PPP技術在廣西沿邊土地整治測量中的應用研究

李 述 寬

(廣西國土資源廳土地整理中心，廣西 南寧 530000)

PPP技術在廣西沿邊土地整治測量中的應用研究

李 述 寬

(廣西國土資源廳土地整理中心，廣西 南寧 530000)

結合廣西興邊富民土地整治測量區域的特殊環境，指出利用PPP技術進行土地整治邊境控制測量具有一定優勢，并對PPP技術的應用方法作了說明，通過實驗分析，對邊境某整治測量區域采用PPP技術，可達到圖根測量的精度要求，具有一定的借鑒意義和現實的輔助意義。

精密單點定位，GNSS，誤差分析，土地整治測量

0 引言

精密單點定位(PPP)技術即利用全球已有的GNSS連續運行參考站觀測數據計算出的精密衛星軌道和衛星鐘差等參數,對單臺GNSS 接收機所采集的載波相位觀測值進行定位解算的技術。利用精密的IGS軌道產品，結合精密誤差校正模型，對GNSS衛星載波信號可能遇到的誤差進行逐項糾正，即可利用單臺GNSS接收機觀測數據在數千萬平方公里乃至全球范圍內實現2 dm～4 dm級精度。

在廣西沿邊土地整治測量項目中，由于地處中越邊境，同時屬于高山地區和多丘陵區域，利用傳統的GNSS測量技術，難以滿足常規的布設控制點要求，而精密單點定位技術不受GNSS組網的強制要求，可以自由設站，自由觀測，獨立模型消除誤差。其主要的誤差源包含:鐘差、軌道誤差、天線相位誤差、對流層和電離層延遲誤差等。PPP技術每項誤差一般采用模型構建和雙頻數據差分來消除。

1 基本原理和誤差源分析

1.1 GNSS碼和相位雙頻觀測方程

GNSS碼和相位雙頻觀測方程分別為：

由于精密單點定位技術利用單臺GNSS接收機(可以是雙頻接收機，可較有利的剔除電離層造成的影響)的非差觀測值，為達到優于分米級定位精度，就需要改正或削弱觀測過程中所有較大影響的誤差源。目前，GPS碼和相位的測量精度分別為0.3 m和3 mm，由于載波相位的測量精度遠高于碼，高精度導航定位采用的均為載波相位觀測值。

1.2 主要誤差源分析

1)衛星軌道與衛星鐘誤差。該部分的誤差，主要由于衛星運行真實軌道和模型軌道的差異，以及GNSS衛星原子鐘和普通GNSS接收機普通鐘之間的時間差異，模型的改正由IGS站點提供的各類產品直接糾正，產品信息如表1所示。誤差計算方法為，已知n+1個采樣時刻t0,t1,t2，…，tn的某GPS衛星軌道(或鐘差)值p0，p1,p2,…,pn對采樣時刻區間內任一歷元時刻tx，可采用如下Lagrange多項式求解對應的軌道(或鐘差)內插值px。

表1 GNSS軌道和鐘差產品介紹

2)電離層延遲。電離層是地球大氣的一個電離區域，其受太陽高能輻射以及宇宙線的激勵，主要是由于太陽輻射中紫外線和X射線所致，而太陽高能帶電粒子和銀河宇宙射線也起相當重要的作用。60 km以上的整個地球大氣層都處于部分電離或完全電離的狀態。在GNSS觀測中，單獨考慮電離延遲一階項，則碼和相位觀測值的電離層延遲大小相等，符號相反。在GNSS設備的雙頻接收機的P1,P2頻率通過雙頻的電離相關性原則，通過雙頻信號組合，即可以消除該部分的誤差影響，即有：

3)對流層延遲。對流層是地球大氣層最接近地面的一層，它包含大氣層約75%的質量，以及幾乎所有的水蒸氣及氣溶膠。其中的水氣輻射主要包含干延遲分量和濕延遲分量，干濕延遲分別占對流層總延遲的9∶1。干延遲是干燥氣體產生的延遲，較為規律，可模型化改正；而濕延遲分量由于水汽分布不均影響，難以用模型修正。在GNSS定位中，對流層延遲改正經驗模型包括：Hopfield模型、改進的Hopfield模型、Saastamoinen模型以及Black模型。

4)潮汐影響。潮汐對PPP技術的影響主要包括固體潮、海潮、大氣潮和極潮。潮汐中，常規線性周期項可通過平滑擬合消除大部分誤差，卻不能消除不穩定的長期偏移項。其殘余影響可達水平方向5cm，徑向12cm，必須利用模型進行改正，其近似公式為：

2 實例分析

對興邊富民土地整治測量項目某整治區進行實例分析，該整治區云貴高原隆起區域，平均海拔在900m左右，處于高山起伏區域，周邊已有高等級控制點稀少，并且省級連續運行參考站信號覆蓋不穩定，區域高差大，落差達400m～600m，開展控制測量工作難度大。于是對其中三個起算點開展基于PPP技術的控制測量試驗。

經過試驗分析，采集數據4h，采樣間隔為1s，接收機為雙星雙頻GNSS接收機，通過對采集數據的解算分析，圖1表明，未采用模型校正的數據解算結果精度N分量殘差在2m左右，E分量的殘差在1m左右，而高程方向U分量的殘差在5m左右，無法達到土地整治測量的精度要求。

而采用模型校正的數據解算結果精度N分量殘差在0.3m～0.1m左右，E分量的殘差在0.2m～0.05m左右，而高程方向U分量的殘差在1m～0.1m左右，經過3 600個歷元的數據解算，成果基本達到了收斂，N-E-U三個方向的殘差都穩定在0.1m以內，經過7 200個歷元的數據解算分析，數據已達到0.05m的精度左右，滿足了土地整治測量項目的精度要求(見圖2)。

3 結語

在廣西興邊富民土地整治測量項目中，綜合測區的特殊地形地貌，以及廣西的實際情況，筆者嘗試采用PPP定位技術進行GNSS控制測量工作，在某一整治區開展的測量試驗，通過對關鍵誤差項的模型改正，進行解算，成果滿足土地整治測量區域控制測量的精度要求，能應用于土地整治圖根控制測量中，具有一定的輔助作用。

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Application research on PPP technique in Guangxi land governess measurement

Li Shukuan

(GuangxiBureauofNationalLandSource,LandGovernessCenter,Nanning530000,China)

Combining with special environment of Guangxi Xingbian land governess treatment region, the paper points out certain advantages of PPP technique applied in land governess treatment control, and illustrates PPP technique application methods. Through experimental analysis shows that: applying PPP technique in land governess measurement can meet map measurement accuracy demands. Therefore, it has certain guiding meaning and realistic aid meaning as well.

PPP(precise single-point positioning), GNSS, error analysis, land governess treatment

2015-02-28

李述寬(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)13-0206-02

TU198

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