基于TEQC的深圳市连续运行参考站数据质量分析

杨凡敏 张远

摘 要：本文利用TEQC软件从多方面对深圳市连续运行参考站（SZCORS）全部5个参考站连续半年的观测数据进行质量检核与分析。分析结果表明：SZCORS各参考站总体运行良好，能为广大SZCORS系统用户提供较好的GNSS观测数据；数据完好率、周跳比和信噪比指标均达到IGS站标准，其中南山站数据完好率及龙岗站周跳比值略高于规范标准，且南山站多路径效应误差较大。

关键词：SZCORS；TEQC；数据质量分析；质量检核

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）07-0031-04

Data Quality Analysis of Shenzhen Continuous Operation

Reference Station Based on TEQC

YANG Fanmin ZHANG Yuan

（School of Architecture and Surveying & Mapping Engineering， Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou Jiangxi 341000）

Abstract： In this paper， we used TEQC software to check and analyze the data from all 5 reference stations of Shenzhen continuous operation reference station （SZCORS） for six consecutive months. The analysis results showed that the overall good operation of each SZCORS base station， GNSS data could provide better SZCORS for the majority of users of the system； data intact rate， cycle slip ratio and signal-to-noise ratio indicators have reached the standard of IGS station， which Nanshan station and Longgang station data integrity rate jumps were higher than standard， and Nanshan station the effect of the error path.

Keywords： SZCORS；TEQC；data quality analysis；quality check

1 研究背景

连续运行参考站系统（Continuously Operating Reference Stations，CORS）是当代GNSS技术发展的热点之一，是多功能、多用途的综合服务定位网络，是城市数字化建设的基础工程。

深圳市连续运行参考站系统（Shenzhen Continuously Operating Reference Stations，SZCORS）是我国建立的第一个实用性的实时动态CORS系统，于2003年正式运行。SZCORS在全市范围内共设有5个参考站，分别为大鹏站（SZDP）、建艺站（SZJY）、龙岗站（SZLG）、南山站（SZNS）和石岩站（SZSY），从而形成一个高精度、高时空分辨率、高效率和高覆盖率的全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS），各参考站的分布如图1所示。SZCORS自建成以来，所提供的各项实时及事后服务被广泛应用于各级测绘部门的日常生产，为各类建设项目提供了坚实可靠的支持，同时在国土等部门中也得到了普及应用，产生了良好的社会和经济效益。

参考站连续正常运行是CORS系统充分发挥作用的关键。但是，参考站在运行过程中难免会受到自身及一些外界因素的干扰，从而导致观测数据质量受影响。而观测数据质量好坏不仅直接影响用户使用，而且对后续提供高精度解算數据和实现区域坐标框架的维护及整个CORS系统正常稳定运行也会产生影响。因此，对深圳市连续运行参考站观测数据质量进行分析尤为必要。

鉴于SZCORS运行年限较长且近年来对其观测数据质量分析较少，本文通过对SZCORS系统全部5个参考站2017年7至12月半年的观测数据进行质量分析，以便更好地了解系统，进而更好地提供服务。

2 数据质量评价指标

对SZCORS各参考站获取的观测数据进行质量分析，以检核各参考站是否能输出质量好的GNSS观测数据。所使用的观测数据质量检核软件为TEQC。TEQC（Translation， Editing， and Quality Checking）是UNAVCO研制的GPS/GLONASS数据预处理软件，主要功能包括：格式转换、编辑和质量检核。TEQC的主要原理是利用伪距观测值和载波相位观测值的线性组合来进行GNSS数据中的误差估计，可以反映出GNSS数据的完整性、多路径效应、接收机周跳和卫星信号信噪比等信息，能快速且准确地评定GNSS数据质量。本文通过完好性观测值、多路径效应、周跳比和信噪比指标来评定各参考站观测数据质量情况。

2.1 数据完好率

数据完好率是指完好观测值总数与预计的观测总数的比值，可以反映出参考站附近的遮挡、多路径效应等综合影响。当有效数据率低于85%时，参考站需要变更站址。

2.2 多路径效应

参考站周边电磁环境的干扰、高大建筑物的折射及如树木等障碍物的遮挡均会产生多路径效应[1]。TEQC中反映L1和L2波段多路径效应的是MP1和MP2数值：

[MP1=P1-1+2α-1φ1+2α-1φ2] （1）

[MP2=P2-2αα-1φ1+2αα-1-1φ2] （2）

式中：[P1]和[P2]分别是L1、L2波段测码伪距观测值；[φ1]和[φ2]为L1、L2波段载波相位观测值；[α]为L1、L2波段的频率值之比的平方。從IGS跟踪站的数据统计可知，2/3的IGS站[MP1]<0.5，[MP2]<0.75。

2.3 周跳比

周跳是指在GPS接收机载波跟踪中由于临时失锁，导致载波相位观测中整周计数出现不连续的现象。TEQC中采用电离层残差方法进行周跳的探测与评定，处理结果文件中以o/slps值来表示观测值周跳比。由IGS跟踪站的数据统计可知，o/slps>100。

2.4 信噪比

信噪比（SNR）是指接收的载波信号强度与噪声强度的比值，大多数的接收机将SNR表示成C/N0，单位为dB/Hz。SNR主要受天线增益参数、接收机中相关器的状态和多路径效应三方面的影响，GPS载波的信噪比可以反映载波的信号质量问题。信噪比越大、信号质量越好。根据IGS的数据检测经验值，L1的信噪比大于4dB/Hz，L2的信噪比大于6dB/Hz。

3 数据质量分析

本文设计了一种数据预处理方案，对SZCORS的5个参考站2017年7月至12月共6个月的观测数据进行质量分析。首先对各个站每天的数据进行筛查，由于各种因素（接收机故障、网络故障和断电等）导致的一天观测数据不足24h，按以下原则处理：将观测时段不足0.75d（18h）的数据文件予以剔除。图2为TEQC数据预处理设计流程图。

3.1 数据来源

本文所用参考站观测数据来自深圳市地籍测绘大队数据控制中心；广播星历文件数据则可以从IGS全球数据中心CDDIS（ftp：//cddis.gsfc.nasa.gov/gps/data/daily）下载得到。

3.2 数据质量结果分析

3.2.1 数据完好率分析。完好率平均值统计结果如表1所示。

完好率指标可以反映出参考站附近的遮挡、多路径效应和无线电干扰等综合影响，可以看出大鹏、建艺、龙岗和石岩4个参考站的完好性全年均值整体高于85%，南山站略高于85%，均符合数据规范要求；而龙岗站和南山站有部分天数的数据完整度小于限值85%，与其余三个参考站存在一定的差距。分析原因主要是：龙岗站由于数据完整度波动较大，初步归因于信号干扰；而南山站则由于所在楼层较矮，东南方向受新建高楼的遮挡较为严重，导致数据质量完好率相对较差。大鹏站与建艺站各有一天（年积日分别为230、207）完好率异常（完好率分别为51%、50%）。经调查可知，大鹏站当天有一段时间处于设备故障期；建艺站则是因为期间更换设备操作，这与工作日志记录相一致。

3.2.2 多路径效应分析。SZCORS各参考站的L1多路径误差MP1和L2多路径误差MP2半年变化情况统计分别如图3和图4所示，图中横坐标为年积日，纵坐标为各参考站MP1和MP2值；各参考站MP1和MP2平均值统计结果分别如表2、3所示。

从图6至图10可以看出，SZCORS各参考站L1和L2信噪比值比较稳定。无论是L1还是L2，信噪比值均随高度角呈现一致的规律变化：先是随着高度角上升而增大，而后达到峰值再下降。SNR1基本上大于SNR2，SNR1值的范围为30～50dB/Hz，SNR2值的范围为15～40dB/Hz，符合规范要求。

4 结语

本文基于TEQC软件对SZCORS系统5个参考站2017年7至12月的连续观测数据进行质量分析，从数据完好率、多路径效应、周跳比和信噪比等指标来评定各参考站观测数据质量情况。分析得出：数据完好率质量都较为良好，达到IGS站标准；各参考站的观测环境基本良好，其中南山站多路径误差偏大；各参考站能为广大CORS系统用户提供较好的GNSS观测数据。其中，南山站数据质量虽仍符合要求，数据完好性比例仅略大于阈值要求，相较其他4站数据完好性差距较大，也会对实时差分改正信息精度产生影响，建议对该站点进行迁移；对于龙岗站信号波动较大情况，建议更换新的接收机。

参考文献：

[1]罗和平，吴巍，邱蕾，等.深圳连续运行参考站（SZCORS）的观测数据质量检测与分析[J].测绘与空间地理信息，2011（1）：78-80，83.