黑龙江省CORS系统数据质量分析

赵忠海

(黑龙江第一测绘工程院,黑龙江 哈尔滨 150025)

0 引 言

连续运行基准站系统(CORS)是新一代服务于位置和时间需求的重要空间数据基础设施组成部分,不仅可以对区域乃至全球地壳运动变化、气象状态的瞬态变化和长期变化进行监测,而且可以提供各种高精度空间定位服务和多元信息服务[1-3]。目前国内除西藏外均建设了省级CORS系统[4-5]。黑龙江省卫星定位连续运行综合服务系统(HLJCORS)于2016年7月开始运行,面向全省用户提供实时网络RTK服务,实现厘米级的定位需求。同时HLJCORS作为黑龙江省现代测绘基准的重要组成部分和重要的测绘基础设施,基准站的稳定性与数据质量的可靠性对于服务社会经济发展至关重要。目前国内各省份的CORS系统均在一定时期进行数据质量分析[6-9]和评估,为基准站的维护与升级提供参考依据。

本文通过对HLJCORS基准站2017年的数据进行全面的质量统计分析,获得最新的各基准站数据质量情况,不仅可以了解各基准站设备、环境等情况,为基准站维护提供依据,而且为十三五期间建设全省的北斗CORS网提供全面参考。

1 数据质量评估方法

目前HLJCORS由122座基准站组成,分布如图1所示,采用的数据跟踪、接收设备均为天宝公司的高精度基准站型接收机和天线,观测数据实时通过网络传输至数据中心,采样间隔为1 s和30 s,应用于不同社会需求。

在GNSS数据质量分析中,通常采用数据有效率、多路径影响、周跳变化等指标来进行评估,并在实际应用中普遍采用UNAVCO开发研制的TEQC软件[10-12],该软件集数据转换、编辑、质量检查为一体,具有跨平台、操作简便等优点。诸多学者基于该软件实现了拓展开发,适用性更强[13-15]。本文采用TEQC软件输出的数据有效率、MP1、MP2和o/slps进行HLJCORS数据质量分析,其中数据有效率表示理论观测值个数与实际观测值个数的比值,MP1、MP2分别表示L1、L2频点上的多路径效应对伪距和相位影响的综合指标,其计算公式为[9-10]

(1)

(2)

式中:P1、P2分别为L1、L2码伪距观测量;φ1、φ2分别为L1、L2载波相位观测量;α为频率f1和f2之比的平方;o/slps为观测值和周跳比,采用较为直观的CSR表示为[10]

(3)

根据上述质量评估方法，有学者研究全球IGS站的结果显示,超过半数的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],关于数据有效率参考《全球导航卫星系统连续运行基准站网技术规范》应大于85%,本文参考此标准进行HLJCORS数据质量评定。

2 数据质量评定结果与分析

利用TEQC软件和HLJCORS 111座基准站2017年1月1日至2017年12月31日的全部GNSS观测数据(1座基准站因网络通讯问题未能获取全部数据),计算获得了各基准站每天的数据有效率、MP1、MP2和CSR等结果,限于篇幅,部分基准站的MP1、MP2随时间变化趋势如图2所示。从图中可以看到,MP1、MP2值波动幅度较小、基本稳定,说明这些基准站周边环境良好、相对稳定、无明显变化,直观的证明了HLJCORS数据的高质量水平。

各基准站年平均数据质量统计如表1所示。不难看出,HLJCORS基准站的MP1、MP2和CSR值低于0.5、0.75、10的分别占98.3%、100%、100%,数据有效率高于85%的占到基准站总数的98.3%.说明HLJCORS基准站的数据观测质量较高,且明显优于IGS基准站的数据指标,其中楼顶站DQDT、DQLD因进行了楼顶平改坡工程,导致多路径影响增大；气象台站内HGLB站因在基准站附近新安置了一台天线设备导致有效率降低；HHXK站因天线线缆过长,安置的信号放大器不稳定导致数据有效率降低；陆态网的HLFY、HLWD、SUIY基准站因环境变化导致多路径影响较大。针对这些数据质量较低的基准站后续将进行有针对性的维护升级改造。

表1 HLJCORS数据质量统计

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 结束语

利用TEQC软件对HLJCORS基准站的观测数据进行了全面的质量检核。从分析结果来看,HLJCORS站址选择合理,观测环境良好,数据质量整体较高,且明显优于IGS基准站的数据指标；也说明了HLJCORS选用的接收机具备较高的数据跟踪、接收记录能力,稳定可靠。存在的少数几个基准站数据质量不高,主要与周围的环境变化或存在电磁干扰等因素有关。本文结果为后续开展重点维护工作奠定了技术依据。