gps中igs基准站的选取

gps中igs基准站的选取

对于高精度gps数据处理，选择合适的数据处理站非常重要。如果选择不足，系统对结果的影响将是系统的。而对于较大范围的GPS数据处理来讲,一般都选择具有高精度地心坐标的IGS基准站。因此,国内外不少学者对GPS数据处理的IGS站点选取进行了探讨,但对于IGS站点的选取原则还没有较好结果。本文基于JSCORS站点的计算对其进行深入研究,并得到较好的结果,为较大范围高精度的GPS数据处理提供IGS选取依据。一、选择igs站点的重要性1.影响dz=dhsinb的因素如图1所示,设地面点P,其大地坐标为(B,L,H),相应的空间直角坐标系中的坐标为(X,Y,Z)。设P点高程有dH的误差,则其对Z坐标的误差影响为dZ=dHsinB(1)则mZ=mHsinB(2)由式(2)可看出,H的误差直接影响到Z的精度,且与纬度B成正弦关系,即H对Z的影响在南北半球符号相反,纬度越高,H对Z的影响越大;当B等于90°时,H的误差值就等于Z的误差值。因此同时选取南北半球的IGS站点作为起算控制点,可以起到相互抵偿的效果,且纬度越低H对Z的影响越小,也就是说在赤道附近的站点应优先考虑,但如果全部选择赤道附近的站点,所构成的图形分布不佳,最终解算结果也不是最优的。2.关于基准站与区域gps网的平差IGS基准站选取的点位分布不同,将产生不同的结果。基准站的选取除从几何上考虑外,还应有足够的数量,以获得所需要的统计强度。当选定IGS基准站与区域GPS网一起平差时,平差模型及解为式中其中,PI为IGS基准站坐标向量XI的先验权阵。由上式可知,平差后GPS点坐标精度不仅与观测精度PΔ和IGS基准站的先验权有关,还与系数阵A1,A2有关,即与所选IGS基准站的位置和数目有关。由以上讨论可知,IGS基站的选取所涉及的内容很多,不同的图形分布、不同的选取个数、不同的距离等都对最后的计算结果有影响。本文主要研究不同图形分布及不同选取个数对计算结果的影响。二、ernet科研版软件本次试验采用GAMIT软件和武汉大学编制的POWERNET科研版软件进行解算。以中国地区的IGS站KUNM,WUHN,BJFS,URUM,LHAS作为未知点,其他地方的IGS作为已知点。1.gamit参数设置GAMIT软件进行解算时,其主要参数设置如表1。2.不同图形分布的测试(1)ysak,yssk,pol2,动图2,5在IGS站点选取上,有以下四种:①均位于北半球;②全部分布在南半球;③全部分布在赤道;④南北半球平均分布。每种方案所选站点如下:①HYDE,GUAM,YSSK,IRKT/GUAM,YSSK,POL2,RAMO;②LAEL,BAKO,COCO,NTUS/BAKO,LAEL,ALIC,COCO;③TWTF,GUAM,HYDE,PIMO/GMAD,PIMO,GUUG,HYDE;④YAKT,ALIC,KOKB,DAKA/YAKT,NNOR,MAS1,MKEA。(2)关于南/北方向精度选取的igs站点点点的选取方案从表2中可以看出,对于高程来讲,选取南北半球对称的IGS站点得到的结果误差小,其次是全部选择北半球,全部为赤道附近,最后为全部为南半球;对于平面方向上来讲,为选取均匀分布于待求点周围的IGS时,其精度最好,其次是位于南北半球平均分布,赤道,最后为南半球。分析其原因,对于高程Z值的精度来讲,之所以选取南北半球对称的IGS站点时,Z值精度最好,是因为Z坐标误差随纬度B的变化曲线南北半球正好相反,同时选取南北半球对称的IGS站点具有相互抵偿性;对于方案②③来讲,其图形分布较为相似,但其精度相差较大。其原因是方案②选取的IGS站点均分布在赤道附近,但其精度又比方案①和④较差,是因为它们的图形分布较为均匀,这也说明了计算结果不仅与IGS站点的位置有关,还与其图形分布有关。由以上结果可知,对于不同的目的选取的IGS站点方案应有所区别。在对平面方向精度要求较高时,应选取未知点周围的,并且分布均匀的IGS站点作为约束,进行联合平差;但是对于高程精度要求较高的情况,应选取南北半球对称的IGS站作为约束站点进行联合平差;对于平面和高程精度要求均高的情况,首先选取南北半球分布均匀的IGS站点,如果精度不能满足要求,可以采用平面和高程分别计算,直到满足要求。3.igs位点的个数到达一定的部位为了全面地反应不同IGS站点数对区域GPS解算结果的影响,本实验分别对选取全部分布于北半球、分布于南北半球、分布于全球等多种分布方案的不同IGS站点个数从2个到12个作了计算分析,并分别对基线计算结果的内符合精度和外符合精度进行了比较(在计算时,假设SOPAC公布的IGS站坐标为真值,即用该真值与计算结果得到外符合精度,内符合精度直接从GAMIT软件得到的O文件中获取),其结果如图2所示。图2为各基线分量分别在X,Y,Z三个方向上的内符合精度折线图,由图2可知,随着IGS点数的增加,基线计算结果的内符合精度逐渐降低,但IGS站点的个数到达一定的个数时,基线结果的内符合精度趋于稳定。分别选取了52,57,62个IGS站点进行基线结算,得到的基线精度仅仅比选取13个IGS站点得到的精度小±0.0007。该结果正好与以上结论相吻合。为全面反映该方案的效果,对计算结果的外符合精度也进行了计算,结果如图3所示。由图3可知,基线结果的外符合精度并非是随IGS站点的个数增加而降低的,但是对于Z方向的误差来说,当IGS点数到达5～7个时是最为稳定的,之后将IGS点数增加到12时,外符合精度并没有发生变化。相反的,IGS点数超过13时,精度反而有降低的趋势。也做了52,57,62个IGS点的试验,由它们得到的基线结果在外符合精度上反而比IGS点数为5～7个时的精度差。从图2、图3可看出,在计算区域GPS网时,对于内符合精度来说,基线结果随着IGS点数的增加,精度有提高的趋势,但当IGS点数到达一定值时,精度不再提高,表现趋于稳定。对外符合精度来说,并不是IGS站点的个数和区域GPS计算结果成正比关系。相反对于外符合精度来说,当IGS站点的个数到达一定的数量后,依其计算的区域GPS误差不是呈现稳定的下降趋势,而是表现出不稳定性。由上面分析可知,在计算区域GPS时选择5～7个IGS站点为最佳。为了确保这一结论的正确性,分别选择2～5个未知点进行如上试验,最终得到了相同的结论。即在进行区域GPS时选取5～7个IGS站为最优选择。三、关于igs分布位置的选择不同的IGS站点选取方案得到的GPS解算坐标结果相差较大,甚至达厘米级,这对于高精度GPS测量来说是不允许的。经研究,对于不同的要求,