单频到五频多系统GNSS精密单点定位参数估计与应用

全球导航卫星系统(GNSS)已发展至多频多系统时代,特别以我国北斗卫星导航系统(BDS)为代表的四大全球导航卫星系统可全天时、全天候播发十几个频率的伪距、相位和多普勒等观测信息。多频多系统GNSS为用户提供更多的观测数据和组合选择,为精密定位、导航和授时(PNT)应用带来了新的机遇,如高精度位置服务、大地测量、空间天气和灾害监测等。但多频多系统GNSS观测为精密单点定位(PPP)组合模型和系统偏差及大气延迟估计等带来诸多问题和挑战。本文给出了单频到五频多系统GNSS精密单点定位(PPP)模型,估计和评估了单频到五频多系统GNSS PPP定位精度、接收机钟差、对流层延迟、卫星和接收机硬件延迟,以及频间偏差。给出了GNSS PPP最新应用进展,包括GNSS气象学、电离层模拟、时间频率传递、建筑物安全和地震监测及其应用。结果表明,多频多系统极大地提高了GNSS PPP参数估计的精度和可靠性,具有重要的应用价值。最后给出了多频多系统GNSS PPP应用前景与展望。     

PPP/PPP-RTK新进展与北斗/GNSS PPP定位性能比较

首先简要回顾了精密单点定位（PPP）技术在最近几年的发展现状,重点总结了高采样率钟差实时快速估计、多系统组合PPP模糊度固定、多频GNSS PPP模型及其模糊度固定、PPP快速初始化、PPP-RTK等若干热点方向的最新研究进展。在此基础上,利用目前四大卫星导航系统（GPS、GLONASS、Galileo、北斗）最新的实际观测数据,全面比较分析了各系统及多系统组合PPP定位性能,重点给出了北斗二号+北斗三号PPP浮点解和固定解的定位精度、收敛时间和首次固定时间。结果表明：我国北斗导航卫星系统已经可以实现与其他导航卫星系统基本相当的PPP定位性能。北斗二号+北斗三号组合PPP的收敛时间/首次固定时间20~30 min;静态解的东、北、天方向定位精度在毫米到厘米级;动态解水平方向约5 cm,高程方向约7 cm;多系统组合可显著提高PPP定位精度、收敛时间和首次固定时间：固定解定位精度比浮点解在东、北、天方向分别提升了14.8%、12.0%和12.8%;相比单GPS,多系统组合PPP浮点解的收敛时间和固定解首次固定时间分别缩短了36.5%和40.4%。     

GPS/Galileo/BDS三系统全频率PPP-AR性能分析

相位偏差的精确估计是实现精密单点定位(precise point positioning,PPP)非差模糊度固定(ambiguity resolution,AR)的重要前提，但当前国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)分析中心(analysis center,AC)提供的相位偏差产品频率组合有限，使PPP-AR用户也只能使用相应频率的观测值，浪费了多频率的GNSS观测值.为了实现基于任意GNSS频率选择和观测值组合灵活实现PPP-AR (即全频率PPP-AR)，我们针对全球均匀分布的100多个IGS测站1周的静态观测数据，估算全频率可观测相位偏差(observable specific signal bias,OSB)，并使用开源PRIDE PPP-AR软件，进行静态PPP实验.结果表明：伪距和相位OSB产品的平均标准差分别是0.25 ns和0.34 ns，满足PPP模糊度固定的需求. Galileo、北斗三号(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)频率自由组合时的平均模糊度固定率分别为(98.2...     

GNSS非差非组合精密单点定位的理论方法与应用研究

由美国GPS,俄罗斯Glonass,欧盟Galileo和中国“北斗”联合组成的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)现已广泛地服务于地球和空间科学领域。最优地融合各类GNSS的观测数据,以快速、准确地估计位置、速度、时间、大气等参数是当前和未来阶段的研究热点。为实现此目的,本文对精密单点定位（Precise Point Positioning, PPP）技术实施了一系列的改进,完善了其模型算法,弥补了其技术缺陷,拓展了其应用范围。本文的研究主线安排如下：完善标准PPP的模型和算法。自被提出至今,PPP技术较多地采用“消电离层组合”的非差伪距和相位作为基本观测量。在观测域消除电离层将放大多路径效应,且不便于约束电离层延迟的时空变化。为此,本文提出基于GNSS原始观测值的“非组合”PPP概念,以克服上述不足。其中,电离层延迟被作为一类待估参数,其短期变化被合理地模型化为随机游走过程。同时,顾及了卫星姿态异常对改正两类系统误差（即相位绕转和卫星相位中心偏差）的影响。与标准PPP相比,非组合PPP的收敛时间较短（特别是高采样率观测数据）,参数解可靠性更高。特别地,非组合PPP能提供准确的电离层信息,可作为利用GNSS研究电离层的一种新手段。丰富参考网的数据处理理论。与实时动态相对定位（RTK）相比,标准和非组合PPP存在一个共同的缺陷：无法实现整周模糊度固定,导致收敛时间过长。其根本原因在于,PPP的模糊度参数中吸收了卫星相位偏差,因此不再具备整周特性。为此,先后有研究提出利用全球或区域GNSS参考网估计卫星相位偏差,以用作PPP的额外改正信息。本文将现有参考网数据处理方法归纳为3类,推导了它们的模型等价性,并概括了它们的实施差异。特别地,本文详细地分析了3类方法的典型不足,如侧重于处理双频观测值,无法有效地提供电离层改正等,由此掣肘了它们在未来多频、多模观测条件下的适用性,同时也难以实现单频PPP模糊度固定。本文提出一种直接处理非差、非组合GNSS观测值的参考网函数模型,即非组合模型。为确保参数的可估性,采用S基理论识别了设计矩阵的列秩亏,以便于将部分参数定义为S基准,同时确保：1. 可估的（接收机和卫星）伪距和相位偏差仍均具备时不变特性;2. 可估的模糊度仍保留整周特性,互相独立且数量最多。在滤波实施中,当相邻历元所定义的S基准发生改变时,为确保滤波连续,还需要采用S转换对上一历元的滤波值实施等价变换。非组合模型具备处理不同范围（全球、广域和局域）参考网数据的能力。针对某类参考网,还可以灵活地处理单频、双频和多频数据。基于某局域网的双频GPS数据,本文利用非组合模型估计了卫星钟差、卫星相位偏差和电离层延迟,并重点考察了卫星相位偏差的稳定性和电离层延迟的内插效果。进而,分别验证了单频和双频PPP模糊度固定的效率和静、动态定位精度。此外,采用非组合模型分析若干零/短基线的双频GPS数据,估计了两台接收机的相对仪器偏差,并发现了其中较为显著的短期变化趋势,进而否定了有关接收机仪器偏差在1-3天内不随时间变化的一般性认知。概括而言,本文对PPP算法的研究紧扣未来多频、多模的应用需求,并确保能提供高精度的单频服务。从改善单测站PPP性能的角度出发,引申出一种更为实用的参考网数据处理模型,最终促进了单测站PPP模型算法的完善和应用范围的扩展。     

多GNSS系统间双差模糊度构建与固定理论方法研究

正多GNSS组合定位的核心课题之一是解决不同系统的两个卫星间的差分模糊度构建与固定问题。这个问题的解决对于提高组合系统的性能、特别是在单个系统观测卫星很少时的特殊地区和时间区间上的应用具有重要意义。因此,本文提出了顾及系统间双差模糊度固定的多GNSS定位统一数学模型及GNSS接收机端相位偏差参数快速估计方法,实现了GPS-GLONASS-BDS-Galileo     

GNSS非组合PPP部分模糊度固定方法与结果分析

在精密单点定位(precise point positioning,PPP)技术中,模糊度固定错误将导致严重的定位偏差,为保证PPP模糊度实现更可靠的固定,需对模糊度子集的选取方式进行优化。提出了一种将质量控制与施密特正交化相结合的PPP部分模糊度固定方法。在全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）多系统融合条件下, 选取多模GNSS实验数据,在非差非组合PPP模型中对比分析施密特正交化方法与高度角选星方法,并进行模糊度固定及定位性能验证。结果表明,施密特正交化方法相比高度角选星方法,各天与各站平均历元固定率在静态模式下分别提高了7.74%与11.46%,在仿动态模式下分别提高了7.90%与7.78%;各天与各站的首次固定时间在静态模式下分别提高了22.30%与25.42%,在仿动态模式下分别提高了20.44%与19.65%。在PPP模糊度固定和定位精度方面,多系统融合相比单BDS(BeiDou navigation satellite system)提升效果明显,在95%分位数条件下,水平和高程方向收敛时间分别平均减少20.00 min和19.00 min,水平和高程方向定位精度分别平均改善了1.50 cm和1.12 cm。在非差非组合PPP模型中,采用施密特正交化PPP部分模糊度固定方法可以显著提升模糊度固定性能,改善定位精度。     

GNSS频间钟偏差时变特征分析及非组合PPP应用

针对卫星频间钟偏差(IFCB)导致传统精密钟差产品无法直接用于多频精密单点定位的问题，该文在顾及不同频率线性组合观测值噪声放大特性的基础上，推导并提出了包括BDS-3 B1C和B2a频点的多系统IFCB数据处理方法和附加IFCB改正的多频非组合PPP平差模型，研究了不同系统IFCB时变特性及其对三频非组合PPP定位影响。实验结果表明：Galileo和BDS-3系统IFCB振幅变化量级较小，平均分别约为0.4 cm和1.0 cm, GPS和BDS-2系统IFCB振幅变化量级较大，分别达20 cm和4 cm,必须加以考虑；相对于无IFCB改正，单GPS和单BDS-2静态和动态PPP解在水平和高程方向定位精度可显著提高，且PPP定位性能改善主要体现在收敛阶段。有效解决了多GNSS系统精密定位过程中多频观测数据有效融合的问题。     

顾及ISB/IFB的多GNSS RTK/INS紧组合导航方法EI北大核心CSCD

为解决不同GNSS间信号差异引起的多GNSS RTK/INS紧组合导航应用中卫星系统间模糊度固定失败的问题,本文提出顾及ISB/IFB的多GNSS RTK/INS紧组合导航方法,以进一步发挥多GNSS在复杂环境下的互补性和灵活性。本文推导了顾及ISB/IFB的多GNSS RTK/INS紧组合导航观测方程,给出了综合利用抗差估计方法和粒子群优化的ISB/IFB参数估计方法。试验结果表明,顾及ISB/IFB参数可以在一定程度上提高卫星系统间模糊度固定成功率;结合抗差估计方法提高卡尔曼状态估计浮点解精度,可显著提高多GNSS RTK/INS紧组合导航系统在复杂环境下的系统间模糊度固定成功率与导航精度。     

PPP网解UPD模糊度固定技术监测尼泊尔Ms8.1级地震对中国珠峰地区及周边地震同震位移

利用UPD模糊度固定技术无需顾及基线解算基站地震所带来的影响,可以进行高精度非差PPP解算,"真实"获取地震周边地区GNSS站点高精度同震位移变化。为此,本文利用"国家基准一期工程""中国大陆构造环境监测网络"以及国家测绘地理信息局在珠峰周边所观测的GNSS观测资料,基于UPD模糊度固定技术高精度非差解算2015年4月25日尼泊尔Ms8.1级地震对我国珠峰地区及周边地震同震位移影响。首先,本文选取全国及周边IGS均匀分布、站点稳定、远离震区的GNSS连续观测网络数据计算卫星端的宽、窄巷UPD,采用PPP网解UPD模糊度固定技术,对解算地震区域内的GNSS测站的载波相位模糊度进行固定,得到无模糊度的精确相位观测值,进行高精度非差PPP解算;通过对平静日IGS测站数据处理与ITRF2008历元坐标对比分析,验证了该方法的精确性;最后,对2015年4月25日、5月12日地震以及地震前后数据,进行了UPD模糊度固定技术的非差PPP解算,分析了中国珠峰地区及周边GNSS站的同震位移;同时也分析了中国珠峰地区在2005—2015年10年的位移变化情况。UPD模糊度固定技术整网解算的方法也证实了能够为GNSS用于监测地震同震位移等,提供了一种精确、可靠的技术手段。     

GNSS多频融合精密单点定位频率间卫星钟偏差研究

全球导航卫星系统(GNSS)提供多频信号,多频融合已经成为一种趋势。在精密钟差估计(PCE)的过程中,卫星钟差参数会吸收卫星端稳定的伪距偏差和时变的相位偏差,这些偏差均与频率相关。因而使用不同的观测值进行PCE时,得到的卫星钟差估值是不同的,它们之间的差值被定义为频率间卫星钟偏差(IFCB)。按组成成分,IFCB可以分成伪距相关的IFCB(CIFCB)和相位相关的IFCB(PIFCB)两部分。国际GNSS服务(IGS)提供的精密卫星钟差产品是基于双频消电离层(IF)组合观测值生成的。由于IFCB的存在,导致IGS卫星钟差产品不能直接应用于多频精密单点定位(PPP)。IFCB的精确考虑已经成为多频PPP的一个关键问题。本研究旨在对IFCB特性和估计方法开展系统深入的研究,并评估其对多频PPP解的影响。     

地图中半线半面符号的设计与研究

针对地图中的一类特殊符号,提出了半线半面符号的概念,对这类符号的构造特点进行了研究,在此基础上,采用面向对象的思想对该类符号进行了结构化描述,并在计算机环境下实现了半线半面符号的自动绘制。     

科技发展趋势及对测绘的影响

本文分析了信息技术、空间技术等与测绘相关的各领域科技发展趋势和特点,总结了科技进步对测绘发展的重大影响,指出科技进步使测绘的工作对象、服务主体、应用范围等持续拓展,推动了地理信息更好更快发展。     

海空重力测量及应用技术研究若干进展

总结分析评述了海军重力研究团队在海空重力测量及应用技术研究领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,主要涵盖需求论证与顶层设计、观测数据归算与精度评估、测量误差分析处理与分离补偿、地表观测重力向上延拓、航空观测重力向下延拓、海域重力数据模型构建、地球外部重力场逼近和大地水准面精化等8个研究方向,重点从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题,为该领域未来发展提供借鉴和参考。     

GIS and educational and instructional challenges

. This paper discusses the educational and instructional challenges posed by the rapid development and acceptance of GIS as a tool for applied spatial analysis. Many commentators have noted the mismatch between the sophisticated capabilities of Spatial Analysis/GIS and the techniques that are actually employed in practice. It must be recognized that there is a challenge to educators to overcome this gap. This mismatch is especially apparent in the case of social science applications. This paper (a) discusses implications for training both future users and developers of GIS tools; (b) includes some observations on the tensions between the demand for skills (to satisfy certain applications) and the potential diversion of effort and talent from fundamental research; and (c) offers some thoughts for ways in which progress might be made.     

海陆空间信息一体化集成共享研究与应用

如何实现海陆多源数据的融合共享是当前GIS发展研究的一个热点问题。创新性地提出并研究了海陆地理空间数据一体化整合技术,解决了目前存在的海洋与陆地地理信息无法集成共享的问题,有效实现了海陆矢量数据与栅格数据的有机融合。目前,该成果已成功应用于宁波市海洋信息化管理工作中,实现了宁波市各类海洋地理数据的整合集成,为全市各级海洋部门业务应用提供了统一的空间信息协同共享服务框架。     

瑞典和芬兰矿产国家所有权控制

近年来,瑞典和芬兰两国的探矿采矿发展迅猛,特别是与十年前相比,不可同日而语.矿业再度成为暴利行业.两国生产型矿产资源的税制或开采特许权制度一直受到广泛讨论.但两国《矿产法》均未对矿产资源所有权问题做出明确界定.无论两国《矿产法》是否规定了国家为矿产资源所有者,瑞典和芬兰两国在国家层面均无法对矿产资产的勘采发挥决定性影响.所有权还可以指在金属矿业公司中的持股比例.更广义讲,国家的作用可追溯为矿产政策或战略——包括芬兰和瑞典在内的数个欧盟成员国最近发布了此政策或战略.该文采用比较分析法,旨在探讨与分析瑞典和芬兰在国家层面如何调整矿产权、管控矿业公司,并基于历史回顾和全球情况简析,就上述两国在国家层面的未来矿产战略所发挥的作用提出了看法.本文从历史角度对瑞典和芬兰在国家层面的矿产资源权属、采矿规范与管控、国有矿产勘采公司所有制方面的作用进行了探讨.该文介绍了两国在不同的历史时期基于社会共识对国家所有制的不同观念而选择的不同道路,也即,矿产资源战略应不断调整,积极契合历史际遇.我们认为,作为矿产资源所有者与管控者及勘采活动监管者,国家应在上述两国矿产资源战略方面发挥更充分的作用.正如本文所分析的那样,瑞典和芬兰在国家所有权和控制权方面总体上拥有较积极的经验.我们认为,上述两国应同其它国家和国际组织分享和交流这方面的经验,首先是欧盟和欧洲委员会,其次是欧盟和欧洲以外以及联合国和非盟框架内的国家和组织.     

测绘进步推动经济发展的关联分析

总结了测绘技术的发展历程,就技术进步与投资模式转换、就业结构变化、价格结构变化、需求结构变化4个方面,从技术经济角度对测绘技术的进步与经济发展的关系进行了具体分析,并对测绘技术经济效益进行了综合分析,最后对下一步的努力方向提出设想。     

数字地球与现代测绘科技的发展

本文回顾了在新技术支持下测绘学现代发展趋势,漫谈了测绘学信息化发展方向与数字地球构想的关系,侧重于大地测量,兼谈对地球空间信息学的一点认识,最后为我国大地测量近期为应对数字地球挑战提出了若干建议。     

遥感与资源环境信息系统应用与展望

本文分析了９０年代遥感与地理信息系统的发展趋势。根据国民经济持续发展的需求和计算机技术、信息技术的发展前景，提出了今后遥感与地理信息系统发展的建议。     

海岛礁测绘的主要技术及方法

介绍海岛礁测绘基准、海岛礁识别定位、遥感测图、潮位与岸线综合判定等技术,并提出了解决各技术难点的方法。