GPS控制网质量控制软件的开发与应用
摘要 本文针对TGO 网平差处理结果不便于质量监控的现状,开发了GPS 控制网质量控制软件。该软件可以同步
跟踪GPS 网处理过程,分类输出各种报表及报告,界面友好,操作简单。
关键词 GPS 控制网 软件开发 TGO 闭合差 质量控制
0 引言
TGO ( Trimble Geomatics Office ) 作为石油GPS 控制网的处理软件,虽然得到了广泛地应用,但是其输出的质量指标与现行规范的具体要求相差很大,主要为基线报告数据不全,没有提供不同时段重复基线较差报告;环闭合差报告中不能区分同步环和异步环,而且只提供平面和垂直闭合差;平差报告中没有基线三分量的改变量,致使GPS 网处理结果无标准可比对,处理过程出现了盲目性。基于上述问题,我们开发了GPS 控制网质量控制软件,并应用于2006 年华北探区GPS 网数据处理质量控制中,提供了满足规范要求的成果。
1 控制软件的目标及系统分析
1. 1 应用目标
GPS 控制网质量控制软件主要用于以下目的:
(1) 同步跟踪检查GPS 网处理过程;
(2) 兼顾处理静态、快速静态发展参考站及快速静态施测和复测物理点,二维测线端点快速静态等单基线和多个独立基线项目;
(3) 按规范要求分类输出报表和报告;
(4) 根据野外特殊环境和特点,合理设计界面,简化操作过程。
1. 2 系统分析
GPS 控制网质量控制软件的系统流程如图1所示。
(1) 技术标准
参照《GB/ T18314 - 2001 全球定位系统( GPS)测量规范》、《SY/ T5171 - 2003 石油物探测量规范》相关内容作为GPS 网处理的指导性标准。
(2) 开发平台
使用VB6. 0 编程语言,选用合适的ActiveX 控件或创建必要的ActiveX 部件进行界面设计。依据TGOffice1. 62 和最近推出的1. 63 版本的处理软件所使用Access 2000 数据库系统,合理使用Access数据库查询技术。
(3) 数据库的分析
TGO 项目GPS 网数据库表格繁多、关联复杂,必须对数据库工作进行静态分析和动态分析。
1) 静态分析: 数据库包含64 个表格,有的表字段个数多达32 项。必须分清各表的作用、表中各个字段的具体内容、表间关键字段的对应关系等。
2) 动态分析: 在明确TGO 数据库的静态结构后,重点研究TGO 在运行期间数据库的动态情况;观测数据导入前后、基线处理前后、无约束和约束平差前后数据流动的状态;外部引入的基线、坐标点插入后数据库的变动情况。分析当前项目中基线的删除、恢复、禁止、允许等诸多状态和测点的删除、恢复等基本操作对数据库中相应数据项的影响。
2 控制软件的开发过程
2. 1 程序设计
跟踪检查基线改变量设计步骤如图2 所示。
跟踪检查基线处理设计步骤如图3 所示:
2. 2 操作界面设计
对界面的布局、操作顺序和色彩变幻进行人性化设计。科学合理的色彩搭配能缓解人的视觉疲劳感。该软件的操作界面具有以下特点:
(1) 简化操作,使多重菜单简洁地布设在操作面板上,用顺序关联激活的方式实现对命令选项的控制,分类浏览输出非常方便;
(2) 适当渐变,合理着色,使界面层次分明,观感舒适,避免了色彩的强光反差对眼睛的刺激;
(3) 合理布局以符合自上而下、从左至右的操作习惯;
(4) 命令、选项、控制按钮模仿三维立体效果,采用多重色彩方法以吸引操作者的注意力,以缓解单调的数据处理环境给人带来的枯燥感觉。
3 应用实例
2006 年10 月华北经理部2322 队测量组在廊坊河西务工区布设的GPS 加密控制网,同步观测了5 个时段,加密5 个控制点,联测6 个三角点。下面介绍使用本软件进行GPS 网处理质量监控的过程。首先将观测数据导入TGO 的“河西务GPS 网”项目中,进行基线解算,如图4 所示。在屏幕左上角选择TGO 创建的“河西务GPS网”项目(文件夹) ,点击“处理”按钮,数据区缺省显示内容为“GPS 网闭合差总结报告”,数据区下边“总结报告”按钮处于选中状态,如图5 所示。
GPS 网闭合差总结报告有5 项内容:
(1) GPS 网简要说明: 主要说明石油GPS 网等级、网点布设、网图构成、自动选用规范中的精度参数等内容;
(2) 基线向量总结: 当前TGO 项目中基线状态的分布数量、基线长度的极值、基线观测时间的极值、基线三项精度指标的极值;
(3) 复测基线总结: 复测基线次数、复测率、最佳复测基线和最差复测基线相关指标统计,如果有超限的复测基线则用红色标出超限个数及最大超限值所属基线组、端点名称等项数据;
(4) 同步环总结: 同步时段数、各时段的相关统计数据、同步环总数、同步环三分量和环路的最佳、最差环的相关统计数据,如果有超限的同步环则用红色标出超限个数及最大超限值所属时段、基线组合、点位组合等项数据;
(5) 异步环总结: 异步环总数、异步环三分量和环路的最佳、最差环的相关统计数据,如果有超限的异步环则用红色标出超限个数及最大超限值所属基线组合、基线点位走向等项数据。
图5 中显示了GPS 网简要说明和基线向量总结,屏幕向下滚动,显示复测基线总结,如图6 所示。复测基线次数为29 ,复测率为47.54 % ,超限的复测基线次数为0 ,结果说明所有复测基线符合规范要求。
图7 所示是同步环总结,可以看到第4 时段最短同步观测时间出现了红色,所属基线为B49 ,说明TGO 中的B49 基线观测了40 min ,不符合规范要求,切换到TGO 中将其属性状态设置为“禁止”。切换到本软件再向下看同步环总结,发现有16 个同步环超限(红色显示) ,分布在第2 时段和第3 时段,在“基线点位组合”列中4 项最大超限值都有“NMF”,详细询问了南马房(NMF) 的观测环境,得知可能有干扰源, 在第2 时段和第3 时段中应重点对NMF 测站进行星历调整。由于在“时段基线组合”列中出现最多的是B25 ,所以在进行调整星历时主要参照B25 基线解算报告中的卫星残差图进行删减。
(1) 点击“同步环”按钮,查看同步环的详细情况。同步环表中红色显示的单元格均为超限数据,绿色显示的单元格均为合格数据。点击右下角“超限记录”按钮,筛选出超限的同步环。
(2) 点击“总结报告”按钮,查看异步环的详细情况。
其中超限的异步环个数为0 ,说明所有异步环符合规范要求。
切换到TGO ,对上述存在的基线问题进行调整,在调整的过程中,可随时切换到本程序进行跟踪检查,直到所有质量指标都符合规范要求为止。在TGO 和本软件两个操作平台之间,经过多次调整检查,最终显示如下报告和表格:
1) GPS 网闭合差总结报告;
2) 基线向量表;
3) 重复基线表;
4) 同步环表;
5) 异步环表。
(3) 点击“保存”按钮,弹出通用对话框将当前显示的内容存盘。如果为表格内容,可存为与Ex2cel 兼容的. csv 格式文件;如果为文本(总结报告) 内容,可存为与Word 兼容的. rtf 格式文件。
本软件把《SY/ T5171 - 2003 石油物探测量规范》对于石油GPS 网处理的各种质量要求都已作为缺省参数内置到程序中。无须再设,只要TGO 处理的基线项目存在,即可对该项目进行质量检查,与TGO 是否运行无关。如果超出了现行规范的要求,可以点击标题右边的“HB”图标,对主要的精度指标进行重设。
本软件能够对选择GPS 网项目时可能出现的各种问题进行错误捕获,如非TGO 项目、未做基线处理的TGO 项目、外部导入基线的TGO 项目、TGO 的RTK项目等。
4 结束语
(1) 本程序适用于单基线、多个独立基线、多站单时段、多站多时段的GPS 网跟踪检查。
(2) 实现了GPS 网闭合差处理质量从定性控制到定量控制的转变,各项质量指标能够准确快速地用石油行业规范进行验证,引导测量计算员迅速地调整基线,以达到去劣存优的优化处理方法,提高了定位数据的处理精度。
(3) 本软件与TGO 处理软件数据共享,无缝连接,可并行操作,显著提高了GPS 网处理的速度。
(4) 存在的问题:
1) 平差后基线改变量的检查功能有待技术部门测试通过;
2) 规范中某些技术指标的规定,限于不同的理解水平,有待测量专业同仁的帮助来进一步澄清。
参考文献
1 Microsof t Corporation. Visual Basic 6. 0 中文版程序员指南. 北京希望电子出版社,1998
2 Microsof t Corporation. Microsof t Visual Basic 6.0 控件参考手册. 北京希望电子出版社,1999
3 Roger J ennings 著. 中文Access 2000 开发使用手册. 机械工业出版社,2000
4 刘经南著. 坐标系统的建立和转变. 武汉测绘科技大学,1993
5 王忠良等. GB/ T18314 - 2001 全球定位系统( GPS) 测量规范. 石油标准出版社,2001
6 孙绍斌等. SY/ T5171 - 2003 石油物探测量规范. 石油工业出版社,2003
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