应用TEQC对GPS连续参考站数据进行质量分析
摘要：应用TEQC数据预处理软件，对苏州CORS7个站5个月观测资料进行质量分析，并按照IGS的质量标准给出该系统的数据质量报告，从而更有效的掌控GPS参考站的运营信息。
关键词：TEQC；苏州CORS；数据质量分析
GPS连续参考站的建立包括站址的选择、观测墩的设计与建造、网络的布设等工作，在没有对参考站的观测数据进行品质分析的情况下，参考站系统往往也运行得非常的有效，即使是某一参考站的观测质量或者是某一时段观测质量的不稳定，无论是Trimble 的GPSNET、还是Leica的Spider，对于市域级的参考站系统，均能自动剔除和修复一些观测的粗差或者周跳，对处理的结果没有明显的影响。
但是为了确保GPS的解算质量以及省域级或更大区域连续参考系统的运行，在站址选择的时候，对GPS接收机的观测数据进行必要的质量分析，从而更清楚地了解拟建站点周边的环境是否存在对参考站的干扰、有否引起多路径效应的反射物、以及电离层对流层的影响情况，对确保系统建设质量具有重要意义。
TEQC是由UNAVCO Facility为研究GPS监测站数据管理服务而研制的公开免费软件，被广泛应用在城市、大型工程控制网的GPS数据预处理，有助于对观测误差的分析，特别是提高测量成果的精度。
通过对苏州连续参考站系统7个Trimble接收机几个月的连续观测数据的质量检测和分析，对连续参考站址的周边环境有了更清晰的认识，并不断积累了经验，为其他地区或省域在参考站选址时提供有力的依据。
1 TEQC对GPS数据分析原理
TEQC简单易用功能强大，它包括数据格式转换、编辑和质量检核三大功能。
TEQC中的质量检核部分对GPS/GLONASS伪距和相位观测量，以线性组合的方式分析L1、L2的多路径效应，电离层对L1载波的相位影响，电离层延迟的变化，L1、L2的信噪比以及接收机的钟漂和周跳等。
在其结果摘要文件（*.00s）中，列出了历元、观测值统计、观测失锁统计、观测值删除统计以及比较重要的结果参数MP1、MP2、o／slps值。其中MP1、MP2分别表示L1、L2载波上的多路径效应对伪距和相位影响的综合指标，o／slps表示观测值和周跳比，能直接反映出数据的周跳情况。
其中、分别是双频伪距观测值，1p2p1φ2φ、为相位观测值。观测值和周跳比以另外一种形式CSR来表示：
结果文件*.ion、*.iod分别是观测时段的电离层延迟与变率，*.sn1、*.sn2分别是L1、L2信噪比。
其中1λ、2λ是波长，L1、L2是双频载波相位观测值，、是整周模糊度，、是双频载波相位观测值的多路径效应，1n2n1m2mα是L1、L2的频率的平方比（）。 2221/ff=α
GPS观测站点的观测环境、观测数据的质量反映在MP1、MP2、CSR值上。
2 苏州连续参考站的计算与分析
2.1 苏州连续参考站说明
苏州连续参考站系统有7个固定站组成，基本覆盖苏州五县一市8700平方公里的行政管辖区域。其中TAOY、WEIT、XISH站采用的是Trimble NetRS+Zephyr Geodetic/Radome接收机，另外DISH、WANT、SANX、FUQI四个站采用的是Trimble 5700+Zephyr Geodetic/Radome接收机。7个固定连续运行GPS参考站，通过计算机、数据通信和互联网SDH技术组成的网络，实时地向控制中心传输观测值。控制中心数据采样间隔时间为1秒，数据文件以12小时为单位分别存档。 图 1 苏州GPS连续参考站系统
系统自建成之日起，运行稳定。本次分析采用2006年7月1日至2006年11月30日之间，共153天采样间隔为30秒的观测数据。
2.2 计算与分析
利用TEQC软件来检测观测数据，如对连续参考站WEIT2006年10月30日16：00至2006年10月31日16：00之间的观测数据WEIT.06O进行分析，取得该24小时所有能观测到的所有卫星多路径效应波动及L1、L2的信噪比。
从公式（1）可以看出，没有周跳的情况下，MP1、MP2 主要反应伪距的多路径效应，可用来衡定多路径效应的影响程度。TEQC通过对最近20分钟的观测数据求得MP1、MP2的平均值，再减去该平均值作为多路径效应的波动结果（有正有负）。可以利用Qcview软件对数据质量检查结果生成的各个视图文件中的单颗卫星的数据波动曲线进行分析，由于是纯DOS界面的程序，交互性差，因此在Matlab软件中实现用色带来反应所有观测卫星的多路径效应。从图2可以看出，WEIT站L2的多路径效应还是比较严重的。静态解算时，通过分析可以有效剔除某一卫星在某一时段观测质量比较差的数据，比如S24号卫星初始段（16：00-16：45）的观测值，以提高静态解算的结果。
一系列的设置试验结果表明，随着卫星高度角的降低，信噪比也会降低，多路径效应、电离层影响都会加剧，从而对成果造成影响。从图4、图5可以清楚地看出信噪比非常好，说明参考站高度角的设置是合适的。
通过每天的质量检测报告，表1汇总了苏州7个连续参考站的CSR、MP1和MP2的月平均值。
IGS(International GPS Service)的数据质量检测分析显示，超过半数的IGS站的CSR年平均值小于5，2／3以上的CSR平均值是在10以下。对于多路径效应而言，2／3的IGS站的MP1平均值小于0．5，而2／3的MP2平均值小于0．75[错误！未定义书签。]。
从表1中可见，这些连续观测站的数据质量都比较稳定。使用NetRS设备CORS站的CSR值远小于IGS站CRS的平均值，使用Trimble 5700的CORS站中DISH、SANX两个的CSR值比其他的台站的CSR值尽管明显高出很多，可能是因为该两组设备自2001年以来一直作为常规RTK的基站，使用时间久了以后的老化，但从数据上看相对本系统比较稳定，从GPSNET的解算来看也没有发现任何的问题，需要加强日常的观察后再分析。所有GPS站的MP值均小于IGS站的平均值，也很稳定，表明设备连续长时间工作仍能保持良好的状态，同时周边环境未发生变化。
文献[4]叙述了台风会引起MP2的偏高，06年7月份台风“碧利斯”登陆浙江，苏州只是受到微弱外围影响，因此整个7月的MP2也是非常稳定，未发现大的局部波动。
3 结论
利用TEQC软件，对苏州CORS站的数据进行质量检测，从得到的结果看，数据质量都非常稳定，基本符合IGS站标准，各站址的观测环境良好。通过对数据质量检测不仅帮助了解CORS站周边观测环境的好坏以及是否存在观测条件较大的变动，比如站附近电磁干扰，或暂时性的遮蔽造成GPS信号中断；而且及时了解设备使用过程中故障、老化等原因的变化趋势影响数据的质量。
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