GPS外业数据质量的影响因素及质量检查
韩党军 沈延峰
（中铁一局集团第四工程有限公司 咸阳）
摘 要 本文首先对影响GPS外业观测质量的因素进行分析，并介绍TEQC的使用。对西宝
和成贵两个项目GPS数据进行预处理，获取了数据质量信息，直接的反映出外业数据的真实质量情况，对后续计算成果的真实性、可靠性更有把握。
关键词 GPS；数据质量；数据预处理；质量检查；TEQC
1 引言
随着全球定位系统的不断改进，软、硬件的不断完善，GPS应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民生产的各个方面，并开始逐步深入人们的日常生活。其优点亦突发明显。在工程测量应用日益广泛,其测量精度高；不要求测站间相互通视,选点灵活、费用低；全天侯作业；观测时间短；观测、处理自动化；但随着人们认识的加深，GPS也表现出不尽人意的地方。
2 GPS外业影响因素
2.1GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成，未充分考虑卫星信号传播过程的介质状态引发的相关影响，众所周知GPS电磁波信号要受到电离层和对流层的重重干扰。
2.2多路径影响，在某些具体区域肯定存在误差；在大城市或山区由于高层建筑物及树木等对信号的影响，也会导致信号的非直线传播，计算时也会引入一定的误差；
2.3GPS测量中任何可能影响信号接收的因素出现干扰时，所测定的点位坐标都可能产生误差。
2.4GPS测量在老城区的建设中，使用GPS测量，或者接收不到信号，或者虽接收到信号，但一直处于浮动状态，出现假固定或者不能固定，因此所得数据往往误差较大，既无效率，又无精度，不能显示出GPS测量的优越性。
2.5观测的数据质量只能在手簿显示屏上检查观测时段的PDOP、数据记录情况，卫星锁定情况，而观测的数据的实际质量不能直观体现。
上述这些不足在观测数据质量的检核中得到充分体现，虽然测量规范中对GPS数据质量有明确的规定，但是目前工程测量单位基本上未进行此项质量检查，究其原因是对检核方法及过程不清楚。 3 目前规范要求
《全球定位系统（GPS）测量规范GB/T18314-2009》明确规定外业数据质量检核： ① 同一时段的数据剔除率小于10%；
② 满足同步环、异步环、重复基线较差等检核条件要求。
公路、铁路规范均有相同的要求，这样也不难看出，规范的目的也是保证外业数据质量，也是为后续顺利进行基线解算、同步环、异步环检核等工作做铺垫。外业数据质量的可靠是保证最终成果质量基础。
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为帮助作业技术人员及时发现观测数据的质量问题，本文主要研究通过数据预处理软件TEQC进行GPS数据预处理的过程及其应用。 4 TEQC数据预处理
为了将市场上种类繁多的接收机所采集的数据进行统一处理，需要首先将各种原始数据转换为标准格式RINEX，然后再采用某一种GPS数据处理软件进行基线计算。TEQC可对多种不同类型的接收机进行数据转换、质量检查和编辑工作。 4.1 预处理软件TEQC介绍
TEQC （Translating， Editing and Quality Check）软件是由美国UNAVCO 开发的一款GPS/GLONASS 数据预处理工具软件。顾名思义，它有三项基本功能：数据格式转换、数据编辑和数据质量检核。由于简单实用并且能较好地反映GPS 数据质量和GPS 接收机的性能，故常被包括IGS(International GPS Service)在内的一些GPS 用户用作对数据分析、编辑或对接收机进行测试和GPS观测数据进行质量检核。鉴于TEQC 对数据分析的可靠性以及实用性，研究它对于我们来说是很有意义的。 4.2 运行环境
TEQC是一个命令行工具，能够运行在多种操作系统上，包括Unix、Linux、MacOS以及Windows的DOS等需要命令行或shell的支持，且为100%非交互式操作。TEQC的典型用法为：teqc {options} [file1 [file2 [?]]]。 4.3 格式转换
虽然teqc的功能不仅仅是处理RINEX文件，但是大多数用户使用的最普遍的数据格式的类型是RINEX格式。在TEQC的开发过程中，众多GPS接收机厂商提供了有关各自原始数据格式的信息，使得TEQC能够将多种接收机记录的原始二进制数据转换为RINEX格式。例如在DOS环境下，将当前路径转到数据文件所在目录，然后运行命令：teqc -leica mdb -week 2010:172 +nav test1720.08n test.m00 > test1720.08o。
其中，-leica表示接收机类型为leica，其参数mdb表示输入的原始二进制数据为MDB格式；-week 2010:172表示采集数据时的GPS周，也可指定其它日期格式，teqc可依此计算出相应的GPS周；+nav test1720.08n表示同时输出RINEX导航数据文件，文件名为test1720.08n；test.m00为输入数据文件；> test1720.08o表示转换结果写入test1720.08o。转换完成后，当前目录下即生成了test1720.08o和test1720.08n两个文件。 4.4 数据编辑
RINEX的数据格式要求非常严格，手工编辑极易出错，而TEQC的数据编辑功能为我们提供了方便的操作方式，其功能包括RINEX文件头编辑、文件的合并与分割、卫星系统的选择与禁用特定卫星、卫星高度角重设、观测值类型选择等，几乎可以完全操作RINEX文件。
现分别举例并加以说明：
（1）把test1800.08o文件的测站名改为“GP01”并写入temp1800.08o：teqc-O.mo “GP01”test1800.08o > temp1800.08o。
（2）取temp1720.08o观测文件中2:00~3:00和3:00~4:00的数据，分别存入temp1721.08o和temp1722.08o，然后再将该两个文件合并为temp1723：teqc –st 2008062802000 e 20080628030000 temp1720.08o > temp1721.08o。
teqc-st 20080628030000-e 20080628040000 temp1720.08o > temp1722.08o teqc
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temp1721.08o temp1722.08o > temp1723.08o。
（3）将InputFileName中的GLONASS卫星数据剔除掉，将结果写入OutputFileName文件中：teqc-R InputFileName > OutputFileName。
（4）将InputFileName中的G02卫星的观测数据剔除掉，将结果写入OutputFileName文件中：teqc-G02 InputFileName > OutputFileName。
（5）将InputFileName的卫星高度角设置为5°，将结果写入OutputFileName文件中：teqc set-mask 5 InputFileName > OutputFileName
（6）将InputFileName中的观测值类型设置为仅有L1和L2载波相位观测值（剔除其余观测值），并将结果写入OutputFileName文件中：teqc O.obs “L1 L2” InputFileName > OutputFileName。 4.5 质量检查
GPS数据质量检查在实际作业中非常重要，及时有效地掌握数据质量情况，就可以减少返工和不必要的浪费，对合理安排作业，观测时段调度都是非常重要的。采用TEQC软件对观测数据进行质量检核的步骤如下:
第一步：运行TEQC软件，以DOS环境下为例：从【开始】中选择【运行】，输入\，点击确定，便在 Windows 操作系统下面打开了DOS 界面，然后在打开的界面内输入“E:\\teqc”回车，如果输出如下语句，说明 TEQC 运行成功：
C：\\...>E：\\teqc
!Notice! GPS week will be initially set to 1547 for any data stream needing it
第二步：TEQC 软件运行成功以后，在 DOS 界面中输入命令：teqc +qc -nav CPI1233a.14n CPI1233a.14o。其中，+qc表示对观测数据进行质量检查，-nav CPI1233a.14n指定导航文件，CPI1233a.14o为待检查的观测数据文件。若CPI1233a.14n文件在当前目录下，则无需指定也可以运行qc -full模式进行质量检查，若找不到导航文件，TEQC软件自动进入qc -lite模式。
运行完成后，得到9个分析文件：
CPI1233a.14s CPI1233a.azi CPI1233a.ele CPI1233a.iod CPI1233a.ion CPI1233a.mp1 CPI1233a.mp2 CP1233a.sn1 CPI1233a.sn2
9个分析文件默认的保存路径为原RINEX数据保存路径，此9个文件均可以用记事本方式打开。9个分析文件说明如下：
**.yys 综合分析结果文件； **.azi **.ele 卫星高度角数据文件 ； **.iod
卫星方位角数据文件； 电离层延迟的变化率；
**.ion L1-L2电离层延迟 ； **.mp1 L1上的C/A码或P码多路径观测误差； **.mp2 L2上的P码多路径观测误差； **.sn1 L1观测值的信噪比数据文件； **.sn2 L2观测值的信噪比数据文件。
运行后将生成多个结果文件，其中质量检查小结在后缀为“.YYS”的文件中，在此文件中，可以查看数据的采集时间长度、数据采样率、观测期间多路径影响（MP1、MP2）、周跳、信噪比、观测能力等。对于我们来说，主要对**.yys 文件中如下一行信息作分析：
First epoch last epoch hrs dt #expt #have % mp1 mp2 0/slps sum 14 5 31 01:41
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GPS外业数据质量的影响因素及质量检核
