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1、天津市GPS连续运行参考站网系统 (TJ-CORS) 应用及稳定性分析 天津市GPS连续运行参考站网系统 (TJ-CORS) 应用及稳定性分析 张志全 天津市测绘院 张志全 天津市测绘院 目录目录 1.TJ-CORS系统简介系统简介 2.TJ-CORS系统应用系统应用 3.TJ-CORS系统基站稳定性分析系统基站稳定性分析 4.未来发展思考未来发展思考 TJ-CORS简介简介 天津市地理空间信息基准框架体系天津市地理空间信息基准框架体系 天津市高精度 GPS控制网 天津市高精度 GPS控制网 天津市高精度的 高程控制网 天津市高精度的 高程控制网 天津似大地 水准面精化 天津似大地 水准面精化
2、 GPS连续运行 参考站网系统 GPS连续运行 参考站网系统 GPS数据处理中心 GPS连续运行参考站 GPS城市控制网(C级网) GPS框架网（A B级网） 二等水准网 一等水准网 GPS/水准数据 重力数据重力场模型 TJ-CORS建设TJ-CORS建设 站点设计原则： 充分利用已有的资源，在满足各 参建单位工作需要前提下，均匀 布设GPS连续运行参考站，站间的 平均边长为30-40KM。 软件选择： 基于VRS技术的RTKNET软件 TJ-CORS建设建设 ? 系统建设结构图系统建设结构图 TJ-CORS建设建设 ? 蓟县站（JIXN）改造蓟县站（JIXN）改造 TJTJ- -CORSC
3、ORS建设建设建设建设 TJ-CORS建设建设 TJ-CORS建设建设 ? 参考站与数据处理 中心 参考站与数据处理 中心 ? 数据处理中心与共 建单位 采用租用天津网通 SDH网解决 数据处理中心与共 建单位 采用租用天津网通 SDH网解决 10BT- E1转换 器 天津通信SDH传输网天津通信SDH传输网 SDH 采集点1 采集点2 采集点1 采集点2 Router Switich 光纤 网络中心网络中心 光端机 SDH SDH 采集点n采集点n 光端机光端机 10BT- E1转换 器 10BT- E1转换 器 2M 光端机 集中式转换器 2M 2M G.703接口 G.703 RJ45接
4、口 RJ45接口 通讯系统组网方式通讯系统组网方式通讯系统组网方式通讯系统组网方式 TJ-CORS建设建设 软件名称软件名称数量数量 GPStream1 GPSNet 1, but have 2 dongles RTKNet 1, but have 2 dongles 支持参考站数量 （Total # of Receiver）s 12 流动站数量（# of RTCM Generators ） 100 软件及应用模式软件及应用模式软件及应用模式软件及应用模式 软件应用模式软件应用模式软件应用模式软件应用模式 软件运行界面软件运行界面 网络RTK精度分析结果网络RTK精度分析结果 系统RTK定位内
5、符合精度 ? 水平方向：优于0.012米，高程方向：优于 0.020米。 水平方向：优于0.012米，高程方向：优于 0.020米。 系统RTK定位外符合精度检测系统RTK定位外符合精度检测 ?水平方向：优于0.014米，高程方向精度：0.024米。 系统网络RTK定位精度检测系统网络RTK定位精度检测 ?在天津市域范围内可以得到高精度的RTK定位结果，精度分布相对均匀。 ?距基站距离近的点位位置精度总体优于距基站距离远的点位位置精度。 ?初始化完成后，测量时间的加长对精度的提高不显著。 网络RTK精度分析结果网络RTK精度分析结果 系统网络RTK平面定位精度等值图系统网络RTK平面定位精度等
6、值图系统网络RTK三维定位精度等值图 TJ-CORS系统应用系统应用 ? 常规高精度控制测量常规高精度控制测量 ? 网络网络RTK ? 气象气象 ? 地面沉降监测地面沉降监测 ? 地壳及板块运动监测地壳及板块运动监测 ? 地质灾害普查地质灾害普查 TJ-CORS系统稳定性分析的提出系统稳定性分析的提出 ?CORS网站CORS网站 建设时严格按照规范来进行； “点位变动”随自然的地壳形变、地下水开采、高层建筑物施工建 设等，随时间变化，“点位变动”反映在水平方向上和垂直方向上 问题： ? 建立时的CORS站点的坐标与实际使用时点位坐标不相符， ? 结果将导致以CORS站点为参考点建立的区域空间地
7、理信息参考框架 与实际情况不符。 ? 从而使得以该基准采集的空间信息有偏差，给后续数据整理、入库和 应用带来困难。 ? 这种现象，在区域CORS站点不建立在基岩上 时，表现尤其突出。 这种现象，在区域CORS站点不建立在基岩上 时，表现尤其突出。 TJ-CORS系统稳定性分析的提出系统稳定性分析的提出 ? 天津市滨临渤海，地理位置特殊，地质情况多 样，地下和地壳活动复杂；特别是严重地表沉降 方面导致的CORS站的点位运动尤其需要引起重 视。因此，以天津CORS站点长年观测的数据为依 据，对其做CORS站点的稳定性分析，研究站点的 变化规律和趋势，并试图找到这种变化产生的机 理，在维护天津COR
8、S站网并使其正常运行有着积 极意义。 天津市滨临渤海，地理位置特殊，地质情况多 样，地下和地壳活动复杂；特别是严重地表沉降 方面导致的CORS站的点位运动尤其需要引起重 视。因此，以天津CORS站点长年观测的数据为依 据，对其做CORS站点的稳定性分析，研究站点的 变化规律和趋势，并试图找到这种变化产生的机 理，在维护天津CORS站网并使其正常运行有着积 极意义。 稳定性分析稳定性分析-数据整理数据整理 ? TJ-CORS原始数据存储原始数据存储 1S(根据需要存储根据需要存储)、15S、30S ? 目的目的: 对数据质量的初步分析，并统计出用于计算的对数据质量的初步分析，并统计出用于计算的1
9、2 个个CORS站点的数据完整率和使用率。对数据的初 步质量分析采用的软件是 站点的数据完整率和使用率。对数据的初 步质量分析采用的软件是UNAVCO研制的数据转 化、编辑和质量检测软件 研制的数据转 化、编辑和质量检测软件TEQC。 ? 数据整理范围数据整理范围 ? 2006年年001天到天到2009年年181天天 稳定性分析稳定性分析-数据整理数据整理 CH01CH02DZ01DZ02JIXNKC01KC02KC03SW01TJA1TJA2YC01 70 75 80 85 90 95 100 105 Ratio (%) SiteName 从整体上看，大部分基站数据完好率都在95%以上,但
10、DZ02点的数据完整性最差，经查证得知：该站点在武 清河西务，断电较频繁，一般均为保护性跳闸或者是 网通宽带线路不通。因该站点距测绘院较远，恢复 DZ02点正常工作的周期较长。 稳定性分析稳定性分析-数据整理数据整理 ? 利用利用TEQC对对12个站点的多路径效应进行了分 析， 个站点的多路径效应进行了分 析， ? 得到的得到的12个站点的个站点的mp1和和mp2值值 2006.0012006.3652007.3652008.3652009.181 0.280 0.300 0.320 0.340 0.360 0.380 0.400 0.420 0.440 MP1 MP2 mp值 时间 值 时间
11、 蓟县站(JIXN)-国家地震局网络工程 2006.0012006.3652007.3652008.3652009.181 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550 0.600 0.650 0.700 0.750 MP1 MP2 时间时间 mp值值 东堤头站(YC01) 稳定性分析稳定性分析数据处理数据处理 ? 站点稳定性分析的基本思想：站点稳定性分析的基本思想： 基线精处理结束后，以某相对稳定的站点为参 考点（同时考虑该站点的绝对位置变化趋 势），获取其他站点在三个方向上相对该参考 站点的位移变化趋势，进而对该趋势进行分析 和解释。 ? 基线处理软件基线处理软件: Gami
12、t 稳定性分析稳定性分析数据处理数据处理 ? 基线处理结果分析基线处理结果分析 06.00106.15006.280 06.36507.15007.280 07.36508.15008.280 08.36509.180 0.160 0.165 0.170 0.175 0.180 nrms值 时间 由上图可见：所有数据单天解的nrms值在0.17左右波动。 单天解的最大nrms值不超过0.20，这说明单天解的结果较 好。而且从图上大概可以看出：在每年的5月到9月中旬 这段时间内nrms值波动比较大（图中同年两等距离红虚 线之间表示的是该年的5月1日到9月10日这段时间），而 其他时间段的nrms
13、值变化比较平缓。 稳定性分析稳定性分析数据处理数据处理 ?结合降水资料:“nrms值离散度最大的时间段“巧合的”也处于5月到9月期 间。探究其原因，主要是因为：在这段时间内，由于大量降雨导致在 基线解算过程中大气延迟模型对大气延迟估计不足，特别是在湿分量 上表现更为明显。由于没有很好的对大气延迟的湿分量做出完全修 正，导致最后的基线单天解的nrms值明显有波动现象 06070809yr 0 40 80 120 mm 06070809yr 0 40 80 120 mm 06070809yr 0 40 80 120 mm 06070809yr 0 40 80 120 mm 06070809yr 0
14、 40 80 120 mm 06070809yr 0 40 80 120 mm 06070809yr 0 40 80 120 mm 06070809yr 0 40 80 120 mm 06070809yr 0 40 80 120 mm 06070809yr 0 40 80 120 mm 06070809yr 0 40 80 120 mm CH01CH02DZ01DZ02 SW01KC03 KC02KC01 TJA1TJA2YC01 降水资料分析 时间序列分析时间序列分析 ? 基准点选取基准点选取 选择地处天津市北部的、地质条件好的选择地处天津市北部的、地质条件好的JIXN点作为整 个 点作为整
15、 个CORS网点的参考点，其他网点的参考点，其他11个个CORS站点的运动规律 均以该点为基准进行分析。 在分析 站点的运动规律 均以该点为基准进行分析。 在分析JIXN点时，我们单独提取点时，我们单独提取JIXN点，并利用其周 围分布比较均匀的 点，并利用其周 围分布比较均匀的AIRA、BJFS、DAEJ、GUAO、 JIXN、KHAJ、KUNM、STK2、SUWN、TNML、 ULAB、WUHN等等12个个IGS跟踪站点联合进行基线解算。 从解算结果中提取单天解的 跟踪站点联合进行基线解算。 从解算结果中提取单天解的h文件，并联合全球文件，并联合全球igs1、 igs2、igs3的的h文件
16、利用文件利用GLOBK进行整体卡尔曼滤波，得 到 进行整体卡尔曼滤波，得 到JIXN点在点在ITRF05框架下，在框架下，在NEU三个坐标分量上点位三个坐标分量上点位 稳定性情况稳定性情况。 时间序列分析时间序列分析 ? 从图上可见，从图上可见，JIXN站点 在 站点 在N和和E方向上都有不同 程度的 方向上都有不同 程度的稳定的线性变 化，这种变化从整体上 反映了 线性变 化，这种变化从整体上 反映了JIXN站点地球动 力学特性，在 站点地球动 力学特性，在U方向上 的变化特性反映了 方向上 的变化特性反映了JIXN 点在高程方向上的变化 规律。在高程上，年变 化率为 点在高程方向上的变化 规律。在高程上，年变 化率为0.24mm/yr，说 明了 ，说 明了JIXN点在高程方向 上是稳定的。用 点在高程方向 上是稳定的。用JIXN点 作为其他 点 作为其他11个站点的参 考点，进行时间序列分 析是 个站点的参 考点，进行时间序列分 析是适当的。的。 时间序列分析时间序列分析 ? 在对在对11个站点相对个站点相对JI
