張海忠,謝志越,張余亮,張偉民

(61365部隊,天津 300140)

0 引 言

近年來,國家開展了以中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(簡稱“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”)GNSS聯(lián)測、基地控制網(wǎng)布測和國界聯(lián)測等為代表的諸多GNSS觀測任務(wù),面對海量的觀測成果資料,傳統(tǒng)的人工監(jiān)理方法已不能適應(yīng)發(fā)展要求,難以實現(xiàn)全覆蓋的數(shù)據(jù)檢查和全質(zhì)量元素的質(zhì)量評定,且對質(zhì)檢人員提出了嚴(yán)峻的考驗。因此,實現(xiàn)自動資料檢查、質(zhì)量評定、監(jiān)理報告生成和對質(zhì)量元素統(tǒng)計分析,達(dá)到觀測文件檢查全面化、質(zhì)量評定客觀化和質(zhì)量元素統(tǒng)計分析全元化,確保成果檢查監(jiān)理快速高效、全面公正,并對質(zhì)量管理持續(xù)跟進(jìn),具有十分的必要性。

1 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)GNSS測量成果的監(jiān)理要求,建立成果檢查監(jiān)理的模型,實現(xiàn)數(shù)據(jù)資料和文檔文件的自動全面檢查,完成自動質(zhì)量評定和自動生成檢查監(jiān)理報告,有效地提高了檢查速度和質(zhì)量評定的準(zhǔn)確性。功能包括觀測數(shù)據(jù)和技術(shù)文檔檢查、質(zhì)量評定、監(jiān)理報告生成及統(tǒng)計分析等四部分。成果監(jiān)理的工作流程如圖1所示。

1.1 開發(fā)平臺配置

考慮到在野外環(huán)境下使用,系統(tǒng)的硬件運行平臺為便攜式微機,采用Windows 7操作系統(tǒng),使用Visual C#2010作為開發(fā)工具,數(shù)據(jù)文件利用xml格式文件進(jìn)行管理,報表制作采用Office 2010.

采用易于閱讀、易于軟件操縱的xml文件實現(xiàn)觀測成果數(shù)據(jù)庫、檢查結(jié)果數(shù)據(jù)庫、檢查細(xì)則數(shù)據(jù)庫;利用MapX技術(shù)實現(xiàn)點位成果的可視化;以O(shè)ffice辦公軟件為嵌入軟件,生成檢查驗收報告的文檔;采用多文檔界面的窗體技術(shù),按任務(wù)驅(qū)動設(shè)計用戶界面,操作簡單。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

對成果的質(zhì)量元素進(jìn)行分析,建立適合自動檢查的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫,將質(zhì)量元素的基本要求和錯漏分類結(jié)合;讀取觀測數(shù)據(jù)和文檔文件,將數(shù)據(jù)和文檔成果保存在觀測成果數(shù)據(jù)庫中;提取觀測成果和質(zhì)量評定過程的質(zhì)量元素數(shù)據(jù),保存在質(zhì)量評定數(shù)據(jù)庫。

1.3 數(shù)據(jù)和文檔檢查模型設(shè)計

對觀測數(shù)據(jù)和技術(shù)文檔,依據(jù)質(zhì)量要求設(shè)計相應(yīng)的處理方法,按數(shù)學(xué)精度指標(biāo)進(jìn)行精度估計。并通過軟件引導(dǎo)提示,對數(shù)據(jù)和文檔文件的格式、內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面的檢查,檢查結(jié)果能自動記錄。

1.4 質(zhì)量等級評定

根據(jù)檢查結(jié)果和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),自動對質(zhì)量元素進(jìn)行定量分?jǐn)?shù)評定和成果質(zhì)量等級評定。質(zhì)量評定結(jié)束后,可查看項目的質(zhì)量統(tǒng)計情況[1]。

1.5 監(jiān)理報告生成

根據(jù)設(shè)計的模板,軟件引導(dǎo)質(zhì)檢人員完成文檔的編寫;并將檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題,匯總生成成果檢查問題登記表;將觀測數(shù)據(jù)的檢查結(jié)果生成觀測質(zhì)量檢查表;將每個測站檢查項目的質(zhì)量評定結(jié)果匯總生成成績表。

1.6 統(tǒng)計分析

根據(jù)成果監(jiān)理過程中積累的質(zhì)量元素數(shù)據(jù),統(tǒng)計質(zhì)量元素的表現(xiàn)規(guī)律,對點位觀測環(huán)境、觀測數(shù)據(jù)有效率、多路徑效應(yīng)、歷年質(zhì)量元素情況統(tǒng)計等進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。

2 功能實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

1) 采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口、功能驅(qū)動界面,自動記錄運行過程參數(shù)信息,實現(xiàn)了觀測成果質(zhì)量評定工作中定性分析的指標(biāo)化、定量分析的自動化。

2) 細(xì)化了質(zhì)量監(jiān)理項目和質(zhì)量元素的分類標(biāo)準(zhǔn),增強了大地測量成果檢查與質(zhì)量評定的操作性。依據(jù)質(zhì)量元素的定性和定量指標(biāo),建立質(zhì)量評價模型,編制成果檢查與質(zhì)量評定軟件,實現(xiàn)了成果檢查、質(zhì)量評定和監(jiān)理報告編寫的程序化。

3) 設(shè)計了利用模板和觀測數(shù)據(jù)自動生成儀器檢定報告、成果質(zhì)量評定表、檢查監(jiān)理報告、多路徑效應(yīng)影響圖等內(nèi)容。既統(tǒng)一了文檔格式,又提高了文檔整理的效率和準(zhǔn)確性。

4) 建立全元分析模型,積累每一個觀測文件的質(zhì)量元素數(shù)據(jù),可以對儀器性能、點位環(huán)境變化、成果質(zhì)量情況等進(jìn)行統(tǒng)計,通過大數(shù)據(jù)分析得出定性的結(jié)論,為點位維護(hù)、觀測數(shù)據(jù)使用提供準(zhǔn)確依據(jù)[2]。

3 應(yīng)用實例

下面以陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)GNSS聯(lián)測成果監(jiān)理為例,討論分析該系統(tǒng)的實際應(yīng)用情況。

3.1 觀測數(shù)據(jù)和文檔文件檢查

打開軟件,按照程序引導(dǎo)自動查找觀測成果目錄下的全部觀測文件,并對每一觀測文件的點名、點號、觀測員、天線高等內(nèi)容和文件頭項目的填寫完整性進(jìn)行檢查。對有問題的文件給予提示;對觀測時長、多路徑效應(yīng)影響、有效率、開關(guān)機時間等質(zhì)量要素進(jìn)行詳細(xì)檢驗;并對手簿記錄、手簿整飾和光盤刻錄進(jìn)行逐項檢查。查找出與觀測技術(shù)綱要要求不符的點位,形成觀測文件質(zhì)量要素統(tǒng)計表[3]。如圖2所示。

3.2 觀測文件和點位質(zhì)量評定

按照數(shù)據(jù)精度元素的評價標(biāo)準(zhǔn),對觀測時長、多路徑效應(yīng)影響等質(zhì)量元素進(jìn)行分項打分,按點位或觀測文件為單位進(jìn)行匯總,評定出每個文件或每個點位的質(zhì)量分?jǐn)?shù);對手簿記錄、整理,安置天線指北和量取天線高時拍取的照片,點位環(huán)境照片,按照編制的質(zhì)量要求及錯漏扣分標(biāo)準(zhǔn),逐點逐項進(jìn)行質(zhì)量評定;同時將GNSS聯(lián)測成果的數(shù)學(xué)精度分?jǐn)?shù)、錯漏扣分情況進(jìn)行匯總,計算出每個點位的分?jǐn)?shù),按優(yōu)秀、良好、合格和不合格四個等級得到每個點位的質(zhì)量評定結(jié)論[4]。觀測評定結(jié)果,如圖3所示。

3.3 監(jiān)理報告生成

設(shè)計檢查監(jiān)理報告的模板,供檢查監(jiān)理人員參考,程序中提供修訂功能,與各個檢查統(tǒng)計表一起,如觀測站點總數(shù)、有效率、各單位完成的站點數(shù)量等進(jìn)行統(tǒng)計并形成報表,共同形成檢查監(jiān)理報告的初稿[5]。如圖4所示。

3.4 統(tǒng)計分析

通過對多年來的GNSS觀測點位數(shù)據(jù)統(tǒng)計,主要從多路徑效應(yīng)影響、觀測量有效率和監(jiān)理過程中積累的質(zhì)量元素數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行分析,通過點位觀測環(huán)境、接收機性能等分布規(guī)律,建立質(zhì)量元素的量化精度指標(biāo),為科學(xué)利用成果、修訂規(guī)范等提供準(zhǔn)確依據(jù)[6]。

下面通過對2009年、2011年、2013年和2015年四期觀測數(shù)據(jù)的檢查發(fā)現(xiàn),G043點位的多路徑效應(yīng)影響呈逐漸上升趨勢,其變化情況如表1和圖5所示。

表1 四期觀測文件質(zhì)量元素變化情況表

4 結(jié)束語

實際應(yīng)用證明,該系統(tǒng)改變了以記憶標(biāo)準(zhǔn)、人工查看為主的傳統(tǒng)GNSS測量成果監(jiān)理和質(zhì)量評定的作業(yè)模式,實現(xiàn)了測量成果全部由軟件檢查、軟件進(jìn)行質(zhì)量評定和驗收報告自動生成的自動化工作模式,使GNSS測量成果檢查監(jiān)理達(dá)到了快速、準(zhǔn)確、全面和質(zhì)量評定結(jié)果科學(xué)客觀、結(jié)論一致的目的,極大地提高了檢查監(jiān)理的工作效率。通過對點位觀測環(huán)境進(jìn)行評估、對儀器性能進(jìn)行評價、對各項誤差值的表現(xiàn)區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計分析,為制作和修訂標(biāo)準(zhǔn)提供準(zhǔn)確依據(jù)。

[1] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). GB/T 18314-2009. 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2009.

[2] 鄭廣偉,李海,董朝陽, 等. 大地測量成果質(zhì)量評定[M]. 北京:解放軍出版社, 2014.

[3] 地殼運動監(jiān)測工程研究中心. 中國地殼運動觀測技術(shù)規(guī)程[M]. 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2006.

[4] 陳賽,李建朝. GPS模塊數(shù)據(jù)分析與處理[J]. 全球定位系統(tǒng), 2011, 36(6):87-91.

[5] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局, 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. GB/T 24356-2009[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[6] 田建波,陳剛,陳永祥, 等. 全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)及其應(yīng)用[M]. 武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 2013.