費(fèi)國(guó)俊 李向新

摘 ?要： 針對(duì)云南省阿海水電站水庫(kù)影響待觀區(qū)變形監(jiān)測(cè)工程項(xiàng)目，本文應(yīng)用TEQC軟件對(duì)GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核，結(jié)合QCVIEW32和DOSBox0.74軟件對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核結(jié)果可視化，對(duì)其多路徑誤差、觀測(cè)數(shù)據(jù)與周跳比、數(shù)據(jù)利用率進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞： GNSS;質(zhì)量分析;多路徑效應(yīng);周跳比;數(shù)據(jù)利用率

中圖分類(lèi)號(hào)： TP3 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.01.042

本文著錄格式：費(fèi)國(guó)俊，李向新. 高原山區(qū)水庫(kù)邊坡GNSS靜態(tài)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)與分析研究[J]. 軟件，2020，41（01）：192195+204

【Abstract】： In view of the deformation monitoring project of the reservoir impact observation area of Ahai Hydropower Station in Yunnan Province. The data quality check of GNSS observation data is carried out by TEQC software， and the data quality check results are visualized by QCVIEW32 and DOSBox0.74 software. The multi- path error， ratio of observed data to cycle slip， and data utilization ratio are analyzed.

【Key words】： GNSS; Quality analysis; Multi-path effect; Cycle skip ratio; Data utilization ratio

0 ?引言

在進(jìn)行GPS外業(yè)觀測(cè)過(guò)程中，會(huì)受到諸如測(cè)站環(huán)境多路徑誤差、接收機(jī)老化、測(cè)站附近遮擋物的影響，而使得觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量受到一定程度的影響[1] ，影響觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要因素有多路徑效應(yīng)、信噪比、電離層延遲、對(duì)流層延遲等等。在高原山區(qū)進(jìn)行水庫(kù)邊坡變形監(jiān)測(cè)時(shí)，GPS信號(hào)會(huì)受到相較于平原地區(qū)更多種因素的影響，在實(shí)際工作中有時(shí)因某個(gè)測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量太差而不得不重測(cè)，影響工作進(jìn)度和效率。觀測(cè)中若能及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)異常情況，則可以采取措施避免因觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量不合格產(chǎn)生的不利影響，提高效率并保證觀測(cè)成果的可靠性。

1 ?誤差源分析

1.1 ?電離層延遲分析

電離層是指在60-1000 km高度的大氣層。在電磁波的作用下，電離層中的中性氣體分子會(huì)被部分電離，形成了一個(gè)電離區(qū)域。由于高原地區(qū)復(fù)雜的大氣，使得GPS信號(hào)在傳播過(guò)程中穿越電離層時(shí)，GPS信號(hào)傳播得速度會(huì)發(fā)生變化，GPS信號(hào)的傳播路徑也會(huì)產(chǎn)生彎曲，GPS信號(hào)的傳播時(shí)間乘以光在真空中的速度獲得的距離偏離真值，從而會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的電離層延遲。

2 ?數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)分析

2.1 ?數(shù)據(jù)分析工具

HGO數(shù)據(jù)處理軟件包的主要功能是GNSS靜態(tài)數(shù)據(jù)處理和GNSS動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理，此次利用HGO數(shù)據(jù)處理軟件包實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，將中海達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)文件的格式轉(zhuǎn)換為RINEX格式。

TEQC（Translation， Editing and Quality Checking）由UNAVCO Facility開(kāi)發(fā)，是用于多種GNSS系統(tǒng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件[5]。TEQC能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)編輯和數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核等操作[6]。但是由于TEQC無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核的結(jié)果進(jìn)行可視化顯示，所以本文通過(guò)QCVIEW32和DOSBox 0.74這兩款軟件，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析的結(jié)果的成圖顯示[7]。

2.2 ?數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)分析

本文主要對(duì)IIL2、IIL4、IIL5三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)和XJ17、XJ18、XJ20三個(gè)觀測(cè)點(diǎn)近1年的觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)TEQC軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量分析，如多路徑效應(yīng)、數(shù)據(jù)利用率、周跳比等，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)IIL2、IIL4、IIL5、XJ17、XJ18、XJ20六個(gè)測(cè)站分別在2017年12月和2018年3月、6月、9月、12月的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢核后得到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

2.2.1 ?多路徑效應(yīng)分析

IGS（International GPS Service）的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核表明，對(duì)于多路徑來(lái)說(shuō)， 平均值小于0.5的IGS站占比為三分之二， 均值小于0.75的IGS站占比為三分之二[8]。如圖1為XJ18在2018年3月分別在L1頻率和L2頻率上的多路徑效應(yīng)在QCVIEW32上的成果圖，可以看出XJ18測(cè)站的L1頻率的多路徑誤差在230、820歷元處跳變，L2頻率的多路徑誤差在460、830歷元處跳變。從表1和圖2可以看出，L1頻率上的多路徑效應(yīng)均小于0.5m，L2頻率上的多路徑效應(yīng)均小于0.75m，符合3/2的IGS站的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);LI、L2頻率的多路徑效應(yīng)呈現(xiàn)線性正相關(guān)，LI頻率的多路徑效應(yīng)增大則L2頻率的多路徑效應(yīng)也增大，且L1頻率的多路徑效應(yīng)與L2頻率的多路徑效應(yīng)相差不大。IIL5和IIL4的多路徑效應(yīng)較大且波動(dòng)明顯，結(jié)合理論和實(shí)際情況，是IIL5距離江面較近，IIL4附近有樹(shù)木遮擋的原因引起的。

2.2.2 ?觀測(cè)數(shù)據(jù)與周跳比分析

衛(wèi)星信號(hào)的失鎖會(huì)使得載波相位觀測(cè)值中的整周計(jì)數(shù)產(chǎn)生的突變而產(chǎn)生周跳[9]。如果某顆衛(wèi)星在單位歷元的兩個(gè)頻率上，檢測(cè)到周跳現(xiàn)象，則說(shuō)明該歷元產(chǎn)生周跳情況。觀測(cè)數(shù)據(jù)與周跳比o/slps可以用觀測(cè)值總數(shù)/周跳數(shù)表示，o/slps值的參考值為200，觀測(cè)數(shù)據(jù)與周跳比值越大，說(shuō)明出現(xiàn)的周跳現(xiàn)象越少，數(shù)據(jù)質(zhì)量越高;也可以用CSR=1000/o/slps表示，CSR不僅反映觀測(cè)數(shù)據(jù)的周跳信息，而且也反映接收機(jī)周跳修復(fù)的能力。IGS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平均值小于5，2/3以上的CSR平均值小于10[10]。

從表1和圖3可以看出，每個(gè)測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)與周跳比都遠(yuǎn)大于參考值，說(shuō)明出現(xiàn)的周跳現(xiàn)象很少，數(shù)據(jù)質(zhì)量很高，接收機(jī)的周跳修復(fù)能力很強(qiáng)。

2.2.3 ?數(shù)據(jù)利用率分析

當(dāng)測(cè)站周?chē)h(huán)境變化或接收機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)，接收機(jī)采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的誤差，或者實(shí)際采集的數(shù)據(jù)量小于理論應(yīng)該采集的數(shù)據(jù)量。因此，需要一個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)定觀測(cè)數(shù)據(jù)的利用效率和測(cè)站周?chē)沫h(huán)境。

從表1和圖4可以看出，各測(cè)站的數(shù)據(jù)利用率基本都在80%以上，除XJ17站點(diǎn)在2018年3月和2018年12月的數(shù)據(jù)利用率在80%以下。

3 ?結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢核，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的多路徑誤差、觀測(cè)數(shù)據(jù)與周跳比、數(shù)據(jù)利用率進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論：

L1和L2頻率觀測(cè)值的多路徑誤差呈正相關(guān)關(guān)系;L1、L2頻率的多路徑效應(yīng)相差不大;部分觀測(cè)點(diǎn)因距離水面較近或因樹(shù)木遮擋會(huì)導(dǎo)致多路徑效應(yīng)增大且波動(dòng)明顯。L1、L2頻率的多路徑誤差隨著季節(jié)更替沒(méi)有明顯的變化規(guī)律。觀測(cè)數(shù)據(jù)與周跳比都遠(yuǎn)大于參考值，說(shuō)明出現(xiàn)的周跳現(xiàn)象很少，數(shù)據(jù)質(zhì)量很高，接收機(jī)的周跳修復(fù)能力很強(qiáng)。各測(cè)站的數(shù)據(jù)利用率基本都在80%以上，說(shuō)明各測(cè)站周?chē)h(huán)境變化不大且接收機(jī)工作正常。數(shù)據(jù)利用率和觀測(cè)值與周跳比隨季節(jié)變化無(wú)明顯規(guī)律，其數(shù)值均在一定的區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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