云南及周边地区GNSS数据处理方法优化

采用麻省理工学院开发的GAMIT／GLOBK软件,将2015年-2016年全球347个IGS站观测数据分七个子网解算,得到一个固定的参考框架来解算云南及周边地区的35个全球卫星导航系统（GNSS）基准站的坐标,测站坐标均方根误差水平方向在0.7 mm以内,垂直方向在0.3 mm以内,水平方向的坐标重复性精度在5 mm以内,垂向坐标的重复性精度大多数在2.5 cm以内;与在ITRF2014下解算的测站坐标、基线长度、水平速度场结果对比表明:测站坐标存在系统误差,水平方向上的差异在8.5 mm以内,垂直方向上在3 cm以内;基线长度差异在2 mm以内,水平速度场在数值上存在毫米级的差异,方向上基本一致．      

不同基准及解算策略对省级框架构建的影响分析

针对各省级地心坐标框架构建中数据处理的基准使用及转换方法不同引起的差异,该文以SDCORS连续观测2个月数据分别设计了不同的方案进行实验,分析不同基准、不同归算方法将测站坐标转换到CGCS2000下的结果差异.实验结果表明,3种基准解算出的CORS站坐标之间的差异,在X、Y方向上最大差异达1 cm左右,Z方向上的差异在毫米级,以全球解作为基准解算出的结果最好,控制点的改正数最小;同时,采用速度场归算方法和强制约束平差法将CORS站坐标归算到CGCS2000下的结果显示,两者之间的差异在1～3 cm.     

线状工程测量控制网起算点精度对基线解算的影响研究

针对长距离大型线状工程控制网使用的起算点坐标精度对基线解算结果的影响问题,本文以康定至泸定境内500 KV输变电工程测量控制网作为研究对象,用试验的方法讨论了起算点坐标含有2 cm、10 cm、20 cm、2 m误差时对控制网基线解算的影响。结果表明:当起算点坐标误差控制在10 cm范围内时,线状控制网GAMIT基线解算结果精度较高、结果较为可靠;当起算点初始坐标精度低至20 cm时,GAMIT软件解算的线状控制网基线在X、Y、Z 3个方向的分量可仍保持在mm级;但当起算点坐标误差达到2 m时,线状控制网GAMIT基线解算结果不再可靠,无法满足线状控制网高精度基线解算的要求。     

开源精密单点定位软件gLAB定位精度分析

使用gLAB精密单点定位软件对2012年11月30日POL2测站的实测数据进行了静态和静态模拟动态处理,并将实验结果与IGS提供的精密坐标以及在线PPP计算结果进行了比较分析。通过分析可知,gLAB静态解算结果的精度可以达到 cm 至mm 级水平（95％）,动态解算结果的精度可以达到dm至cm级水平（95％）。     

基于GNSS的CGCS2000数据处理技术综述

2000国家大地坐标系（CGCS2000）发布后的推广使用不仅涉及大量参心坐标系下的成果转换,同时也涉及基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）手段获得的点位坐标的归算。获取GNSS观测数据和将其归算到CGCS2000采用的策略方法不同,如参考站选择原则不同,整网平差前的分区方案不同以及采用不同的方法将位置从当前历元改正到CGCS2000等,将会使最终的CGCS2000系下的坐标差异较大,最大可达到分米级。造成这种结果的原因在于GNSS数据处理的多个环节中依赖数据处理软件操作者的理解,存在人为的选择,换言之,GNSS数据处理缺乏科学的规则为依据。鉴于此,采用一种统计方法,即监督聚类作为参考站选择规则;采用间距分区法进行区域划分;并用板块运动归算方法将当前历元位置改正到CGCS2000。其中基于间距分区方案的站坐标解算精度优于区域划分方案,三维方向的坐标精度优于2 mm。通过以上方案设计,X、Y、Z方向上的速度从0.92、0.72、0.97 mm/a分别降至0.19、0.45、0.32 mm/a,优化和改进了CGCS2000框架维持精度。     

接收机天线相位中心改正对IGS/IGMAS站的影响

针对天线相位中心改正影响GPS数据解算以及处理软件不能识别接收机天线类型的问题,该文提出了利用近似型号的天线进行数据处理的方法。首先利用IGS站精确确定天线相位中心改正对数据解算造成的影响,再利用IGMAS站验证方法的可靠性。该文选取部分IGS、IGMAS站的数据,利用GAMIT软件进行试验并分析。结果表明,当不使用天线相位改正模型时,增大了单天基线解的NRM_S值,并增加15.5%的基线误差,对精密定位能带来平均2cm的影响;当将处理软件不识别的天线换成近似能识别的天线时,基线解效果要比不使用天线改正效果好,水平和垂向的定位精度均在3.9mm左右,比使用原装能识别天线的定位精度稍差。该方法既保证了精度,也较为简单快捷。     

GPS动态定位中的虚拟观测方程研究

高精度的单历元GPS动态定位由于观测值数目较少而很难确定整周模糊度.为了解算整周模糊度,需要利用已有的坐标、速度等信息.在分析常规GPS参数解算模型的基础上,推导利用虚拟观测值的GPS虚拟观测模型并分析取其相应权的方法,结合已有信息和伪距、相位观测值联合解算来进行单历元坐标分量改正数求解.并通过一个实际算例验证方法有效且可靠地提高整周模糊度解算的成功率.     

海潮负荷效应对我国及周边IGS站的影响

针对近海区域海潮变化复杂且海潮负荷效应显著,而全球海潮模型在近海区域精度较低的问题,该文提出了将全球海潮模型NAO.99b和区域模型osu.chinasea.2010相结合,分析海潮对中国大陆及周边地区IGS站的影响。使用GAMIT软件解算IGS站实测数据,通过海潮负荷计算软件SPOTL对解算结果进行改正,并对改正效果进行对比和分析。结果表明,海潮负荷对中国及周边区域站点的影响主要体现在垂直方向,对一些站点的影响可以达到厘米级;海潮负荷对站点坐标的改正效果明显,特别是日本的种子岛站改正效果接近30%;站点改正效果从沿海到内陆逐渐减弱。     

GNSS全自动解算软件研发及精度评估

根据载波相位差分定位技术,利用待定点周边稳定的CORS站网形成的区域误差改正模型,对待定控制点观测数据的噪声进行自动剔除,对电离层、对流层和多路径进行差分改正,研发GNSS全自动解算软件,并利用广西卫星定位基准站与待定控制点的GNSS观测数据对软件进行测试。结果表明,GNSS全自动解算软件具有较好的内外符合精度,其解算的三维坐标精度满足D级以下等级控制点的要求,可为工程测量应用提供新的自动化解算方案。     

CORS网基线解的三维速度场解算

为解决国际GNSS服务(IGS)基准误差与基线网平差模型相关误差造成的连续运行参考站(CORS)站坐标(大地高)时变信息失真问题,该文提出了基于CORS网基线解数据利用拟稳平差法解算三维速度场的方法.以台州地区为试验区,基于台州地区2017年1月1日-2019年7月31日的15个CORS站的基线解观测数据,利用附加平均值约束拟稳平差方法得到了台州地区的三维速度场.将成果与传统CORS站坐标时序分析求解三维速度场的方法进行对比分析,结果显示,台州北部地区呈下降趋势,最大下降速率约为-2.3 mm/a;台州东南部地区呈上升趋势,最大上升速率约为2 mm/a;台州西部地区处于比较平稳的状态.基于基线解求解三维速度场的方法能最大限度地保证基线网不扭曲,充分保留所有CORS全组合基线大地高差变化信息,可以准确、独立、有效地解算三维速度场.     

4种在线PPP服务系统定位精度分析

系统比较了APPS、CSRS-PPP、GAPS、magicGNSS 4种在线PPP服务系统的特性,在此基础上,利用全球分布的5个IGS站,分析了这4种在线PPP服务系统在定位精度、收敛时间、对流层延迟精度3个方面的解算性能。试验结果表明,4种在线PPP服务系统解算的单天站坐标的精度都可达毫米级,其中APPS和CSRS-PPP解算的坐标精度略高于另外两种服务解算的精度。PPP定位坐标在1 h内可收敛至厘米级,在1.5 h时定位精度在0.05 m内。另外,4种在线PPP服务系统解算的对流层天顶延迟ZTD与IGS发布的ZTD也具有较高的一致性。     

基于GAMP软件的GNSS精密单点定位研究

研究利用开源的GNSS数据处理软件GAMP进行精密单点定位解算,阐述了GAMP软件在精密单点定位中使用的数据预处理方法以及电离层、对流层、频间偏差等误差项的改正方法,设计了精密单点定位的解算策略并配置了相关的软件关键参数,对IGS跟踪站jfng站的实测数据进行了解算。结果表明,利用GAMP软件,利用适当的解算策略处理静态数据,约10 min可收敛至亚米级,3 h左右可收敛至厘米级,经过全天的解算其最终精度可达近毫米级。     

北斗三频宽巷组合网络RTK单历元定位方法

利用三频超宽巷/宽巷模糊度波长较长从而易于固定的优势,提出了一种基于北斗三频宽巷组合的网络RTK单历元定位方法。数据处理中心利用基准站实时生成并播发包含双差对流层和电离层延迟改正信息的虚拟观测值;用户站利用载波、伪距组合及分步解算的TCAR方法基于单个卫星对、单历元可靠固定两个超宽巷或宽巷模糊度。最后利用已固定模糊度且噪声最小的宽巷观测值和内插得到的大气延迟改正进行实时动态定位解算。试验结果表明,对于本文提出的网络RTK单历元定位方法,用户站宽巷模糊度单历元解算准确率高于99.9%,统计的定位中误差平面为3~4cm,高程方向约为5cm。     

PPP网解UPD模糊度固定的无基站差分大型CORS站整网快速精密解算

本文利用“国家基准一期工程”和上千全国部分省市CORS站的GNSS观测资料,基于PPP网解UPD模糊度固定技术实现了区域内无基站差分毫米级定位以及上千全国CORS站整网一次快速精密解算,这对于保障国家应急测绘快速响应、实现灾区基准快速建立以及快速获取和恢复国家统一坐标框架基准站坐标等具有重要的实用价值意义。首先,选取2015年8月1—31日198个国家GNSS连续运行基准站计算卫星端的宽巷、窄巷UPD,采用PPP网解UPD模糊度固定技术,对这些GNSS测站的载波相位进行模糊度固定:宽巷模糊度31 d固定率平均值在80%以上的测站共有193个;窄巷模糊度31 d固定率平均值在60%以上的测站共有165个。其次,对PPP整网一次快速解算定位结果进行统计分析,结果表明:31 d整网解算在NEU 3个方向的RMS分别为2.8、3.9、5.3 mm;标准差分别为2.1、3.2、6.7 mm。再者,使用中国区域内5个IGS观测站进行无基站差分精密定位,与SOPAC单天解ITRF2008框架下历元坐标的对比分析表明,31 d单日解外符合精度水平及高程方向均相差在毫米量级。最后,利用上述GNSS基准站解算出来的卫星端的宽、窄巷UPD(31 d),依次对2015年8月1—31日全国及部分省市1195个CORS站观测数据进行载波相位模糊度固定,得到无模糊度的精确相位观测值,从而使法方程中待估模糊度参数减少,克服了基准站网规模和测站个数的限制,实现了上千CORS站整网一次快速解算,对31 d月平均解与国际知名软件GAMIT/GLOBK的双差月解结果(2015年国家基础测绘任务成果)进行比较,结果显示,NEU 3个方向上差异在1 cm以内的测站分别为99.92%、99.33%、79.83%,其中U方向相差在1.5 cm为93.22%。综上所述,PPP网解UPD模糊度固定技术的方法,确保了区域内无基站精密定位、大网快速解算的精度和效率,能够满足灾区及国家坐标框架基准站坐标快速解算与恢复的迫切需求。     

统一全球地壳垂直运动参考基准的方法研究

提出一种以SLR作为统一全球地壳垂直运动参考基准的方法。利用SLR、GNSS和VLBI国际分析中心提交给ITRF2008和ITRF2005的坐标速度场数据,选出精度较高的并置站,并经坐标转换计算出各自站心坐标系下的垂向速度场。基于系统差模型解算出SLR与GNSS、VLBI的垂向速度场之间的系统差,并利用此系统差将GNSS、VLBI的垂向速度场改正到以SLR为垂直运动参考基准上来。经一致性检验发现,改正后相关系数和斜率都趋近于1,这表明以SLR作为统一地壳垂直运动参考基准是可行的。     

环境负载对区域GPS基准站时间序列的影响分析

基于1999-2011年中国地壳运动观测网络(CMONOC)及2007-2012年武汉市连续运行卫星定位服务系统(WHCORS)的观测数据,联合中国及周边35个IGS基准站数据,采用GAMIT软件解算,获得了ITRF2008框架下的GPS基准站坐标时间序列.然后采用QOCA计算了环境负载位移,并利用其对GPS时间序列进行改正.研究结果表明环境负载造成的中国区域基准站位移呈现显著的区域性特征,东北、华北、华中区域变化较为一致且较大,西南区域基准站(KUNM)垂直方向的负载位移均方根(RMS)最大值达6.09 mm.通过对改正前后的数据进行时间序列分析,认为环境负载改正能够削弱中国区域大多数GPS基准站(约70%)垂直及水平东方向位移时间序列的非线性变化,其加权均方根(WRMS)减小量最大达1.5 mm,但是对于水平北方向坐标时间序列的改善作用不明显.     

利用先验大气信息辅助解算VRS网络模糊度

基于载波相位差分的网络RTK技术能够提供厘米级实时定位,但首先必须正确确定参考站间模糊度,并建立流动站误差改正模型。基于数天的历史观测数据获得的先验大气信息,本文提出了一种改进的VRS参考站间模糊度解算方法。本方法主要是利用大气误差的时间相关性,提取先验大气信息,对当前GPS观测值的大气误差进行改正,然后再确定模糊度。初步的试验结果表明该方法能提高参考站网络间模糊度解算效率。     

GPS精密定位中的海潮位移改正

根据海洋负荷潮理论，利用NAO99b全球海潮模型，计算了中国部分IGS站的海潮位移改正，并将海潮位移改正应用到GPS数据处理当中。在GAMIT软件的解算过程中，分别按加入和不加入海潮位移改正，对GPS基线分量和测站坐标分别进行了计算和比较分析。结果表明，海潮位移改正无论是对GPS基线分量还是对测站坐标，都有一定的影响。     

GNSS测站速度估计模型重建

获取准确的GNSS测站速度对于研究全球板块运动、地壳形变、地震活动及其地球动力学过程至关重要。为此,以GNSS基线解算后的基线向量作为观测值,重建了最小二乘综合速度解算模型和卡尔曼滤波速度估计模型。模型中,考虑了测站坐标、运动速度、年、半年周期项一同作为参数,在基线解网平差的同时,一并求解获取速度估值。同时,利用坐标时序分析的方法,顾及白噪声和幂律噪声的影响,对单日解坐标时间序列重建了时序速度拟合估计模型,以获取长期趋势项作为速度值。基于3种模型,对川滇地区中国地壳运动观测网络2010—2014年21个GPS基准站的观测数据进行了速度估计与对比分析。结果表明:3种模型所估计测站速度非常接近,差异基本处于0~1mm/a范围之内;速度估值中误差均在亚毫米水平。由此得出,3种速度估计模型具有本质的一致性,均可正确估计测站运动速度,能够满足高精度地壳形变研究的需要。     

基于VB平台桥网间接平差的设计与实现

本文采用间接平差方法,利用VB语言,结合高校教学项目,设计编程了一套基于VB平台的间接平差方法软件,运行解算桥网未知控制点的坐标平差值及高程平差值,并解算其点位精度。结果表明,点位精度不超过3 mm,误差改正数不超过2 mm,解算精度较高,符合要求。由此说明了利用间接平差方法解算桥网的正确性及可行性,并将其运用到高校平差解算其他平面控制网。