鄭海剛，劉東旺，季永華，王雪瑩，沈小七，陳安國(guó)

（1.安徽省地震局，安徽合肥230031；2.安徽省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心,安徽合肥230000）

氣象GPS數(shù)據(jù)用于形變研究的可行性分析

鄭海剛1，劉東旺1，季永華2，王雪瑩1，沈小七1，陳安國(guó)1

（1.安徽省地震局，安徽合肥230031；2.安徽省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心,安徽合肥230000）

為了論證氣象GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)用于地殼形變研究的可行性。本文運(yùn)用TEQC軟件,對(duì)安徽氣象GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)，按照IGS的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)給出了質(zhì)量報(bào)告,篩選出了可用于后續(xù)解算的數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用GAM IT/GLBOK（版本號(hào) 10.34）軟件，對(duì)可用觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了解算。結(jié)果顯示站點(diǎn)水平位移分量時(shí)間序列的變化趨勢(shì)與文獻(xiàn)四的研究結(jié)果是一致的。由此，我們認(rèn)為氣象GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)用于地殼形變研究是可行的。

GPS觀測(cè)；TEQC；GAM IT/GLBOK；可行性分析

在將氣象系統(tǒng)GPS原始數(shù)據(jù)運(yùn)用于地殼形變研究時(shí)，對(duì)其可行性進(jìn)行分析是非常有必要的一項(xiàng)工作。本文首先運(yùn)用TEQC軟件對(duì)GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)，并按照IGS的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給出了質(zhì)量報(bào)告；其次，運(yùn)用GAM IT/GLBOK（版本號(hào)10.34）對(duì)可用數(shù)據(jù)進(jìn)行了合理解算，將獲得的站點(diǎn)時(shí)間序列變化趨勢(shì)與文獻(xiàn)四的研究結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)研究所用站點(diǎn)的變化趨勢(shì)與國(guó)內(nèi)“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”25個(gè)基準(zhǔn)站的變化趨勢(shì)是一致的。

1 研究站點(diǎn)簡(jiǎn)介

安徽氣象GPS/MET水汽監(jiān)測(cè)網(wǎng)由13個(gè)站點(diǎn)組成，本次研究采用了該網(wǎng)10個(gè)GPS站的連續(xù)觀測(cè)資料。所采用站點(diǎn)設(shè)備均為 Leica GRX1200單星接收機(jī)和AX1202GG大地型雙星天線，其起始觀測(cè)時(shí)間除壽縣站為2007年4月、蚌埠站為2008年1月外，其他均為2006年7月份。站點(diǎn)具體分布位置見(jiàn)圖1。

2 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及分析

由于本研究所采用的 GPS站點(diǎn)為氣象系統(tǒng)所建，我們對(duì)觀測(cè)量的多路徑效應(yīng)及接收機(jī)的周跳等情況不甚了解，數(shù)據(jù)是否符合IGS的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是否能用于后續(xù)的地殼形變分析，都需要有一個(gè)可靠的質(zhì)量報(bào)告作為依據(jù)。鑒于此，本次研究運(yùn)用UNAVCO(university NAVSTAR consortium)開(kāi)發(fā)研制的公開(kāi)免費(fèi)軟件TEQC對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)，按照IGS的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)給出了質(zhì)量報(bào)告，并篩選了后續(xù)解算可用的數(shù)據(jù)。

2.1 TEQC軟件簡(jiǎn)介

TEQC是一款操作簡(jiǎn)單且功能強(qiáng)大的GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件，主要包括3個(gè)功能模塊：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)編輯及數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢測(cè)[1，5，7]。

圖1 GPS站點(diǎn)空間分布圖

本文僅使用其數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢測(cè)模塊，該模塊用于檢測(cè)雙頻GPS/GLONASS接收機(jī)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)質(zhì)量，其基本原理是通過(guò)偽距和相位觀測(cè)量的線性組合，計(jì)算出L1、L2（L1、L2為載波相位觀測(cè)值得到的偽距）觀測(cè)量的多路徑效應(yīng)、電離層對(duì)相位的影響、電離層延遲的變化及接收機(jī)的鐘漂和周跳等[1]。其質(zhì)量檢測(cè)模塊根據(jù)是否利用導(dǎo)航文件信息可分為兩種模式：qc-lite和qc-full[1，2]。

對(duì)于大量的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，主要查看后綴名為.S的文件 (如上例中的 behf2000.07S)中較為重要的結(jié)果參數(shù)，即 L1、L2載波的多路徑效應(yīng)指標(biāo)MP1和MP2；觀測(cè)值與周跳數(shù)的比o/slps值。o/slps值能直接反映出數(shù)據(jù)的周跳情況，本文采用其另外一種表示方式[3，6]：

2.2 計(jì)算結(jié)果與分析

本文對(duì)安徽氣象GPS/MET水汽監(jiān)測(cè)網(wǎng)10個(gè)GPS連續(xù)站點(diǎn)2007年至2010年的數(shù)據(jù)，運(yùn)用TEQC軟件對(duì)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，產(chǎn)出了這些觀測(cè)數(shù)據(jù)每天的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，經(jīng)統(tǒng)計(jì)后得到了這些站點(diǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量主要指標(biāo)值CSR、MP1和MP2的年平均值，具體見(jiàn)表1。

表1 安徽氣象GPS站CSR、MP1、MP2值(2007至2010年)

由表1可見(jiàn)，安徽氣象大部分GPS站點(diǎn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量是比較穩(wěn)定的。其中東至站2007年至2010年的CSR值為5.81、8.62、6.71和8.61，阜陽(yáng)站的2007年至2010年的CSR值為8.74、289、286和299，這些時(shí)段的CSR值均比其他站點(diǎn)高，特別是阜陽(yáng)站2008年至2010年的CRS值比其他站點(diǎn)明顯高出很多。除阜陽(yáng)站外，其他所有站點(diǎn)的 MP2都比較好，MP1值也僅有太湖站和東至站在2008年略大于0.5。

IGS(InternationalGPS Service)的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)分析顯示，超過(guò)半數(shù)的IGS站的CSR年平均值小于5，2/3以上的CSR平均值是在10以下。對(duì)于多路徑效應(yīng)而言，2/3的IGS站的MP1平均值小于0.5，而2/3的MP2平均值小于0.75。

依照2/3的IGS站的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，列出符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的臺(tái)站數(shù)占總數(shù)的百分比見(jiàn)表2。

表2 安徽氣象系統(tǒng)GPS站數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)/%

顯然，通過(guò)上述統(tǒng)計(jì)分析，我們可以發(fā)現(xiàn)除阜陽(yáng)站以外，安徽氣象GPS/MET水汽監(jiān)測(cè)網(wǎng)其他9個(gè)GPS站點(diǎn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量基本符合IGS站的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在后續(xù)解算過(guò)程中，僅使用質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的 9個(gè)站的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)解算及對(duì)比分析

3.1 解算過(guò)程簡(jiǎn)介

本次數(shù)據(jù)處理軟件采用GAM IT/GLBOK（版本號(hào)10.34），以IGS精密星歷數(shù)據(jù)及其核心觀測(cè)站的坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)率為控制參數(shù)，對(duì)GPS站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一解算。在解算過(guò)程中，為了加強(qiáng)GPS站點(diǎn)同國(guó)內(nèi)基準(zhǔn)站及全球網(wǎng)的幾何聯(lián)系，加入了國(guó)內(nèi) 5個(gè) IGS國(guó)際站（SHAO、WUHN、KUNM、URUM、CHAN），以得到位置及協(xié)方差矩陣的無(wú)偏差解。在進(jìn)行平差處理時(shí)，通過(guò)與國(guó)內(nèi)及周邊 15個(gè) IGS跟蹤站（BJFS、CHAN、KUNM、LHAS、SHAO、WUHN、TCMS、TNM L、ULAB、CUSV、URUM、LHAZ、TWTF、GUAO、DAEJ）的聯(lián)合平差，將區(qū)域GPS觀測(cè)系統(tǒng)與全球地心坐標(biāo)系統(tǒng)相連，得到了研究站點(diǎn)在全球地殼運(yùn)動(dòng)模型中的位移時(shí)間序列。

3.2 解算結(jié)果對(duì)比分析

研究解算所得數(shù)據(jù)均是在 ITRF2005(International Terrestrial Reference System 2005)構(gòu)架下的單日解，坐標(biāo)為GAM IT軟件解算的NEU坐標(biāo)系列。解算所得各測(cè)站坐標(biāo)均方根誤差(RMS)均滿(mǎn)足長(zhǎng)周期大地測(cè)量的坐標(biāo)精度要求 (<10mm)。本次研究共獲得了安徽氣象GPS/MET水汽監(jiān)測(cè)網(wǎng)9個(gè)GPS站點(diǎn)的站點(diǎn)水平位移分量時(shí)間序列，均存在趨勢(shì)變化，即南北分量向南運(yùn)動(dòng)，東西分量向東運(yùn)動(dòng)。這種變化趨勢(shì)與王梅副研究員2008年對(duì)“中國(guó)地殼觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”25個(gè)基準(zhǔn)站的研究結(jié)果“N分量及E分量均有明顯的趨勢(shì)變化，南北分量在東部地區(qū)向S運(yùn)動(dòng)；東西分量的全部表現(xiàn)為向E運(yùn)動(dòng)[4]”是一致的。由于文章篇幅有限，本文僅以合肥站站點(diǎn)水平位移分量時(shí)間序列圖為例進(jìn)行展示（見(jiàn)圖2）。

圖2 合肥站水平時(shí)間序列

4 結(jié)論

1）通過(guò)TEQC對(duì)安徽氣象GPS/MET水汽監(jiān)測(cè)網(wǎng)10個(gè)GPS觀測(cè)資料進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，顯示安徽氣象GPS/ MET水汽監(jiān)測(cè)網(wǎng)有9個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量比較穩(wěn)定，說(shuō)明其觀測(cè)環(huán)境和觀測(cè)質(zhì)量良好，運(yùn)用于后續(xù)解算工作是可行的。

2）通過(guò)對(duì)9個(gè)可用站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，發(fā)現(xiàn)各站點(diǎn)水平位移分量時(shí)間序列變化趨勢(shì)與文獻(xiàn)四的研究結(jié)果是一致的，這進(jìn)一步為安徽氣象GPS/MET水汽監(jiān)測(cè)網(wǎng)的GPS觀測(cè)資料運(yùn)用于地殼形變分析的可行性提供了有力證據(jù)。

致謝：感謝武艷強(qiáng)博士等在數(shù)據(jù)解算過(guò)程中給予的熱心幫助。

[1] 范士杰，郭際明，彭秀英，等.TEQC在GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理中的應(yīng)用與分析[J].測(cè)繪信息與工程，2004，29(2)：33-35

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Feasibility Analysis of Anhui Meteorological GPS Data for Deformation Research

by ZHENG Haigang

To demonstrate Anhui meteorological GPS data for crustal deformation research of feasibility.This paper discusses the quality of Anhui meteorological GPS data with TEQC,givesout the qualityreport according to IGS data quality status,and selects the available data for GPS solution.On this basis,we process solutes available data with GAMIT/GLBOK（Release 10.34）.The results showed that the change trend of sites horizontal components time series is consistent with the research results by associate researcher WANG Mei.Therefore,we consider that Anhui meteorological GPS data applied to crustal deformation research is feasible.

GPS；TEQC；GAMIT/GLBOK；feasibility analysis

2011-05-31

項(xiàng)目來(lái)源：中國(guó)地震局震情跟蹤工作任務(wù)青年課題（2011020204）；安徽省地震科研基金資助項(xiàng)目（20100502）；中國(guó)地震局震情跟蹤工作任務(wù)重點(diǎn)課題（2011013301）。

P228.42

B

1672-4623(2011)06-0037-03

鄭海剛，碩士，工程師，主要從事地震地質(zhì)及GPS應(yīng)用研究。