安徽地區GNSS基準站觀測數據質量分析

李露露 鄭海剛 潘潔 肖攀

摘 要：對安徽地區蚌埠、蒙城、嘉山3個GNSS基準站在2016年9月年至2018年4月期間的觀測數據進行計算，分析觀測數據的質量指標。結果表明：各基準站數據質量符合相關技術規程，即數據的有效性、多路徑效應（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據的質量分析，掌握基準站運行情況，保證其高質量運行，為產出高質量、高連續率的觀測數據提供保障。

關鍵詞：GNSS基準站 質量分析 TEQC 多路徑效應。

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，隨著衛星導航系統（GNSS）成為地殼運動研究強有力的工具，國內學者利用GNSS觀測資料在地殼運動監測、大陸動力學研究等做出許多開創性的工作。21世紀初，中國大陸構造環境監測網絡（以下簡稱陸態網絡）建成。安徽省地震局GNSS連續觀測站點建設工作起步較晚，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，數據解算和應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?！笆濉逼陂g，為了進一步推進安徽省“陸態網”建設工作，安徽省地震局在蒙城、嘉山建設兩個GNSS連續觀測站點。

在GNSS觀測系統中電離層延遲、多路徑效應、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果造成影響。為了提高GNSS觀測的準確性和有效性，在建設臺站和后期維護的過程中都需要及時了解站點觀測數據的質量，最大限度地減弱環境及儀器對數據造成的影響。

本文通過分析安徽地區3個GNSS基準站的觀測數據的有效性、多路徑效應和觀測值與周跳比，準確把握站點數據質量。通過數據分析，了解環境及儀器設備是否對觀測數據存在影響，對站點數據的可靠性做出研判，為今后應用該站點觀測數據做數據分析時提供有力的參考。

1 安徽地區陸態網絡基準站基本情況

安徽省地震局GNSS連續觀測站點建設工作起步較晚，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“陸態網”建設工作，安徽省地震局在蒙城、嘉山建設兩個GNSS連續觀測站點。

目前，安徽地區共建設3個連續運行的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。數據采樣率分為50Hz、1s和30s 3種類型。各臺站運行情況穩定，數據連續率、完整率較高。

2 GNSS數據質量檢核的基本原理

GNSS數據質量檢核主要有兩種途徑：（1）利用TEQC軟件進行GPS數據質量分析質量檢核；（2）利用GNSS數據解算軟件解算出基線解，再進行質量分析。本文主要利用TEQC軟件對安徽地區GNSS觀測站的數據質量進行檢核。

TEQC是一款GNSS數據預處理軟件，它操作簡單、功能強大，主要有格式轉換、編輯和質量檢核等你功能。TEQC廣泛用于GNSS觀測臺站的數據質量評價與分析，并已成為多個IGS數據中心的質量核檢工具。其質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、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。

觀測數據質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；（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軟件統計高度角大于10°的衛星數據。每天的周跳總數（SLPS）為MP1、MP2和IOD產生的周跳數之和，觀測值與周跳比就是用每天觀測歷元數（O）除以當天周跳數（SLPS）。觀測值與周跳比越小，出現周跳越嚴重。而周跳嚴重，直接反映的是接收機質量問題（內部問題）或天線附近的地形地物短時間內遮擋了衛星信號（外部問題）。

3 基準站數據觀測質量分析

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據，在產出的SUM文件中提取各臺站的完整觀測值比例、多路徑效應指標（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。技術規程要MP1和MP2值保持在0.5m以內求方達到觀測要求，結果顯示，3個基準站均符合技術規程要求。其中蚌埠基準站的MP1和MP2值變化比較平穩，保持在0.3m上下，多路徑效應影響不大。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，一直持續到2018年1月才恢復到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境的突變產生某種或多種多路徑效應的影響，需核實當地環境變化進行判斷。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，符合技術規程要求。

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，說明觀測數據周跳少，觀測數據質量較高。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，說明嘉山站受周圍環境的影響較大，周跳次數多。

4 結語

抽取安徽地區3個基準站20l6年9月至2018年4月的數據，利用TEQC軟件的質量檢核模塊進行質量分析。結果表明，在統計時段內，3個基準站的數據的有效性、多路徑效應和周跳等指標均符合相關技術規范要求，觀測能力達到數據應用要求，可為相關領域的數據應用提供可靠、連續的高質量觀測數據。

在統計時間段內，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標準范圍內，但精度水平較低，考慮為基準站觀測環境、接收機質量不佳等原因所致，需對周圍環境和觀測儀器進行進一步調研得出結論。

參考文獻

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