山西运城南部地区框架网解算及精度分析

□毕刚

（山西省测绘工程院，山西太原030002）

学术研究

山西运城南部地区框架网解算及精度分析

□毕刚

（山西省测绘工程院，山西太原030002）

利用高精度精密解算软件对运城地区三个框架网点GPS观测数据进行了处理分析，获取了运城南部地区的高精度三维地心坐标，将框架网基于CGCS2000坐标系统进行平差，并对解算结果的精度进行了分析评定。

框架网；CGCS2000

0.引言

随着我国城市经济建设的快速发展，对中小城市的测绘保障能力提出了更高的要求。利用现代空间大地测量技术将高精度坐标框架快速引入中小城市，并实现对各等级测量控制成果的更新和维护，是保障其各项国民经济建设顺利进行的基础。以GPS、北斗等为代表的现代空间导航定位系统可获取城市区域框架点的高精度三维地心坐标，从而建立区域高精度的框架网，这一方面可提高城市基础控制网的精度和可靠性，另一方面通过这些框架网点可使城市基础控制网与国家（或省级）高等级GNSS控制网严密统一[1]。本文以山西省运城地区框架网为例，对框架网站点数据采集、高精度数据处理和精度评定等方面进行了详细介绍，可为其他城市区域框架网建设提供参考。

1.框架网观测

本文用作示例的3个框架网点分布于运城南部地区，如图1所示。在2011年，三个框架网点利用徕卡双频GPS接收机进行了三个时段共计72个小时的同步观测，数据采样间隔为30秒，观测过程严格按照国家B级网要求进行。

为获取框架网点高精度的地心坐标，将框架网点同时与周边7个IGS跟踪站点进行联测，IGS跟踪站点选取依据如下4个原则[2]：①连续性原则：测站在近3a（或以上）进行连续观测；②稳定性原则：位于刚性板块并远离形变区域；③高精度原则：速度场精度优于3mm/a；④多种解原则：至少3种不同分析解速度残差好于3mm/a。选定的周边IGS跟踪站分别为XIAN、BJFS、WUHN、CHAN、SHAO、URUM、KUNM，分布图如图2所示。

2.数据处理

数据处理基本概括为三个步骤。首先进行数据预处理，然后进行基线解算，最后进行网平差。数据预处理使用UNAVCO Facility研制的TEQC，基线解算及网平差则采用美国麻省理工学院等机构研制的高精度GPS处理软件GAMIT/GLOBK进行处理，版本为最新的ver.10.5。

观测数据的质量直接影响到基线解算的精度和网平差的可靠性。因此，在进行基线解算之前，需首先对原始观测数据进行预处理，TEQC软件的质量检核功能可以反映出观测数据的多路径影响、接收机周跳、卫星信号信噪比和电离层延迟等多种指标[3]。利用TEQC对采集的框架网数据进行质量分析，结果表明三个框架网点的数据质量均非常好，数据有效率均高于95%，多路径效应等指标均满足数据处理要求。

基线解算的处理模式为松弛解（RELAX），观测量选取LC_HELP以尽量消除电离层的影响，对流层误差模型采用Saastamoninen模型和缺省气象参数，天顶延迟参数个数为每天13个，接收机钟差的模型改正用伪距计算出的钟差，卫星钟差的模型改正用广播星历的钟差参数，数据筛选利用AUTCLN模块，光压模型采用BERNE，卫星轨道约束为 10-8，IGS跟踪站坐标约束（NER）为0.005m、0.005m、0.010m，框架点坐标约束（NER）为9.999m、9.999m、9.999m[4]。

网平差采用GLOBK软件，使用数据为GAMIT处理所得基线结果，采用卡尔曼滤波方法进行时间域和空间域的解算结果合并，进而估算测站坐标和速度。GAMIT基线解算后，可得到各时段的协方差阵，再将其作为GLOBK的输入量，从而将多个单天松弛解合并成最终的解算结果。三维平差使用WUHN、SHAO、BJFS、URUM等作为起算基准站，使用坐标系统为CGCS2000。

图1 运城地区框架点分布

图2 选取的7个IGS跟踪站分布

3.精度评定

GAMIT计算得到的单天解标准化均方根差NRMS(Normalized Root Mean Square)是衡量单天解质量的重要指标之一，其值一般应约为0.2或更小，若NRMS太大，则说明处理过程中周跳可能未得到完全修复或某一参数的解算存在很大偏差或解算模型设定有误[4]。图3给出了三个单天同步时段的NRMS值，均小于0.2，表明GAMIT解算结果精度较高。

图3 单天解NRMS值

基线解算的精度可采用基线的重复性来衡量，基线重复性反映的是时段解之间的内符合精度，是评价GPS相对定位结果的重要指标之一。表1给出了三个框架点间基线的重复性及其精度，从表中可以看出基线长度的精度均在3mm左右，其相对精度达到10-8。图4给出了基线的长度较差结果，最小为0.2mm，最大为-2.1mm。

表1 基线解算结果及其精度统计

图4 基线长度较差

4.结论

运城南部地区框架网数据处理模型严密，获得了精度很高的结果。框架网基线平均相对精度为0.055ppm，最弱边相对精度为0.067ppm，边长为40.3km，更为重要的意义在于可以在局部地区直接引入CGCS 2000基准。随着卫星大地测量技术的快速发展和广泛应用，我国原有中小城市的大地测量坐标系均需现代化，即用地心、三维、动态参考坐标系代替原有的非地心坐标系，本文工作可为其他地区的坐标系统更新提供有益参考。

【1】王敏,张祖胜,许明元等.2000国家GPS大地控制网的数据处理和精度评估[J].地球物理学报,2005,48（4）.

【2】秘金钟,蒋志浩,张鹏等.IGS跟踪站与国内跟踪站联合处理的框架点选择研究[J].武汉大学学报·信息科学版,2007,32（8）.

【3】李冲,何鑫星,刘云青.TEQC在GPS数据质量检查中的常见问题及解决方案[J].全球定位系统,2010,35（5）.

【4】马洪滨,贺黎明.新版GAMIT软件的功能特点与应用实例分析[J].矿山测量,2008（4）.

P228.4

B

2095-7319（2014）06-0041-03

毕刚（1982—），男，汉族，湖北洪湖人，工程师，毕业于武汉大学大地测量专业，目前主要从事大地测量、工程测量等方面工作。