数据预处理软件

§5.3　数据预处理软件

数据预处理软件功能包括POS数据处理和激光、影像绝对定向两部分。POS数据处理软件通常由机载激光雷达系统导航控制模块的制造厂家提供，但也有部分厂商如徕卡把该模块无缝集成到了自己的整体解决方案包中。独立提供POS数据处理的软件有Applanix公司的Pos PAC软件、IGI公司的AeroOffice软件、GGS公司的AeroTopol软件等;此外，提供DGPS解算最知名、应用最广泛的是加拿大NovAtel公司的Waypoint GrafNav/GrafNet软件。

IGI公司的LiteMapper系列激光雷达系统的解决方案是:AeroOffice+GeocodeWF+ GrafNav，Leica公司的ALS系列激光雷达系统的解决方案是:IPAS Pro＆CO/POSPac+ ALS Post-Processor+GrafNav，Optech公司的ALTM系列激光雷达系统的解决方案是: POSPac+REALM。

5.3.1　POS数据处理软件

1.AeroOffice软件

IGI公司的POS系统硬件部分包括安装在飞机上的机载GPS、IMU部件及AeroControl控制系统。AeroOffice是该POS系统的数据处理软件，提供对所采集的GPS和IMU数据进行处理和评估的所有功能。如图5-5、图5-6所示。

图5-5　AeroOffice软件航迹设计界面示意图

图5-6　eventmark编辑器界面示意图

AeroOffice软件的主要功能包括:

(1)对AeroControl数据卡进行处理，包括飞行前对数据卡的准备操作，飞行后下载数据卡中记录的数据;

(2)输出机载GPS数据到外部的GPS后处理软件进行处理;

(3)GPS数据和IMU数据的联合后处理;

(4)可选的进行传感器安装位置的偏心分量改正;

(5)Datamanager输出处理后的数据;

(6)输出处理后的位置、速度和角度;

(7)多种可选的输出格式;

(8)转化处理结果到当地的坐标系统;

(9)对处理结果进行质量控制的工具;

(10)集成了一个空中三角测量软件(GIP BINGO or BINGO30)，用于数据校准和集成传感器定位。

若需详细了解，请参见网址:http://www.igi-systems.com/。

2.GeocodeWF软件

GeocodeWF软件专门针对Riegl LMS-Q560系列机载激光扫描仪的原始激光数据赋予地理坐标，并转换为三维激光点云数据。该软件自动完成从原始全波形SDF文件提取回波、转化为三维点、转换到工程坐标系统、生成三维激光点云数据等全部处理，从而使波形文件的处理变得非常简单而快速。Riegl LMS-Q120/240/280系列的激光扫描仪原始激光数据则需使用另一软件Geocode。如图5-7、图5-8所示。

图5-7　GeocodeWF软件功能原理图

图5-8　GeocodeWF软件操作界面示意图

GeocodeWF软件的主要功能及特点如下:

(1)对原始激光数据和航迹数据进行联合处理，完成原始激光数据的“绝对定向”，把每个激光点赋予地理参考，得到三维激光点云。

(2)可以对原始激光数据赋予坐标并进行数学基础转换。

(3)还包含一个能对原始激光数据进行切块的工具:SDFSplitter。

(4)能够输出多种格式数据，如:

①ASCII文本格式(.ASC);

②TerraScan二进制格式(.BIN);

③LAS1.0和1.1二进制格式(.LAS);

④GeocodeWF二进制格式(.GKW);

⑤GeocodeWF二进制geocoding and calibrated;

⑥激光波形文件(.LGC、.LWF);

⑦TerraScan二进制航迹格式(.TRJ)。

若需详细了解，请参见网址:http://www.geolas.com/。

5.3.2　DGPS解算软件

可靠、精密的DGPS解算结果是机载激光雷达高精度测量的基础，由于机载激光雷达测量是一个相对复杂的GPS观测环境，如地面基站多是长基线等，因此DGPS解算软件必须具有多基站处理能力，并且在大气改正等方面具有较好的改正模型。

下面介绍几个常用的DGPS解算软件。

1.Waypoint GrafNav/GrafNet软件

GrafNav/GrafNet软件是加拿大NovAtel公司的精密后处理软件，可以处理市面上几乎所有类型的GPS接收机的原始数据，具备方便易用的图形界面。该软件处理算法几乎不需要操作者参与即可以给出高精度的位置解。此外，该软件具有PPP精密单点定位功能，能够用于精确检验甚至确定地面基站的坐标，也能用于直接计算飞行航迹，从而使完全不用架设地面GPS基站即能解算出成果，如果使用网络下载的精密的时钟和轨道改正参数，该PPP功能能够提供5～30cm的机载数据精度。如图5-9所示。

GrafNav软件还提供含有高精度解算动态链接库文件(DLL)，供用户可以结合实际需求自行开发增值软件产品。使用Waypoint Inertial Explore软件，用户可以对IMU数据与GPS数据进行联合处理。

GrafNav软件主要功能及特点如下:

(1)可以获得精确的位置解，利用一个流动站和基准站的数据进行联合动态差分，最多可以加载8个基准站;

(2)可以用于处理单条静态基线，批处理或网平差处理多个GPS静态观测文件;

(3)支持精密单点定位PPP功能;

(4)支持单频和双频GPS数据;

(5)可以取得动(静)态浮点解、静态固定解(固定解算)和动态固定解(KAR);

(6)可以直接下载广播星历和精密星历，可以进行星历预报;

(7)可以处理多种格式的GPS数据，对GPS数据格式进行转换;

图5-9　GrafNav操作界面示意图

(8)可以进行坐标/坐标系转换;

(9)动态解算精度可以达到10～40cm，静态解算精度可以达到2～10cm;

(10)有丰富的质量控制图表供参考，处理成功后，可以将处理结果按文本格式输出。

若需详细了解，请参见网址:http://www.novatel.com/products/waypoint_pps.htm/。

2.Caravel PP软件

Caravel PP软件是武汉辰宇空间科技有限公司自主开发的高精度GPS/Glonass/Galileo事后动态差分定位测速软件(如图5-10、图5-11所示)，该软件主要功能及特点如下:

图5-10　Caravel PP软件操作界面示意图

图5-11　Caravel Net软件操作界面示意图

(1)该软件可以处理GPS单频、双频和将来Galileo系统的测量数据，提供运动点(或载体)厘米级的空间位置信息和毫米/秒级的速度信息。

(2)系统可以提供三种GPS数据处理模式，事后静态、动态和动动载波相位差分处理。

(3)可以应用于航空摄影定位、航空重力测量定位、陆地载体动态测试、陆地载体定位、轨迹记录、GIS数据采集、铁路维护、森林普查、地壳形变、舰艇GPS航迹测量等方面，对测量数据进行事后综合处理分析，模拟测试过程，评估目标如车、船、飞机等的轨迹、速度、姿态等信息。

(4)Caravel Net可以进行基线解算、基线闭合差计算、三维无约束网平差、三维约束网平差、二维网平差解算等，用户可以根据需要选择某种处理(包括:基线解算，基线闭合差计算，三维无约束、三维约束及二维平差解算)，在处理成功之后，系统会自动生成报告并将结果以文本文档格式输出。用户也可以通过报告菜单选项随时查看所需要的报告。

(5)Caravel基于组件式模式开发，具有良好的扩展性能，可以方便地根据用户的不同具体需求进行定制，甚至提供灵活多样的产品形式。

若需详细了解，请参见网址:http://www.navatlas.com.cn/。

3.TriP软件

TriP软件是武汉大学开发的精密动态/静态单点定位软件，其主要功能及特点如下:

(1)GPS精密单点定位替代传统差分相对定位;

(2)实现了在全球范围内利用单台接收机进行高精度定位和测时的功能;

(3)单台GPS接收机实现高精度定位，定位不需要基准台站，不受作用距离限制，可以直接获得最新的ITRF框架的三维地心坐标;

(4)精密单点定位的精度和可靠性很大程度上取决于IGS产品的可靠性和精度。