利用GAMIT 進(jìn)行XMCORS 坐標(biāo)穩(wěn)定性驗(yàn)算

歐陽欣

（廈門市測繪與基礎(chǔ)地理信息中心 福建廈門 361012）

1 引言

XMCORS 網(wǎng)自2010 年底開通以來，已運(yùn)行了9年。2012 年通過城市首級(jí)控制網(wǎng)改造項(xiàng)目，聯(lián)測了周邊JXJA、FJWY、XIAM 等連續(xù)運(yùn)行參考站，獲得了精確的2000 坐標(biāo)（ITRF97 框架、2000.00 歷元），建立了2000 坐標(biāo)與地方坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系；通過精化似大地水準(zhǔn)面，使RTK 作業(yè)能實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)正常高[1]。

廈門市域范圍較小，與鄰市縣交界處多為丘陵地帶，故參考站選點(diǎn)時(shí)周邊寬，市區(qū)密，其站點(diǎn)分布如圖1 所示。參考站作為城市坐標(biāo)的起算依據(jù)，其點(diǎn)位是否穩(wěn)定，運(yùn)行過程中是否發(fā)生了位移，直接關(guān)系到測量成果的可靠性[2]。本文收集到廈門市7 個(gè)參考站5 年的觀測數(shù)據(jù)，通過GAMIT 軟件解算各個(gè)時(shí)期的基線，用GLOBK 將各個(gè)時(shí)期的基線解統(tǒng)一約束到97 框架、2000 歷元，將其平差值與已知數(shù)據(jù)比較，統(tǒng)計(jì)坐標(biāo)較差和均方根誤差RMS，驗(yàn)算站點(diǎn)之間相對(duì)穩(wěn)定性[3－4]。

圖1 XMCORS 站點(diǎn)分布

由于XMTA 站為2013 年初新增，且近期天線處于維修狀態(tài)缺少數(shù)據(jù)，故只計(jì)算了該站點(diǎn)坐標(biāo)，未參與重復(fù)性統(tǒng)計(jì)。

2 數(shù)據(jù)處理

通過收集存儲(chǔ)在服務(wù)器上的歷年觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)一命名、數(shù)據(jù)抽樣為30s 歷元，下載相應(yīng)年積日的精密星歷，更新GAMIT 的相應(yīng)表文件等前期準(zhǔn)備工作后，就可以進(jìn)入基線解算階段了。數(shù)據(jù)處理流程如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)處理流程

2.1 數(shù)據(jù)收集

本次抽取了2011 年至2017 年觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量較好的時(shí)段，以形成各站點(diǎn)的時(shí)間序列，日期、站點(diǎn)數(shù)如表1 所示。

表1 歷年站點(diǎn)數(shù)據(jù)

2.2 數(shù)據(jù)整理

用TEQC 將各期的rinex 數(shù)據(jù)統(tǒng)一為30 秒采樣率，2880 歷元。文件名為sitedoy0.yyo，即：測站名年積日時(shí)段號(hào).年o 格式。

2.3 表文件準(zhǔn)備

GAMIT 軟件需要準(zhǔn)備和更新的幾個(gè)重要表文件：

station.info：特別注意各站點(diǎn)使用的天線類型。

process.defaults：設(shè)置先驗(yàn)坐標(biāo)文件為本地的cors.apr sites.defaults ：將6 個(gè)站點(diǎn)都設(shè)置為平差固定點(diǎn)。

sittbl.各站均給予水平方向0.05m，高程0.1m 約束。

sestbl.采用消除電離層后的組合觀測值。

其他一些表文件需更新到最近的時(shí)間以保證覆蓋處理的時(shí)段。精密星歷.sp3、廣播星歷brdc 文件將在處理過程中自動(dòng)下載。

2.4 基線解算

數(shù)據(jù)處理采用GAMIT 10.60 版本。以GPS Day（年積日）為單位，進(jìn)行基線解算，得到10 個(gè)時(shí)段152 條基線。同步環(huán)Nrms 統(tǒng)計(jì)情況如表2 所示：

表2 同步環(huán)nrms 統(tǒng)計(jì)

由表2 可知，XMCORS 站網(wǎng)的Nrms 值在0.21周左右，說明基線解算時(shí)周跳基本剔除干凈。

2.5 基線重復(fù)性統(tǒng)計(jì)

XMCORS 站為多時(shí)段觀測，基線重復(fù)性按下式計(jì)算[5]：

其中，n 為同一基線的觀測時(shí)段總數(shù)；Li為一個(gè)時(shí)段基線分量或邊長；σ2Li為i 時(shí)段相應(yīng)的分量的方差；Lm為各時(shí)段的加權(quán)平均值。

進(jìn)一步以各條基線重復(fù)性為觀測值，用線性擬合求出重復(fù)性的常數(shù)部分和與邊長成比例的部分：

采用自編程序，計(jì)算全部7 個(gè)站點(diǎn)21 條基線結(jié)果如表3 所示：

表3 各分量擬合系數(shù)

由于基線較短，各分量重復(fù)性隨長度變化不明顯，N/E 方向甚至反方向變化。U 分量隨高差變化相對(duì)明顯，從一方面反映GPS 基線平面精度大于高程。

3 GPS 網(wǎng)平差

利用各站2000 國家大地坐標(biāo)，約束所有6 個(gè)站，經(jīng)GLOBK 平差，統(tǒng)計(jì)各期Wrms 值,結(jié)果如表4所示：

表4 單日CORS 站空間坐標(biāo)精度統(tǒng)計(jì)

由表4 可知，單日解CORS 站均方根誤差平均值為：東西分量E 1.17mm，南北分量N 2.07mm，高程分量U 2.62mm，各期與已知坐標(biāo)符合很好。

4 XMCORS 網(wǎng)站點(diǎn)穩(wěn)定性分析

在進(jìn)行XMCORS 網(wǎng)站點(diǎn)穩(wěn)定性分析時(shí)，主要利用各站點(diǎn)5 年的單日解坐標(biāo)解算成果，形成時(shí)間序列，根據(jù)時(shí)間序列特性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。各站點(diǎn)每年的平均RMS 已在表4 中給出，限于篇幅，圖3 只列出偏差最大的一個(gè)站點(diǎn)（XMZC）時(shí)間序列圖，該站在2012 年第310 天更換了天線，更換天線后高程方向與原坐標(biāo)差異更小。

圖3 XMZC 站時(shí)間序列

由表4 及圖3 可知，XMCORS 網(wǎng)整體變化不大，各站相對(duì)穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

GAMIT 軟件雖然操作比較繁瑣，在解算過程中容易出錯(cuò)，但由于各參考站能形成質(zhì)量較高、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的單天觀測數(shù)據(jù)，測站信息穩(wěn)定且具有高精度的先驗(yàn)坐標(biāo)，較容易實(shí)現(xiàn)批處理。在實(shí)際處理過程中發(fā)現(xiàn)一些問題：

（1）必須清楚各站點(diǎn)的天線類型。如天寶的Choke-ring 系列，外觀相似，但不同的型號(hào)相位中心改正不一樣，解算結(jié)果差異很大。

（2）2011 年1 月7 日前的數(shù)據(jù)解算結(jié)果不理想，基線間高程方向中誤差達(dá)到2cm，平差后XMDM站高程差8cm，一直未找到原因。

（3）若處理5 年間全部觀測數(shù)據(jù)，形成密集的時(shí)間序列圖，則各站點(diǎn)的NEU 方向季節(jié)性變化將更直觀。