PPP技术在广西沿边土地整治测量中的应用研究

李 述 宽

(广西国土资源厅土地整理中心，广西 南宁 530000)

PPP技术在广西沿边土地整治测量中的应用研究

李 述 宽

(广西国土资源厅土地整理中心，广西 南宁 530000)

结合广西兴边富民土地整治测量区域的特殊环境，指出利用PPP技术进行土地整治边境控制测量具有一定优势，并对PPP技术的应用方法作了说明，通过实验分析，对边境某整治测量区域采用PPP技术，可达到图根测量的精度要求，具有一定的借鉴意义和现实的辅助意义。

精密单点定位，GNSS，误差分析，土地整治测量

0 引言

精密单点定位(PPP)技术即利用全球已有的GNSS连续运行参考站观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差等参数,对单台GNSS 接收机所采集的载波相位观测值进行定位解算的技术。利用精密的IGS轨道产品，结合精密误差校正模型，对GNSS卫星载波信号可能遇到的误差进行逐项纠正，即可利用单台GNSS接收机观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内实现2 dm～4 dm级精度。

在广西沿边土地整治测量项目中，由于地处中越边境，同时属于高山地区和多丘陵区域，利用传统的GNSS测量技术，难以满足常规的布设控制点要求，而精密单点定位技术不受GNSS组网的强制要求，可以自由设站，自由观测，独立模型消除误差。其主要的误差源包含:钟差、轨道误差、天线相位误差、对流层和电离层延迟误差等。PPP技术每项误差一般采用模型构建和双频数据差分来消除。

1 基本原理和误差源分析

1.1 GNSS码和相位双频观测方程

GNSS码和相位双频观测方程分别为：

由于精密单点定位技术利用单台GNSS接收机(可以是双频接收机，可较有利的剔除电离层造成的影响)的非差观测值，为达到优于分米级定位精度，就需要改正或削弱观测过程中所有较大影响的误差源。目前，GPS码和相位的测量精度分别为0.3 m和3 mm，由于载波相位的测量精度远高于码，高精度导航定位采用的均为载波相位观测值。

1.2 主要误差源分析

1)卫星轨道与卫星钟误差。该部分的误差，主要由于卫星运行真实轨道和模型轨道的差异，以及GNSS卫星原子钟和普通GNSS接收机普通钟之间的时间差异，模型的改正由IGS站点提供的各类产品直接纠正，产品信息如表1所示。误差计算方法为，已知n+1个采样时刻t0,t1,t2，…，tn的某GPS卫星轨道(或钟差)值p0，p1,p2,…,pn对采样时刻区间内任一历元时刻tx，可采用如下Lagrange多项式求解对应的轨道(或钟差)内插值px。

表1 GNSS轨道和钟差产品介绍

2)电离层延迟。电离层是地球大气的一个电离区域，其受太阳高能辐射以及宇宙线的激励，主要是由于太阳辐射中紫外线和X射线所致，而太阳高能带电粒子和银河宇宙射线也起相当重要的作用。60 km以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态。在GNSS观测中，单独考虑电离延迟一阶项，则码和相位观测值的电离层延迟大小相等，符号相反。在GNSS设备的双频接收机的P1,P2频率通过双频的电离相关性原则，通过双频信号组合，即可以消除该部分的误差影响，即有：

3)对流层延迟。对流层是地球大气层最接近地面的一层，它包含大气层约75%的质量，以及几乎所有的水蒸气及气溶胶。其中的水气辐射主要包含干延迟分量和湿延迟分量，干湿延迟分别占对流层总延迟的9∶1。干延迟是干燥气体产生的延迟，较为规律，可模型化改正；而湿延迟分量由于水汽分布不均影响，难以用模型修正。在GNSS定位中，对流层延迟改正经验模型包括：Hopfield模型、改进的Hopfield模型、Saastamoinen模型以及Black模型。

4)潮汐影响。潮汐对PPP技术的影响主要包括固体潮、海潮、大气潮和极潮。潮汐中，常规线性周期项可通过平滑拟合消除大部分误差，却不能消除不稳定的长期偏移项。其残余影响可达水平方向5cm，径向12cm，必须利用模型进行改正，其近似公式为：

2 实例分析

对兴边富民土地整治测量项目某整治区进行实例分析，该整治区云贵高原隆起区域，平均海拔在900m左右，处于高山起伏区域，周边已有高等级控制点稀少，并且省级连续运行参考站信号覆盖不稳定，区域高差大，落差达400m～600m，开展控制测量工作难度大。于是对其中三个起算点开展基于PPP技术的控制测量试验。

经过试验分析，采集数据4h，采样间隔为1s，接收机为双星双频GNSS接收机，通过对采集数据的解算分析，图1表明，未采用模型校正的数据解算结果精度N分量残差在2m左右，E分量的残差在1m左右，而高程方向U分量的残差在5m左右，无法达到土地整治测量的精度要求。

而采用模型校正的数据解算结果精度N分量残差在0.3m～0.1m左右，E分量的残差在0.2m～0.05m左右，而高程方向U分量的残差在1m～0.1m左右，经过3 600个历元的数据解算，成果基本达到了收敛，N-E-U三个方向的残差都稳定在0.1m以内，经过7 200个历元的数据解算分析，数据已达到0.05m的精度左右，满足了土地整治测量项目的精度要求(见图2)。

3 结语

在广西兴边富民土地整治测量项目中，综合测区的特殊地形地貌，以及广西的实际情况，笔者尝试采用PPP定位技术进行GNSS控制测量工作，在某一整治区开展的测量试验，通过对关键误差项的模型改正，进行解算，成果满足土地整治测量区域控制测量的精度要求，能应用于土地整治图根控制测量中，具有一定的辅助作用。

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Application research on PPP technique in Guangxi land governess measurement

Li Shukuan

(GuangxiBureauofNationalLandSource,LandGovernessCenter,Nanning530000,China)

Combining with special environment of Guangxi Xingbian land governess treatment region, the paper points out certain advantages of PPP technique applied in land governess treatment control, and illustrates PPP technique application methods. Through experimental analysis shows that: applying PPP technique in land governess measurement can meet map measurement accuracy demands. Therefore, it has certain guiding meaning and realistic aid meaning as well.

PPP(precise single-point positioning), GNSS, error analysis, land governess treatment

2015-02-28

李述宽(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)13-0206-02

TU198

A