“陆态网络”GNSS区域站观测环境变化对数据质量的影响

白 冰，龚真春，宋 宁，林成寿

（32016部队,甘肃 兰州 730020）

中国大陆构造环境监测网络(简称“陆态网络”：CMONOC)是由260个GNSS连续观测基准站、2000个非连续观测的GNSS区域站构成。自2012年3月竣工运行以来，已在保障和服务地震预测、天气预报、抗震救灾、边界勘测、测绘基准建设及科学研究等多领域得到了广泛的应用[1]。

在“陆态网络”GNSS基准站、区域站建站之初，为保证GNSS数据观测质量，严格依据《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T 18314—2009)和《地壳运动监测技术规程》进行了点位的选址[2]。随着建站时间的推移和社会经济的快速发展，相当数量的GNSS站址观测环境发生了较大变化，如周围新增建筑物、树木、农田、通讯基站等，一定程度对观测数据质量产生了影响。本文结合“陆态网络”宁夏境内GNSS区域站定期观测任务之际，针对观测环境发生了较大变化的区域站进行GNSS观测数据质量全面检查与评估，分析数据质量超限的原因，并提出可行的解决办法。

1 “陆态网络”GNSS区域站简介

“陆态网络”2000个非连续观测的GNSS区域站较均匀地覆盖中国大陆，大部分地区的站间距离小于100km，在重要的强构造活动区域、主要地震构造带和地震重点监视区，进行大幅度的加密，站间距离为30～70km，如图1所示。主要是实现对中国大陆地壳运动整体格局的高分辨监测、局部区域地壳形变和构造运动的精细监测，确保有效分辨5级以上地震产生的地壳变形，并兼顾国防军事测绘和国家测绘基准对高密度地面控制网的需求。

GNSS区域站以定期与不定期相结合的方式进行观测，通常情况下，定期观测每2年1次[3]。

图1 “陆态网络”GNSS区域站（蓝色）分布图

2 GNSS区域站观测数据质量评价指标

根据《中国地壳运动观测技术规程》和观测作业要求，规定“陆态网络”GNSS区域站观测数据质量采用TEQC软件进行检核，数据质量评价指标有4项：观测数据有效率(effective)、观测值和周跳比(o/slps)、L1伪距多路径效应值MP1和L2伪距多路径效应MP2值。具体为“有效观测时段内，高度角在10°以上的有效观测量应不低于80%，多路径效应MP1和MP2的均值应小于0.5m，观测值和周跳比(常采用较为直观的值，即每千历元的周跳数来表示，值越小，说明数据质量越好）低于10。”文章以此为标准，作为判断数据质量的指标限值。有关TEQC软件的功能及4项质量评价指标的具体内容，这里不再赘述[4，5]。

3 观测环境变化与数据质量分析、评价

3.1 数据来源

“陆态网络”宁夏境内39个GNSS区域站定期复测任务所采用观测仪器为大地型GNSS双频接收机和扼径圈天线，型号为TOPCON NET-G3A、TRIMBLE NetR9，每台仪器测前、测后的均严格进行了仪器检定。主要观测参数为：每一测站连续观测4天，有效观测时段数≥4，时段长度≥23.5h，采样率30s、卫星截止高度角≥5°。

3.2 观测数据质量分析

依据测量规程要求，利用TEQC软件对“陆态网络”宁夏境内39个GNSS区域站观测数据进行检查，用上述的4项质量指标对观测数据质量进行分析评价。最终检查分析结果为：39个区域站的在4个有效观测时段内，观测数据有效率全部高于89%，37个区域站达到了95%以上，其中DB05、G007区域站的观测数据有效率均相对较低，分别为89%、90%；DB05、G007区域站的每个观测时段的多路径效应MP1、MP2的值全部大于0.5m，超过指标规定限值，其余37个区域站的MP1、MP2值全部保持在0.5m以内；39个区域站观测数据的值远优于10的规定限值。

3.3 超限数据原因分析

DB05、G007区域站连续4天的观测数据质量统计见表1。

表1 DB05、G007区域站质量统计

从表1可知，DB05、G007区域站在4个有效观测时段内，MP1和MP2均超过规定限值0.5m。其中，DB05第 4观测时段、G007第 1观测时段的MP1和MP2值大于其他时段。为做进一步的深入分析，现以DB05区域站第4时段、G007区域站第1时段内每个观测历元的多路径效应为例来说明。如图 2、图 3、图 4、图 5所示。

图2 DB05区域站第4时段多路径效应MP1图

图3 DB05区域站第4时段多路径效应MP2图

图4 G007区域站第1时段多路径效应MP1图

图5 G007区域站第1时段多路径效应MP2图

从图2、图3、图4、图5中可看出，在有效观测时段内，2个区域站每个观测历元数据的MP1和MP2值的总体上大于规定的限值(0.5m)，个别观测历元数据的MP1、MP2值出现了大的突变，进而出现该观测时段的MP1、MP2均值大于0.5m。

限于篇幅，依照实地观测时所拍摄的点位环境照片，现仅给出这2个区域站的部分环境照片，如图 6、图 7、图 8所示。

图6 DB05区域站远景西照片

图7 G007区域站远景西照片

图8 G007区域站远景北照片

由图6可知，DB05站址观测时位于蔬菜大棚内，观测时无法进行拆除，对卫星信号遮挡严重。由图7、图8可知，G007站址西侧有大型广告牌，遮挡高度角约为40°；西偏北方向有在建楼层，遮挡高度角在45°以上，均对卫星信号产生了较大遮挡。以上观测环境发生的较多变化，是导致这2个测站观测数据质量不合格的根本原因。

4 结论

GNSS观测数据质量的好坏直接影响到应用和研究成果的可靠性和准确性。DB05、G007区域站观测数据质量较差，主要是由站址周围观测环境发生变化所致，管理维护部门可据此作为维护管理的依据，后续对这2个站址的观测环境予以解决，如对DB05站址可协调拆除蔬菜大棚；对G007站址周边环境变化持续跟踪，视后期观测数据质量，可考虑保留或搬迁选址重建。