宜昌CORS新增参考站选址分析

卢立

(宜昌市测绘大队，湖北 宜昌 443000)

宜昌CORS新增参考站选址分析

卢立*

(宜昌市测绘大队，湖北 宜昌 443000)

介绍了宜昌市连续运行GNSS参考站系统(YCCORS)新增5个参考站勘选过程中，利用TEQC、RTKLIB软件，对选定站点位置连续 24 h的GNSS观测数据进行质量分析，从数据完整性、多路径效应、信噪比等多个方面对选址的GNSS观测数据进行评估，参照《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》确定选址，并实施建设。

CORS；TEQC；多路径；选址

1 引 言

随着信息技术的发展和国民经济及社会发展信息化进程的进一步加快，城市规划管理的方法也向高度依靠信息和技术的智能性方式转化。近几年来，宜昌市的发展日趋加快，基础设施建设规模逐年扩大。CORS技术综合应用已成为基础测绘和地理信息获取的重要技术手段[1，2]。

宜昌市连续运行GNSS参考站系统(以下简称YCCORS)于2008年建成5个参考站，2009年正式投入使用，有效覆盖面积1.7万km2。系统自建成以来不但节约了大量人力物力、提高了工作效率、产生大量经济效益，而且具有重要的科学意义和社会效益。为整合YCCORS资源，避免重复建设浪费，YCCORS于2013年与多个单位签订合作协议，完成对兴山、秭归、长阳三个CORS单基站的并网；为实现宜昌市域面积CORS服务全覆盖，宜昌市测绘大队于2015年开始新增5个参考站的踏勘、选址及基建工作。

YCCORS作为维持宜昌市参考框架一个重要手段，不仅可用于服务测绘、灾害检测等基础或重点行业部门，也为今后建立我国自主的高精度动态参考框架提供现势性强的基本信息，因此，CORS参考站的选址就显得尤为重要。本文利用TEQC等软件对各新增参考站选址数据完整性、多路径效应、信噪比等方面进行分析，为YCCORS新增参考站的选址提供参考依据。

2 参考站选址

CORS参考站选址设计是CORS整体设计的一个重要环节，关系到CORS系统是否能良好运行。而此次YCCORS新增CORS参考站是对已建成YCCORS参考站网的扩充，主要是对YCCORS未覆盖区域的补充、信号薄弱区域的加强，最终实现YCCORS全宜昌市域范围的全覆盖。根据YCCORS现有参考站分布图(如图1所示)，拟在宜昌市周边新增5个参考站，分别位于当阳市官垱镇、夷陵区樟村坪镇、宜都市松木坪镇、五峰县牛庄乡、五峰县渔洋关镇。建成后YCCORS参考站分布图如图2所示：

参考站的选址主要遵循以下要求[3]：

(1)距易产生多路径效应的地物(如高大建筑、数目、水体、海滩和易积水地带等)的距离不小于 200 m；

(2)应有10°以上地平高度角的卫星通视条件；

(3)距电磁干扰区(如微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等)的距离不小于 200 m；

(4)避开易产生振动的地带；

(5)便于介入公共或专用通信网络；

(6)具有稳定、安全可靠的电源；

(7)交通便利，便于人员往来和车辆运输。

在初步踏勘5个新增参考站选址的同时，为了真实、有效地评估拟选站点的多路径效应、信号遮挡、信噪比等情况，特组织技术人员与设备对5个选址进行了GNSS卫星数据采集。

3 参考站数据质量分析

3.1 TEQC软件简介

TEQC(Translation，Editing and Quality Checking)是功能强大且简单易用的GNSS数据预处理软件，是由UNAVCO Facility(美国卫星导航系统与地壳形变观测研究大学联合体)研制的为地学研究GPS监测站数据管理服务的公开免费软件。TEQC主要有格式转换(Translate)、数据编辑(Edit)、质量检查(QualityCheck)、单点定位(Coordinate)四方面的功能。它的四个模块是相互独立、互不影响的，既可以单独使用其中的一个模块，也可以组合使用。

在YCCORS选址中，主要运用TEQC的质量检查模块，该模块是利用伪距观测值和载波相位观测值的线性组合对静态GPS、GLONASS数据进行检查。站点的观测环境、观测数据的质量主要反映在MP1、MP2、SN1、SN2等数值上[4]。

(1)

(2)

式中，p1、p2是伪距观测值，Φ1、Φ2是相位观测值，α是L1、L2频率的平方比。

3.2 选址观测数据分析

根据采集得到的数据，观测文件头文件如图3所示：

图3 O文件头文件

观测时间从2015年4月28日0时～2015年4月29日0时，共 24 h，数据采样间隔为 10 s。

(1)卫星星空图

卫星星空图主要反映参考站在观测时间段内所观测到的GPS、GLONASS、BDS三种导航卫星的轨迹及数量。G表示GPS卫星，R表示GLONASS卫星，C表示BDS卫星。如图4所示：

图4

(2)数据完整性

数据完整性主要反映参考站周边地物对卫星信号的遮挡情况，拟选5个参考站的数据完整性分析如表1所示：

数据完整性分析表 表1

5个参考站的选址测试结果，载波相位数据的利用率均在95%以上，说明所选站址周边建筑、树木等对参考站的遮挡影响很小。

(3)几何精度因子

几何精度因子(Geometric Dilution Precision，缩写为GDOP)是衡量定位精度的很重要的一个系数，它代表GNSS测距误差造成的接收机与空间卫星间的距离矢量放大因子。实际表征参与定位解的从接收机至空间卫星的单位矢量所勾勒的形体体积与GDOP成反比，故又称为几何精度因子[5]。参考站选址的几何精度因子如图5所示：

图5 参考站几何精度因子图(GPS、GLONASS、BDS混合)

(4)多路径效应

在GPS测量的理想状态下，接收机只接收来自卫星的信号，但在实际的作业中被测站周围的反射物所反射的卫星信号如果进入接收机天线，就将和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观测值偏离真值，产生所谓的多路径误差[6]。而这种由于多个路径的信号传播所引起的干涉时延效应就被称为多路径效应。多路径效应严重损害了GPS测量的精度，是GPS测量中的一个重要误差源。因此，在对CORS参考站进行选址时，多路径效应误差需要特别注意[7]。通过对5个拟选站址观测数据进行质量分析，最终得到5个选址L1、L2载波多路径误差如表2所示：

新增5个参考站选址测试多路径误差表 表2

从表2可以看出，5个参考站的选址，GPS卫星L1、L2载波多路径效应平均值均优于 0.35 m，GLONASS卫星L1、L2载波多路径效应平均值均优于 0.42 m，BDS卫星L1载波多路径效应平均值均优于 0.35 m。

(5)信噪比

在GPS测量中，信噪比指的是接收机接收卫星信号的功率S和干扰信号功率N的比值，即S/N。由于干扰信号在实际作业中是无法消除的，所以当信噪比的值越大接收机接收卫星信号的效果就会越好。在CORS参考站选址中对信噪比进行分析能够有效反映出选址周边的信号干扰情况。5个参考站选址的信噪比情况如表3所示：

参考站选址信噪比 表3

续表3

从表3可以看出，在10°～15°高度角的L1载波信噪比均大于5，L2载波均大于2.5。

4 结 论

通过对YCCORS新增5个参考站的测试数据进行数据质量分析可以看出，5个选址的数据质量、观测环境良好，均符合CORS参考站建设标准。通过对测试数据的质量分析，不仅能够客观了解参考站周边的环境是否符合建站标准，也为确保参考站建成后的良好运行提供了参考依据。

[1] 张婷，栗靖，朱大为等. CORS系统的应用现状及建立的必要性[J]. 现代导航，2012，4： 268～270.

[2] 陈俊勇，党亚民. 全球导航卫星系统的进展及建设CORS的思考[J]. 地理空间信息，2009，7(3)： 1～3.

[3] CH/T2008-2005. 全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范[S].

[4] 黄育华，倪宏宇. CORS服务网的技术研究[J]. 地理空间信息，2008，6(1)：34～36.

[5] 焦磊，姜庆国，徐剑锋. 几何精度因子对卫星导航系统的影响[J]. 现代导航，2011，6(4)：283～287.

[6] 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设施[J]. 武汉大学学报·信息科学版，2003，28(3)：259～264.

[7] 李征航，黄劲松. GPS测量与数据处理[M]. 武汉大学出版社，2010.

Location Analysis of Reference Stations of YiChang CORS

Lu Li

(Surveying and Mapping Detachment of Yichang City，Yichang 443000，China)

Introduced Yichang continuous operation GPS reference station (YCCORS) 5 new Reference Site Selection process，using TEQC、RTKLIB software，for 24 consecutive hours GNSS observation data for the selected site location for quality analysis，from data integrity，and more many aspects path effects，signal to noise ratio of the GNSS observation data to assess the location，refer to “global navigation satellite systems continuously operating reference station network construction specifications” to determine the siting，construction and implementation.

CORS；TEQC；multipath；location

1672-8262(2017)03-90-04

P228.4

B

2016—10—31

卢立(1985—)，男，工程师，硕士，主要从事城市测绘技术工作。