基于TGO的GPS时间与RINEX文件转换工具研究

付宁波 陈艳梅

（1.江西省测绘成果质量监督检验测试中心 江西南昌 330209 2.九江市城市规划市政设计院 江西九江 332000）

1 前言

TGO（Trimble Geomatics Office）是美国天宝公司推出一款测量软件，TGO具有GPS基线处理、测量网平差、GPS和常规地形测量数据处理、数据质量评定和质量控制（QA/QC）、基准转换和投影等功能。具有功能齐全、界面操作简单、图文并茂、数据处理化多样、效率高与处理结果可靠等优点，广泛应用于各类工程项目实践中。

随着美国GPS卫星系统升级调整、天宝公司自身利益考虑与产品更新换代，广泛用于GPS控制网平差处理的TGO软件停止更新升级，无法处理2011年9月14号以后的GPS静态数据，使用许多熟练应用TGO软件的用户不得不寻找出新的替代软件。目前天宝有TTC、TBC两款软件可供选择，TTC软件比TBC软件更早推出，但也早已不再更新。TBC是天宝公司新推出的软件，功能非常强大，并能及时更新升级，但此软件是收费软件，需要购买软件狗才能使用，这无疑增加了工程人员的使用成本。

通过多年的TGO工程实践应用与经验积累，发现只需通过GPS时间转换与RINEX格式观测数据转换，即可实现TGO能处理2011年9月14号以后GPS静态RINEX格式观测数据处理。通过某数字城市地理框架的首级GPS控制网实例，利用VB自编的软件完成单点与批量RINEX文件转换，实现了TGO软件的再利用。

2 RINEX文件格式说明

RINEX(ReceiverIndependentExchange)是目前全球GPS测量中普遍采用的标准数据格式，该格式采用文本文件存储数据，数据记录格式与接收机的制造厂商和具体型号无关。RINEX格式由瑞士伯尔尼大学天文学院（Astronomical Institute，University of Berne）制定出[1][2]。 当时提出该数据格式的目的是为了能够综合处理在EUREF89(欧洲一项大规模的GPS联测项目)中所采集的GPS数据。该项目采用了来自4个不同厂商共60多台GPS接收机。RINEX格式数据文件主要包括：RINEX观测文件（OBS）、RINEX导航文件 (NAV)（包括 GPS，GLONASS，Beidou/Compass， Galileo， QZSS， and/orSBAS）、RINEX气象文件(MET)、RINEX钟差文件(CLK)。随着科学技术发展与软硬件技术的不断更新，RINEX版本也随着不断改进与更新，主要版本有：Ver2.00(1993 年发布)、 Ver 2.10 (2007 年发布)、SBAS NAV Ver 2.10(2003年发布)、Ver 2.11(2007年发布)、Ver 3.00(2007 年发布)、Ver 3.01(2009 年发布)、Ver 3.02(2013年发布)、Ve 3.03(2015年)，最新版本为2015年发布的Ver.3.03版本，不同版本之间，格式有细微差别。

3 GPS时间与RINEX文件转换

TGO无法处理2011年9月14日以后的GPS静态数据，主要是对GPS时间进行了限制，因此，要实现TGO的再次利用就需要对RINEX观测文件与导航文件中的时间进行转换。

3.1 GPS时间转换

首先利用GPS时间转换工具将GPS接收机实际测量UT时转换为GPS时，如观测时间为2016年3月9日（UT时），转换后的GPS时为1887GPS周，周内天为2，年积日为68天。其次确保转换后的时间在2011年9月14日（GPS周为1653，周内天为3，年积日为257天）以前，但必须保持GPS整周变化（转换后的GPS周要小于1653），周内天不变。因此，2016年3月9日的GPS测量数据，可将GPS时确定为：1643GPS周，周内天为2，再利用GPS时间转换工具将GPS时转换为UT时，即转换后的时间为：2011年7月5日。

3.2 RINEX观测文件（OBS）转换

利用记事本、写字板或者UltraEdit等文本处理软件打开RINEX观测值文件（***.**O），将观测值文件中的所有的 “16 3 8”（图1下划线处）时间替换为“11 7 5”，转换前后的格式要完全一致，空格不能多也不能少。

图1 RINEX 2.11观测文件（OBS）

图1为Trimble转换软件转换的 RINEX 2.11观测文件（OBS）格式，年月日格式为：yy+空格+mm+空格+dd，年、月和日各占两位，中间以一个空格分开，当月和日数值小于10时前面补一个空格。

图2 RINEX 3.03观测文件（OBS）

上图2为Trimble转换软件转换的RINEX 3.03观测文件 （OBS）格式，年月日格式为：yyyy+空格+mm+空格+dd，月和日数值小于10时前面不补空格，而是要补“0”。因此替换格式为：“2016+空格+03空格+08”时间替换为“2011+空格+07+空格 05”。

3.3 RINEX导航文件（NAV）转换

RINEX导航文件（NAV）的处理与RINEX观测值文件一样，利用记事本、写字板或者UltraEdit等文本处理软件打开RINEX导航文件（***.**N），先将导航文件中的所有的 “16+空格+03空格+09”时间替换为“11+空格+07+空格+06”，然后将新的GPS周替换掉实际观测时的GPS周，即将“1887”替换为“1643”，但由于查找替换过程会出现多个“1887”，因此为保证准确性，在实际转换过程中通常是将“0.188700000000D+04”替换为“0.164300000000D+04”。

图3 RINEX 2.11导航文件(NAV)

图3为Trimble转换软件转换的 RINEX 2.11导航文件(NAV)格式，年月日格式为：yy+空格+mm+空格+dd，即年、月和日各占两位，中间以一个空格分开，当月和日数值小于10时前面补一个空格。

图4 RINEX 3.03导航文件(NAV)

上图4为Trimble转换软件转换的RINEX 3.03观测文件 （OBS）格式，年月日格式为：yyyy+空格+mm+空格+dd，月和日数值小于10时前面不补空格，而是要补“0”，因此替换格式为：“2016+空格+03空格+09”时间替换为“2011+空格+07+空格 06”。

图5 中海达转换软件转换的RINEX 2.00导航文件(NAV)

上图5为中海达HGO转换软件转换的RINEX2.00导航文件(NAV)格式，与Trimble软件转换的RINEX文件格式有差别。一是UT时间格式不同，年月日格式为：yy+空格+mm+空格+dd，月和日数值小于10时前面补空格，而不是补“0”。二是GPS周格式不同，它是 “1.9550000000D+03”而不是类似Trimble 的“0.19550000000D+04”。

利用记事本、写字板或者UltraEdit等文本处理软件可实现单个文件的GPS时间与RINEX文件转换，但效率低且易出错，转换结果难以保证。

4 GPS时间与RINEX文件转换软件

在工程实践中，GPS控制网采用多台GPS接收机静态同步观测，且观测多个时段。大型GPS控制网观测时间会跨多天或十几天，GPS观测数据里非常大，且RINEX格式文件有着非常严格的固定格式，多一个或少一个空格，数字不在规定的行或列，GPS软件处理转换后的RINEX文件时会报错。因此，利用文本软件的查找替换等功能已不能满足RINEX文件转换的要求。为提高GPS时间与RINEX文件转换的效率，降低数据转换时的出错率，利用VB6.0编写了批量数据处理软件，如图6。

图6 GPS时间与RINEX文件转换软件

上图6为GPS时间与RINEX文件转换软件开始界面，该软件具有以下功能:

1）GPS与UTC时间相互转换；

2）RINEX文件格式规范性检查；

3）RINEX观测文件与导航文件数量匹配性检查；

4）单点RINEX文件转换；

5）批量RINEX文件转换（文件夹内所有文件）。

软件界面简洁，操作简单，主要步骤如下：

1）GPS观测时间：输入GPS测量时的年月日，格式为：YYYY.MM.DD ，如:“2016.3.8”或“2016.03.08”，点击转换按钮即可通过内置GPS时间转换功能完成UTC至GPS时间转换，转换结果如图6，转换后的GPS周为1877，周内天为2。

2）转换GPS时间：输入小于1653的GPS整周数，保持GPS周内天 “2”不变，如图6输入的为“16432”，此时转换按钮变为可操作 （如果未输入GPS周，则为灰色不可操作），点击即可通过内置GPS时间转换功能完成GPS至UTC时间转换，转换结果如图6，转换后的UTC时间为“2011.7.5”。

3）点击“浏览”按钮选择要转换的RINEX观测文件（必须选定:**.**O文件），选择文件后，如果未选择转换文件，则会弹出提示对话框。如果选择的RINEX观测文件命名不规范，则会弹出提示框。

图7 RINEX文件转换提示框

4）RINEX观测文件选择后，此时右边的“文件浏览”下方的下拉按钮则由灰色变为可操作。下拉按钮有“全部”、“O 文件”、“N 文件”和“G 文件”文件四个选项，选择“全部”则统计出所选择RINEX文件所在目录下所有的O、N和G文件数量，如果O文件与N文件个数不相等，再会弹出检查提示框。选择“O文件”、“N文件”和“G文件”选项则分显示各分类文件的文件名列表；

5）选择好要转换的文件后，“保存”按钮则变为可用，此时可选择保存RINEX文件转换的路径。若选择的路径无效或为空，则会弹出提示对话框，并要求重新选择合法的保存路径。

6）选择好保存路径后，“单点转换”与“批量转换”两个按钮就由灰色变为可利用，此时点击“单点转换”则完成所选择的RINEX观测文件与RINEX导航文件的转换，如果选择转换的RINEX观测文件所对应的RINEX导航文件不存在，则会弹出提示对话框。点击“批量转换”则可完成所选转换文件所在目录下所有RINEX观测文件与RINEX导航文件的转换。如果保存路径与要转换的文件在同一目录下，则在保存路径下新建一个“New_TRinex_File”文件夹用于保存转换后的RINEX文件，文件转换后会有提示框。

7）点击“清除”按钮则清除所有输入和显示的信息，重新回到软件开始界面，如图6。

8）本软件可以完成目前所有版本的GPS RINEX观测文件、导航文件的转换。

图8 RINEX文件检查、保存与转换界面

5 RINEX文件转换应用实例分析

以数字瑞金城市地理空间框架布设的D级GPS控制网质检项目为实例，验证RINEX文件转换结果的正确性及TGO软件再利用性。GPS网共布设10个D级点，抽取4个D级GPS点野外实地检测，采用四台Trimble GEO XR仪器进行同步静态相对观测1个时段[3]，观测时间为2016年12月27日(GPS周为1929，周内天为2)，同步观测时间为65分钟。将观测的原始数据转换为RINEX 2.11格式，利用GPS与RINEX软件将时间转换为2011年7月26日（GPS周为 1646，周内天为 2）。

图9 TGO处理原始RINEX文件界面

图10 TGO处理转换后RINEX文件界面

图9为TGO处理原始RINEX文件界面，由于GPS时间的限制，TGO无法进行GPS基线解算并弹出错误提示框。图10为TGO处理转换后的RINEX文件并完成GPS基线解算，6条基线接受，0条拒绝。为检验处理结果的正确性，将TGO处理结果与Trimble TBC软件处理进行比较 （处理时D006与D009为固定点，D004与D010两点为检验点），处理结果如下：

表1 TBC与TGO解算坐标比较

表2 TBC与TGO解算投影边长比较

TBC是比TGO的更先进的GPS数据处理软件，其比TGO要更先进，从表1和表2可知，TGO处理结果可靠，值得信赖。

6 结论

通过GPS时间与UTC时间相互转换，采用简单易行的方法实现RINEX文件格式的转换，利用编制GPS时间与RINEX文件转换软件，实现了TGO软件再利用。

参考文献：

[1]UNAVCO Facility.http://www.unavco.org/help/glossary/glossary.html#RINEX.

[2]李征航，黄劲松.GPS 测量与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2005.

[3]GB/T 18314-2009，全球定位系统(GPS)测量规范[S].北京.中国标准出版社，2009.