運(yùn)用TEQC軟件對(duì)GPS大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析＊

盧 群，謝 剛，潘啟明

（75719部隊(duì)，湖北 武漢430074）

0 引 言

C級(jí)GPS大地控制網(wǎng)是全國(guó)A、B級(jí)GPS網(wǎng)的補(bǔ)充和加密，與高等級(jí)GPS大地控制網(wǎng)共同構(gòu)成三維基礎(chǔ)大地控制網(wǎng)，為各種比例尺地圖及其他應(yīng)用提供控制基礎(chǔ)和聯(lián)測(cè)起始數(shù)據(jù)，同時(shí)服務(wù)于國(guó)家高程現(xiàn)代化建設(shè)[1]。C級(jí)GPS大地控制網(wǎng)觀測(cè)主要采用基于連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站的測(cè)量模式，該作業(yè)模式要求測(cè)區(qū)周圍有4個(gè)以上保持正常工作的基準(zhǔn)站，但實(shí)際作業(yè)由于測(cè)點(diǎn)分散，遷站頻繁，并不能及時(shí)下載基準(zhǔn)站的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)。為了保證觀測(cè)質(zhì)量，避免不必要的返工，因此對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)具有極其重要的意義。對(duì)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的方法通常有下列兩種。一是利用TEQC軟件檢測(cè)。TEQC是 UNAVCO Facility開發(fā)研制的軟件，主要功能為對(duì)GPS的各種觀測(cè)數(shù)據(jù)和GPS相關(guān)產(chǎn)品（如IGS精密星歷）進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、編輯和質(zhì)量檢核。其中，質(zhì)量檢核（Quality Check）部分可檢測(cè)GPS接收機(jī)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。另一種是利用基線解算結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。這里用的是TOPCON隨機(jī)提供的PINNACLE（V1.07）軟件進(jìn)行檢測(cè)。

1 觀測(cè)質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

TEQC檢測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的原理是通過對(duì)偽距和相位觀測(cè)量的線性組合計(jì)算出L1、L2觀測(cè)量的多路徑效應(yīng)、電離層延遲對(duì)相位的影響、電離層延遲變化以及接收機(jī)的鐘漂和周跳等反映GPS數(shù)據(jù)的觀測(cè)質(zhì)量?；€解算則以固定解的單位權(quán)中誤差（RMS）和整周模糊度檢驗(yàn)倍率（Ratio）來檢測(cè)觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。

1.1 TEQC數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)

TEQC檢測(cè)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵性指標(biāo)MP1、MP2、o／slips.MP1、MP2分別表示L1、L2波段上的多路徑效應(yīng)對(duì)偽距和相位的影響，其結(jié)果以均方差RMS表示，計(jì)算公式為

式中：p1、p2分別是雙頻偽距觀測(cè)值；φ1、φ2為相位觀測(cè)值。

觀測(cè)值和周跳比以另外一種形式CSR來表示：）

結(jié)果文件＊.ion、＊.iod分別是觀測(cè)時(shí)段的電離層延遲與變率，＊.sn1、＊.sn2分別是L1、L2信噪比。

式中：λ1、λ2是波長(zhǎng)；L1、L2是雙頻載波相位觀測(cè)值；n1、n2是整周模糊度；m1、m2是雙頻載波相位觀測(cè)值的多路徑效應(yīng)；α是L1、L2的頻率的平方比

GPS觀測(cè)站點(diǎn)的觀測(cè)環(huán)境、觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量反映在MP1、MP2、CSR值上。

1.2 基線解算法數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)

基線解算法觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)為：商用基線解算軟件結(jié)果中的固定解單位權(quán)中誤差（RMS）和整周模糊度檢驗(yàn)倍率（Ratio）.固定解單位權(quán)中誤差（RMS）計(jì)算公式為

式中：V為觀測(cè)值殘差；P為觀測(cè)值的權(quán)；n為觀測(cè)值總數(shù)。

整周模糊度檢驗(yàn)倍率（Ratio）計(jì)算公式為

采用這兩個(gè)指標(biāo)的原因是：Ratio可以反映所確定的整周未知參數(shù)的可靠性，它既與觀測(cè)值的質(zhì)量有關(guān)，也與觀測(cè)條件的好壞有關(guān)。RMS則可反映觀測(cè)值的質(zhì)量，觀測(cè)質(zhì)量越好RMS越小。

從上述的指標(biāo)定義可以看出，TEQC和基線解算的部分檢測(cè)指標(biāo)具有一定的內(nèi)在聯(lián)系。在實(shí)際工作中，一般是綜合利用上述指標(biāo)對(duì)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。

2 檢測(cè)實(shí)例和指標(biāo)分析

采用上述兩種方法，對(duì)某地區(qū)C級(jí)GPS大地控制網(wǎng)16組點(diǎn)（48個(gè)測(cè)點(diǎn)）進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。GPS接收機(jī)為 TOPCON GB－500（日本）和 TOPCON LEGACY－E（美國(guó)）雙頻接收機(jī)，觀測(cè)數(shù)據(jù)采樣率為30s，衛(wèi)星的高度截止角為10°，觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)為4h.利用TEQC對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，3個(gè)指標(biāo)（MP1、MP2、o／slips）結(jié)果如表1所示。

表1 某測(cè)區(qū)48個(gè)測(cè)點(diǎn)MP1、MP2和o／slips值統(tǒng) 計(jì)

續(xù)表1

根據(jù)全球IGS站的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)表明，o／slips指標(biāo)年平均值小于5 000；60%以上的MP1平均值小于0.5，MP2值小于0.75.表1中95%以上的MP1值小于0.5，所有的MP2值均小于0.75，91%以上的o／slips值在2 000～6 000之間，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：該地區(qū)的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量很穩(wěn)定，極個(gè)別數(shù)據(jù)質(zhì)量較差可能是由于雷雨天氣，障礙物（樹）較多造成的。另外也可以看出，L1與L2波段上的多路徑效應(yīng)影響差別不大；接收機(jī)GB－500的數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯優(yōu)于LEGACY－E，這點(diǎn)從儀器的標(biāo)稱精度也可以看出來。

通過檢查0004、0010、0044和0048發(fā)現(xiàn)，這四個(gè)點(diǎn)的某些星的觀測(cè)歷元較少，數(shù)據(jù)刪除率較大，周跳較為明顯，結(jié)果如表2所示。

表2 部分衛(wèi)星的MP1RMS摘要

運(yùn)用PINNACLE1.07軟件進(jìn)行基線解算結(jié)果如表3所示。

表3 基線處理RMS、RATIO統(tǒng)計(jì)

續(xù)表3

從基線解算結(jié)果可以看出，PINNACLE軟件具有良好的周跳探測(cè)和修復(fù)功能，觀測(cè)時(shí)段較長(zhǎng)時(shí)，少量的質(zhì)量較差的觀測(cè)數(shù)據(jù)不影響基線解算的結(jié)果。

3 結(jié) 論

1）利用TEQC的三個(gè)指標(biāo)基本能實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢測(cè)。

2）通過檢測(cè)表明，該地區(qū)觀測(cè)條件較好，數(shù)據(jù)質(zhì)量較穩(wěn)定。

3）選擇較有利的觀測(cè)時(shí)間，創(chuàng)造較好的觀測(cè)條件，使用較高精度的GPS接收機(jī)可以有效的提高觀測(cè)質(zhì)量。

4）PINNACLE軟件具有較好的周跳探測(cè)和修復(fù)功能，但是不能較全面地反應(yīng)觀測(cè)質(zhì)量。

5）對(duì)觀測(cè)的數(shù)據(jù)質(zhì)量及時(shí)檢測(cè)，避免不必要的返工。

[1]李征航，黃勁松.GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.

[2]陳中新，奚長(zhǎng)元 .應(yīng)用TEQC對(duì)GPS連續(xù)參考站數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析[J].全球定位系統(tǒng)，2007，33（3）：35－37.