GPS基准站坐标与速度场精度及随时间变化规律的探讨

应用网络工程GPS基准站每周的数据，按非基准方法求得区域解和全球解，分析研究了基准站坐标位置及速度场的变化规律，并给出了站坐标和速度场精度的统计分析结果。结果显示，坐标分量的变化趋势为线性，坐标残差的变化为随机曲线，可靠地剔除野点后，速度场信息及其精度可靠且优于点位坐标精度。     

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．      

北京市CORS站坐标时间序列噪声分析

针对北京市CORS站的稳定性问题,该文利用GAMIT/GLOBK软件对北京市13个CORS站2016—2018年的观测数据进行了处理,获取了原始坐标时间序列和坐标残差时间序列,通过极大似然估计的方法对CORS基准站进行了噪声模型分析和区域速度场估计。结果表明,北京市CORS站坐标时间序列的最佳噪声模型为WN+FN+RWN组合模型;采用NEU方向的最佳噪声组合模型对北京市CORS站进行区域速度场估计,BJTZ、CHAO、DSQI、XNJC站的沉降较为严重,其他CORS站N方向速度估值在7.2~14.3 mm/a,E方向速度估值在27.5~32.5 mm/a,U方向速度估值在2.0~8.5 mm/a。     

山西CORS网基准站速度场分析

利用GAMIT/GLOBK软件处理山西CORS基准站2009-05～2011-02期间将近2a的数据,确定了基准站的坐标时间序列和速度场,并分析了山西省地壳运动。结果表明,山西CORS基准站在ITRF2005框架下水平方向运动的平均速率为33.97mm·a-1,运动方向为SEE110.55;相对于欧亚板块的水平方向运动的平均速率为6mm·a-1,运动方向为SE130.69。此外,SXCORS基准站在ITRF2005框架下的垂直速度场的变化规律为绝大多数地区发生沉降,且南部地区的沉降速率大于北部地区,沉降的主要原因是由于地下水的长期开采和超采以及煤炭的开采,并且该现象在南部地区更为严重。     

CME对IGS基准站坐标序列噪声模型及速度估计影响分析

以50个IGS基准站坐标时间序列为研究对象,采用赤池信息量准则（BIC）模型估计准则对四种组合噪声特性进行估计分析,探讨共模噪声（CME）对IGS基准站坐标时间序列噪声模型及站速度影响. 结果表明CME会导致IGS基准站坐标序列噪声模型的有偏估计,并影响站速度的确定精度,准确估计基准站速度参数时应对CME进行修正;经CME修正后IGS基准站周年运动周年项振幅有所减小,高程方向更为明显,表明滤波后IGS基准站周年运动相对稳定.      

基于局部无缝Delaunay三角网反距离加权法构建中国大陆速度场

现有研究中,中国大陆速度场模型容易出现数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题。基于近7年的中国地壳运动观测网络工程连续运行基准站GNSS(global navigation satellite system)观测数据,解算得到高精度陆态网基准站点的点位坐标和速度场,并利用提出的局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型构建中国大陆格网速度场。相较现有的NNR-NUVEL1A(no net rotation Nubia velocity 1A)欧拉矢量模型与常用的速度场数值拟合模型,局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型的精度最高,其水平速度场拟合精度优于1.5 mm/a;采用陆态网约1 800个区域站进行外部检核,结果表明,东、北方向速度差值的绝对值平均值分别为1.11 mm/a、0.90 mm/a,中误差分别为1.50 mm/a、1.35 mm/a。相较于整体三角网而言,局域三角网在大陆边缘地区的拟合精度更优,水平速度场的插值精度更高,平均可以提高约0.3 mm/a,且不易产生粗差。局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型不仅考虑了邻近点的距离和方位信息,还可以刻画出更为精细的局部特征,同时克服了边缘地区整体三角网跨度过大以及二级块体边缘处三角网不连续的缺点。     

基于CORS数据的合肥地区三维速度场分析

利用GAMIT/GLOBK软件处理了合肥CORS基准站2011年1月～2016年12月持续近6 a的观测数据,获取了基准站的三维速度场,分析了合肥市地壳运动。结果表明,合肥CORS基准站在ITRF2014框架下的水平运动平均速率为34.96 mm/yr,方向为E18.69°S;相对于欧亚板块的水平运动平均速率为6.06 mm/yr,方向为E14.61°S;在垂直方向上,11个基准站的垂直平均速率为1.31 mm/yr,整体表现为上升趋势。     

坐标参考框架长期解内约束模型

地球参考框架是一切测绘活动、地球科学研究的物理基础。目前,地球参考框架常采用长期解的形式,即利用一组全球分布的基准站在某一参考历元的坐标和速度来表示。由于观测有误差,且各基准站又具有非线性变化,故需要对不同历元的瞬时地球参考框架进行累积,形成稳定的长期参考框架。以不同历元观测数据得到的瞬时参考框架成果为输入,构建了一种基于多历元观测数据建立参考框架长期累积解的融合模型。从坐标转换模型和测站坐标的时变模型出发,详细推导了建立长期解的函数模型,依据该函数模型的秩亏数设计了转换参数的内约束基准。采用2010-08—2014-12的国际全球导航卫星系统服务第2次处理结果进行试算,并与国际地球参考框架2014成果进行了对比。结果表明,X、Y、Z方向标准偏差分别为3.45 ?mm、4.04 mm、2.84 mm,速度精度分别为1.53 mm/a、1.46 mm/a、1.21 mm/a,X、Y、Z方向的加权均方根误差优于3 ?mm。     

利用多面函数拟合和欧拉矢量法建立福建省GPS速度场模型

通过处理福建省卫星导航定位基准服务系统(FJCORS)2013-2015年观测资料,获得GPS站实测运动速度值,在此基础上,分别利用多面函数拟合法和欧拉矢量法构建了福建省及周边区域GPS速度场模型.内符合精度方面,多面函数拟合的速度精度南北分量为1.06 mm/a、东西分量为2.00 mm/a;欧拉矢量法得到的速度精度南北分量为1.36 mm/a、东西分量为1.22 mm/a.外符合精度方面,两种方法模拟得到的检核点速度值与实测速度值的较差均在±2.28 mm/a以内.在福建省陆域内,两种方法得到的速度场具有高度的一致性,运动速度均为35 mm/a左右,运动方向为SE-E向.     

基于预报星历和基准站辅助的BDS实时精密单点定位

基于预报星历的常规实时精密单点定位存在相位模糊度难以收敛、定位精度低等问题。文中采用附加基准站改正信息的PPP算法,消除与卫星有关误差影响。依托香港卫星定位参考站网,采用WHU预报星历获取实时卫星轨道和钟差改正,开展基于预报星历和基准站辅助的中国北斗卫星导航系统实时PPP应用研究,并对其定位性能进行分析。试验结果表明,基准站辅助的BDS实时静态PPP单天解的重复测量精度在水平方向优于1 cm,高程方向优于2 cm;基准站辅助的BDS实时动态PPP相位模糊度能够快速收敛,收敛后的定位精度大幅提升,其重复测量精度在水平方向优于4 cm,高程方向优于10 cm,相对于参考坐标的外符合精度在水平方向优于7 cm,高程方向优于15 cm。     

大地坐标系新探

论述了有关大地坐标系的几个问题,它们大都与国家大地坐标系有关;为了坐标系的维持与应用,提出2000中国大地坐标系应由至少2 000个国家级GNSS连续运行站和若干GNSS复测站的坐标和速度实现;认为大地参考架的更新周期取决于参考架的实现精度与具体应用的要求。为满足1∶1 000比例尺测图的需要,大地参考架的更新周期大约为30 a。同时还对"动态大地基准"的说法进行了评说。     

CGCS2000板块模型构建

基于中国地壳运动观测网络2001—2010年跨度长达10年的观测数据,采用基准优选、变异点数据分段处理等策略,计算获得ITRF2005框架下高精度速度场。同时针对国际上现有的NNR NUVEL1A、APKIM2005、PB2002等板块模型在中国区域适应性差,基于中国地质构造特性及实际速度场解算结果,构建了中国20个二级板块模型CPM-CGCS2000。采用本文提出的用板块模型参数将站点归算至CGCS2000的方法对板块模型进行外部检核,并用此方法验证所建的二级块体模型,精度可达2～3 cm。与国际上现有比较成熟的速度场模型———ITRF2005、APKIM2005、PB2002、NUVEL1A及国内文献[1—2]的板块模型进行的比较表明,CPM-CGCS2000板块模型实际精度优于目前现有的模型。     

星差分GPS接收机精度测试与在地形测绘方面的应用探索

星差分(星基差分)GPS接收机SF2050G使用NAVCOM公司在全球建立的StarFire系统,可在全球范围内使用无自架基站实时差分服务,标称可得到WGS-84坐标系下分米级的定位精度,为将该仪器应用于控制测量中,对4台仪器进行了一个工作日测试,采集数据40个,分析测试数据得出了该机型机器在本工作日内的精度,将仪器应用于地理国情普查项目内蒙古部分测区的像控作业,与已知控制点坐标对比得出该仪器的精度,并对该仪器未来的应用方法与方向做出了一定的探索性设想。     

实时动态GPS测量转换参数求解分析

随着GPS测量技术的不断进步,目前动态GPS技术,特别是实时动态载波相位差分（RTK）技术,已成为GPS测量技术发展中的一个新的突破。但由于GPS测量采用WGS-84坐标系统,而我国目前所采用的坐标系统为1954北京坐标系（或1980国家大地坐标系、地方坐标系统等）,高程基准为1956年青岛黄海高程系（或1985国家高程基准）,所以GPS—RTK测量时必须先求解转换参数,以便于测量成果的应用。转换参数的求解是RTK测量的基础,转换参数的精确程度是影响RTK测量精度的关键因素。     

5G基站的改进加权质心室内定位算法

针对现有基站室内定位算法参与定位基站选择及权重设置不合理导致定位精度低的问题,提出了5G环境下基于接收信号强度指示(RSSI)进行加权质心室内定位算法. 该算法通过RSSI测距得到5个已知基站到待定位点的距离,以已知基站位置为圆心作圆,针对相交所得的五边形区域,取任意3个顶点组成三角形,并根据不同的基站类型以及与待定位点的距离,设定合适权重计算三角形质心坐标,利用所得的10个三角形质心坐标做最大似然估计(MLE)得到最终定位点. 仿真结果表明:在基站稀疏和密集两种环境下,本算法较经典质心算法和加权质心算法,室内定位精度明显提高.      

使用克里金插值法进行CGCS2000到海南地方坐标系的转换

在工程施工中,通常使用的是地方独立坐标系,各类工程施工图、成果图都要求使用地方平面坐标。如何实现GPS测量坐标到地方坐标的转换,一直是工程施工中的热点问题。本文介绍了从GPS定位坐标至平面坐标的两种转换模型,其中坐标网格法采用格网内插,算法设计简单,计算复杂度低,但精度会受内插网点的影响。在海南岛范围内精度较高,但沿海区域因无差值节点,需将格网外推。克里金内插法计算复杂度较高,但利用变形区域附近的点内插出畸变趋势,转换效果较好。通过对全岛范围约200个静态GPS点位、水准点位的转换结果进行比较,克里金转换算法可以满足一般工程测量的要求。     

激光跟踪仪坐标测量精度分析

激光跟踪仪是目前精度最高的移动式坐标测量系统,其实际测量精度是否符合标称精度,直接决定了测量精度能否满足需求精度,因此对仪器坐标测量精度的分析显得十分重要。坐标转换模型是反应多站测量坐标精度的理论基础,不同模型在反应仪器精度的准确性、精确性、稳定性和计算速度等方面有较大差别。本文对常用的坐标转换模型进行了对比分析,得出结论是四元数模型具有算法严谨、抗奇异性、表达简洁、运算快速和易于实现等优点,适用于计算坐标转换精度。本文以Leica AT901_b激光跟踪仪为例,进行坐标测量精度分析。多次设站获取同一组目标点数据,每测站与目标点保持良好网形结构,数据处理时首先排除粗差并检验可靠性,然后采用四元数模型计算坐标转换参数,并通过最小二乘平差算法解算参数精度及坐标测量精度。另外,为了反应激光跟踪仪的坐标测量精度与目标点距离的关系,本文以Leica AT901_b为例进行实验,在测程内由远及近多次设站获取数据,计算坐标测量内符合精度并给出了目标点距离与坐标精度的关系曲线。     

全球GPS测站垂向周年变化统计改正模型的建立

对GPS测站坐标进行非线性变化的研究和建模,是削弱测站非线性运动的有效途径。由于导致测站坐标非线性变化的机制具有多样性和复杂性,目前还未能建立一个包含多种机制影响的理论改正模型来削弱测站的非线性运动。本文基于全球近500个实测的GPS测站垂向坐标残差时间序列,研究发现了测站垂向坐标周年项的全球分布规律,并分别针对南北半球构建了两个基于实测数据的周年变化统计改正模型。试验表明,本文提出的统计改正模型能削弱全球大部分GPS测站30%~50%的垂向坐标残差。