昆明周边IGS跟踪站数据质量统计与评估

杨勇喜，王 媛，闻 平，吴弦骏

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，昆明 650051)

昆明周边IGS跟踪站数据质量统计与评估

杨勇喜，王 媛，闻 平，吴弦骏

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，昆明 650051)

为了在高精度GNSS网解算时更有效地选取IGS跟踪站，提出对IGS跟踪站的GNSS数据质量进行统计和评估。采用TEQC软件对2016年昆明周边21个IGS跟踪站的GNSS观测数据进行研究，结果表明：KUNM和XIAN跟踪站无可用数据，16个IGS跟踪站的数据天数在200 d以上；PIMO跟踪站数据有效率最低，为83 %，数据有效率95 %以上的跟踪站共有11个；TCMS跟踪站受多路径效应影响最小，IISC、PIMO、SHAO和ULAB 4个IGS跟踪站受多路径效应影响较大；PIMO和SUWN跟踪站观测数据周跳严重，CSR值在5.5以上。

IGS跟踪站；TEQC软件；数据有效率；多路径效应；CSR值

0 引言

全球卫星导航系统(global navigation satellite system，GNSS)已被广泛应用于地学研究领域。国际GNSS服务(International GNSS Service，IGS)是由国际大地测量协会(International Association of Geodesy，IAG)于1994年成立的国际协作组织，旨在为地球参考框架、地球旋转、地球观测，以及定位、导航、授时(positioning，navigation and timing，PNT)以及其他应用领域提供高质量的GNSS观测数据和产品[1]。大型水利水电工程中，高精度的GNSS控制网成果需要联测IGS跟踪站，从而纳入国际地球参考框架(international terrestrial reference frame，ITRF)[2]。

滇中引水工程作为一项特大型跨流域调水工程，需要可靠的高精度测量控制网提供保障。为满足工程建设、竣工验收和安全运行等阶段的需求，拟建立一等和二等平面控制网，其中，一等平面控制网按B级GNSS网的技术要求建立。根据规范要求，B级GNSS网应该以适当数量和分布均匀的A级GNSS网点或IGS跟踪站的坐标和原始观测数据为起算数据[3]。IGS跟踪站24 h连续观测，数据提供公开下载，而且其坐标值更新及时；为将测量控制网纳入ITRF框架，联测IGS跟踪站更具优势。

为满足滇中引水工程B级GNSS网的解算需要，本文对昆明周边IGS跟踪站的数据质量进行统计和评估，以利于解算过程中IGS跟踪站的选取。

1 软件和质量指标

TEQC(translate，edit，quality check)是一个操作相对简单、功能较为强大的GNSS数据预处理软件[4]，广泛应用于GNSS数据质量的检查和分析中[5-10]。TEQC软件是通过输入命令行参数运行的，其主要的功能有：1)数据格式转换，将不同型号仪器的原始数据文件转换为标准数据格式；2)接收机自主交换格式(receiver independent exchange format，RINEX)数据编辑，可以修改文件头部分，也可以对rinex数据根据需要进行分割与合并、观测值类型的删减、卫星系统的选择、数据采样率的设置、卫星高度角的设置等；3)数据质量检查，用于检查双频GNSS接收机动态和静态数据的质量[4]。本文采用的TEQC版本号为“2016Nov7”。

TEQC的质量检查功能是基于伪距观测值和载波相位观测值的线性组合，计算出相应的指标，同时生成结果文件。主要的质量指标位于S文件中，以BJFS跟踪站为例，S文件中典型的汇总信息如表1所示。

表1 S文件汇总信息

表1中：hrs表示持续观测时间(单位：h)；dt表示观测值的时间间隔(单位：s)；#expt、#have分别表示理论观测值个数与实际观测值个数；%表示数据有效率，是#expt和#have的比值；o/slps表示观测值和周跳的比值，反映GNSS数据的周跳情况；mp1、mp2分别表示L1、L2载波的多路径效应(单位：m)，其计算公式[9]为：

(1)

(2)

式中：P1、P2分别为L1、L2波段上的伪距观测量；Φ1、Φ2分别为L1、L2波段上的载波相位观测量；α为L1、L2波段的频率f1、f2之比的平方和。

本文采用周跳率(cycle slip rate，CSR)作为周跳情况的评价指标，从而更加直观地反映周跳情况，其定义为

(3)

式中：R为o/slps值；CSR的含义是1 000个有效观测值含有的周跳个数。

本文对昆明周边IGS跟踪站数据进行质量统计和评估采用的指标主要包括观测数据的天数、数据有效率、多路径效应、CSR。

2 质量检查和评估

昆明的概略坐标为25°N、102°E，采用就近原则，拟以周边的IGS跟踪站作为联测点。在0°N—50°N、70°E—130°E范围内，昆明处于中间位置，包含的IGS跟踪站共有55个，能够满足联测的需要；因此选择该范围内的IGS跟踪站作为研究对象。由于部分IGS跟踪站没有可用的坐标值，联测这些IGS跟踪站是没有意义的。剔除无可用坐标的IGS跟踪站，选定BJFS、CHAN、CHUM、DAEJ、GUAO、HYDE、IISC、KUNM、LHAZ、NTUS、PIMO、POL2、SHAO、SUWN、TCMS、TNML、TWTF、ULAB、URUM、WUHN和XIAN等21个IGS跟踪站的GNSS数据进行质量检查和评估。图1给出部分IGS跟踪站的分布情况，位置相近的IGS跟踪站仅保留一个。

图1 昆明周边IGS跟踪站位置

下载2016年21个IGS跟踪站的观测数据，图2给出各个IGS跟踪站观测数据的总天数。结果显示，KUNM和XIAN 2个跟踪站全年无数据，GUAO和NTUS 2个跟踪站数据天数不足50 d，WUHN跟踪站数据天数不足200 d，其他16个IGS跟踪站数据天数都在200 d以上，其中300 d以上的跟踪站有13个。

图2 IGS跟踪站观测数据天数统计

由于KUNM和XIAN跟踪站无数据，以下统计计算不再考虑这2个跟踪站。图3给出19个IGS跟踪站观测数据的有效率统计情况，同时给出数据有效率和一年内数据有效率的中误差。统计结果显示：PIMO跟踪站数据有效率最低，为83 %；URUM、IISC和WUHN 3个跟踪站的数据有效率也都在90 %以下；数据有效率95 %以上的跟踪站共有11个。NTUS和WUHN跟踪站有效率中误差在10 %以上，经分析，是由某些天观测数据有效率过低引起的，例如对于WUHN跟踪站第146天，有效率为14 %。在联测IGS跟踪站时，应剔除有效率较低的数据。

图3 IGS跟踪站观测数据有效率统计

对19个IGS跟踪站的mp1和mp2分别统计，如图4所示。统计结果显示，IISC、PIMO、SHAO和ULAB 4个IGS跟踪站的mp1、mp2值都在0.5 m以上，说明跟踪站受多路径效应影响较大。13个IGS跟踪站的mp1值小于0.5 m，14个IGS跟踪站的mp2值小于0.5 m。TCMS跟踪站受多路径效应影响最小。需要注意的是，CHAN跟踪站mp1、mp2值从第342天的0.27、0.27突增到0.46、0.47 m，并保持稳定，其原因有待进一步研究。ULAB跟踪站第235和236天的mp1、mp2值达到1 m以上。

反映IGS跟踪站观测数据周跳情况的CSR指标统计如图5所示。结果显示，LHAZ、HYDE、SUWN和PIMO 4个跟踪站的CSR值大于2，SUWN和PIMO 2个跟踪站的CSR值更大，都在5.5以上。CHAN跟踪站的中误差最大，为4.3，经分析是由第195和196天周跳严重引起的。综合考虑，PIMO和SUWN跟踪站周跳情况较为严重，在联测这2个IGS跟踪站时一定要谨慎。

图4 IGS跟踪站多路径效应统计

图5 IGS跟踪站CSR统计

3 结束语

本文对2016年昆明周边21个IGS跟踪站的GNSS观测数据进行质量检查和评估，对于联测过程中IGS跟踪站的选取具有一定的参考价值，研究得到的主要结论如下：

1)KUNM和XIAN跟踪站无可用数据，16个IGS跟踪站的数据天数在200 d以上。

2)PIMO跟踪站数据有效率最低，为83 %，数据有效率95 %以上的跟踪站共有11个。

3)TCMS跟踪站受多路径效应影响最小，IISC、PIMO、SHAO和ULAB 4个IGS跟踪站受多路径效应影响较大。

4)PIMO和SUWN跟踪站观测数据周跳严重，CSR值在5.5以上。

[1] DOW J M，NEILAN R E，RIZOS C.The international GNSS service in a changing landscape of global navigation satellite systems[J].Journal of Geodesy，2009，83(3)： 191-198.

[2] 杨爱明，严建国，杨成宏，等.南水北调中线工程施工测量控制网系统研究[J].人民长江，2010，41(19)：30-33.

[3] 全国地理信息标准化技术委员会.全球定位系统(GPS)测量规范：GB/T 18314-2009[S].北京：中国标准出版社，2009：9.

[4] UNAVCO Facility.TEQC-the toolkit for GPS/GLONASS/Galileo/SBAS/Beidou/QZSS Data[DB/OL].(2016-11-06)[2017-01-22].http：//facility.unavco.org/software/teqc/tutorial.html.

[5] 张亦梅，特木其勒，刘可，等.应用TEQC对湖北省陆态网络连续站的观测数据进行质量分析[J].大地测量与地球动力学，2011，31(增刊)： 94-97.

[6] 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.

[7] 聂兆生，黄勇，刘刚，等.湖北CORS系统数据质量评估分析[J].大地测量与地球动力学，2013，33(6)：53-56，61.

[8] 陈超贤，陈光，王青平，等.福建GPS连续观测台网数据质量检测与分析[J].大地测量与地球动力学，2014，34(4)：17-20.

[9] 李军，王继业，熊熊，等.东北亚地区GPS观测数据质量检测和分析[J].武汉大学学报(信息科学版)，2006，31(3)：209-212.

[10] 张阿丽，熊福文，朱文耀.ITRF南山GPS连续参考点数据质量分析[J].地理空间信息，2015，13(3)：90-92，95.

GNSSdataqualitystatisticsandevaluationofIGSstationaroundKunmingcity

YANGYongxi，WANGYuan，WENPing，WUXianjun

(PowerChina Kunming Engineering Corporation Limited，Kunming 650051，China)

In order to effectively select IGS stations in the solution of high-accurate GNSS network，the paper proposed to statistically analyze and evaluate the data quality of GNSS for IGS stations.The quality of GNSS data from 21 IGS stations around Kunming City in 2016 were statistically studied with TEQC software.Result showed that there was no available data for KUNM and XIAN stations，and there were more than 200 days available for 16 IGS stations；the ratio of data availability of PIMO station was the lowest，only 83 %，while those of 11 IGS stations were more than 95 %；the multipath effect on TCMS station was the weakest，while that on IISC，PIMO，SHAO and ULAB stations were significantly；the cycle slips of PIMO and SUWN stations were serious with CSR value above 5.5.

IGS；TEQC；ratio of data availability；multipath effect；CSR value

2017-02-27

杨勇喜(1989—)，男，河南周口人，硕士，助理工程师，研究方向为GNSS数据处理与分析。

杨勇喜，王媛，闻平，等.昆明周边IGS跟踪站数据质量统计与评估[J].导航定位学报，2017，5(4)：119-122.(YANG Yongxi，WANG Yuan，WEN Ping，et al.GNSS data quality statistics and evaluation of IGS station around Kunming city[J].Journal of Navigation and Positioning，2017，5(4)：119-122.)

10.16547/j.cnki.10-1096.20170422.

P228

A

2095-4999(2017)04-0119-04