快速星历与精密星历对高速铁路客专CP0网基线解算与平差的影响

1、快速精密星历与最终精密星历对高速铁路CP0网基线解算与平差的影响匡团结（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251）Impacts of GPS Rapid Precise Ephemeredes and Final Precise Ephemeredes on the BaselinesProcessing and Adjustment of high-speed railway CP0 NetworkKuangTuanjie摘要：在数据处理中，星历的精度会对高精度GPS网基线解算与平差产生影响，通过某高速铁路客运专线CP0网观测数据以快速精密星历和最终精密星历分别进行计算，结果表明

2、，对于高速铁路客运专线CP0网而言，用快速精密星历代替最终精密星历是可行的。关键词：快速精密星历 最终精密星历 CP0网 基线解算高速铁路客运专线CP0网中控制点间距离一般在50km左右，CP0网呈带状分布，同样的观测数据，快速精密星历能否替换最终精密星历，对高速铁路客运专线CP0网基线解算与平差的最终结果有何影响，值得进行考虑。目前高速铁路客运专线建设工期缩短，为保证正常的施工，提供更快且能满足高速铁路施工需要的控制测量成果尤为关键。而IGS提供的最终精密星历存在时延性，因此，更快地获取高精度的精密星历就显得非常重要。本文介绍了星历误差对相对定位精度的影响，重点讨论了快速精密星历和最终精密星

3、历对于高速铁路客运专线CP0网基线解算与平差的影响。1卫星星历及其精度IGS 组织主要由全球跟踪站网、数据中心、分析中心和协作分析中心、协调分析中心、中心局及发布中心等几部分组成。提供的产品主要包括：GPS 卫星精密星历，IGS 跟踪站坐标及速度，地球自转参数，和全球电离层信息等。GPS卫星星历分为广播星历与精密星历。广播星历可实时获得、精度最低，一般用于低精度定位；而要进行高速铁路客运专线CP0网基线解算，则必须应用精密星历。精密星历包括超快速精密星历、快速精密星历和最终精密星历三种。其中快速精密星历与最终精密星历在精度、采样率方面相同，在时延、更新率不同，具体详见表1所示。表1 GPS精密

4、卫星星历产品 产品名称快速精密星历最终精密星历 轨道 卫星钟差轨道卫星钟差精度 时延 更新率采样率 分钟 17小时每天 0.1ns 5分钟 分钟 13天 每周 0.1ns 5分钟精密星历是根据全球GPS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。最终精密星历有一定的时间延迟，一般要两周后才能得到。而快速精密星历在1天以后可以得到。2星历误差对相对定位精度的影响1在GPS定位测量中，卫星作为空间动态已知点，卫星星历作为已知起算数据。因此，星历误差是一种起算误差，它必将以某种方式传递给测站坐标，产生定位误差。由于在某一时间

5、段内，卫星星历误差有很强的相关性，所以在GPS相对定位中，可以利用两个相邻测站上星历误差的相关性，采用相位观测值求差的方法消除、消弱星历误差的影响，从而获得高精度的定位结果。通常采用下式估计星历误差对相对定位的影响。1dpdB1dp<< (1) 10pB4p式中：p为卫星至测站几何距离；dp为卫星星历误差；B为基线向量长度；dB为由为卫星星历误差引起的基线向量测量误差。 在实施SA技术后，广播星历的星历误差一般可达100m，卫星的飞行高度以20000km计算，基线向量相对误差在(1.25 0.1)×10之间。据保守估计，广播星历对GPS相对定位6的影响，即由此引起的基线向

6、量相对误差B1×106。这一精度可满足大部分测量工程的要求，但是随着基线向量长度的增加，卫星星历误差的影响仍非常显著。因此，对于一些长距离（边长为几百公里，甚至上千公里）的基线解算，需应用高精度的精密星历。3实例分析某城际高速铁路客运专线CP0网由8个点组成，作者选取北京房山、武汉、上海三个IGS跟踪站(BJFS、WUHN、SHAO)，三个跟踪站原始观测数数据直接从网站上下载得到。每天连续观测24小时，采样间隔为30s，共使用8台GPS接收机（均为Leica1230）观测两个时段（年积日分别为114、115），共计48小时数据量。基线解算采用GAMIT软件，解算时固定BJFS站，采用

7、baseline模式，其它参数均采用软件默认值，分别选取快速精密星历(igr)、最终精密星历(igs)进行基线解算。平差采用同济大学TGPPS高精度GPS后处理软件。表2给出采用两种星历基线解算各时段精度指标(nrms)，图1、图2分别为平差后边长较差和平面坐标较差。表2 两种星历基线指标对比(nrms)时段 114 115快速精密星历 0.19465 0.19855 最终精密星历 0.19464 0.19849由表2中可以看出快速精密星历与精密星历在基线解算精度上差别很小，从图1中可以看出基线边长均小于0.3mm，从图2中可以看出平差后平面坐标在XY方向坐标差值均小于0.2mm，两者计算结果

8、表明，两者星历解算的基线边长与平差后平面坐标差值很小。4.结论该实例分析的CP0网为我国较早建立的铁路客运专线的CP0网，点间距一般在100km左右，大于现行铁路规范要求的点间距50km左右，该实例中最长边为1046.6km。经分析表明，基线解算时采用快速精密星历或最终精密星历对计算结果产生的影响很小，均能满足高速铁路客运专线建设的要求。因此对于高速铁路客运专线CP0网而言，用快速精密星历代替最终精密星历是可行的。1 张勤,李家权GPS测量原理及应用M北京：科学出版社，20052 魏子卿,葛茂荣GPS相对定位的数学模型M北京：测绘出版社，19983 丁克良，陈 义，王 勇，杨一挺.快速星历与精密星历对基线解算和平差结果的影响J,铁道勘察,2005(2):5-74 李益斌,张书毕,王波,卞和方. 快速精密星历与最终精密星历对定位精度的影响和比较J,全球定位系统,200