不同GPS后处理软件成果的比较_石大鹏

收稿日期: !"#! $"% $!" 作者简介: 石大鹏( #&%’ $ ) ，男，辽宁阜新人，!""& 年毕业于辽宁工程技术大学测绘工程专业，现在中煤国际工程集 团沈阳设计研究院从事测绘工作" 不同 OP0 后处理软件成果的比较 石大鹏 ( 中煤国际工程集团 沈阳设计研究院，辽宁 沈阳 ##""#*) 摘 要: 为了获得高精度的 B27 控制点位结果 ，为各种工程建设提供高精度的已知点 ，论 文利用多种成熟的 B27 后处理软件对观音阁水库 B27 控制网观测数据进行数据处理 ，并对几种 软件得出的结果进行了比对; 针对试验结果分析不同软件之间精度差异的原因; 最终在分析比较 中得出最优结果"希望这为 B27 软件用户在进行数据处理提供有益的参考" 关键词: B27; 数据处理; 点位; 精度 中图分类号: 2!!%5 ( 文献标识码: 6 文章编号: #’)# $"&*&( !"#!) 7!8"#’(8"+ 近年来 B27 卫星定位技术广泛应用，使传统控制测量 发生了重大的技术改革"随之而来的不同 B27 仪器生产厂 家也在不断更新完善自己的后处理软件性能，更有一大批 国内外新生 B27 软硬件不断涌现" 因此，十分有必要对不同 B27 后处理软件进行研究和 比较，从而研究出不同软件的特性"此前国内外对此项方 面研究不是很多，但是对于不同 B27 后处理软件的研究无 论对于科研生产部门还是对于施工应用部门都具有理论和 实践意义"以观音阁水库 B27 静态数据为原始数据，运用 国内外五家 B27 后处理软件( 天宝 CBU!拓普康 2^HH0ObI! 阿什泰克 7Pba.^PH!中海达 [D7!""+!南方 B27SD;) 进行了 解算" 文中对各个软件在基线!闭合环!无约束平差和约束 平差等方面加以比较，分析了各个软件之间的精度差异， 并且研究了软件之间产生差异的原因，最后从原因入手得 出了一些建议性结论" ! 软件简介 天宝 CBU"该软件是 CJ^:ibI 公司最新一代的数据处理 和管理软件，是在 B27aJfI_ 软件的基础上，增加了 DC- $ N^H<( 生成 DC- 和等高线图) 和 AP0YN^H<( 道路设计!放样 等) 程序模块，改进成一个整体的全能的纯 h^HYPgL 界面 的测量数据处理软件" 阿什泰克 7Pba.^PH"该软件是 CF0bIL T0f^=0.^PH 公司最近 推出的 B27 测量数据后处理 软件"阿什泰克的 7Pba.^PH 软件 采用了 g^HYPgL 操作系统的全部的优点"可引导用户进行作 业规划!数据处理!质量控制!成果报告和数据输出等各 个不同阶段的作业，使操作变的非常简单" 拓普康 2^HH0ObI"该软件具有解算向导功能 ，这可以使 初学者包括非专业人员 ，在缺省的状态下独立完成数据解 算任务 ，并能给出初级结果及精度"该软件解算速度较快" 工程项目中分为原始数据观测时段( A0gD0.07ILL^PH) $解算 ( 7Pba.^PH) $控制子网( 7ai $HI.) + 栏

来管理和处理数据" 南方 B27SD;"B27SD; 基线处理与平差软件与前期软 件相比有了很大改进，主要是对 B27 星历数据进行基线处 理，并将结果进行约束整网平差，得出控制网最后成果" 本软件能处理南方公司的静态 B27 数据各种进口 B27 接收 机 A‘T1j 标准格式的数据" 中海达 [D7!""+"该软件是中海达公司推出的星历数 据处理软件，具有基线解算!无约束平差!约束平差等功 能"与前期的软件相比有所完善，并且得到广大用户的好 评"但是由于 [D7!""+ 数据处理软件包数据处理软件现在 仍处于发展之中，许多功能仍有待完善" " 结果比对及分析 !5 # 基线比较 固定网中一点，列出 * 条 ’""" ,#!""": 的基线和 * 条 +"" , #""": 的基线分别从坐标分相对精度方面进行了比 较"* 条 ’""" , #!""": 的 基 线 为: 6C3# $ ""6* ( ’)!"5 %"+:) $"("# $ "!"+ ( )%+#5 +"%:) $"("+ $ "!"+ ( %!#"5 %():) $"("+ $ UDkB ( #"**’5 !#!:) $"("+ $ "%"# ( ##()%5 %"):) ，* 条 +"" , #""": 基线为: ""6’ $ ""6) ( *’"5 ’)):) $""6! $ ""6# ( +)!5 &(*:) $""6! $ 6C3# ( &!"5 *(&: ) $"&"# $ "&"+ ( (&*5 %#&: ) $"#"+ $ "#"! ( +*#5 "(’:) #以上十条基线按先后顺序排列为基线 #!!! +$))$#""基线相对误差比较见表 #" 在表 # 长基线组中可以看出 CBU!7Pba.^PHL 两软件对 ’""" , #!""": 的基线解算精度接近且精度水平较好， 2^HH0ObI!B27SD; 和 [D!""+ 三种软件解算精度接近且精度 水平略差"而对于 +"" , #""": 基线，CBU!7Pba.^PHL 两软 #’( 研究探讨 煤 炭 工 程 !"#! 年 #" 月件精度水平略差，2^HH0ObI!B27SD; 和 [D!""+ 三种软件解 算精度较好" 表 ! 基线相对误差比较 相对误差 CBU 7Pba.^PH 2^HH0ObI B27SD; [D!""+ 基线 # #/&&!#!+ #/&%+%’! #/%&)(!’ #/&’+!&% #/%*%+(* 基线 ! #/#+&%()+ #/#+%)#+( #/##’(%&( #/#+’+!%( #/#!’*)(% 基线 + #/#+!%)!# #/#!’()&! #/#"%(+#" #/&+&+(! #/#""%(## 基线 ( #/#("&%)’ #/&%)+*% #/&%+&!( #/%#’%!( #/))&%(" 基线 * #/#((%&(" #/#+#)*%& #/#!%)’() #/#+!*+"# #/#")+#() 基线 ’ #/#""#*" #/##"#’! #/##)"%" #/#!#((( #/#!""+) 基线 ) #/*"!%( #/(%%+# #/*""!’ #/*!+&* #/(&%%! 基线 % #/##!%"# #/#!’(&’ #/#!&""+ #/#!%"%# #/#!’*(% 基线 & #/(&%)’ #/*##)% #/’""!* #/*&"#( #/*(+%! 基线 #" #/)&((" #/%&"#! #/%#!() #/%")!# #/%#*(& 基线中误差比较见表 !" 表 " 基线中误差比较 中误差 CBU 7Pba.^PH 2^HH0ObI B27SD; [D!""+ 基线 # "5 "") "5 ""( "5 "#" "5 "") "5 ""& 基线 ! "5 ""! "5 "") "5 ""% "5 ""’ "5 ""* 基线 + "5 ""% "5 ""’ "5 ""% "5 ""& "5 "#" 基线 ( "5 "## "5 "#! "5 "#( "5 "#+ "5 "#* 基线 * "5 ""% "5 ""& "5 ""% "5 ""& "5 ""% 基线 ’ "5 ""& "5 ""+ "5 ""* "5 ""* "5 "") 基线 ) "5 ""% "5 ""% "5 ""’ "5 "") "5 ""’ 基线 % "5 ""% "5 "#" "5 ""& "5 &quo t;") "5 ""& 基线 & "5 "#" "5 "#" "5 ""& "5 ""% "5 ""% 基线 #" "5 ""* "5 "") "5 "") "5 ""( "5 ""’ 由表 ! 可以看出

CBU!7Pba.^PHL 两软件精度好于另外 三种软件，但各软件精度差异不大" 由以上 #" 条基线比较中可知: 各基线误差的最大值和 最小值除 7Pba.^PHL 软件外基本出现在同一条基线上，这是 由于 7Pba.^PHL 软件在无狗条件下是单频结算的缘故"CBU! 7Pba.^PHL 两种软件对 ’""" , #!""": 基线解算效果较好，对 +"" , #""": 基线解算效果稍差; 另外三种软件则相反" !5 ! 基线闭合环比较 该工程闭合环总数 &&! 个，其中同步环 (!" 个，异步 环 *)! 个"下面对闭合环的边长闭合差和相对误差进行比 较( 见表 +) # 表 # 所有闭合环环闭合差和相对误差比较 软件 边长( 环) 闭合差/:: 最大 最小 平均 相对误差/:: 最大 最小 平均 CBU !+5 ##! "5 (*+ *5 ##* (5 & "5 * #5 & 7Pba.^PH #&5 +!% "5 *(& *5 #’( *5 & "5 ’ #5 % 2^HH0ObI !(5 %*+ "5 +&& %5 ’() ’5 ) "5 % !5 ( B27SD; !"5 *)* "5 +*# *5 "+( (5 ) "5 ! #5 + [D!""+ !#5 ))( "5 *(’ *5 ""# *5 ’ "5 + !5 # 由比较结果可知 B27SD; 软 件 的 精 度 略 好，CBU! 7Pba.^PHL!2^HH0ObI!和 [D!""+ 闭合环成果精度稍差; 但是 几种软件精度均符合工程精度要求" !5 + 无约束平差比较 所谓无约束平差，就是在 hB7 $%( 下的三维自由网平 差"通过比较自由网平差基线的相对误差和点位精度，可 以比较出个软件的特性"这里的无约束平差基线相对误差 是以上文 #" 条基线为研究对象进行研究!比较的，并且对 网中的个别点进行了比较"基线相对误差比较见表 (" 表 $ 基线相对误差比较 中误差 CBU 7Pba.^PH 2^HH0ObI B27SD; [D!""+ 基线 # #/+&&*!"# #/+*&&)*" #/+!*’""! #/++("(&’ #/+"&’*)% 基线 ! #/+&""’%+ #/+%%*+&! ##/+***!)&##/+%*&***##/!&&)(!" 基线 + #/(""!+%’ #/+%%(*&" ##/++"&%++##/+’()’("##/+"")%(’ 基线 ( #/)&"(+)) #/%"&+)(( ##/*%"""()##/’&!+#!!##/’)+(*&" 基线 * #/&)*%(*! #/&&))*&+ ##/&"+*%""##/%’%%%#%##/&"’*#"" 基线 ’ #/!"’+(& #/#&%*’+ #/!"&)(’ #/!)&#%) ##/!+&&*+ 基线 ) #/#)&()( #/#!’()! #/#’%(’’ #/#)(+)! #/!"")*( 基线 % #/*%+’’( #/(&!()" #/’"""!( #/*’+!*& #/’##&%) 基线 & #/#("&%)’ #/#’%)(( #/#*(&)% #/#)%"’" #/#"+#’% 基线 #" #/##""’) #/#")*+% #/#!"’)+ #/##))*& #/##(!*% 从表 ( 中可知道，CBU 和 7Pba.^PH 两软件仍旧对 ’""" , #!""": 长度的基线效果好， 而 2^HH0ObI! B27SD; 和 [D!""+ 对 +"" , #""": 的基线解算效果较好; 各软件误差 最大值和最小值基本出现在同一条基线上( B27SD; 总体解 算精度最好) #j 方向精度比较见表 *，k 方向精度比较见 表 ’，W 方向精度比较见表 )" 表 % j 方向精度比较 软件 j 偏移 / :: ""6# #""! "+"# "S") ""6’ CB U !5 ""( !5 ++’ !5 *&" !5 %’+ #5 *(! 7Pba.^PH #5 &"+ !5 *)! +5 "!’ +5 "() #5 "!# 2^HH0ObI #5 *)+ !5 &)( !5 ’!" !5 &&# #5 "+( B27SD; #5 (#+ !5 "** !5 **( !5 &’+ #5 (#" [D!""+ #5 !(* +5 ""+ !

5 )’! +5 ")( #5 ++& 表 & k 方向精度比较 软件 k 偏移 / :: ""6# #""! "+"# "S") ""6’ CBU !5 "’+ !5 **) +5 %** +5 "#( !5 &%( 7Pba.^PH #5 &"* #5 %&’ +5 "%+ +5 *%’ !5 "’+ 2^HH0ObI +5 #"! !5 %&+ !5 &’* !5 &&( +5 ### B27SD; !5 (*" !5 %#" +5 +#% !5 )!* !5 +#" [D!""+ !5 )!# +5 ""( +5 ’&* !5 ’+* !5 "’! #’* !"#! 年 #" 月 煤 炭 工 程 研究探讨表 ’ W 方向精度比较 软件 W 偏移 / :: ""6# #""! "+"# "S") ""6’ CBU #5 &’( !5 ")* !5 &’" +5 %*! #5 &%& 7Pba.^PH !5 ()& (5 ))( (5 &"+ (5 ""! #5 &&" 2^HH0ObI #5 *+) !5 ’() +5 "&’ +5 ""+ #5 *(% B27SD; #5 ’+" !5 *%! +5 !&" !5 )+* #5 )’" [D!""+ #5 &&! !5 ")% +5 %&( +5 ")) !5 "+* 在表 * ,’ 点位精度的比较中，可以知道除 7Pba.^PHL 之 外的四种软件精度现对较好，相对稳定，其中 B27SD; 精 度最佳" !5 ( 约束平差比较 如图 # 所 示，对 全 部 坐 标 进 行 统 计 处 理 可 发 现: B27SD; 总体点位精度好于其他软件，数据离散性小，可以 作为本工程最优结果" 图 ! 点位精度比较 # 分析差别的原因 进行基线解算时，文中涉及到的五种软件主要考虑下 列因素: 电离层模型改正模型，对流层模型改正模型，卫 星和接收机天线相位中心改正，截止高度角!历元间隔! 迭代次数等"由于软件采用了不同的数学模型和算法 ，所 以解算结果必然不同" 由于该工程原始数据均由南方公司灵锐 7%’B27 接收机 测得，在数据导入时只有 B27SD; 软件能对最初原始数据 进行天线高!天线类型等相关编辑; 而其他软件所用数据 均为 B27SD; 软件导出的 A‘T1j 标准格式数据"因此其他 软件有关设置只能默认 B27SD; 的格式未必与软件本身完 全匹配" 由于在基线解算过程中，不同软件对相同数据的不合 格基线不同，不合格基线数量也不同; 在对不合格基线进 行调试时采用的操作不同"从而在做了不同调整后合格的 原不合格基线将对总体网点结构有所影响，进而造成了不 同软件精度有所差异" $ 结 论 从解算中长基线中可以看出，B27SD;![D!""+ 和 2^HH0ObI 在解算 ’""" , #!""": 基线中精度稍差，CBU! 7Pba.^PH 解 算 结 果 较 好" 在 +"" , #""": 基 线 解 算 中， B27SD;![D!""+!2^HH0ObI 基线结果接近并且精度较好， 尤其 B27SD; 解出的基线重复性较好，离散性小; 而 CBU! 7Pba.^PH 数据较差，但也满足工程精度要求" 从这次算例可以看出，B27SD; 最后点位坐标比较好， 离散 性 相 对 较 小"从 闭 合 环 比 较 中，CBU!7Pba.^PH! B27SD;![D!""+ 和 2^HH0ObI 精度较接近，以 B27SD; 最 优"由网平差可知 [D!""+ 和 2^HH0ObI 与 B27SD; 较接近且 精度较好，其他两种 CBU 和 7Pba.^PH 略差一些" 综上所述，本设计的研究结论为: #) 就本工程而言 CBU!7Pba.^PH 两款软件在 ’""" , #!""": 基线解算方面

效果略好，而 B27SD;![D!""+ 和 2^HH0ObI 三款软件在解算 +"" , #""": 基线上效果好; 复测 基线中几个软件精度相当"由于本工程中长于 ’""": 基线 仅 !# 条，所以 CBU!7Pba.^PH 两软件总体精度稍差" !) 由于本工程中 &"9 为 ’""": 以内基线组成的闭合 环，所以对本工程来说 B27SD;![D!""+ 和 2^HH0ObI 闭合 环精度略高于 CBU!7Pba.^PH" +) B27SD; 在本次解算中总体点位精度最好!离散型 小，可作为本工程最优解" () 以上仅是在本次算例中得出的结论，五种软件都是 成熟软件，并且功能齐全"对于 1 级 B27 控制网静态数据 的解算，都能达到工程的精度要求"用户在工程项目中可 以根据工程精度要求的不同，选用不同的软件得出最优 结果" 参考文献: ［#］ 乔仰文，赵长胜，夏春林，等@ B27 卫星定位原理及其在测 绘中的应用 ［-］@ 北京: 科学教育出版，!""+@ ［!］ 李征航，黄劲松@ B27 测量与数据处理 ［-］@ 武汉: 武汉 大学出版社，!""*@ ［+］ 孔祥元，梅是义@ 控制测量学 ［-］@ 武汉: 武汉大学出版 社，!""!@ ［(］ 南方测绘仪器有限公司@ 南方 B27 数据处理软件操作手册 ［-］@ 广州: 广州出版社，!""*@ ［*］ 陈明剑@ B27 短基线解算中两种后处理软件的比较 ［;］@ 测绘技术装备，!""!，#&( () : )! ,)(@ ［’］ 王 彬，高井祥，胡 洪，等@ 矿区高精度 B27 网平差的 质量控制方法研究 ［;］@ 煤矿开采，!"#!， ( "+) @ ［)］ 阎秀明@ 工程测量 B27 网平差方法总结 ［;］@ 城市建设理 论研究，!"##，( #+) @ ［%］ 袁本银，高成发@ B27 基线解算与网平差的软件设计与实现 ［;］@ 测绘，!""&，( "#) @ ［&］ 廖繁茂，罗长林，刘祖强，等@ B27 工程控制网数据处理软 件的比较分析 ［;］@ 测绘通报，!""&，( "#) @ ( 责任编辑 章新敏) #’’ 研究探讨 煤 炭 工 程 !"#! 年 #" 月