CC BY
84
ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ И ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПО ОБРАБОТКЕ СПУТНИКОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Виктор Вельгельмович Яхман
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доцент кафедры астрономии и гравиметрии, тел. (383)3-61-01-59, e-mail: [email protected]
В статье рассматриваются функциональные и потребительские свойства программного обеспечения Trimble Geomatics Office и Pinnacle. Особое внимание уделено вопросу оценки заявленных производителями функциональных и потребительских свойств программного обеспечения. С этой целью была проведена математическая обработка результатов спутниковых измерений, включающая предварительную обработку результатов измерений и минимально ограниченное уравнивание спутниковой геодезической сети. Приводятся результаты оценки функциональных и потребительских свойств. Рекомендуется обработку спутниковых измерений выполнять с помощью программного обеспечения, поставляемого производителем спутниковой аппаратуры.
Ключевые слова: функциональные и потребительские свойства программного обеспечения, обработка спутниковых измерений, оценки заявленных свойств, рекомендации по выбору программного обеспечения.
ASSESSMENT OF FUNCTIONAL AND CONSUMER PROPERTIES OF THE SATELLITE MEASUREMENT PROCESSING SOFTWARE
Viktor V. Yakhman
Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, docent of astronomy and gravimetry department, tel. (383)3-61-01-59, e-mail: [email protected]
Functional and consumer properties of Trimble Geomatics Office, Pinnacle and Topcon Tools software are considered. Special attention is paid to the assessment of properties, announced by the producer. For the same purpose mathematical treatment of satellite measurements results was conducted, including data reduction and satellite geodetic network adjustment (minimally limited). The results of functional and consumer properties assessment are presented. It is recommended to process satellite measurements using the software supplied by the satellite equipment producer.
Key words: software functional and consumer properties, satellite measurements processing.
В нормативно технических актах рекомендуется выполнять спутниковые измерения с помощью как можно большего числа комплектов спутниковой аппаратуры. Это приводит к тому, что на пунктах геодезической сети спутниковые измерения выполняются с помощью спутниковой аппаратуры разных моделей и разных производителей. Исполнитель, выполняя спутниковые измерения с помощью спутниковой аппаратуры разных производителей, осуществляет обработку результатов измерений в конкретном программном продукте (1111) одного из поставщиков спутникового
оборудования. В этом случае перед исполнителем неизбежно встает вопрос о выборе ПП для математической обработки результатов спутниковых измерений.
Выбор конкретного ПП зависит от множества объективных и субъективных факторов. Однако, прежде чем выбрать конкретный ПП, необходимо сформировать основные требования к его функциональным и потребительским свойствам, которые в существенной мере зависят от технологических особенностей выполнения работ.
В связи с тем, что в отечественной технической литературе отсутствуют публикации по выбору ПП для математической обработки результатов спутниковых измерений, нами в данной работе предпринята попытка по оценке потребительских и функциональных возможностей популярных программных продуктов Trimble Geomatics Office версия 1.6 (TGO) и Pinnacle версия 1.0.
Оценка функциональных и потребительских свойств ПП осуществлялась по результатам следующих технологических операций:
- Планирование сеансов наблюдений;
- Работа с проектами;
- Работа с данными;
- Редактирование данных;
- Обработка базовых линий;
- Контроль качества решения базовых линий;
- Уравнивание геодезической сети;
- Контроль качества уравнивание геодезической сети;
- Вычисление координат и высот пунктов;
- Формирование протоколов обработки;
- Вывод результатов обработки.
На первом этапе оценки потребительских и функциональных возможностей были сформированы основные требования, предъявляемые к ПП. Далее была выполнена оценки потребительских и функциональных свойств. В табл. 1 приведены результаты оценки потребительских свойств ПП.
Таблица 1. Оценка потребительских свойств
Потребительские свойства Результаты оценки ПП
TGO Pinnacle
Наличие русифицированного руководства пользователя + +
Наличие обучающих тестов + +
Интерфейс пользователя Соответствует операционной системе Объектно- ориентированный
Возможность сохранения результатов работы Автоматическое Автоматическое
Возможность обработки спутниковых измерений + +
Возможность обработки базовых линий порядка 1000 км и более Некорректное Указаны ограничения
Возможность обработки режимов спутниковых измерений Все Все
Возможность обработки угловых и линейных измерений + -
Потребительские свойства Результаты оценки ПП
TGO Pinnacle
Возможность обработки результатов нивелирования + -
Возможность построения поверхностей + -
Возможность построения профилей + -
Наличие меню + +
Наличие «горячих» клавиш + +
Наличие графического редактора + +
Г рафические инструменты + -
Текстовые инструменты + -
Семантические инструменты (коды классификатора) + -
Наглядность и достоверность представления Соответствует Искажение
геометрии спутниковой геодезической сети фактическому геометрии
расположению спутниковой сети
Экспорт файлов в Экспорт файлов в
Экспорт файлов в различные ПП формате *.TXT, формате *.TXT,
*.HTML *.HTML
Возможность экспорта данных в CAD Частично -
Возможность экспорта данных в ГИС Частично -
В табл. 2 приведены результаты оценки функциональных возможностей ПП.
Таблица 2. Оценка функциональных возможностей
Потребительские свойства Результаты оценки ПП
TGO Pinnacle
Планирование сеансов наблюдений + +
Работа и настройка проектов + +
Задание геоида + +
Системы координат, применяемые в России WGS - 84, СК-42, WGS - 84, ПЗ-90, СК-
СК Пользователя 42, СК-95, СК-63, СК Пользователя
Импорт файлов измерений с приборов Приемники, тахеометры, цифровые нивелиры Приемники
Импорт файлов спутниковых измерений в проект *.dat и Rinex *.jps, *.tps, Rinex
Проверка входных данных Выполняется Выполняется вручную
автоматически по каждой оккупации
Редактирование импортируемых файлов измерений + +
Редактирование временного интервала синхронных наблюдений + +
Редактор параметров антенн + +
Задание параметров обработки базовых линий + +
Обработка отдельных базовых линий + +
Обработка множества базовых линий Все Все и фрагмент
Формирование протоколов обработки + +
Контроль качества решения базовых линий + +
Вычисление невязок в замкнутых фигурах + +
Редактирование спутниковых измерений Удаление спутников и фрагментов наблюдений Удаление спутников
Задание параметров уравнивания спутниковой сети + +
Минимально ограниченное уравнивание + +
Раздельное уравнивание + +
Окончательное уравнивание + +
Уравнивание в системе координат WGS - 84 WGS - 84, ПЗ-90, СК-95,
Преобразование координат WGS - 84, СК-42, WGS - 84, ПЗ-90, СК-
СК Пользователя 42, СК-95, СК-63, СК Пользователя
Контроль качества уравнивания геодезической сети + +
Калибровка района работ + -
Формирование отчетов обработки + +
Из оценки основных функциональных и потребительских свойств ПП можно сделать вывод о том, что каждый ПП имеет свои положительные и отрицательные функциональные и потребительские свойства. Не все заявленные производителями ПП возможности корректно реализованы на практике. Например, в [1] сказано, что TGO поддерживает импорт файлов из цифровых нивелиров. Однако, это не совсем соответствует действительности. В процессе проверки данной функциональной особенности были использованы файлы из цифрового нивелира DNA 03 № 334374 фирмы Leica и нивелира DiNi 03 № 706006 фирмы Trimble. Импортировать эти файлы в проект не удалось. В [1] сказано, что TGO поддерживает большое количество форматов для экспорта данных проекта в другие ПП. Некоторые форматы позволяют экспортировать линии и текст, например, графические файлы AutoCad форматы dxf и dwg. Но при экспорте файлов пропадает информация о топологии сети (связь пунктов), кодировка, условные знаки. В процессе проверки данной функциональной особенности был экспортирован файл форматом только dxf. Экспортировать файл в формате dwg не удалось. Но после экспорта данных в ПО AutoCad отображаются только точки в виде примитивов, отображение которых возможно только при установке в рабочем пространстве AutoCad параметров отображения точек. В свойствах примитива сохранено только название точки. Возникли проблемы с экспортом данных в ПО MapInfo. В [1] указано, что можно экспортировать файлы данных в формате .mif и .mid для работы в ПО MapInfo. Проблема оказалась в том, что MapInfo не загружает данные этих форматов. Таким образом, рекомендуется выполнять экспорт в текстовых форматах либо в ПО ArcInfo. В [1] заявлено, что TGO может обрабатывать базовые линий порядка 1000 км и более, однако это не соответствует действительности.
Стоит отметить, что с точки зрения потребительских свойств рассматриваемого программного обеспечения Pinnacle является более сложным продуктом. Это объясняется тем, что Trimble Geomatics Office имеет привычный для пользователя Windows интерфейс (GUI), а Pinnacle - это объектно-ориентированный продукт, представляющий собой комплекс простых и сложных объектов, в которых выходные данные одних являются входными для других.
Для оценки качества результатов обработки спутниковых измерений в среде ПП были использованы материалы по созданию каркасной сети (КС) города Новосибирска. КС представляет собой центральную систему включающую семь пунктов: Каинская Заимка (KAIN), Тулинский (TULI), Ленинский (LENI), Издривинский (Izdr), Марусино (MARU), Спартак Нов. (SPAR) и пункт ФАГС Новосибирск (NSK1). Минимальная базовая линия (БЛ) составила 12 км, максимальная 21 км. Спутниковые измерения в каркасной сети выполнялись двухсистемными, двухчастотными геодезическими приёмниками Legacy американской фирмы Javad Positioning Systems. При измерениях использовались разные типы антенн: Legant, Regant (SD), Regant (DD).
В процессе проведения экспериментальных исследований было создано 6 проектов с разной продолжительностью сеансов:
- Обработка суточных сеансов с точными эфемеридами;
- Обработка суточных сеансов с бортовыми эфемеридами;
- Обработка четырехчасовых дневных сеансов с точными эфемеридами;
- Обработка четырехчасовых ночных сеансов с точными эфемеридами;
- Обработка часовых дневных сеансов с точными эфемеридами;
- Обработка часовых ночных сеансов с точными эфемеридами.
Решение базовых линий выполнено со следующими параметрами:
- Максимальное количество итераций - 10;
- Маска по высоте - 15°;
- Тропосферная модель “Найла”;
Особый интерес для нас представляли результаты решения БЛ различной продолжительности и в различных форматах. В таблице 3 представлены результаты решения базовых линий суточных сеансов в среде TGO
Таблице 3. Результаты решения базовых линий в среде TGO
Базовая линия ПП TGO формат Rinex
Длина линии (м) Ratio RMS (мм)
KAIN-Izdr 12137,476 23,5 10
KAIN-TULI 21243,487 15,0 9
LENI-Izdr 19370,473 4,0 8
LENI-SPAR 16277,712 10,1 10
NSK1-Izdr 15783,178 11,9 8
NSK1-KAIN 17158,994 14,5 10
NSK1-LENI 20088,161 3,2 9
NSK1-MARU 16247,304 22,0 8
NSK1-SPAR 15884,276 7,9 7
NSK1-TULI 15647,718 17,1 8
SPAR-MARU 14699,077 17,8 8
TULI-MARU 17314,927 17,4 8
В табл. 4 представлены результаты решения базовых линий суточных сеансов в среде Pinnacle
Таблице 4. Результаты решения базовых линий в среде Pinnacle
Базовая линия 1111 Pinnacle формат Rinex
Длина линии (м) Ratio RMS (мм)
KAIN-Izdr 12137.477 96,3 8.2
KAIN-TULI 21243.487 96,5 14,7
LENI-Izdr 19370.470 96,3 13,5
LENI-SPAR 16277.711 95,6 11,4
NSK1-Izdr 15783.176 96,3 10,7
NSK1-KAIN 17158.990 95,2 11,7
NSK1-LENI 20088.184 96,9 14,7
NSK1-MARU 16247.308 95,0 11,0
NSK1-SPAR 15884.277 95,1 10,8
NSK1-TULI 15647.722 95,0 11,0
SPAR-MARU 14699.077 99,8 9,9
TULI-MARU 17314.927 95,5 11,7
В табл. 5 представлены результаты решения базовых линий суточных сеансов в среде Pinnacle.
Все базовые линии, результаты которых приведены в табл. 3,4 и 5 имеют статус ионосвободного решения. Во всех случаях тест “ratio” пройден. Среднеквадратические ошибки (Standard Deviations) длин и компонент базовых линий не превышают одного сантиметра. Отношение финальных диссперсий к предвычисленным (Reference Variance) близко к единице. Наибольшие невязки в фигурах составили 0,004 метра в плане и 0,010 метра по высоте.
Следующим экспериментом была обработка четырехчасовых базовых линий, измерения которых выполнялись в дневное и ночное время. Особый интерес вызвала обработка четырехчасовых ночных сеансов. В табл. 6 представлены результаты решения базовых линий четырехчасовых ночных сеансов в среде Pinnacle.
Таблица 5. Результаты решения базовых линий в среде Pinnacle
Базовая линия ПП Pinnacle формат *.jps
Длина линии (м) Ratio RMS (мм)
KAIN-Izdr 12137.475 96,6 8.3
KAIN-TULI 21243.489 96,3 14.5
LENI-Izdr 19370.469 95,4 13.4
LENI-SPAR 16277.711 95,2 11.2
NSK1-Izdr 15783.173 95,7 10.7
NSK1-KAIN 17158.990 95,2 11.6
NSK1-LENI 20088.180 96,6 14.3
NSK1-MARU 16247.307 95,0 11.0
NSK1-SPAR 15884.272 95,9 10.9
NSK1-TULI 15б47.721 95,9 11.5
SPAR-MARU 14б99.077 99,9 9.9
TULI-MARU 17314.928 99,б 11.7
Таблица 6. Результаты решения базовых линий в среде Pinnacle
Базовая линия 1111 Pinnacle формат *.jps
Длина линии (м) Ratio RMS (мм)
KAIN-Izdr 12137.476 99,2 10,2
KAIN-TULI 21243.489 100,0 9,б
LENI-Izdr 19370.391 95,1 70,4
LENI-SPAR 16277.712 95,1 10,б
NSK1-Izdr 15783.179 99,5 9,б
NSK1-KAIN 17158.993 100,0 9,5
NSK1-LENI 20088.198 95,3 50,1
NSK1-MARU 16247.306 100,0 б,8
NSK1-SPAR 15884.277 99,4 10,7
NSK1-TULI 15647.720 100,0 9,б
SPAR-MARU 14699.079 100,0 10,1
TULI-MARU 17314.926 100,0 9,1
В табл. 7 представлены результаты решения базовых линий
четырехчасовых ночных сеансов в среде ТОО.
Таблица 7. Результаты решения базовых линий в среде TGO
Базовая линия ПП TGO формат Rinex
Длина линии (м) Ratio RMS (мм)
KAIN-Izdr 12137,476 5,1 9
KAIN-TULI 21243,488 54,7 9
LENI-Izdr 19370,473 1,1 8
LENI-SPAR 16277,712 3,3 11
NSK1-Izdr 15783,179 5,5 9
NSK1-KAIN 17158,996 5,2 9
NSK1-LENI 20088,161 0,8 9
NSK1-MARU 16247,303 22,4 8
NSK1-SPAR 15884,274 4,0 8
NSK1-TULI 15647,718 51,0 9
SPAR-MARU 14699,078 19,8 8
TULI-MARU 17314,929 17,7 8
Анализируя результаты решения базовых линии, приведенных в таблицах 6 и 7 следует сделать вывод, что в среде TGO получено плавающее решение на двух базовых линиях LENI-Izdr и NSK1-LENI. Тот же результат получен и при разбивке четырех часовых сеансов на часовые.
Иными словами, спутниковая аппаратура и программное обеспечение различных производителей работает со своим внутренним форматом данных и, вследствие этого, файлы измерений отличаются по объему информации, заключенной в них.
Данные результаты подтверждают, что обработку спутниковых измерений необходимо выполнять в ПП, поставляемом вместе со спутниковой аппаратурой, так как при конвертировании файлов в формат RINEX часть информации, которая востребована при обработке в фирменном программном продукте, теряется. В каждом ПП результаты обработки незначительно отличаются, что нельзя сказать об оценке полученных результатов различающейся на порядок.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Руководство пользователя ПО Trimble Geomatics Office, часть 1, 2
2. Руководство пользователя ПО Pinnacle, версия 2, часть 1, 2
© В.В. Яхман, 2012
