白 冰，龔真春，宋 寧，林成壽

（32016部隊(duì),甘肅 蘭州 730020）

中國(guó)大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)稱“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”：CMONOC)是由260個(gè)GNSS連續(xù)觀測(cè)基準(zhǔn)站、2000個(gè)非連續(xù)觀測(cè)的GNSS區(qū)域站構(gòu)成。自2012年3月竣工運(yùn)行以來，已在保障和服務(wù)地震預(yù)測(cè)、天氣預(yù)報(bào)、抗震救災(zāi)、邊界勘測(cè)、測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)及科學(xué)研究等多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

在“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”GNSS基準(zhǔn)站、區(qū)域站建站之初，為保證GNSS數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量，嚴(yán)格依據(jù)《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》(GB/T 18314—2009)和《地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行了點(diǎn)位的選址[2]。隨著建站時(shí)間的推移和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，相當(dāng)數(shù)量的GNSS站址觀測(cè)環(huán)境發(fā)生了較大變化，如周圍新增建筑物、樹木、農(nóng)田、通訊基站等，一定程度對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生了影響。本文結(jié)合“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”寧夏境內(nèi)GNSS區(qū)域站定期觀測(cè)任務(wù)之際，針對(duì)觀測(cè)環(huán)境發(fā)生了較大變化的區(qū)域站進(jìn)行GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量全面檢查與評(píng)估，分析數(shù)據(jù)質(zhì)量超限的原因，并提出可行的解決辦法。

1 “陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”GNSS區(qū)域站簡(jiǎn)介

“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”2000個(gè)非連續(xù)觀測(cè)的GNSS區(qū)域站較均勻地覆蓋中國(guó)大陸，大部分地區(qū)的站間距離小于100km，在重要的強(qiáng)構(gòu)造活動(dòng)區(qū)域、主要地震構(gòu)造帶和地震重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)，進(jìn)行大幅度的加密，站間距離為30～70km，如圖1所示。主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)中國(guó)大陸地殼運(yùn)動(dòng)整體格局的高分辨監(jiān)測(cè)、局部區(qū)域地殼形變和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的精細(xì)監(jiān)測(cè)，確保有效分辨5級(jí)以上地震產(chǎn)生的地殼變形，并兼顧國(guó)防軍事測(cè)繪和國(guó)家測(cè)繪基準(zhǔn)對(duì)高密度地面控制網(wǎng)的需求。

GNSS區(qū)域站以定期與不定期相結(jié)合的方式進(jìn)行觀測(cè)，通常情況下，定期觀測(cè)每2年1次[3]。

圖1 “陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”GNSS區(qū)域站（藍(lán)色）分布圖

2 GNSS區(qū)域站觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)《中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)技術(shù)規(guī)程》和觀測(cè)作業(yè)要求，規(guī)定“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”GNSS區(qū)域站觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量采用TEQC軟件進(jìn)行檢核，數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)有4項(xiàng)：觀測(cè)數(shù)據(jù)有效率(effective)、觀測(cè)值和周跳比(o/slps)、L1偽距多路徑效應(yīng)值MP1和L2偽距多路徑效應(yīng)MP2值。具體為“有效觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，高度角在10°以上的有效觀測(cè)量應(yīng)不低于80%，多路徑效應(yīng)MP1和MP2的均值應(yīng)小于0.5m，觀測(cè)值和周跳比(常采用較為直觀的值，即每千歷元的周跳數(shù)來表示，值越小，說明數(shù)據(jù)質(zhì)量越好）低于10?！蔽恼乱源藶闃?biāo)準(zhǔn)，作為判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量的指標(biāo)限值。有關(guān)TEQC軟件的功能及4項(xiàng)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體內(nèi)容，這里不再贅述[4，5]。

3 觀測(cè)環(huán)境變化與數(shù)據(jù)質(zhì)量分析、評(píng)價(jià)

3.1 數(shù)據(jù)來源

“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”寧夏境內(nèi)39個(gè)GNSS區(qū)域站定期復(fù)測(cè)任務(wù)所采用觀測(cè)儀器為大地型GNSS雙頻接收機(jī)和扼徑圈天線，型號(hào)為TOPCON NET-G3A、TRIMBLE NetR9，每臺(tái)儀器測(cè)前、測(cè)后的均嚴(yán)格進(jìn)行了儀器檢定。主要觀測(cè)參數(shù)為：每一測(cè)站連續(xù)觀測(cè)4天，有效觀測(cè)時(shí)段數(shù)≥4，時(shí)段長(zhǎng)度≥23.5h，采樣率30s、衛(wèi)星截止高度角≥5°。

3.2 觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

依據(jù)測(cè)量規(guī)程要求，利用TEQC軟件對(duì)“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”寧夏境內(nèi)39個(gè)GNSS區(qū)域站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，用上述的4項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。最終檢查分析結(jié)果為：39個(gè)區(qū)域站的在4個(gè)有效觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，觀測(cè)數(shù)據(jù)有效率全部高于89%，37個(gè)區(qū)域站達(dá)到了95%以上，其中DB05、G007區(qū)域站的觀測(cè)數(shù)據(jù)有效率均相對(duì)較低，分別為89%、90%；DB05、G007區(qū)域站的每個(gè)觀測(cè)時(shí)段的多路徑效應(yīng)MP1、MP2的值全部大于0.5m，超過指標(biāo)規(guī)定限值，其余37個(gè)區(qū)域站的MP1、MP2值全部保持在0.5m以內(nèi)；39個(gè)區(qū)域站觀測(cè)數(shù)據(jù)的值遠(yuǎn)優(yōu)于10的規(guī)定限值。

3.3 超限數(shù)據(jù)原因分析

DB05、G007區(qū)域站連續(xù)4天的觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 DB05、G007區(qū)域站質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

從表1可知，DB05、G007區(qū)域站在4個(gè)有效觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，MP1和MP2均超過規(guī)定限值0.5m。其中，DB05第 4觀測(cè)時(shí)段、G007第 1觀測(cè)時(shí)段的MP1和MP2值大于其他時(shí)段。為做進(jìn)一步的深入分析，現(xiàn)以DB05區(qū)域站第4時(shí)段、G007區(qū)域站第1時(shí)段內(nèi)每個(gè)觀測(cè)歷元的多路徑效應(yīng)為例來說明。如圖 2、圖 3、圖 4、圖 5所示。

圖2 DB05區(qū)域站第4時(shí)段多路徑效應(yīng)MP1圖

圖3 DB05區(qū)域站第4時(shí)段多路徑效應(yīng)MP2圖

圖4 G007區(qū)域站第1時(shí)段多路徑效應(yīng)MP1圖

圖5 G007區(qū)域站第1時(shí)段多路徑效應(yīng)MP2圖

從圖2、圖3、圖4、圖5中可看出，在有效觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，2個(gè)區(qū)域站每個(gè)觀測(cè)歷元數(shù)據(jù)的MP1和MP2值的總體上大于規(guī)定的限值(0.5m)，個(gè)別觀測(cè)歷元數(shù)據(jù)的MP1、MP2值出現(xiàn)了大的突變，進(jìn)而出現(xiàn)該觀測(cè)時(shí)段的MP1、MP2均值大于0.5m。

限于篇幅，依照實(shí)地觀測(cè)時(shí)所拍攝的點(diǎn)位環(huán)境照片，現(xiàn)僅給出這2個(gè)區(qū)域站的部分環(huán)境照片，如圖 6、圖 7、圖 8所示。

圖6 DB05區(qū)域站遠(yuǎn)景西照片

圖7 G007區(qū)域站遠(yuǎn)景西照片

圖8 G007區(qū)域站遠(yuǎn)景北照片

由圖6可知，DB05站址觀測(cè)時(shí)位于蔬菜大棚內(nèi)，觀測(cè)時(shí)無法進(jìn)行拆除，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)遮擋嚴(yán)重。由圖7、圖8可知，G007站址西側(cè)有大型廣告牌，遮擋高度角約為40°；西偏北方向有在建樓層，遮擋高度角在45°以上，均對(duì)衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生了較大遮擋。以上觀測(cè)環(huán)境發(fā)生的較多變化，是導(dǎo)致這2個(gè)測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量不合格的根本原因。

4 結(jié)論

GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞直接影響到應(yīng)用和研究成果的可靠性和準(zhǔn)確性。DB05、G007區(qū)域站觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，主要是由站址周圍觀測(cè)環(huán)境發(fā)生變化所致，管理維護(hù)部門可據(jù)此作為維護(hù)管理的依據(jù)，后續(xù)對(duì)這2個(gè)站址的觀測(cè)環(huán)境予以解決，如對(duì)DB05站址可協(xié)調(diào)拆除蔬菜大棚；對(duì)G007站址周邊環(huán)境變化持續(xù)跟蹤，視后期觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，可考慮保留或搬遷選址重建。