快速星历与精密星历对基线解算和平差结果的影响

摘 要： 在数据处理中，为求得高精度的点位坐标，基线解算一般采用精密星历。精密星历要在观测两周后才能得到，而快速星历在观测$, 6 后就能得到。分析了两种星历误差对基线解算、网平差计算结果的影响，结果表明，对于一般的工程控制网而言，快速星历能够达到与精密星历同样的效果。

关键词： 星历误差 快速星历 精密星历 基线解算

工程控制网一般规模较小，边长较短（ 短于$"";<），在同样观测时间内，快速星历能否达到精密星历的解算效果，值得进行考虑。本文首先对=>? 提供的广播星历、快速星历、精密星历的精度进行分析，从理论上探讨其对定位精度的影响；比较快速星历、精密星历差异。最后，根据$ 个工程实例，比较了两种星历对基线解算，>@? 网平差的影响。

1 卫星星历来源及其精度

目前，国际=>? 服务局无偿向全球用户提供>@?的各种信息，如>@? 卫星星历、=>? 站坐标及其运动速率、=>? 站所接收>@? 信号的相位和伪距数据、地球自转速率等。这些信息在大地测量和地球动力学方面支持了无数的科学项目，包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、地壳运动等项研究［$］。

就星历而言，=>? 现提供* 种卫星星历：预报星历（=>@）、快速星历（ =>A）、精密星历（ =>?）。预报星历（=>@）提供!( 6 后的预报星历；快速星历（ =>A）提供(’ 6 后的星历；精密星历（ =>?）提供! 周后的星历。由于卫星在运行中受到多种摄动力的复杂影响，通过地面监测站又难以可靠地测定这些摄动力的影响，在星历预报时会产生较大的误差。其误差主要取决于诸如跟踪网的规模、跟踪站的分布、跟踪方法及轨道计算的数学模型和软件等因素［!］。

在一个观测时间段内，星历误差是系统误差（ 起算数据误差）。它严重影响单点定位的精度，也是精密相对定位中的重要误差源。广播星历根据美国>@?控制中心跟踪站观测数据进行拟合外推得到，是通过>@? 卫星发布的一种预报星历。由于目前还不能充分了解作用在卫星上各种摄动因素的大小及其变化规律，预报星历存在较大的误差。目前广播星历主要用于导航定位和低等级的工程测量。

精密星历是根据全球>@? 跟踪网的观测数据进行拟合得到，它是在已知精确位置的点上跟踪卫星来计算观测瞬间卫星的真实位置，从而获得准确可靠的精密星历。精密星历有一定的时间延迟，一般要两周后才能得到，常用于精密定位。而快速星历在$ 天以后得到，常用于大气的水汽含量、电离层计算等。* 种星历的精度如表$ 所示，分别为!"" B<、$" B<、# B< 不等［*］。

2 星历误差对相对定位精度的影响

!"# 相对定位采用载波相位观测值为基本观测量，相对定位的结果是同步观测所得基线三维坐标差。对同一卫星而言，星历误差对不同观测站同步观测量的影响具有很强的相关性，在求坐标差时，共同的影响可自行消除，尤其是基线较短时，效果更为明显。星历误差对相对定位的影响可按（$）式进行估算
式中：! 为基线长，%! 为卫星星历误差引起的基线误差，%# 为星历误差，! 为卫星至测站的距离，%# $ ! 为星历相对误差。对于() *+ 长的基线，取! , ’’ )))*+，%# , ’ +，相当于广播星历精度，则%! , -. /( ++，对高精度的控制网而言，这一误差不容忽视；因此规模较大、精度要求较高的控制网必须采用精密星历计算。

3 快速星历与精密星历比较

对0!# 提供的两种星历进行比较，选取的星历年积日为$ $/)，与之对应的!"# 周为$’ /1)。比较的方法是比较当日-$ 颗卫星两种星历同一时刻卫星轨道标之差，并对差值进行统计。图$ 为$ $/) 当日-$颗卫星所有历元快速星历、精密星历卫星轨道坐标差，表’ 为差值大小统计结果。

从图$、表’ 可以看出，精密星历与快速星历差别一般小于2 3+。$$/) 当日只有个别星的某一个历元轨道坐标差超过2 3+，但是均小于$) 3+。就基线算而言，按式（’）计算，采用快速星历或精密星历，对短基线解算结果不产生实质性的影响。

4 实例分析

由上述公式可大致根据基线长短、星历类型估计星历误差对基线和定位精度的影响，也可根据实际计算数据计算影响。选取实例为某大型工程首级!"#控制网，控制网最长边(( *+，采用89+:;26)) 型高精度双频接收机观测，每时段观测$) <，采样间隔为-)=。为求得严格基准下的三维空间坐标，与上海!"#综合服务网- 个连续跟踪站联测，因此，网中存在超过$)) *+ 的长边。基线解算采用!>?08 软件，参数选取!>?08 软件默认参数，分别取快速星历（ @A9）、精密星历（ @A=）进行基线解算，平差采用同济大学8!B""#?)- 高精度!"# 后处理软件。表- 给出采用两种星历基线解算各时段精度指标（C9+=），图’、图- 分别为平差后边长互差和平面坐标互差。

由表- 中基线解算的精度指标看，两种星历解算精度无实质差别。图’ 则明显看出，短于$)) *+ 边长互差不超过$ ++，几条大于$)) *+ 的长边边长互差为’ ++。两者计算结果表明，就本例而言，两种星历解算结果，边长无明显差别；同样，平差后所得点位坐标差别亦很小。

5 结束语

工程控制网规模相对较小，边长一般短于"##$%，多数边长在&# $% 以下。理论和实际计算表明，基线解算时采用快速星历或精密星历对计算结果不产生实质性影响。因此对于一般的工程控制网可以采用快速星历进行基线解算，至少在精密星历还没有公布之前，应用快速星历进行初步解算，对工程控制网质量做出初步判断。

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