GPS基线解算经验点滴

ＧＰＳ测量所采用的技术与经典的测量方法相比较有着本质的差别，欲获得高精度的ＧＰＳ测量成果，须充分理解ＧＰＳ测量技术和设计，掌握观测和数据处理的基本规则。本文论述了数据处理的有关参数选择、基线解算策略和提高精度的措施，对提高ＧＰＳ成果精度起着不可忽视的作用。     

海潮改正模型对GPS基线的影响

利用GAMIT软件解算了2011年前200天国内9个IGS站的数据,解算时考虑采用未加入和分别加入4种不同的海潮改正模型等情况,对4种不同海潮改正模型在基线分量上的影响进行了比较,说明了不同模型对GPS基线的影响差异较小;并对含沿海地区GPS测站和只含内陆地区GPS测站的基线进行了分析,结果表明含沿海地区GPS测站的基线比只含内陆地区GPS测站的基线受海潮改正模型的影响大;最后重点采用功率谱分析了海潮改正对GPS基线分量影响的周期,得到其3个方向的变化周期。     

非线性GPS基线方程的差分迭代解算模型

提出了解非线性方程的差分迭代算法，讨论了差分点的选取方法；分析了GPS单差，双差基线模型及其解法；结果表明算法可行。     

GPS/BDS-3基线解算中海潮模型的影响分析

为了分析全球定位系统/北斗三号(GPS/BDS-3)长基线解算中海潮模型的影响,该文采用常用的NAO.99b、FES2004、FES2014海潮模型,分别对BDS-3和GPS基线解算进行标准化均方根误差(NRMS)、基线重复率和均方根误差对比分析。通过中国周边17个MGEX站7 d数据测试表明：加入海潮模型后GPS/BDS-3的NRMS值均有提升,GPS基线重复性略优于BDS-3,均达到10^-9;NAO99.b、FES2004、FES2014海潮模型对BDS-3内符合精度在N、E方向上提升不明显,U方向上分别提升6%、8.5%、9%,外符合精度在E方向上提升19%、23.8%、28.8%,在U方向上提升6.5%、5.5%、8%;GPS内符合精度提升不明显,外符合精度在N方向上提升1%、11.9%、12.2%,在E方向上精度相当,在U方向上提升2.3%、4.1%、5.1%。     

海洋潮汐及其参数选取方法对GPS基线解算精度的影响分析

在GPS精密定位中,海洋潮汐对GPS基线解算精度的影响不容忽视,尤其是在近海或海洋地区。本文分析了海洋潮汐对GPS基线解算结果的影响,并对两种海潮参数选取方法即grid和list原理进行了介绍,讨论了对结果的影响。文章分别选取了全球范围内7个区域的站点,运用GAMIT软件进行基线解算,结果分析表明:试验中的各区域,海潮对基线长的影响可达1.38mm。且距海较近的点误差较大,导致包含近海点的基线误差也偏大。而grid和list两种方法对基线解的影响差别微小,可以忽略,实际运用中建议两者结合使用。     

改善GPS测量基线解算质量的措施

介绍了改善解算未合格基线的解算条件、使尽可能多的基线得到满意解、提高基线解算质量、得到可靠的网平差结果、避免大量的基线重测工作、以提高工作效率的方法。     

GPS控制网基线解算优化方法探讨

对GPS控制网基线处理中对观测数据及基线解算质量评定要素进行了总结,针对GPS控制网内业数据处理基线解算中经常出现的一些问题,总结出优化解算的原则和方法,并提出合理建议。     

利用序列平均的高精度GPS基线解算模型

系统分析了改进随机模型和改进函数模型两类GPS基线解算模型的优缺点,在此基础上,提出了一种基于序列平均的高精度GPS基线解算模型,即采用动态单历元技术进行静态基线解算,充分利用多路径效应的低频特性,采用小波变化理论,对坐标序列进行多路径效应的去除,提取低频残差项进行序列平均,得到基线向量解。同时,以动态坐标序列为依据,对出现粗差历元或者卫星进行处理,有效弥补了仅采用残差序列进行粗差判断的不足,提高了基线解算的精度和可靠性。实验表明,新模型可以更为有效地削弱多路径效应的影响,而且对于较短的观测时间尤为突出;结合坐标序列和残差序列,能更为有效地进行粗差的探测和去除,提高基线解的精度和可靠性。     

GPS基线解算的优化技术

对影响GPS基线解算质量的主要因素进行分析和研究,根据多年GPS测量实践经验,结合实例阐明基于GPSuvey软件的GPS基线解算的优化技术和方法.     

GPS观测值的时间相关性对基线解算影响

为了分析观测值的时间相关性对GPS基线解算结果及其精度评定的影响,分别利用两条基线的7d观测数据,顾及相关窗口中所有历元的时间相关性,以45min为一个时段将7d观测数据分为224个时段,编制了软件进行基线处理和分析。在忽略和顾及时间相关性两种情况下,采用不同采样率,对224个时段的基线处理结果进行统计分析。     

海潮负荷对GPS精密定位的影响

根据海潮负荷理论,利用4种全球海潮模型分别计算了中国及周边地区IGS站的海潮负荷位移系数,分析并比较了海潮负荷位移对GPS单天解和短周期解的影响。结果表明,对于测站的单天解,不同海潮负荷位移改正对测站整体上没有影响,只在局部沿海地区测站的垂向方向存在差异;并且,4种全球海潮模型在黄海和东海的近海区域不够精确,需要利用我国近海区域的海潮资料进行修正;对于测站的短周期解,海潮负荷位移的影响随着测站远离海洋而减弱,特别是在沿海地区能显著提高测站的垂向坐标精度。因此,在短时的GPS精密定位中需要考虑海潮负荷位移改正。     

利用GPS动态PPP技术求解海潮负荷位移

受特殊海岸线及复杂海底地形的影响,目前发布的全球海潮模型在局部沿海地区差异较大,需利用其他大地测量手段直接测定沿海地区的海潮负荷位移参数。GPS技术因具有全天候、精度高、成本低等优势,已成为获取海潮负荷位移参数的有效手段。本文基于GPS技术监测测站三维位移变化的灵敏度高于监测48个海潮参数的灵敏度这一基本思想,改进了利用GPS精密单点定位(PPP)技术估计48个海潮调和参数的方法,直接逐历元求解三维海潮负荷位移变化,再利用调和分析方法提取主要潮波(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1)的海潮负荷位移建模参数(振幅与相位)。利用12个香港连续运行参考站(CORS)8年的GPS观测数据,计算各测站的海潮负荷位移建模参数。与传统方法比较,本文方法可有效加速K1潮波在东西方向的收敛。将GPS海潮负荷位移建模参数估值与中国近海海潮模型值比较,发现除S2、K2和K1潮波的均方根误差较大外,其他潮波的均方根误差均小于1.5mm。将香港2008—2014年验潮站数据反演的潮波参数与海潮模型值比较,结果表明:GPS与验潮站数据反演的潮波参数均与中国近海海潮模型及HAMTIDE2011.11A全球海潮模型符合较好,验证了GPS PPP反演海潮负荷位移的有效性。采用GPS PPP估计的8个潮波的振幅与相位值替换全球海潮模型中对应的潮波值,进行海潮负荷效应改正,可减弱GPS长时间序列中的半周年信号。     

用东海和南海潮汐资料修正全球海潮模型对中国及邻区重力场负荷计算的影响

利用卫星测高技术建立的全球海潮模型的精度和分辨率均有限,而高精度、高分辨率的近海区域潮汐观测资料,可用于改善和提高全球海潮模型在沿海地区的精度。利用中国东海和南海的近海海潮模型,对HAMTIDE11A.2011全球海潮模型中的中国近海区域进行了替换,并得到了修正前后模型计算的海潮负荷对不同区域GPS测站精密定位的影响。分析可得:(1)确认修正前后的全球海潮模型计算的海潮负荷对GPS测站精密定位的影响存在约5 mm的差异,并通过频谱分析得到修正后的模型在GPS精密定位中剔除海潮负荷影响的效果在半日、周日及半年周期处明显优于修正前的模型;(2)采用高精度近海模型进一步修正全球海潮模型,该成果对近海区域的GPS精密定位海潮负荷改正具有一定参考价值。     

南极国际GPS跟踪站的海潮位移改正

This paper describes the ocean loading tides corrections of GPS stations in Antarctica, such as the Great Wall station and Zhongshan station. Based on the theory of ocean loading tides, the displacement corrections of ocean loading tides on GPS stations in Antarctica are calculated by using the CRS4.0 ocean loading tides model. These corrections are also applied to GPS data processing. The GPS data are analyzed by the GAMIT software with and without these corrections. We compared and analyzed the GPS baseline components to get the differences. The results show that the ocean tidal displacement corrections have obvious effects upon GPS baseline components. Therefore, we should not ignore the ocean loading tides corrections of GPS stations in Antarctica to obtain precise and reliable results.     

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。     

利用全球海潮模型确定海图深度基准面

比较并分析了FES99潮汐模型和NAO.99Jb潮汐模型在浙江近海的精度;利用调和分析法计算了浙江近海的8个主要分潮和3个浅水分潮的调和常数;研究了浙江近海海图深度基准面的计算方法;利用长期验潮站资料验证了本文方法的可靠性与准确性;利用径向基函数方法格网化了经验潮站海图深度基准值加密后的数据,最终得到了浙江近海分辨率为2.5'×2.5'的海图深度基准面模型.     

GNSS研究海潮负荷效应进展

随着全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)技术的快速发展以及其定位精度的不断提高,GNSS反演海潮负荷(主要是位移)相比重力测量、甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry, VLBI)研究海潮负荷有着方便、快速、经济、精确等独特优势,因此受到国内外众多研究学者的关注。当前研究重点已从通过引入海潮负荷位移模型以\     

高精度大地测量中的海潮位移改正

鉴于目前IERS规范中缺乏海潮对多数中国测站位移的改正，基于表面负荷形变理论，本文采用CSR3．0全球海潮模型和Farrell的格林函数结果，计算了中国测站的海潮位移改正。部分结果同IERS公布结果引比，符合很好，可以用于高精度大地测量，对中国地壳形变监测特别是沿海地区地壳形变监测具有重要的实用价值。     

利用动态PPP技术确定海潮负荷位移

利用动态PPP对香港12个GPS测站2007—2012年的数据反演了海潮负荷位移,通过与7个全球海潮模型、1个区域模型和静态PPP反演的结果比较发现,相对于另外几个模型,动态PPP反演结果与TPXO.7.2、EOT11a、HAMTIDE和NAO99Jb模型的结果符合得更好。与静态PPP的结果比较发现其RMS与各模型的RMS大体上一致,只是在S2、K2和K1的E方向和M2、S2的N方向稍有增加。此外,除K2和K1潮波外,动态PPP与模型的RMS值在水平方向上均小于1 mm,在垂直方向上均小于2.5 mm,能达到和静态PPP相当的精度。本文反演的结果与NAO99Jb模型值存在明显的系统偏差,当去除系统偏差后,所有潮波的RMS值都有明显的减小,尤其在K1的垂直方向RMS从16.4 mm减少到1.3 mm。此外,通过将香港2012年验潮站数据反演的潮波参数与模型的结果进行比较发现,其结果同样与TPXO.7.2、EOT11a、HAMTIDE和NAO99Jb这4个模型更为符合,这进一步验证了动态PPP反演海潮的有效性,同时说明这4个模型比较适合香港区域。     

海潮及大气荷载改正在连续运行基准站网（CORS）稳定性监测中的影响分析

北京市CORS网络是由多家单位共建、共享的GNSS综合应用服务系统,随着连续运行基准站系统应用领域的不断发展和在一些高精度监测领域的应用,其稳定性越发显得重要。本文简要介绍了基准站网稳定性监测流程,包括基线的精密解算、秩亏网平差、拟稳分析,并最终得到可靠的监测成果。文章重点讨论了海洋潮汐、大气荷载对区域GPS基线应用GAMIT软件精密解算的影响,并对基线数据和坐标结果进行了分析,对后续稳定性分析工作具有一定的指导作用。