数值，其结构如上所述。
3.GPS数据转换与解算
    GPS型号众多，本机格式又互不通用，数据难以统一解算，因此需将本机格式的数据转换为与接收机无关的统一的数据格式。RINEX格式已成为事实上的标准，而且各数据处理软件均可把本机格式转换为RINEX格式，并可以解算该格式数据。
3.1数据转换
    以Topcon Pinnacle、天宝TGO1.6、徕卡LEICA Geo Office以及南方静态数据为例，把本机数据转换为RINEX格式。
    3.1.1 Topcon Pinnacle数据转换
    进入Topcon Pinnacle处理软件，将本机数据导入到项目中，在原始数据栏中选中要转换的数据文件，点击右键选择“导出RINEX格式”即可。

    3.1.2天宝数据转换(如图4)
    3.1.3徕卡LEICA Geo Office数据转换(如图5)
    3.1.4南方数据转换
    将南方本机数据导入南方数据处理软件中，然后点击下拉菜单“成果”下的“RINEX输出”即可完成本机格式数据到RINEX格式的数据转换。


3.2 数据解算
    各类GPS接收机联合作业时，必须进行数据格式的统一才能进行混算。通过上述方法，把本机数据转换为标准RINEX格式的数据，便可将各类数据联系起来一同解算，而且各类随机处理软件都可以处理此格式数据。所以，可以随意选择一种软件加以处理即可。只是在各机种联合作业时，最好根据各接收机的文件命名规则统一采用一种文件命名格式,以免出现处理软件无法识别的文件格式。考虑到各型号的接收机配套处理软件的量高模型及纠正参数各异，需根据拟采用的处理软件的量高模型而定。
    RINEX格式的数据导入各处理软件后，基线及网平差的解算方法与本机数据完全一致。导入RINEX格式数据时只需修改天线高及相关模型，例如：将数据导入天宝数据处理软件时，天线高量取位置可以选为相位中心、边缘、天线底部、顶部等等，软件系统会自动予以纠正；导入南方处理软件时，则是指天线相位中心边缘。最好是将天线高直接转换至天线相位中心，从而避免系统间天线高纠正差异。根据已有数据可知不同处理软件的平差结果对同一点位的不符值不会超过1㎝。因而，以RINEX格式统一本机数据，采用不同软件处理非本机数据或是联合作业的数据是完全可行的。
4.数据纠正
    各型号的GPS接收机在高强度使用或受温度等气候影响时，数据采集时常会发生一些随机性的数据错误，从而导致接收的数据无法有效使用甚至返工。然而，其中绝大多数的出错数据可以通过RINEX格式查出原因并予以处理。
    在数据采集过程中常常出现接收时间与记录量不符、正常接收但记录却为“0”、测量点位的经纬度为“0”、测量点点位错误等等。前两种错误数据主要是由于数据记录过程中系统的不稳定性所致，将采集数据直接导入随机软件即可恢复正常显示，并不会影响数据的使用，有少数情况无法正常使用，此时可以将采集数据转换为RINEX格式，把文件头部分所对应的内容修改为正确记录内容即可使用。后两类错误数据则主要是文件头和数据记录体内容出现错误（图6）。

    由于测点的精确经纬度无法获取，所以不能直接通过修改RINEX格式中的文件头来修改数据，而随机处理软件在处理其他机载数据时主要读取数据记录体数据，不受文件头数据影响，从而可以确定测点点位，以解决经纬度为“0”的错误数据。然而当测量点的点位与实地不符时，则此点的采集数据的记录体出现错误，由于记录体的数据记录的是采集到的卫星信号，很难直观判断错误段的具体位置，只需将同组采集的其他机的数据予以对比便可发现错误元，用正确的数据覆盖错误元，或者直接将错误元删除即可正常使用。根据我们工作中遇到的情况，错误元常常会发生在数据记录体的前三段里，最好采用覆盖错误元的方法处理，以免数据出错。