长春市CORS数据质量分析

曲金峰,宁新国(长春市测绘院,吉林长春 130021)

长春市CORS数据质量分析

曲金峰∗,宁新国
(长春市测绘院,吉林长春 130021)

摘 要:利用TEQC软件对长春市连续运行卫星定位综合服务系统(CCCORS)进行质量分析,结果表明各个站点的完好观测值比率在98.4%以上,多路径效应小于0.42 m,周跳比小于1,信噪比基本上大于6,数据质量良好。

关键词:CORS;TEQC;数据质量分析

1　引 言

CORS不仅是动态连续的空间数据参考框架,同时也是快速、高精度获取空间数据和地理特征的重要设施之一[1]。由长春市测绘院承建的5个连续运行站与吉林省测绘局的8个连续运行站相结合,实现了CORS网对整个长春市的均匀覆盖。虽然目前CORS参考站使用的软件可以自动剔除或者修复质量较差的数据,但是参考站的环境仍然会影响到参考站的数据质量,选择合适的站点及设备会提升数据的质量,能够为各个流动站提供更加精确的服务。通过对长春市测绘院承建的5个连续运行站进行质量检测和分析,对CCCORS的建站环境以及设备质量进行评估[2,3]。

2　TEQC质量分析方法

TEQC[4]是由UNAVCO Facility研制的GPS数据预处理和质量分析软件。利用TEQC软件可以从以下几个方面分析数据的质量,包括完好观测值比率、多路径效应、CSR以及信噪比。

完好观测值比率=完好观测值数/预计的观测值总数,该数值可以反映出接收机接收信号的稳定性,受遮挡情况以及受到多路径效应影响的程度,能从总体上对参考站进行质量分析。

MP1、MP2分别表示L1、L2频率上的信号受到多路径效应的影响程度,其计算公式如下:

其中p1、p2为伪距观测值,φ1、φ2为载波相位观测值,α为L1、L2波段的频率值之比的平方。

利用TEQC直接计算的是观测值与周跳比(o/ slip),采用更加直观的CSR值来表示接收机信号受到周跳影响,同时还能够表示接收机对周跳的修复能力。其计算公式如:

信噪比指的是接收机的载波信号与噪声强度的比值,TEQC输出的信噪比(Signal-to-Noise Ration,即SNR值)以db-Hz为单位。

利用TEQC处理得到的结果文件主要有∗.azi、∗.ele、∗.iod、∗.ion、∗.mp1、∗.mp2、∗.sn1、∗.sn2、∗.13s。其中文件∗.13s是对测站质量的总体评价,文件∗.mp1和∗.mp2表示各个测站多路径的影响程度,文件∗.sn1、∗.sn2记录的是载波信号L1和L2上的信噪比信息。

3　质量分析结果

CCCORS参考站由长春市测绘院承建的5个参考站包括测绘院站(CHYZ)、九台站(JLJT)、范家屯站(FJTZ)、双阳站(JLSA)以及农安站(JLNA),使用的接收机类型都为Leica GRX1200+GNSS,测绘院站以及范家屯站使用的天线类型为LEIAT504GG,其他几个站使用的天线类型为LEIAX1203+GNSS。

长春冬季会有长时间的积雪期,冬季和夏季观测站的环境会有很大的不同,所以选取的数据时间段为2013年7月份以及2013年12月两个月来进行多路径效应的对比。

3.1完好观测值比例

完好观测值比例是指卫星高度角大于10°的完好观测值与预计的观测值之间的比例。从表1可以得出5个参考站的完好观测值比例都在99%左右,数据质量很好。

5个测站夏季、冬季完好观测值比例平均值 表1

3.2 多路径效应

多路径误差[5,6]是GNSS定位中重要的误差源,对CCCORS观测站的MP1和MP2值分季节进行统计分析得出以下结果:

MP1各个测站夏季、冬季对比(m) 表2

MP2各个测站夏季、冬季对比(m) 表3

CHYZ以及JLNA两个台站位于大楼的顶部,周边没有建筑物和树木的遮挡;FJTZ、JLJT和JLSA都是位于相应区域内气象站的大院内,周边也没有高的建筑物和树木遮挡,这些CORS站的周边环境都很好。通过对上述表2和表3分析,可以发现不同测站在冬夏两个季节的多路径效应平均值都在0.42 m以下,说明了CCCORS的多路径效应满足了要求。雪的反射系数为0.95,而基岩和山地的反射系数分别为0.5和0.3[7],雪的反射系数要大很多,但是不同季节之间的多路径效应并没有明显差别,说明了采用的天线抑径板可以有效消除天线水平面以下的反射信号。限于篇幅限制,接下来以九台站2013年7月9号各个卫星的多路径数据为例进行具体的数据分析。

采用MATLAB对九台站2013年7月9日的MP1 和MP2文件进行绘图分析,图中所呈现的多路径误差在[-1 m,1 m]之间。从图1和图2中可以发现多路径误差大部分都在0.4 m以下,只有少部分超过了0.6 m,说明九台站的多路径效应影响较小。

图1 2013年7月9日九台站L1多路径效应

图2 2013年7月9日九台站L2多路径效应

3.3 CSR

CCCORS各个测站的夏季和冬季的CSR平均值如表4所示,5个站点的CSR值都小于1,说明所有参考站的数据都很稳定,发生周跳的情况并不是很多。

5个测站夏季、冬季CSR平均值 表4

3.4 信噪比[8]

信噪比的分析以九台站和测绘院站2013年7月9日的数据为例,同样采用MATLAB形成色带图进行分析。

图3 2013年7月9日九台站L1信噪比

图4 2013年7月9日九台站L2信噪比

图5　2013年7月9日测绘院站L1信噪比

图6　2013年7月9日测绘院站L2信噪比

通过对上图的分析发现L1信号上的信噪比基本上都在7以上,L2的信噪比也基本上都在6以上,数据的质量非常好。分析发现21#卫星的信噪比普遍较小,结合卫星高度角文件发现其高度角最大为23°左右,较低的高度角会产生较大的多路径效应从而引起了信噪比的变化。因为信噪比同卫星高度角有很大的关系,当截止高度角设置的合适时,信噪比也达到最大值,信号的质量最好,上述结果表明两个站的卫星截止高度角设置的非常合理。

4　结 论

本文对CCCORS参考站的数据质量进行的分析,结果表明5个参考站的数据质量都非常可靠,能够为用户提供质量好并且稳定的数据。

(1)CCCORS夏季和冬季的完好观测值比例在98.4%以上,多路径均值都在0.42以下,CSR值都小于0.85,数据质量很好。

(2)参考站的环境良好,没有产生很大的多路径效应,同时所采用的设备对天线平面以下的多路径效应抑制作用很明显,并没有产生冬季相对于夏季由于地面积雪所产生的多路径效应增大的问题。

参考文献

[1] 刘经南,刘晖.连续运行卫星定位服务系统——城市空间数据的基础[J].武汉大学学报·信息科学版,2003, 28(3):259～264.

[2] 罗峰.CORS基准站的稳定性分析与研究[J].全球定位系统,2014,39(1):42～45.

[3] 丁锐.利用TEQC软件对GNSS连续参考站选址的数据分析[J].城市勘测,2009(1):56～59.

[4] The Toolkit for GPS/ GLONASS/ SBAS Data and TEQC Tutorial[EB/ OL],http:/ / www.unavco.org/ facility/ software/ teqc/ teqc.html,2014.

[5] Rodrigo F.Leandro,Marcelo C.Santos, etal.Analyzing GNSS data in precise point positioning software[J].GPS Solutions,2011,15(1):1～13.

[6] Feng-Yu Chu,Ming Yang.GPS/ Galileo long baseline computation: method and performance analyses[J].GPS Solutions,2014,18(2):263～272.

[7] 吕成亮,张胜凯,鄂栋臣.南极GPS数据质量分析[J].大地测量与地球动力学,2011,31(2):117～120.

[8] 王泽民,邱蕾,孙伟等.GPS现代化后L_2载波的定位精度研究[J].武汉大学学报·信息科学版,2008,33(8): 779～782.

Quality Analysis on the Data of CCCORS

Qu Jinfeng,Ning Xinguo
(Changchun Institute of Surveying and Mapping,Changchun 130021,China)

Abstract:Using TEQC(Translation Editing and Quality Checking) software to analyze the quality about the data of Changchun Continuously Operating Reference System (CCCORS),the results indicate that the quality of CCCORS is good.The proportion of good observations is greater than 98.4%,the multipath effect is less than 0.42,the Signal-to-Noise Ratio(SNR) is greater than 6.

Key words:CORS;TEQC;data quality analyze

文章编号:1672-8262(2015)01-82-03中图分类号:P228

文献标识码:A

收稿日期:∗2014—06—28

作者简介:曲金峰(1975—),男,工程师,从事城市测绘和管理工作。