安徽地區(qū)GNSS基準站觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

李露露 鄭海剛 潘潔 肖攀

摘 要：對安徽地區(qū)蚌埠、蒙城、嘉山3個GNSS基準站在2016年9月年至2018年4月期間的觀測數(shù)據(jù)進行計算，分析觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量指標。結(jié)果表明：各基準站數(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）以及觀測值與周跳比（O/SLPS）等指標。通過對基準站觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析，掌握基準站運行情況，保證其高質(zhì)量運行，為產(chǎn)出高質(zhì)量、高連續(xù)率的觀測數(shù)據(jù)提供保障。

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

中圖分類號：P315.78 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（a）-0004-05

近30年來，隨著衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）成為地殼運動研究強有力的工具，國內(nèi)學者利用GNSS觀測資料在地殼運動監(jiān)測、大陸動力學研究等做出許多開創(chuàng)性的工作。21世紀初，中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（以下簡稱陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)）建成。安徽省地震局GNSS連續(xù)觀測站點建設(shè)工作起步較晚，2016年之前僅蚌埠和安慶兩個站點，且分別隸屬中國地震局和國家測繪局兩個單位，數(shù)據(jù)解算和應(yīng)用分析工作主要依托中國地震局直屬科研單位完成，安徽省地震局只負責蚌埠GNSS觀測站的管理和運維工作。“十二五”期間，為了進一步推進安徽省“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GNSS連續(xù)觀測站點。

在GNSS觀測系統(tǒng)中電離層延遲、多路徑效應(yīng)、對流層延遲、儀器老化、儀器故障以及臺站附近存在電磁場干擾等多種因素都會對觀測結(jié)果造成影響。為了提高GNSS觀測的準確性和有效性，在建設(shè)臺站和后期維護的過程中都需要及時了解站點觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，最大限度地減弱環(huán)境及儀器對數(shù)據(jù)造成的影響。

本文通過分析安徽地區(qū)3個GNSS基準站的觀測數(shù)據(jù)的有效性、多路徑效應(yīng)和觀測值與周跳比，準確把握站點數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過數(shù)據(jù)分析，了解環(huán)境及儀器設(shè)備是否對觀測數(shù)據(jù)存在影響，對站點數(shù)據(jù)的可靠性做出研判，為今后應(yīng)用該站點觀測數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)分析時提供有力的參考。

1 安徽地區(qū)陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)基準站基本情況

安徽省地震局GNSS連續(xù)觀測站點建設(shè)工作起步較晚，2016年之前僅蚌埠和安慶兩個站點。“十二五”期間，為了進一步推進安徽省“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GNSS連續(xù)觀測站點。

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

3個基準站均采用雙頻GNSS接收機NET-R9，兼容北斗、格洛納斯和伽利略等全球多個導航系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采樣率分為50Hz、1s和30s 3種類型。各臺站運行情況穩(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，再進行質(zhì)量分析。本文主要利用TEQC軟件對安徽地區(qū)GNSS觀測站的數(shù)據(jù)質(zhì)量進行檢核。

TEQC是一款GNSS數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件，它操作簡單、功能強大，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觀測臺站的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價與分析，并已成為多個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，通過偽距和相位觀測量的線性組合，計算觀測量的多路徑效應(yīng)、電離層延遲對相位的影響、電離層延遲的變化率以及接收機的鐘漂和周跳等信息。

觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量主要通過以下幾個指標進行分析評價：（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。

觀測值與周跳比（O/SLPS）的分析原理為，用TEQC軟件統(tǒng)計高度角大于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，觀測值與周跳比就是用每天觀測歷元數(shù)（O）除以當天周跳數(shù)（SLPS）。觀測值與周跳比越小，出現(xiàn)周跳越嚴重。而周跳嚴重，直接反映的是接收機質(zhì)量問題（內(nèi)部問題）或天線附近的地形地物短時間內(nèi)遮擋了衛(wèi)星信號（外部問題）。

3 基準站數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量分析

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

圖4～圖9為3個基準站的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)求方達到觀測要求，結(jié)果顯示，3個基準站均符合技術(shù)規(guī)程要求。其中蚌埠基準站的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的標準，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，需核實當?shù)丨h(huán)境變化進行判斷。嘉山站的MP1和MP2值變化始終在0.3～0.4m之間，雖然未超過0.5m的標準，但有待進一步檢查。

3個基準站觀測值與周跳比（O/SLPS）的變化如圖10、圖11、圖12。從這3個圖中可以看出，各基準站的O/SLPS值均大于標準值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月觀測值與周跳比值保持在較高值范圍內(nèi)，說明觀測數(shù)據(jù)周跳少，觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。嘉山站部分觀測值與周跳比值保持在1000以下的低值范圍內(nèi)，說明嘉山站受周圍環(huán)境的影響較大，周跳次數(shù)多。

4 結(jié)語

抽取安徽地區(qū)3個基準站20l6年9月至2018年4月的數(shù)據(jù)，利用TEQC軟件的質(zhì)量檢核模塊進行質(zhì)量分析。結(jié)果表明，在統(tǒng)計時段內(nèi)，3個基準站的數(shù)據(jù)的有效性、多路徑效應(yīng)和周跳等指標均符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，觀測能力達到數(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)量觀測數(shù)據(jù)。

在統(tǒng)計時間段內(nèi)，蚌埠、蒙城兩個基準站的4個精度指標在維持在較高精度水平，但嘉山站4個精度指標雖在相關(guān)標準范圍內(nèi)，但精度水平較低，考慮為基準站觀測環(huán)境、接收機質(zhì)量不佳等原因所致，需對周圍環(huán)境和觀測儀器進行進一步調(diào)研得出結(jié)論。

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