气象GPS数据用于形变研究的可行性分析

郑海刚，刘东旺，季永华，王雪莹，沈小七，陈安国

（1.安徽省地震局，安徽合肥230031；2.安徽省大气探测技术保障中心,安徽合肥230000）

气象GPS数据用于形变研究的可行性分析

郑海刚1，刘东旺1，季永华2，王雪莹1，沈小七1，陈安国1

（1.安徽省地震局，安徽合肥230031；2.安徽省大气探测技术保障中心,安徽合肥230000）

为了论证气象GPS观测数据用于地壳形变研究的可行性。本文运用TEQC软件,对安徽气象GPS观测数据进行了质量检测，按照IGS的质量标准给出了质量报告,筛选出了可用于后续解算的数据。在此基础上，运用GAM IT/GLBOK（版本号 10.34）软件，对可用观测数据进行了解算。结果显示站点水平位移分量时间序列的变化趋势与文献四的研究结果是一致的。由此，我们认为气象GPS观测数据用于地壳形变研究是可行的。

GPS观测；TEQC；GAM IT/GLBOK；可行性分析

在将气象系统GPS原始数据运用于地壳形变研究时，对其可行性进行分析是非常有必要的一项工作。本文首先运用TEQC软件对GPS原始观测数据进行了质量检测，并按照IGS的评价标准给出了质量报告；其次，运用GAM IT/GLBOK（版本号10.34）对可用数据进行了合理解算，将获得的站点时间序列变化趋势与文献四的研究结果进行了比较，发现研究所用站点的变化趋势与国内“陆态网络”25个基准站的变化趋势是一致的。

1 研究站点简介

安徽气象GPS/MET水汽监测网由13个站点组成，本次研究采用了该网10个GPS站的连续观测资料。所采用站点设备均为 Leica GRX1200单星接收机和AX1202GG大地型双星天线，其起始观测时间除寿县站为2007年4月、蚌埠站为2008年1月外，其他均为2006年7月份。站点具体分布位置见图1。

2 数据质量检查及分析

由于本研究所采用的 GPS站点为气象系统所建，我们对观测量的多路径效应及接收机的周跳等情况不甚了解，数据是否符合IGS的质量标准，是否能用于后续的地壳形变分析，都需要有一个可靠的质量报告作为依据。鉴于此，本次研究运用UNAVCO(university NAVSTAR consortium)开发研制的公开免费软件TEQC对数据质量进行了检测，按照IGS的质量标准给出了质量报告，并筛选了后续解算可用的数据。

2.1 TEQC软件简介

TEQC是一款操作简单且功能强大的GPS数据预处理软件，主要包括3个功能模块：数据格式转换、数据编辑及数据的质量检测[1，5，7]。

图1 GPS站点空间分布图

本文仅使用其数据的质量检测模块，该模块用于检测双频GPS/GLONASS接收机静态和动态数据质量，其基本原理是通过伪距和相位观测量的线性组合，计算出L1、L2（L1、L2为载波相位观测值得到的伪距）观测量的多路径效应、电离层对相位的影响、电离层延迟的变化及接收机的钟漂和周跳等[1]。其质量检测模块根据是否利用导航文件信息可分为两种模式：qc-lite和qc-full[1，2]。

对于大量的GPS数据进行质量检测时，主要查看后缀名为.S的文件 (如上例中的 behf2000.07S)中较为重要的结果参数，即 L1、L2载波的多路径效应指标MP1和MP2；观测值与周跳数的比o/slps值。o/slps值能直接反映出数据的周跳情况，本文采用其另外一种表示方式[3，6]：

2.2 计算结果与分析

本文对安徽气象GPS/MET水汽监测网10个GPS连续站点2007年至2010年的数据，运用TEQC软件对进行质量检测，产出了这些观测数据每天的质量检测报告，经统计后得到了这些站点数据质量主要指标值CSR、MP1和MP2的年平均值，具体见表1。

表1 安徽气象GPS站CSR、MP1、MP2值(2007至2010年)

由表1可见，安徽气象大部分GPS站点的数据质量是比较稳定的。其中东至站2007年至2010年的CSR值为5.81、8.62、6.71和8.61，阜阳站的2007年至2010年的CSR值为8.74、289、286和299，这些时段的CSR值均比其他站点高，特别是阜阳站2008年至2010年的CRS值比其他站点明显高出很多。除阜阳站外，其他所有站点的 MP2都比较好，MP1值也仅有太湖站和东至站在2008年略大于0.5。

IGS(InternationalGPS Service)的数据质量检测分析显示，超过半数的IGS站的CSR年平均值小于5，2/3以上的CSR平均值是在10以下。对于多路径效应而言，2/3的IGS站的MP1平均值小于0.5，而2/3的MP2平均值小于0.75。

依照2/3的IGS站的质量标准对结果进行统计，列出符合这个标准的台站数占总数的百分比见表2。

表2 安徽气象系统GPS站数据质量统计/%

显然，通过上述统计分析，我们可以发现除阜阳站以外，安徽气象GPS/MET水汽监测网其他9个GPS站点的数据质量基本符合IGS站的标准。因此，在后续解算过程中，仅使用质量符合标准的 9个站的原始观测数据。

3 数据解算及对比分析

3.1 解算过程简介

本次数据处理软件采用GAM IT/GLBOK（版本号10.34），以IGS精密星历数据及其核心观测站的坐标和运动率为控制参数，对GPS站点观测数据进行统一解算。在解算过程中，为了加强GPS站点同国内基准站及全球网的几何联系，加入了国内 5个 IGS国际站（SHAO、WUHN、KUNM、URUM、CHAN），以得到位置及协方差矩阵的无偏差解。在进行平差处理时，通过与国内及周边 15个 IGS跟踪站（BJFS、CHAN、KUNM、LHAS、SHAO、WUHN、TCMS、TNM L、ULAB、CUSV、URUM、LHAZ、TWTF、GUAO、DAEJ）的联合平差，将区域GPS观测系统与全球地心坐标系统相连，得到了研究站点在全球地壳运动模型中的位移时间序列。

3.2 解算结果对比分析

研究解算所得数据均是在 ITRF2005(International Terrestrial Reference System 2005)构架下的单日解，坐标为GAM IT软件解算的NEU坐标系列。解算所得各测站坐标均方根误差(RMS)均满足长周期大地测量的坐标精度要求 (<10mm)。本次研究共获得了安徽气象GPS/MET水汽监测网9个GPS站点的站点水平位移分量时间序列，均存在趋势变化，即南北分量向南运动，东西分量向东运动。这种变化趋势与王梅副研究员2008年对“中国地壳观测网络”25个基准站的研究结果“N分量及E分量均有明显的趋势变化，南北分量在东部地区向S运动；东西分量的全部表现为向E运动[4]”是一致的。由于文章篇幅有限，本文仅以合肥站站点水平位移分量时间序列图为例进行展示（见图2）。

图2 合肥站水平时间序列

4 结论

1）通过TEQC对安徽气象GPS/MET水汽监测网10个GPS观测资料进行质量检测，显示安徽气象GPS/ MET水汽监测网有9个站点的数据质量比较稳定，说明其观测环境和观测质量良好，运用于后续解算工作是可行的。

2）通过对9个可用站点的数据进行解算，发现各站点水平位移分量时间序列变化趋势与文献四的研究结果是一致的，这进一步为安徽气象GPS/MET水汽监测网的GPS观测资料运用于地壳形变分析的可行性提供了有力证据。

致谢：感谢武艳强博士等在数据解算过程中给予的热心帮助。

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Feasibility Analysis of Anhui Meteorological GPS Data for Deformation Research

by ZHENG Haigang

To demonstrate Anhui meteorological GPS data for crustal deformation research of feasibility.This paper discusses the quality of Anhui meteorological GPS data with TEQC,givesout the qualityreport according to IGS data quality status,and selects the available data for GPS solution.On this basis,we process solutes available data with GAMIT/GLBOK（Release 10.34）.The results showed that the change trend of sites horizontal components time series is consistent with the research results by associate researcher WANG Mei.Therefore,we consider that Anhui meteorological GPS data applied to crustal deformation research is feasible.

GPS；TEQC；GAMIT/GLBOK；feasibility analysis

2011-05-31

项目来源：中国地震局震情跟踪工作任务青年课题（2011020204）；安徽省地震科研基金资助项目（20100502）；中国地震局震情跟踪工作任务重点课题（2011013301）。

P228.42

B

1672-4623(2011)06-0037-03

郑海刚，硕士，工程师，主要从事地震地质及GPS应用研究。