安徽地區(qū)GNSS基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

李露露 鄭海剛 潘潔 肖攀

摘 要：對(duì)安徽地區(qū)蚌埠、蒙城、嘉山3個(gè)GNSS基準(zhǔn)站在2016年9月年至2018年4月期間的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，分析觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量指標(biāo)。結(jié)果表明：各基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)質(zhì)量符合相關(guān)技術(shù)規(guī)程，即數(shù)據(jù)的有效性、多路徑效應(yīng)（MP1、MP2）以及觀測(cè)值與周跳比（O/SLPS）等指標(biāo)。通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析，掌握基準(zhǔn)站運(yùn)行情況，保證其高質(zhì)量運(yùn)行，為產(chǎn)出高質(zhì)量、高連續(xù)率的觀測(cè)數(shù)據(jù)提供保障。

關(guān)鍵詞：GNSS基準(zhǔn)站 質(zhì)量分析 TEQC 多路徑效應(yīng)。

中圖分類號(hào)：P315.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（a）-0004-05

近30年來(lái)，隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）成為地殼運(yùn)動(dòng)研究強(qiáng)有力的工具，國(guó)內(nèi)學(xué)者利用GNSS觀測(cè)資料在地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、大陸動(dòng)力學(xué)研究等做出許多開創(chuàng)性的工作。21世紀(jì)初，中國(guó)大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)（以下簡(jiǎn)稱陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)）建成。安徽省地震局GNSS連續(xù)觀測(cè)站點(diǎn)建設(shè)工作起步較晚，2016年之前僅蚌埠和安慶兩個(gè)站點(diǎn)，且分別隸屬中國(guó)地震局和國(guó)家測(cè)繪局兩個(gè)單位，數(shù)據(jù)解算和應(yīng)用分析工作主要依托中國(guó)地震局直屬科研單位完成，安徽省地震局只負(fù)責(zé)蚌埠GNSS觀測(cè)站的管理和運(yùn)維工作?！笆濉逼陂g，為了進(jìn)一步推進(jìn)安徽省“陸態(tài)網(wǎng)”建設(shè)工作，安徽省地震局在蒙城、嘉山建設(shè)兩個(gè)GNSS連續(xù)觀測(cè)站點(diǎn)。

在GNSS觀測(cè)系統(tǒng)中電離層延遲、多路徑效應(yīng)、對(duì)流層延遲、儀器老化、儀器故障以及臺(tái)站附近存在電磁場(chǎng)干擾等多種因素都會(huì)對(duì)觀測(cè)結(jié)果造成影響。為了提高GNSS觀測(cè)的準(zhǔn)確性和有效性，在建設(shè)臺(tái)站和后期維護(hù)的過(guò)程中都需要及時(shí)了解站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，最大限度地減弱環(huán)境及儀器對(duì)數(shù)據(jù)造成的影響。

本文通過(guò)分析安徽地區(qū)3個(gè)GNSS基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)的有效性、多路徑效應(yīng)和觀測(cè)值與周跳比，準(zhǔn)確把握站點(diǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，了解環(huán)境及儀器設(shè)備是否對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)存在影響，對(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的可靠性做出研判，為今后應(yīng)用該站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)分析時(shí)提供有力的參考。

1 安徽地區(qū)陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)站基本情況

安徽省地震局GNSS連續(xù)觀測(cè)站點(diǎn)建設(shè)工作起步較晚，2016年之前僅蚌埠和安慶兩個(gè)站點(diǎn)?！笆濉逼陂g，為了進(jìn)一步推進(jìn)安徽省“陸態(tài)網(wǎng)”建設(shè)工作，安徽省地震局在蒙城、嘉山建設(shè)兩個(gè)GNSS連續(xù)觀測(cè)站點(diǎn)。

目前，安徽地區(qū)共建設(shè)3個(gè)連續(xù)運(yùn)行的GNSS基準(zhǔn)站，分別是安徽蚌埠站（AHBB）、安徽嘉山站（AHJS）、安徽蒙城站（AHMC）。各基準(zhǔn)站參數(shù)如表1所示。

3個(gè)基準(zhǔn)站均采用雙頻GNSS接收機(jī)NET-R9，兼容北斗、格洛納斯和伽利略等全球多個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采樣率分為50Hz、1s和30s 3種類型。各臺(tái)站運(yùn)行情況穩(wěn)定，數(shù)據(jù)連續(xù)率、完整率較高。

2 GNSS數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核的基本原理

GNSS數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核主要有兩種途徑：（1）利用TEQC軟件進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量分析質(zhì)量檢核；（2）利用GNSS數(shù)據(jù)解算軟件解算出基線解，再進(jìn)行質(zhì)量分析。本文主要利用TEQC軟件對(duì)安徽地區(qū)GNSS觀測(cè)站的數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行檢核。

TEQC是一款GNSS數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件，它操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，主要有格式轉(zhuǎn)換、編輯和質(zhì)量檢核等你功能。TEQC廣泛用于GNSS觀測(cè)臺(tái)站的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)與分析，并已成為多個(gè)IGS數(shù)據(jù)中心的質(zhì)量核檢工具。其質(zhì)量檢核模塊的基本原理是，通過(guò)偽距和相位觀測(cè)量的線性組合，計(jì)算觀測(cè)量的多路徑效應(yīng)、電離層延遲對(duì)相位的影響、電離層延遲的變化率以及接收機(jī)的鐘漂和周跳等信息。

觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量主要通過(guò)以下幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)：（1）載波電離層延遲誤差；（2）延遲變化率；（3）L1/L2載波多路徑效應(yīng)；（4）周跳等。電離層延遲（ION）由公式（1）表示，電離層延遲變化率（IOD）公式（2）表示。

觀測(cè)值與周跳比（O/SLPS）的分析原理為，用TEQC軟件統(tǒng)計(jì)高度角大于10°的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。每天的周跳總數(shù)（SLPS）為MP1、MP2和IOD產(chǎn)生的周跳數(shù)之和，觀測(cè)值與周跳比就是用每天觀測(cè)歷元數(shù)（O）除以當(dāng)天周跳數(shù)（SLPS）。觀測(cè)值與周跳比越小，出現(xiàn)周跳越嚴(yán)重。而周跳嚴(yán)重，直接反映的是接收機(jī)質(zhì)量問(wèn)題（內(nèi)部問(wèn)題）或天線附近的地形地物短時(shí)間內(nèi)遮擋了衛(wèi)星信號(hào)（外部問(wèn)題）。

3 基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量分析

為了獲取安徽省3個(gè)GNSS基準(zhǔn)站精度指標(biāo)的變化情況，利用TEQC軟件的質(zhì)量檢核模塊分析2016年9月年至2018年4月每月的日值觀測(cè)數(shù)據(jù)，在產(chǎn)出的SUM文件中提取各臺(tái)站的完整觀測(cè)值比例、多路徑效應(yīng)指標(biāo)（MP1值、MP2值）、周跳指標(biāo)（O/SLPS值）等信息。

圖4～圖9為3個(gè)基準(zhǔn)站的MP1和MP2值近一年半的變化曲線。技術(shù)規(guī)程要MP1和MP2值保持在0.5m以內(nèi)求方達(dá)到觀測(cè)要求，結(jié)果顯示，3個(gè)基準(zhǔn)站均符合技術(shù)規(guī)程要求。其中蚌埠基準(zhǔn)站的MP1和MP2值變化比較平穩(wěn)，保持在0.3m上下，多路徑效應(yīng)影響不大。蒙城站MP1值從0.3m緩慢上升到0.35m；MP2值2017年1月從0.3m突跳到0.45m，一直持續(xù)到2018年1月才恢復(fù)到0.3m左右，但始終未超出0.5m的標(biāo)準(zhǔn)，考慮到該情況很可能是受到周圍環(huán)境的突變產(chǎn)生某種或多種多路徑效應(yīng)的影響，需核實(shí)當(dāng)?shù)丨h(huán)境變化進(jìn)行判斷。嘉山站的MP1和MP2值變化始終在0.3～0.4m之間，雖然未超過(guò)0.5m的標(biāo)準(zhǔn)，但有待進(jìn)一步檢查。

3個(gè)基準(zhǔn)站觀測(cè)值與周跳比（O/SLPS）的變化如圖10、圖11、圖12。從這3個(gè)圖中可以看出，各基準(zhǔn)站的O/SLPS值均大于標(biāo)準(zhǔn)值200，符合技術(shù)規(guī)程要求。

蚌埠站、蒙城站在2016年9月年至2018年4月觀測(cè)值與周跳比值保持在較高值范圍內(nèi)，說(shuō)明觀測(cè)數(shù)據(jù)周跳少，觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。嘉山站部分觀測(cè)值與周跳比值保持在1000以下的低值范圍內(nèi)，說(shuō)明嘉山站受周圍環(huán)境的影響較大，周跳次數(shù)多。

4 結(jié)語(yǔ)

抽取安徽地區(qū)3個(gè)基準(zhǔn)站20l6年9月至2018年4月的數(shù)據(jù)，利用TEQC軟件的質(zhì)量檢核模塊進(jìn)行質(zhì)量分析。結(jié)果表明，在統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)，3個(gè)基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)的有效性、多路徑效應(yīng)和周跳等指標(biāo)均符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，觀測(cè)能力達(dá)到數(shù)據(jù)應(yīng)用要求，可為相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供可靠、連續(xù)的高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)。

在統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)，蚌埠、蒙城兩個(gè)基準(zhǔn)站的4個(gè)精度指標(biāo)在維持在較高精度水平，但嘉山站4個(gè)精度指標(biāo)雖在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但精度水平較低，考慮為基準(zhǔn)站觀測(cè)環(huán)境、接收機(jī)質(zhì)量不佳等原因所致，需對(duì)周圍環(huán)境和觀測(cè)儀器進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)研得出結(jié)論。

參考文獻(xiàn)

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