張明,王瑞青(鄭州市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,河南鄭州 450052)

基于ITRF05框架下鄭州市連續(xù)運(yùn)行參考站分析與研究

張明?,王瑞青
(鄭州市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,河南鄭州 450052)

摘 要:通過對(duì)鄭州市連續(xù)運(yùn)行參考站兩年(2012．01～2013．12)觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理與分析,得到重復(fù)性隨基線長度增加而增大;參考站網(wǎng)在ITRF05框架下相對(duì)于IGS跟蹤站水平方向整體向東南移動(dòng),平均位移量3．1 cm;垂直方向部分下沉,下沉量最大3 cm;鄭州市域地殼運(yùn)動(dòng)方向與華北板塊一致。

關(guān)鍵詞:鄭州CORS;重復(fù)性分析;穩(wěn)定性分析速度場(chǎng)分析

1　概 況

鄭州市連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)是鄭州市空間地理信息數(shù)據(jù)采集的主要技術(shù)手段,城市環(huán)境的復(fù)雜性,季節(jié)交替,板塊運(yùn)動(dòng)都會(huì)使連續(xù)運(yùn)行參考站穩(wěn)定性受到一定的影響,給城市測(cè)繪帶來一定程度的干擾;因此、定期收集參考站數(shù)據(jù),對(duì)參考站系統(tǒng)進(jìn)行定性分析、定量研究是保證參考站系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。鄭州市目前有7個(gè)連續(xù)運(yùn)行參考站,6個(gè)為屋頂型觀測(cè)墩,1個(gè)為土層型觀測(cè)墩(ZZXZ);覆蓋鄭州及其東部5 000多平方千米的區(qū)域。

2　數(shù)據(jù)整理及預(yù)處理

本次分析收集2012年和2013年兩年的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)文件、精密星歷文件及相關(guān)的表文件,考慮到數(shù)據(jù)的相關(guān)性、相似性,每隔14天提取1天的年積日數(shù)據(jù)文件;聯(lián)測(cè)國內(nèi)5個(gè)位置和速度已知的IGS跟蹤站(BJFS、SHAO、WUHN、KUNM、URUM),共12個(gè)參考站,采用無電離層影響模型和對(duì)流層分段線性估計(jì)模型;把鄭州市7個(gè)連續(xù)運(yùn)行參考站納入ITRF05框架中;獲得鄭州市GNSS定位綜合服務(wù)系統(tǒng)各參考站連續(xù)運(yùn)行結(jié)果。

3　指標(biāo)分析

NRMS是衡量精密數(shù)據(jù)處理軟件(gamit/ globk)多基線解的一個(gè)重要指標(biāo),各時(shí)段的單天解NRMS如圖1所示,最小值為0．143 68,是2014年第183天,最大值0．198 29,2014年第169天,平均值是0．180, NRMS小于0．3;周跳得到了很好的修復(fù),寬巷和窄巷模糊度得到了很好的固定;各時(shí)段基線解算結(jié)果良好;滿足基線解算質(zhì)量評(píng)定要求。

圖1　各時(shí)段單天解NRMS

重復(fù)性指標(biāo)反映多時(shí)段解的基線離散程度,對(duì)于無系統(tǒng)性誤差的解算基線,一般在真值附近擺動(dòng),重復(fù)性值越小,基線收斂結(jié)果越好,反之越差;重復(fù)性計(jì)算是衡量基線解算結(jié)果的重要指標(biāo)。是衡量基線解算質(zhì)量的又一標(biāo)準(zhǔn)。

表1給出基線N,E,U,L重復(fù)性的最大值和最小值,最大值0．030 756,最小值0．000 739,基線解算過程中,由于彌散性誤差和非彌散性誤差及其他沿傳播方向的誤差對(duì)高程的影響遠(yuǎn)大于水平方向影響,因此高程方向的重復(fù)性一般要大于其他方向的重復(fù)性。

重復(fù)性統(tǒng)計(jì)值 表1

為了更充分說明重復(fù)性和基線關(guān)系,按照公式: δ=a+bx

重復(fù)性是基線的一次函數(shù)。其中δ、a、b、x分別為重復(fù)性、固定常數(shù)、比例系數(shù)、基線長度。各方向的固定常數(shù)都在毫米級(jí),比例系數(shù)達(dá)10-8量級(jí),且重復(fù)性隨著基線長度增加而增大。圖2反映擬合直線與每條基線重復(fù)性關(guān)系。

擬合后的點(diǎn)在直線附近擺動(dòng),按照不小于2σ限差要求,每條基線重復(fù)性滿足限差要求。單天解精度高。

圖2　重復(fù)性與基線之間關(guān)系

4　時(shí)間序列分析

4．1水平分析

7個(gè)連續(xù)運(yùn)行參考站水平方向1年內(nèi)隨時(shí)間和季節(jié)呈周期性變化,8月份變化達(dá)到最大值;2月份達(dá)到最小值;ZZXZ站觀測(cè)墩采用鋼筋混凝土澆注,深入地面以下3 m,受季節(jié)性及環(huán)境影響小,周期性變化最小;其余屋頂型觀測(cè)墩易受建筑結(jié)構(gòu)影響,變化較大。參考站水平方向出現(xiàn)了一定位移,2012年12月～2013年1月,整網(wǎng)相對(duì)ITRF05框架下的IGS跟蹤站:東方向出現(xiàn)了平均3 cm左右的位移;北方向出現(xiàn)平均0．5 cm的位移(如圖3、圖4所示)。

圖3　ITRF05框架下參考站E方向時(shí)間序列圖

圖4　ITRF05框架下參考站N方向時(shí)間序列圖

4．2高程分析

高程方向也出現(xiàn)了周期性的變化;受地勢(shì)環(huán)境的影響,各參考站高程相對(duì)于IGS跟蹤站變化差異較大; ZZXZ站變化較小;基本無變化;滿足建網(wǎng)初期設(shè)計(jì)高程年變化〈2 mm/ a的要求;ZZDX站隨時(shí)間出現(xiàn)逐漸下沉趨勢(shì),年下沉量達(dá)3 cm,YMHZ站下降2 cm;其余參考站下沉趨勢(shì)不顯著。ZZDX站和YMHZ站處于黃河腹地;屬于黃土高原,地質(zhì)條件差;近些年鄭州市城市建設(shè)快速發(fā)展;城市人口增加;過度使用地下水;使得曾經(jīng)以灌溉為主的農(nóng)田;成為增加人口的居住區(qū);因此地面下沉符合實(shí)際情況。其余參考站變化平穩(wěn),如圖5所示。

圖5　ITRF05框架下參考站H方向時(shí)間序列圖

5　速度場(chǎng)分析

約束5個(gè)IGS跟蹤站,引入跟蹤站速度場(chǎng),對(duì)各時(shí)段的基線結(jié)果文件(hfile)進(jìn)行卡爾曼濾波,得到各參考站在ITRF05框架下的速度場(chǎng),如表2所示。

各參考站速度場(chǎng)及其精度 表2

各參考站水平方向出現(xiàn)向東南方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),東方向, ZZDX站運(yùn)動(dòng)最快,速率34．74 mm/ a +5．67 mm/ a;平均速率32．81 mm/ a+5．38 mm/ a;北方向, ZZDJ站運(yùn)動(dòng)最快,速率達(dá)3．53 mm/ a +4．28 mm/ a,向南運(yùn)動(dòng);平均速率2．61 mm/ a +5．32 mm/ a;垂直方向,各參考站出現(xiàn)下沉趨勢(shì), ZZDX下沉最快,速率達(dá)52．14 mm/ a +9．28 mm/ a; YMHZ速率43．2 mm/ a +8．64 mm/ a平均速度31．54 mm/ a+9．14 mm/ a;整網(wǎng)運(yùn)動(dòng)方向與華北板塊一致。參考站運(yùn)動(dòng)方向如圖6所示。

圖6　鄭州CORS速度場(chǎng)(綠色為水平方向;紅色為垂直方向)

6　結(jié)　論

在ITRF05框架下,對(duì)鄭州市連續(xù)運(yùn)行參考站分析;研究參考站網(wǎng)基線解算質(zhì)量,參考站間相對(duì)位移和絕對(duì)位移,鄭州市域地殼運(yùn)動(dòng)狀況,確定更新參考站網(wǎng)基準(zhǔn)的時(shí)間,鄭州市板塊運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),為城市規(guī)劃、交通、測(cè)量提供良好的地質(zhì)環(huán)境和高精度的測(cè)繪基準(zhǔn),都有重要意義。

分析顯示:各參考站出現(xiàn)了不同程度的變化,是否更新參考站坐標(biāo)以及更新坐標(biāo)前后,播發(fā)的差分改正數(shù)對(duì)測(cè)量外業(yè)的影響及影響程度、測(cè)量外業(yè)成果與現(xiàn)有的成果的矛盾等需做進(jìn)一步測(cè)試。

參考文獻(xiàn)

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Continuous Operation Reference Station of ZhengZhou Urban of the Analysis and Research Within the Framework(ITRF05)

Zhang Ming,Wang Ruiqing
(Zhengzhou Urban Planning Design & Survey Research Institute,Zhengzhou 450052,China)

Abstract:Through the continuous operating reference station of zhengzhou city two years(2012．01 2013．12)observation data processing and analysis,get repetitive increases with increasing baseline length;Reference station network in ITRF05 within the framework of overall to southeast direction of movement relative to the IGS tracking station level,the average displacement 3．1 cm;Vertical part sinking,sinking quantity biggest 3 cm;Zhengzhou city region crustal movement direction is consistent with the north China plate．

Key words:zhengzhou cors;Repetitive analysis;Stability analysis;Velocity analysis

文章編號(hào):1672-8262(2015)04-86-04中圖分類號(hào):P228．4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

收稿日期:?2015—04—02

作者簡(jiǎn)介:張明(1982—),男,工程師,主要從事GNSS精密定位技術(shù)研究、GNSS數(shù)據(jù)處理、CORS系統(tǒng)管理應(yīng)用及開發(fā)。