山西運城南部地區框架網解算及精度分析

□畢剛

（山西省測繪工程院，山西太原030002）

學術研究

山西運城南部地區框架網解算及精度分析

□畢剛

（山西省測繪工程院，山西太原030002）

利用高精度精密解算軟件對運城地區三個框架網點GPS觀測數據進行了處理分析，獲取了運城南部地區的高精度三維地心坐標，將框架網基于CGCS2000坐標系統進行平差，并對解算結果的精度進行了分析評定。

框架網；CGCS2000

0.引言

隨著我國城市經濟建設的快速發展，對中小城市的測繪保障能力提出了更高的要求。利用現代空間大地測量技術將高精度坐標框架快速引入中小城市，并實現對各等級測量控制成果的更新和維護，是保障其各項國民經濟建設順利進行的基礎。以GPS、北斗等為代表的現代空間導航定位系統可獲取城市區域框架點的高精度三維地心坐標，從而建立區域高精度的框架網，這一方面可提高城市基礎控制網的精度和可靠性，另一方面通過這些框架網點可使城市基礎控制網與國家（或省級）高等級GNSS控制網嚴密統一[1]。本文以山西省運城地區框架網為例，對框架網站點數據采集、高精度數據處理和精度評定等方面進行了詳細介紹，可為其他城市區域框架網建設提供參考。

1.框架網觀測

本文用作示例的3個框架網點分布于運城南部地區，如圖1所示。在2011年，三個框架網點利用徠卡雙頻GPS接收機進行了三個時段共計72個小時的同步觀測，數據采樣間隔為30秒，觀測過程嚴格按照國家B級網要求進行。

為獲取框架網點高精度的地心坐標，將框架網點同時與周邊7個IGS跟蹤站點進行聯測，IGS跟蹤站點選取依據如下4個原則[2]：①連續性原則：測站在近3a（或以上）進行連續觀測；②穩定性原則：位于剛性板塊并遠離形變區域；③高精度原則：速度場精度優于3mm/a；④多種解原則：至少3種不同分析解速度殘差好于3mm/a。選定的周邊IGS跟蹤站分別為XIAN、BJFS、WUHN、CHAN、SHAO、URUM、KUNM，分布圖如圖2所示。

2.數據處理

數據處理基本概括為三個步驟。首先進行數據預處理，然后進行基線解算，最后進行網平差。數據預處理使用UNAVCO Facility研制的TEQC，基線解算及網平差則采用美國麻省理工學院等機構研制的高精度GPS處理軟件GAMIT/GLOBK進行處理，版本為最新的ver.10.5。

觀測數據的質量直接影響到基線解算的精度和網平差的可靠性。因此，在進行基線解算之前，需首先對原始觀測數據進行預處理，TEQC軟件的質量檢核功能可以反映出觀測數據的多路徑影響、接收機周跳、衛星信號信噪比和電離層延遲等多種指標[3]。利用TEQC對采集的框架網數據進行質量分析，結果表明三個框架網點的數據質量均非常好，數據有效率均高于95%，多路徑效應等指標均滿足數據處理要求。

基線解算的處理模式為松弛解（RELAX），觀測量選取LC_HELP以盡量消除電離層的影響，對流層誤差模型采用Saastamoninen模型和缺省氣象參數，天頂延遲參數個數為每天13個，接收機鐘差的模型改正用偽距計算出的鐘差，衛星鐘差的模型改正用廣播星歷的鐘差參數，數據篩選利用AUTCLN模塊，光壓模型采用BERNE，衛星軌道約束為 10-8，IGS跟蹤站坐標約束（NER）為0.005m、0.005m、0.010m，框架點坐標約束（NER）為9.999m、9.999m、9.999m[4]。

網平差采用GLOBK軟件，使用數據為GAMIT處理所得基線結果，采用卡爾曼濾波方法進行時間域和空間域的解算結果合并，進而估算測站坐標和速度。GAMIT基線解算后，可得到各時段的協方差陣，再將其作為GLOBK的輸入量，從而將多個單天松弛解合并成最終的解算結果。三維平差使用WUHN、SHAO、BJFS、URUM等作為起算基準站，使用坐標系統為CGCS2000。

圖1 運城地區框架點分布

圖2 選取的7個IGS跟蹤站分布

3.精度評定

GAMIT計算得到的單天解標準化均方根差NRMS(Normalized Root Mean Square)是衡量單天解質量的重要指標之一，其值一般應約為0.2或更小，若NRMS太大，則說明處理過程中周跳可能未得到完全修復或某一參數的解算存在很大偏差或解算模型設定有誤[4]。圖3給出了三個單天同步時段的NRMS值，均小于0.2，表明GAMIT解算結果精度較高。

圖3 單天解NRMS值

基線解算的精度可采用基線的重復性來衡量，基線重復性反映的是時段解之間的內符合精度，是評價GPS相對定位結果的重要指標之一。表1給出了三個框架點間基線的重復性及其精度，從表中可以看出基線長度的精度均在3mm左右，其相對精度達到10-8。圖4給出了基線的長度較差結果，最小為0.2mm，最大為-2.1mm。

表1 基線解算結果及其精度統計

圖4 基線長度較差

4.結論

運城南部地區框架網數據處理模型嚴密，獲得了精度很高的結果?？蚣芫W基線平均相對精度為0.055ppm，最弱邊相對精度為0.067ppm，邊長為40.3km，更為重要的意義在于可以在局部地區直接引入CGCS 2000基準。隨著衛星大地測量技術的快速發展和廣泛應用，我國原有中小城市的大地測量坐標系均需現代化，即用地心、三維、動態參考坐標系代替原有的非地心坐標系，本文工作可為其他地區的坐標系統更新提供有益參考。

【1】王敏,張祖勝,許明元等.2000國家GPS大地控制網的數據處理和精度評估[J].地球物理學報,2005,48（4）.

【2】秘金鐘,蔣志浩,張鵬等.IGS跟蹤站與國內跟蹤站聯合處理的框架點選擇研究[J].武漢大學學報·信息科學版,2007,32（8）.

【3】李沖,何鑫星,劉云青.TEQC在GPS數據質量檢查中的常見問題及解決方案[J].全球定位系統,2010,35（5）.

【4】馬洪濱,賀黎明.新版GAMIT軟件的功能特點與應用實例分析[J].礦山測量,2008（4）.

P228.4

B

2095-7319（2014）06-0041-03

畢剛（1982—），男，漢族，湖北洪湖人，工程師，畢業于武漢大學大地測量專業，目前主要從事大地測量、工程測量等方面工作。