不同星历下的GAMIT基线解算对铁路框架网测量的影响研究

摘要：在长大铁路初测前，需要进行铁路框架网（CP0）的建设测量，通常勘测前期预留测量时间较短，由于IGS最终的精密星历发布一般需要13～20天，不能满足实际测绘活动的快速需求。通过对比验证超快速星历、快速星历及精密星历对宜涪铁路CP0框架网的影响，分别对观测数据进行了基线解算，对解算结果的标准化均方根值（NRMS）及解算出的待求点坐标值三个方向XYZ进行了对比。结果显示，不同星历下的基线解算，NRMS均比较小且相互接近，新设点的坐标成果相差小于2 mm，说明快速星历可以用于GAMIT基线解算

关键词：铁路初测；CP0测量；GAMIT；基线解算。

长大铁路框架控制网（CP0）作为铁路全线平面的测量基准，意义重大。一般在铁路初测前需完成全线CP0框架网的建立，用于初测阶段的线路勘测及后续基础平面控制网（CPⅠ）、线路平面控制网（CPⅡ）的起算基准。

CP0控制点按照沿线50 km左右布设一个点，相邻点基线较长，为了在长基线解算过程中能够保证基线精度，美国麻省理工学院和SCRIPPS研究所（SIO）共同开发了GAMIT软件［1］。目前该软件在长基线解算中，处理精度较高，基线计算的速度较快，并且该软件安装在免费开放源代码的Linux操作系统上，获得了国内外学者的青睐。

在GAMIT软件处理数据前，需要准备好tables文件、广播星历、精密星历（IGS）、电离层文件等基础资料，其中星历文件对基线解算影响较大，是卫星定位的重要影响因素［2］。

在实际测绘过程中，通常测量周期较短，而精密星历一般要在测量结束后的13～20天才会公布，因此对测绘的时间成本影响较大。而超快速星历及快速星历在测量结束后当天或者第2天即可获得，为了压缩铁路测量周期，本文基于GAMIT软件通过对比不同星历下的基线解算结果，验证能否通过快速星历在确保数据质量的基础上节省时间成本。

1不同星历的差异

IGS轨道组合解决方案有3种形式：超快速，快速和最终形式。超快速产品（IGU），每天4次定期用于实时和近实时应用； 超快速解决方案包括观测和预测的卫星轨道。快速（IGR）轨道组合是每日的解决方案，可在前一个UTC日结束后约17 h使用。 最终也是质量最高的精密星历解决方案包括每日轨道文件，这些文件是在解决方案结束约13天后每周生成。

由于GAMIT软件是默认采用IGS格式进行基线解算，因此在验证超快速产品和快速产品时，均需将其改为IGS后再进行基线解算。

2使用GAMIT进行基线解算

2.1tables文件准备

tables的文件是GAMIT软件解算基线的基础资料，需要对各文件更新至最新测量数据时间，放至gamit/tables下，选择替换，详见表1。

2.2星历数据准备

本次为了做验证分析，除了广播星历、电离层数据、IGS站数据外，星历按照表2进行了准备，共4个超快速星历、1个快速星历以及最终的精密星历成果。

2.3文件处理

（1） 对Station.info（测站信息文件）设置测站名称、天线类型、接收机类型、天线高等；（2） 对hi.dat（接收机文件）手动添加未显示的接收机类型；（3） 对sittbl（测站信息控制文件）设置测站约束，将IGS站的观测数据导入；（4） 对Process.defaults（时段控制文件）进行编辑，设置采样间隔；（5） 对sites.defaults（工程设置文件）设置测站使用情况；（6） 对sestbl（测段信息控制文件）进行参数设定，添加潮汐改正；（7） 对lfile（测站先验坐标文件）编辑，获得所有点的概略坐标；（8） GAMIT批处理。

2.4精度指标

GAMIT软件基线计算的精度质量均反映在q文件中，q文件记录了整个解的过程，包括基线解结果，质量控制指标。

q文件中的标准化均方根误差NRMS（Normalized Root Mean Square）指标，表示单时段解算出的基线值偏离其加权平均值的程度，是从历元的模糊度解算中得出的残差。

一般来说，NRMS越小，基线估算精度越高，反之，精度较低，一般应小于0.3；若NRMS太大，说明处理中周跳可能未完全得到修复［3］。

3实验分析

宜涪铁路初测前CP0框架控制网建设，通过对比各个星历数据计算结果进行具体分析。

宜涪铁路本段于2022年12月16日共测设了5个CP0控制点，其中联测了3个既有国家控制点，新布设2个CP0控制点，相邻点边长见表3。

一方面通过各个实验结果中的NRMS指标进行对比分析，另外可以通过不同的基线结果进行平差分析，计算新设点的成果差异。

3.1NRMS指标

通过对比不同星历数据下的NRMS指标可以看出，六种星历NRMS指标都较小并且相互较差不大，可以认为快速星历与精密星历的基线解算精度相当。

3.2平差坐标

从图1和图2可以看出，通过不同星历数据解算基线约束平差后，CP03与精密星历计算结果偏差值最大值为1.4 mm，CP04与精密星历计算结果偏差值最大值为1.6 mm。可以认为快速星历与精密星历的基线计算结果一致。

4结语

首先介绍了铁路框架网（CP0）建设的重要意义，其次通过介绍GAMIT软件的优势以及各种星历文件的特点，继而探讨如何在保证数据解算质量的基础上节省基线解算的时间成本。

通过宜涪铁路现场实际CP0测量数据，通过对比在不同星历条件下的GAMIT基线解算结果分析，得出以下结论：

（1） 各星历条件解算下的标准化均方根误差NRMS均小于0.3且相互较差较小，认为快速星历与精密星历解算的精度相当。

（2） 快速星历条件解算后的基线约束平差后求得的未知点坐标与精密星历计算结果相互较差均小于2 mm，可以认为快速星历与精密星历解算结果一致。

（3） 在节省时间成本的情况下，可以用快速星历代替精密星历进行GAMIT基线解算。

参考文献：

［1］刘彦军， 李建章， 刘江涛，等. 新版GAMIT10.70解算GPS/BDS基线精度对比分析［J］. 导航定位学报， 2019， 7（2）： 138142.

［2］孙瑞，黄张裕， 王尚祺，等.基于不同快速星历的GAMIT解算精度分析［J］.导航定位学报， 2022，10（5）： 170177.

［3］慕仁海， 常春涛， 党亚民， 等. GAMIT10.71解算GNSS 长基线精度分析［J］. 全球定位系统， 2020， 45（5）： 1419.