長春市CORS數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

曲金峰,寧新國(長春市測繪院,吉林長春 130021)

長春市CORS數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

曲金峰?,寧新國
(長春市測繪院,吉林長春 130021)

摘 要:利用TEQC軟件對長春市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(CCCORS)進(jìn)行質(zhì)量分析,結(jié)果表明各個(gè)站點(diǎn)的完好觀測值比率在98.4%以上,多路徑效應(yīng)小于0.42 m,周跳比小于1,信噪比基本上大于6,數(shù)據(jù)質(zhì)量良好。

關(guān)鍵詞:CORS;TEQC;數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

1　引 言

CORS不僅是動態(tài)連續(xù)的空間數(shù)據(jù)參考框架,同時(shí)也是快速、高精度獲取空間數(shù)據(jù)和地理特征的重要設(shè)施之一[1]。由長春市測繪院承建的5個(gè)連續(xù)運(yùn)行站與吉林省測繪局的8個(gè)連續(xù)運(yùn)行站相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了CORS網(wǎng)對整個(gè)長春市的均勻覆蓋。雖然目前CORS參考站使用的軟件可以自動剔除或者修復(fù)質(zhì)量較差的數(shù)據(jù),但是參考站的環(huán)境仍然會影響到參考站的數(shù)據(jù)質(zhì)量,選擇合適的站點(diǎn)及設(shè)備會提升數(shù)據(jù)的質(zhì)量,能夠?yàn)楦鱾€(gè)流動站提供更加精確的服務(wù)。通過對長春市測繪院承建的5個(gè)連續(xù)運(yùn)行站進(jìn)行質(zhì)量檢測和分析,對CCCORS的建站環(huán)境以及設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行評估[2,3]。

2　TEQC質(zhì)量分析方法

TEQC[4]是由UNAVCO Facility研制的GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理和質(zhì)量分析軟件。利用TEQC軟件可以從以下幾個(gè)方面分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量,包括完好觀測值比率、多路徑效應(yīng)、CSR以及信噪比。

完好觀測值比率=完好觀測值數(shù)/預(yù)計(jì)的觀測值總數(shù),該數(shù)值可以反映出接收機(jī)接收信號的穩(wěn)定性,受遮擋情況以及受到多路徑效應(yīng)影響的程度,能從總體上對參考站進(jìn)行質(zhì)量分析。

MP1、MP2分別表示L1、L2頻率上的信號受到多路徑效應(yīng)的影響程度,其計(jì)算公式如下:

其中p1、p2為偽距觀測值,φ1、φ2為載波相位觀測值,α為L1、L2波段的頻率值之比的平方。

利用TEQC直接計(jì)算的是觀測值與周跳比(o/ slip),采用更加直觀的CSR值來表示接收機(jī)信號受到周跳影響,同時(shí)還能夠表示接收機(jī)對周跳的修復(fù)能力。其計(jì)算公式如:

信噪比指的是接收機(jī)的載波信號與噪聲強(qiáng)度的比值,TEQC輸出的信噪比(Signal-to-Noise Ration,即SNR值)以db-Hz為單位。

利用TEQC處理得到的結(jié)果文件主要有?.azi、?.ele、?.iod、?.ion、?.mp1、?.mp2、?.sn1、?.sn2、?.13s。其中文件?.13s是對測站質(zhì)量的總體評價(jià),文件?.mp1和?.mp2表示各個(gè)測站多路徑的影響程度,文件?.sn1、?.sn2記錄的是載波信號L1和L2上的信噪比信息。

3　質(zhì)量分析結(jié)果

CCCORS參考站由長春市測繪院承建的5個(gè)參考站包括測繪院站(CHYZ)、九臺站(JLJT)、范家屯站(FJTZ)、雙陽站(JLSA)以及農(nóng)安站(JLNA),使用的接收機(jī)類型都為Leica GRX1200+GNSS,測繪院站以及范家屯站使用的天線類型為LEIAT504GG,其他幾個(gè)站使用的天線類型為LEIAX1203+GNSS。

長春冬季會有長時(shí)間的積雪期,冬季和夏季觀測站的環(huán)境會有很大的不同,所以選取的數(shù)據(jù)時(shí)間段為2013年7月份以及2013年12月兩個(gè)月來進(jìn)行多路徑效應(yīng)的對比。

3.1完好觀測值比例

完好觀測值比例是指衛(wèi)星高度角大于10°的完好觀測值與預(yù)計(jì)的觀測值之間的比例。從表1可以得出5個(gè)參考站的完好觀測值比例都在99%左右,數(shù)據(jù)質(zhì)量很好。

5個(gè)測站夏季、冬季完好觀測值比例平均值 表1

3.2 多路徑效應(yīng)

多路徑誤差[5,6]是GNSS定位中重要的誤差源,對CCCORS觀測站的MP1和MP2值分季節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出以下結(jié)果:

MP1各個(gè)測站夏季、冬季對比(m) 表2

MP2各個(gè)測站夏季、冬季對比(m) 表3

CHYZ以及JLNA兩個(gè)臺站位于大樓的頂部,周邊沒有建筑物和樹木的遮擋;FJTZ、JLJT和JLSA都是位于相應(yīng)區(qū)域內(nèi)氣象站的大院內(nèi),周邊也沒有高的建筑物和樹木遮擋,這些CORS站的周邊環(huán)境都很好。通過對上述表2和表3分析,可以發(fā)現(xiàn)不同測站在冬夏兩個(gè)季節(jié)的多路徑效應(yīng)平均值都在0.42 m以下,說明了CCCORS的多路徑效應(yīng)滿足了要求。雪的反射系數(shù)為0.95,而基巖和山地的反射系數(shù)分別為0.5和0.3[7],雪的反射系數(shù)要大很多,但是不同季節(jié)之間的多路徑效應(yīng)并沒有明顯差別,說明了采用的天線抑徑板可以有效消除天線水平面以下的反射信號。限于篇幅限制,接下來以九臺站2013年7月9號各個(gè)衛(wèi)星的多路徑數(shù)據(jù)為例進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)分析。

采用MATLAB對九臺站2013年7月9日的MP1 和MP2文件進(jìn)行繪圖分析,圖中所呈現(xiàn)的多路徑誤差在[-1 m,1 m]之間。從圖1和圖2中可以發(fā)現(xiàn)多路徑誤差大部分都在0.4 m以下,只有少部分超過了0.6 m,說明九臺站的多路徑效應(yīng)影響較小。

圖1 2013年7月9日九臺站L1多路徑效應(yīng)

圖2 2013年7月9日九臺站L2多路徑效應(yīng)

3.3 CSR

CCCORS各個(gè)測站的夏季和冬季的CSR平均值如表4所示,5個(gè)站點(diǎn)的CSR值都小于1,說明所有參考站的數(shù)據(jù)都很穩(wěn)定,發(fā)生周跳的情況并不是很多。

5個(gè)測站夏季、冬季CSR平均值 表4

3.4 信噪比[8]

信噪比的分析以九臺站和測繪院站2013年7月9日的數(shù)據(jù)為例,同樣采用MATLAB形成色帶圖進(jìn)行分析。

圖3 2013年7月9日九臺站L1信噪比

圖4 2013年7月9日九臺站L2信噪比

圖5　2013年7月9日測繪院站L1信噪比

圖6　2013年7月9日測繪院站L2信噪比

通過對上圖的分析發(fā)現(xiàn)L1信號上的信噪比基本上都在7以上,L2的信噪比也基本上都在6以上,數(shù)據(jù)的質(zhì)量非常好。分析發(fā)現(xiàn)21#衛(wèi)星的信噪比普遍較小,結(jié)合衛(wèi)星高度角文件發(fā)現(xiàn)其高度角最大為23°左右,較低的高度角會產(chǎn)生較大的多路徑效應(yīng)從而引起了信噪比的變化。因?yàn)樾旁氡韧l(wèi)星高度角有很大的關(guān)系,當(dāng)截止高度角設(shè)置的合適時(shí),信噪比也達(dá)到最大值,信號的質(zhì)量最好,上述結(jié)果表明兩個(gè)站的衛(wèi)星截止高度角設(shè)置的非常合理。

4　結(jié) 論

本文對CCCORS參考站的數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行的分析,結(jié)果表明5個(gè)參考站的數(shù)據(jù)質(zhì)量都非常可靠,能夠?yàn)橛脩籼峁┵|(zhì)量好并且穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。

(1)CCCORS夏季和冬季的完好觀測值比例在98.4%以上,多路徑均值都在0.42以下,CSR值都小于0.85,數(shù)據(jù)質(zhì)量很好。

(2)參考站的環(huán)境良好,沒有產(chǎn)生很大的多路徑效應(yīng),同時(shí)所采用的設(shè)備對天線平面以下的多路徑效應(yīng)抑制作用很明顯,并沒有產(chǎn)生冬季相對于夏季由于地面積雪所產(chǎn)生的多路徑效應(yīng)增大的問題。

參考文獻(xiàn)

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Quality Analysis on the Data of CCCORS

Qu Jinfeng,Ning Xinguo
(Changchun Institute of Surveying and Mapping,Changchun 130021,China)

Abstract:Using TEQC(Translation Editing and Quality Checking) software to analyze the quality about the data of Changchun Continuously Operating Reference System (CCCORS),the results indicate that the quality of CCCORS is good.The proportion of good observations is greater than 98.4%,the multipath effect is less than 0.42,the Signal-to-Noise Ratio(SNR) is greater than 6.

Key words:CORS;TEQC;data quality analyze

文章編號:1672-8262(2015)01-82-03中圖分類號:P228

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

收稿日期:?2014—06—28

作者簡介:曲金峰(1975—),男,工程師,從事城市測繪和管理工作。