基于.NET的流动GPS观测辅助系统设计与实现

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基于．NET的流动GPS观测辅助系统设计与实现
周辉，马亮，王文青，任海军，程陈，王丹宁，郑蕊
(中国地震局第二监测中心，陕西西安710054)
摘要：为了提高流动GPS观测工作的效率，解决现有作业模式的不足，通过对现有作业流程的分析，提出了一种流动
GPS观测辅助系统的设计与实现方案。系统使用Visual C#进行开发，与传统的]x．．y--方式相比，本系统使用简便，不易
出错，可以快速准确的完成GPS数据下栽转换检查等工作，实现观测成果的快速上报。实践结果表明，它是野外作业
人员不可或缺的好助手。
关键词：系统；流动GPS观测；C#
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1674—6236(2011)22—0008—03
M obile GPS observations support system design and implementation based on．NET
ZHOU Hui，MA Liang，WANG Wen-qing，REN Hai-jun，CHENG Chen，WANG Dan—ning，ZHENG Rui
(Second Monitoring Center，CEA，Xi’an 710054，China)
Abstract：In order to improve flow work GPS observations eficiency and solve the deficiencies of existing mode of operation，
a design of mobile GPS observations support system and implementation are proposed through the analysis of existing
processes．This system uses Visual C#to develop，compared with traditional manual methods，the system is easy to use，less
error-prone，call complete convert GPS data download inspection work quickly and accurately，and able to report observation
results rapidly．The results show that in practice，it is essential personnel assistant to field operations．
Key words：System；mobile GPS observations；C#
利用GPS(Global Positioning System)全球定位系统来获
得精确的定位和时间信息已成为当今世界导航、勘测、测绘、
工程抗震和地震记录等许多领域的先进技术，近几年来得到
了广泛的应用it1。在我国的地震行业中GPS也已经得到广泛
应用：以GPS观测技术为主的中国地壳运动观测网络在
2000年底建成[21。GPS测量作为水准测量之外的一种重要的
形变监测手段．正在获得广泛的应用，与常规大地测量相比
GPS有外业观测简便、定位精度高、24 h全天候观测、经济效
益显著等优点[31。
流动GPS观测是流动监测一种重要手段。遵循中国地壳
运动观测技术规程， 目前流动GPS观测是采用由GPS作业
小组在野外搭帐篷守点观测这种模式。野外观测期间，作业
人员每天按时拿着笔记本电脑连接GPS接收机来完成下载、
转换、检查的工作。在野外观测的特殊条件下，这是一个相当
繁琐的工作。日复一日的重复工作，中间难免会出差错。早上
八点，在阳光的映射下观测员也很难看清笔记本电脑屏幕。
因此需要一个辅助程序，通过简单操作来实现这些功能，同
时附加良好的语音提示告知作业人员检查结果。基于目前的
作业模式，GPS数据每次检查完成后，备份在随身携带的笔
记本电脑和移动硬盘上。在作业期间可能会发生电脑和移动
收稿15t期：2011-09—20 稿件编号：201109121
硬盘损坏或丢失。严重威胁GPS数据的安全。同时科研人员
也无法及时获取到最新的观测数据进行科学研究，尤其在地
震应急时更是如此，只能等GPS作业小组作业完成回到单位
以后才能拿到“新”数据。
1 系统分析设计
1．1 功能需求分析
根据野外实际业务情况，软件需具备以下功能：
1)能够正确下载、转换、检查GPS观测数据文件，具有能
够一键操作完成的功能，并有相应的语音提示；
2)能够通过现有VPN通道上传GPS数据文件。
目前流动GPs观测中使用的GPS接收机为Topcon
NET—G3A．数据转换程序为Topcon公司提供的tps2rin，而质
量检查工具则是TEQC。Tps2rin将从接收机下载到的原始数
据转换为通用的RINEX格式(Receiver INdependent EXchange
format，即与接收机无关的交换格式)。TEQC(Translation，
Editing and Quality Checking)是由UNAVCO Facility(美国卫
星导航系统与地壳形变观测研究大学联合体)研制的为地学
研究GPS监测站数据管理服务的公开免费软件。以GNSS数
据质量检核为核心。并具有数据格式转换和数据编辑功能的
软件 。Tps2rin和TEQC功能完善并得到广泛的应用，但它们
基金项目：中国地震局监测预报司2011年专项预算任务(201101034)；中国地震局第二监测中心科技之光课题(20110206)
作者简介：周辉(1981一)，男，陕西榆林人，硕士，助理工程师。研究方向：地震网络信息管理及相关系统软件开发与研究。
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周辉。等 基于．NET的流动GPS观测辅助系统设计与实现
是基于命令行环境的软件，没有可视化的界面，一般用户较
难掌握其操作。
本系统将根据软件工程的思想，以tps2rin和TEQC作为
数据处理的核心引擎，利用Visual C撑．NET 2008对流动GPS
观测辅助系统软件进行设计开发。
1．2 作业流程分析
现有实际作业流程如图1所示，从下载数据到数据归档
共有7个步骤，基本上每一步都要手动干预，最终将数据保
存到移动存储设备中。观测任务结束以后，所有数据上交单
位。最后研究人员才能利用这些数据进行研究。
l从GPs接收机上下载原始观测数据l
●
l修改转换程序参数文件中的参数l
●
I运行tps2rln~换程序，生成．0文件
●
l 修改．o文件，将GPS接收机sN号
l 写入．0文件
●
运行teqc检查．0文件，生成．s文件
+
l查看．s文件中检查结果l
●
l相关数据文件归档l
图1 人工作业流程
Fig．1 Manual processes flow chart
1．3 系统框架结构设计
本系统是以广大流动GPS观测人员为主要服务对象。提
供良好的用户界面。实现简洁的操作流程，减轻野外观测人
员的工作量，改善和提高工作效率。
下载模块是从GPS接收机通过FrP协议下载原始观测
数据：转换模块利用官方提供的tps2rin程序将原始观测数据
转换为通用的RINEX格式。检查模块通过调用teqc程序检
查已转换为通用格式的GPS观测数据。并显示检查结果。上
传模块是使用已有的VPN通道．将观测数据和结果上传到
服务器。系统功能总体结构如图2所示。
流动GPS观测辅助系统
圆圆幽幽
2 关键技术的实现
2．1 利用Process类调用tps2rin和TEQC
tps2rin和TEQC是基于命令行的应用程序。本系统调用
Process类用于加载其他程序。Process类在System．Diagnostics
并调用Start()方法就可完成对外部程序的调用圈。下面代码
是调用tps2rin程序转换观测数据的例子。
Process p=new Process()；
，／设置要启动的程序名
p．Startlnfo．FileName=”tps2rin．exe”；
，／设置程序执行参数
p．Startlnfo．Arguments= “一0 一S一一-p profile．ini G038153a．
tps”；
／，设置不显示命令行窗口
p．Startlnfo．CreateNoWindow=true；
||启动进程
p．Start()；
2．2 利用FtpWebRequest类实现文件下载、上传
在．NET平台中位于命名空间为System．Net中的FtpWeb—
Request类实现了文件传输协议(FTP)客户端的一些基本功
能，如文件上传和下载等 。本系统通过FrP协议从GPS接收
机下载观测的原始数据和将观测数据和检查结果通过VPN
网络上传到单位内部服务器上。
1)下面是下载观测数据的核心代码。首先将FtpWeb—
Request类实例化并设置相关下载数据的参数．读取到兀’P
服务器上的数据，最后将读取到的数据写成文件。
string uri=”tip：／／192．168．0．1oo，G038153a”：
，／实例化FtpWebRequest类
FtpWebRequest ftp=FtpWebRequest．Create(new Uri(uri))；
，／设置相关下栽参数
ftp．Credentials=new NetworkCredential(ftpUser，
ftpPassword)；
ftp．UseBinary=true；
ftp．Method=WebRequestMethods．Ftp．DownloadFile；
FtpWebResponse flpWebResponse=tip．GetResponse()；
Stream ftpStream=ftpWebResponse．GetResponseStream()；
long eontentLength=ftpWebResponse．ContentLength；
byte[】buffer=new byte[eontentLength]；
，／读取FrP服务器上的数据文件
flpStream．Read(bufer，0，eontentLength)；
FileStream outputStream：new FileStream(”G038153a．tps”，
FileMode．Create)；
，，写入数据形成文件
outputStream．Write(bufer，0，eontentLength)；
2)下面是上传观测数据的核心代码。首先读取数据文件，
接着将FtpWebRequest类实例化并设置相关上传数据的参
数，最后将读取到的数据上传到FI'P服务器上。
Filelnfo localFile=new Filelnfo(”G038153a．tps”)；
string uri=”flp：／／lO．7．201．63／GPS2011／G038153a．tps”：
，／实例化FtpWebRequest类
FtpWebRequest ftp=FtpWebRequest．Create(new Uri(uri))；
，／设置相关上传参数
ftp．Credentials=new NetworkCredential(flpUser，
ftpPassword)；
- 9．．
《电子设计工程)201 1年第22期
ftp．UseBinary true；
tip．Method=WebRequestMethodq．Ftp．UploadFile；
ftp．ContentLength=localFile．Length；
int buffLength=localFile．Length；
byte[]buf：new byte[bufLength]； l
FiteStream localFileStream=localFile．OpenRead()；
Stream ftpStream=ftp．GetRequestStream()；
／／读取数据文件
localFileStream．Read(buf，0，bufLength)；
／／上传数据文件到FTP服务器上
ftpStream．Write(buf，0，buffLength)；
3 结束语
针对流动GPs观测作业环境恶劣、操作步骤繁琐、不能
及时利用观测成果等特点，本系统结合野外作业现状，在功
能上力求满足实际需要：采用面向对象程序设计方法实现了
流动GPS观测辅助系统。目前本系统已经应用在本单位的流
动GPS观测中，极大提高了作业的效率，达到了预期的效果，
今后将根据用户的反馈继续完善。
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C# [J]．Computer Programming Skills＆ Maintenance，2010
(24)：94-95．
(上接第7页)
式。它融合海量数据存储与管理、并行计算、网络等多种技
术，给用户提供IaaS、Paas、SaaS等多种服务，降低成本，方便
快捷。随着云计算的深入研究和广泛应用，其技术难题也在
逐步得到解决。云计算时代的到来，将会催生更多新的业态，
它将给人们的思想观念和生活方式带来巨大的变化。
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