黑龍江省CORS系統數據質量分析

趙忠海

(黑龍江第一測繪工程院,黑龍江 哈爾濱 150025)

0 引 言

連續運行基準站系統(CORS)是新一代服務于位置和時間需求的重要空間數據基礎設施組成部分,不僅可以對區域乃至全球地殼運動變化、氣象狀態的瞬態變化和長期變化進行監測,而且可以提供各種高精度空間定位服務和多元信息服務[1-3]。目前國內除西藏外均建設了省級CORS系統[4-5]。黑龍江省衛星定位連續運行綜合服務系統(HLJCORS)于2016年7月開始運行,面向全省用戶提供實時網絡RTK服務,實現厘米級的定位需求。同時HLJCORS作為黑龍江省現代測繪基準的重要組成部分和重要的測繪基礎設施,基準站的穩定性與數據質量的可靠性對于服務社會經濟發展至關重要。目前國內各省份的CORS系統均在一定時期進行數據質量分析[6-9]和評估,為基準站的維護與升級提供參考依據。

本文通過對HLJCORS基準站2017年的數據進行全面的質量統計分析,獲得最新的各基準站數據質量情況,不僅可以了解各基準站設備、環境等情況,為基準站維護提供依據,而且為十三五期間建設全省的北斗CORS網提供全面參考。

1 數據質量評估方法

目前HLJCORS由122座基準站組成,分布如圖1所示,采用的數據跟蹤、接收設備均為天寶公司的高精度基準站型接收機和天線,觀測數據實時通過網絡傳輸至數據中心,采樣間隔為1 s和30 s,應用于不同社會需求。

在GNSS數據質量分析中,通常采用數據有效率、多路徑影響、周跳變化等指標來進行評估,并在實際應用中普遍采用UNAVCO開發研制的TEQC軟件[10-12],該軟件集數據轉換、編輯、質量檢查為一體,具有跨平臺、操作簡便等優點。諸多學者基于該軟件實現了拓展開發,適用性更強[13-15]。本文采用TEQC軟件輸出的數據有效率、MP1、MP2和o/slps進行HLJCORS數據質量分析,其中數據有效率表示理論觀測值個數與實際觀測值個數的比值,MP1、MP2分別表示L1、L2頻點上的多路徑效應對偽距和相位影響的綜合指標,其計算公式為[9-10]

(1)

(2)

式中:P1、P2分別為L1、L2碼偽距觀測量;φ1、φ2分別為L1、L2載波相位觀測量;α為頻率f1和f2之比的平方;o/slps為觀測值和周跳比,采用較為直觀的CSR表示為[10]

(3)

根據上述質量評估方法，有學者研究全球IGS站的結果顯示,超過半數的IGS站CSR年平均值小于5,2/3以上的CSR平均值在10以下,2/3的IGS站MP1平均值小于0.5、MP2平均值小于0.75[10],關于數據有效率參考《全球導航衛星系統連續運行基準站網技術規范》應大于85%,本文參考此標準進行HLJCORS數據質量評定。

2 數據質量評定結果與分析

利用TEQC軟件和HLJCORS 111座基準站2017年1月1日至2017年12月31日的全部GNSS觀測數據(1座基準站因網絡通訊問題未能獲取全部數據),計算獲得了各基準站每天的數據有效率、MP1、MP2和CSR等結果,限于篇幅,部分基準站的MP1、MP2隨時間變化趨勢如圖2所示。從圖中可以看到,MP1、MP2值波動幅度較小、基本穩定,說明這些基準站周邊環境良好、相對穩定、無明顯變化,直觀的證明了HLJCORS數據的高質量水平。

各基準站年平均數據質量統計如表1所示。不難看出,HLJCORS基準站的MP1、MP2和CSR值低于0.5、0.75、10的分別占98.3%、100%、100%,數據有效率高于85%的占到基準站總數的98.3%.說明HLJCORS基準站的數據觀測質量較高,且明顯優于IGS基準站的數據指標,其中樓頂站DQDT、DQLD因進行了樓頂平改坡工程,導致多路徑影響增大；氣象臺站內HGLB站因在基準站附近新安置了一臺天線設備導致有效率降低；HHXK站因天線線纜過長,安置的信號放大器不穩定導致數據有效率降低；陸態網的HLFY、HLWD、SUIY基準站因環境變化導致多路徑影響較大。針對這些數據質量較低的基準站后續將進行有針對性的維護升級改造。

表1 HLJCORS數據質量統計

站名CSRMP1/mMP2/m有效率/%站名CSRMP1/mMP2/m有效率/% HLMH1.190.290.3294.57QTHW0.470.320.3299.78 HLNA0.070.300.3198.87QTTS0.470.330.3499.49 HLNH0.050.300.3199.86SHAM0.620.310.3294.03 HLNJ0.090.300.3198.68SHBL0.120.300.3298.50 HLWD1.300.470.5297.46SHLX1.020.340.3897.54 HLXK0.060.300.3398.68SHMS0.090.300.3299.21 HRBN0.050.290.3099.86SHQA0.080.300.3399.84 HRBX0.660.350.3895.23SHQG0.060.300.3199.48 HRCH0.080.310.3299.78SHSH0.060.280.2899.85 HRDX0.640.360.3898.23SHSZ0.990.370.3397.85 HRFS0.230.290.3199.09SHXB0.100.290.3399.77 HRFZ0.320.330.3798.74SUIY4.480.480.5491.08 HRML0.680.310.3698.73SYBQ2.430.340.3693.17 HRQY0.540.300.3298.95SYHQ0.320.320.3199.84 HRSC0.120.310.3099.55SYJS0.590.340.3596.89 HRSZ0.090.300.3299.82SYRH0.240.330.3499.81 HRWC0.090.300.3499.77SYXJ1.060.430.4798.41 HRXJ0.050.300.2999.12SYYY1.040.370.3898.75 HRYB0.490.320.3399.06YCJS0.190.310.3398.97 HRYL0.210.340.3698.74YCLX0.160.320.3499.20 HRYQ0.040.310.3199.89YCTL0.090.290.3099.22 HRYS1.010.330.4292.46YCWL0.320.310.3199.63 JMBL0.200.320.3499.62YCWY0.340.330.3698.87 JMCY0.800.340.3997.79YCWZ0.470.310.3399.82 JMFJ0.760.400.3798.70YCYC1.630.350.4195.39 JMHN0.350.320.3299.83

3 結束語

利用TEQC軟件對HLJCORS基準站的觀測數據進行了全面的質量檢核。從分析結果來看,HLJCORS站址選擇合理,觀測環境良好,數據質量整體較高,且明顯優于IGS基準站的數據指標；也說明了HLJCORS選用的接收機具備較高的數據跟蹤、接收記錄能力,穩定可靠。存在的少數幾個基準站數據質量不高,主要與周圍的環境變化或存在電磁干擾等因素有關。本文結果為后續開展重點維護工作奠定了技術依據。