周 輝，馬 亮，王文青，任海軍，程 陳，王丹寧，鄭 蕊

（中國地震局 第二監(jiān)測中心，陜西 西安 710054）

利用GPS（Global Positioning System）全球定位系統(tǒng)來獲得精確的定位和時間信息已成為當今世界導航、勘測、測繪、工程抗震和地震記錄等許多領域的先進技術(shù)，近幾年來得到了廣泛的應用[1]。在我國的地震行業(yè)中GPS也已經(jīng)得到廣泛應用：以GPS觀測技術(shù)為主的中國地殼運動觀測網(wǎng)絡在2000年底建成[2]。GPS測量作為水準測量之外的一種重要的形變監(jiān)測手段，正在獲得廣泛的應用，與常規(guī)大地測量相比GPS有外業(yè)觀測簡便、定位精度高、24 h全天候觀測、經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點[3]。

流動GPS觀測是流動監(jiān)測一種重要手段。遵循中國地殼運動觀測技術(shù)規(guī)程，目前流動GPS觀測是采用由GPS作業(yè)小組在野外搭帳篷守點觀測這種模式。野外觀測期間，作業(yè)人員每天按時拿著筆記本電腦連接GPS接收機來完成下載、轉(zhuǎn)換、檢查的工作。在野外觀測的特殊條件下，這是一個相當繁瑣的工作。日復一日的重復工作，中間難免會出差錯。早上八點，在陽光的映射下觀測員也很難看清筆記本電腦屏幕。因此需要一個輔助程序，通過簡單操作來實現(xiàn)這些功能，同時附加良好的語音提示告知作業(yè)人員檢查結(jié)果?；谀壳暗淖鳂I(yè)模式，GPS數(shù)據(jù)每次檢查完成后，備份在隨身攜帶的筆記本電腦和移動硬盤上。在作業(yè)期間可能會發(fā)生電腦和移動硬盤損壞或丟失，嚴重威脅GPS數(shù)據(jù)的安全。同時科研人員也無法及時獲取到最新的觀測數(shù)據(jù)進行科學研究，尤其在地震應急時更是如此，只能等GPS作業(yè)小組作業(yè)完成回到單位以后才能拿到“新”數(shù)據(jù)。

1 系統(tǒng)分析設計

1.1 功能需求分析

根據(jù)野外實際業(yè)務情況，軟件需具備以下功能：

1）能夠正確下載、轉(zhuǎn)換、檢查GPS觀測數(shù)據(jù)文件，具有能夠一鍵操作完成的功能，并有相應的語音提示；

2）能夠通過現(xiàn)有VPN通道上傳GPS數(shù)據(jù)文件。

目前流動GPS觀測中使用的GPS接收機為Topcon NET-G3A，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序為Topcon公司提供的tps2rin，而質(zhì)量檢查工具則是TEQC。Tps2rin將從接收機下載到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通用的RINEX格式（Receiver INdependent EXchange format，即與接收機無關的交換格式）。TEQC（Translation，Editing and Quality Checking）是由 UNAVCO Facility（美國衛(wèi)星導航系統(tǒng)與地殼形變觀測研究大學聯(lián)合體）研制的為地學研究GPS監(jiān)測站數(shù)據(jù)管理服務的公開免費軟件，以GNSS數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核為核心，并具有數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)編輯功能的軟件[4]。Tps2rin和TEQC功能完善并得到廣泛的應用，但它們是基于命令行環(huán)境的軟件，沒有可視化的界面，一般用戶較難掌握其操作。

本系統(tǒng)將根據(jù)軟件工程的思想，以tps2rin和TEQC作為數(shù)據(jù)處理的核心引擎，利用Visual C#.NET 2008對流動GPS觀測輔助系統(tǒng)軟件進行設計開發(fā)。

1.2 作業(yè)流程分析

現(xiàn)有實際作業(yè)流程如圖1所示，從下載數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)歸檔共有7個步驟，基本上每一步都要手動干預，最終將數(shù)據(jù)保存到移動存儲設備中。觀測任務結(jié)束以后，所有數(shù)據(jù)上交單位。最后研究人員才能利用這些數(shù)據(jù)進行研究。

圖1 人工作業(yè)流程Fig.1 Manual processes flow chart

1.3 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)設計

本系統(tǒng)是以廣大流動GPS觀測人員為主要服務對象。提供良好的用戶界面，實現(xiàn)簡潔的操作流程，減輕野外觀測人員的工作量，改善和提髙工作效率。

下載模塊是從GPS接收機通過FTP協(xié)議下載原始觀測數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換模塊利用官方提供的tps2rin程序?qū)⒃加^測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通用的RINEX格式。檢查模塊通過調(diào)用teqc程序檢查已轉(zhuǎn)換為通用格式的GPS觀測數(shù)據(jù)，并顯示檢查結(jié)果。上傳模塊是使用已有的VPN通道，將觀測數(shù)據(jù)和結(jié)果上傳到服務器。系統(tǒng)功能總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of system function

2 關鍵技術(shù)的實現(xiàn)

2.1 利用Process類調(diào)用tps2rin和TEQC

tps2rin和TEQC是基于命令行的應用程序，本系統(tǒng)調(diào)用它們來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換和檢查數(shù)據(jù)的功能。.NET平臺提供了Process類用于加載其他程序。Process類在 System.Diagnostics命名空間中。通過將Process對象實例化，設置StartInfo屬性并調(diào)用Start（）方法就可完成對外部程序的調(diào)用[5]。下面代碼是調(diào)用tps2rin程序轉(zhuǎn)換觀測數(shù)據(jù)的例子。

2.2 利用FtpWebRequest類實現(xiàn)文件下載、上傳

在.NET平臺中位于命名空間為System.Net中的FtpWeb－Request類實現(xiàn)了文件傳輸協(xié)議 （FTP）客戶端的一些基本功能，如文件上傳和下載等[6]。本系統(tǒng)通過FTP協(xié)議從GPS接收機下載觀測的原始數(shù)據(jù)和將觀測數(shù)據(jù)和檢查結(jié)果通過VPN網(wǎng)絡上傳到單位內(nèi)部服務器上。

1）下面是下載觀測數(shù)據(jù)的核心代碼。首先將FtpWeb－Request類實例化并設置相關下載數(shù)據(jù)的參數(shù)，讀取到FTP服務器上的數(shù)據(jù)，最后將讀取到的數(shù)據(jù)寫成文件。

2）下面是上傳觀測數(shù)據(jù)的核心代碼。首先讀取數(shù)據(jù)文件，接著將FtpWebRequest類實例化并設置相關上傳數(shù)據(jù)的參數(shù)，最后將讀取到的數(shù)據(jù)上傳到FTP服務器上。

3 結(jié)束語

針對流動GPS觀測作業(yè)環(huán)境惡劣、操作步驟繁瑣、不能及時利用觀測成果等特點，本系統(tǒng)結(jié)合野外作業(yè)現(xiàn)狀，在功能上力求滿足實際需要；采用面向?qū)ο蟪绦蛟O計方法實現(xiàn)了流動GPS觀測輔助系統(tǒng)。目前本系統(tǒng)已經(jīng)應用在本單位的流動GPS觀測中，極大提高了作業(yè)的效率，達到了預期的效果，今后將根據(jù)用戶的反饋繼續(xù)完善。

[1]殷海濤，李杰，張玲，等.基于GPS觀測網(wǎng)的山東地區(qū)地殼運動特征分析[J].西北地震學報，2008，30（3）：276-281.YIN Hai-tao，LIJie，ZHANG Ling.Analysisofcrustal movement features in shandong area based on the data of GPS observation network[J].Northwestern Seismological Journal，2008，30（3）：276-281.

[2]牛之俊，馬宗晉，陳鑫連，等.中國地殼運動觀測網(wǎng)絡[J].大地測量與地球動力學，2002，22（3）：88-93.NIU Zhi-jun，MA Zong-jin，CHEN Xin-lian，et al.Crustal movement observation network of china [J].Journal of Geodesy and Geodynamics，2002，22（3）：88-93.

[3]朱照榮.城市GPS應用及發(fā)展趨勢探討[J].北京測繪，2002（3）:27-35.ZHU Zhao-rong.The discussion on application and development tendency of urban GPS[J].Beijing Surveying and Mapping，2002，3:27-35.

[4]范士杰，郭際明，彭秀英.TEQC在GPS數(shù)據(jù)預處理中的應用與分析[J].測繪信息與工程，2004，29（2）：33-35.FAN Shi-jie，GUO Ji-ming，PENG Xiu-ying.Applications of TEQC to GPS data pre-processing[J].Journal of Geomatics，2004，29（2）：33-35.

[5]余文坤，戴吾蛟，楊哲.基于TEQC的GNSS數(shù)據(jù)質(zhì)量分析及預處理軟件的設計與實現(xiàn) [J].大地測量與地球動力學，2010，30（5）：81-85.YU Wen-kun，DAI Wu-jiao，YANG Zhe.GNSS data analysis＆ pre-processing software design based on TEQC[J].Journal of Geodesy and Geodynamics，2010，30（5）：81-85.

[6]龔俐，毛曉蛟.基于C#的FTP客戶端的實現(xiàn)[J].電腦編程技巧與維護，2010（24）：94-95.GONG Li，MAO Xiao-jiao.Implement of FTP client based on C#[J].Computer Programming Skills ＆ Maintenance，2010（24）：94-95.