GNSS观测系统在南水北调中线工程变形监测中的应用研究

GNSS自动化变形观测技术可替代传统人工观测,提高监测实时性,降低工程运营成本,因而备受瞩目。基于南水北调中线工程,搭建了一套具有自主知识产权的GNSS观测系统。为验证系统样机观测精度,在南水北调中线工程沿线渠道开展了基于短基线精度的测试试验。试验结果表明,自主研发的GNSS接收机在短基线观测条件下,内、外符合精度较好,数据准确性置信水平较高,可为南水北调中线干线工程自动化变形监测提供服务。该应用对推动国家北斗GNSS设备产业化发展具有重大意义。

沿海GNSS观测网中BERNESE软件处理方案比较

采用BERNESE软件"OBS-MAX"和"SHORTEST"两种独立基线生成方式和三种网平差基准定义方法制定出6种GNSS数据后处理方案,分别对中国沿海GNSS业务化观测网2009年与2011年的两批数据处理,并从外符合和内符合精度两个方面进行分析比较。结果表明:采用"OBS-MAX"独立基线生成方式得出的坐标精度更优,尤其是在原始观测数据质量不高的情况下;在网平差基准定义上,采用固定解得出的坐标内符合精度优于最小约束解,但其外符合精度较差。

大型GNSS观测网的并行计算

CGCS2000精化及其全球拓展需要采用最新的模型,处理长期积累的大型GNSS观测网数据,大型GNSS网联合、快速和协同解算是空间基准精化、维持与服务的重要技术方向。在大数据技术背景下,以并行计算、云计算为代表的高性能计算技术逐渐成为大规模数据处理的首选方法。针对海量、多源、异构GNSS数据在解算处理与平差分析等方面面临的挑战,阐述了大型GNSS观测网质量控制并行计算、非差模型并行解算、双差模型并行解算、高维模糊度并行搜索固定等方法。介绍了可同时处理上千个观测站的大型GNSS观测网并行计算软件GNSSer,开展了CGCS2000精化计算的试验与验证。构建了一套适合并行计算的大型GNSS观测网解算方法,实现了CGCS2000精化及其全球拓展的多节点协同并行计算的创新。

基于GNSS观测网的双差和非差解算结果比较分析

利用BERNESE软件双差定位模块与PANDA软件非差精密单点定位模块,处理了中国沿海GNSS观测网2009年120天～365天的数据资料,分别从外符合和内符合精度对结果进行比较分析.结果表明：BERNESE软件双差定位解算出的坐标精度要优于PANDA软件精密单点定位,但相差不大.

GNSS观测数据质量检核

GNSS观测数据的质量直接关系到GNSS的测量精度和可靠性。文章在周跳探测、相位平滑伪距等研究的基础上,从多路径效应、电离层延迟、电离层延迟变化率等方面对GNSS观测数据质量检核进行了研究,并编写了一款新的GNSS观测数据质量检核软件G-QC,实现了质量检核报告的可视化。该软件能兼容RINEX第2版及第3版。通过与TEQC(translation,editing and quality checking,TEQC)软件包的质量检核结果进行比对,验证了算法的正确性。利用所编制的软件G-QC实现了对GPS/BD双模接收机静态和动态观测数据的质量检核。

GNSS观测揭示天山地壳变形特征与地震危险性

天山作为典型的内陆造山带,地壳变形强烈,历史地震频发,是研究陆内造山及其驱动机制的天然实验室.利用最小二乘配置方法建立了天山及其邻近地区的模拟GNSS速度场模型.结果表明,模拟速度场和实测GNSS速度场具有较好的一致性.模拟GNSS速度场的变化揭示天山地区地壳汇聚变形的非线性非均匀变化特征.以82°E为界,西部天山的汇聚速率明显高于东部天山.然后计算了天山地区的地壳应变参数,联合已有的震源机制解结果,认为在最大剪应变极值区和突变区容易造成地震事件的集中.就天山地区而言,乌恰及伊塞克湖地区作为最大剪应变极值区今后发生中强地震的可能将长期存在.

GNSS观测成果监理系统开发

针对海量GNSS观测成果资料的监理工作,文中设计并实现了一套具备自动资料检查、质量评定、监理报告生成和对质量元素统计分析功能的GNSS观测成果监理系统;对系统的开发平台、数据库、检查模型、质量等级、监理报告、统计分析等方面进行了简要说明,并介绍了系统采用的关键技术;通过系统在工作中的应用实例,对系统的使用方法和过程进行阐述;最后得出结论,该系统可极大提高GNSS观测成果监理的工作效率和质量评定的客观性。

温度变化驱动下GNSS观测墩热弹性位移时变特性

中国境内目前已建立了超过4000个GNSS连续运行基准站。为了确保基准站稳定性,大部分基准站天线安装在一定高度的观测墩或楼顶,这些水泥或金属制观测墩可能会由于环境温度的季节性或周日周期性变化而产生热弹性形变位移,在GNSS基准站坐标时间序列中表现为周期性的上下震荡,导致计算的基准站位置不能精确反映真实的地表形变,尤其是在垂直方向上。通过处理由3个间隔不足20 m的IGS基准站组成的两条短基线数据,基于短基线时间序列,分析了不同时间尺度下由温度变化驱动的观测墩热弹性位移的时变特性。结果表明:GNSS天线观测墩会受环境温度季节性变化产生周年周期位移,位移大小和观测墩高度、基准站所处环境温度周年振幅线性相关,其表面温度的昼夜周期变化也会产生周日周期的热弹性位移,水平方向高频热弹性位移会由于采样率不足的原因混频为虚假的长周期信号。

GNSS观测成果标准化技术的实现

针对在野外GNSS作业中,手簿记录仍采用人工手写、观测资料整理不能自动化、数据检查效率低下的问题,研发出GNSS观测成果标准化系统,给出GNSS观测成果标准化系统电子化手簿记录技术、自动化观测资料整理技术、批量数据检查技术要点,阐述系统结构,并对系统部分功能进行探讨。运行结果表明,该系统可以辅助控制GNSS作业生产过程,提高观测资料的可靠性和成果质量。

蚌埠台GNSS观测综合布线优化设计

随着观测仪器数字化进程的不断加快,台站的观测仪器不断增加和更新,机柜内以及从机柜到观测仪器的线路逐渐变得杂乱不堪,为了使仪器室内外线路更加清晰,方便维保人员后期的管理和维护。本文结合蚌埠台GNSS观测的实际情况,设计出一个可持续发展的布线优化方案,从而使观测室形成一个更加标准、灵活、开放的信息传输系统,适应各种不同的需求。

2018年通海两次5.0级地震前GNSS观测异常及震后云南地区的应变变化

基于2018-01以来云南地区GNSS连续观测时间序列,采用克里金插值方法对形变场进行网格化、计算应变,并获取面应变,结合基线数据动态分析两次通海5.0级地震前区域应变场特征和震后云南地区的应变变化情况。结果表明,通海地震前,云南整体区域应变积累存在显著增强的背景,并在震前短期内出现快速反向调整;通海地震后,短期内以腾冲为代表的小滇西地区、大寨-会泽等滇东北地区挤压应变积累出现明显的减弱趋势,滇南地区的勐海-勐腊区域存在压性增强现象。

顾及系统误差影响的智能手机GNSS观测值质量分析

针对现有智能手机观测值质量分析大多直接从原始观测值出发,未能顾及系统误差影响的问题,文中提出质量分析方法利用星间与历元间差分消除部分系统误差,再分别对智能手机伪距与载波进行质量分析。通过分析经预处理后的观测值以及原始观测值综合分析手机观测值质量。实验结果表明,智能手机在不同GNSS系统伪距质量不同,伪距标准差最大为2.115 m;手机载波质量较高,不同系统载波质量差异较小,其中载波标准差最大为0.1962 m;BDS的伪距质量优于其他系统,GPS载波质量优于BDS与Galileo。

基于GNSS三维水道观测技术的松滋口水位变化分析

为了研究荆江松滋口水位变化情况,提高水深测量精度,应用GNSS三维水道观测技术对松滋口水位进行观测。结果表明:GNSS三维水道观测技术可反映船舶动态吃水、船速及姿态变化情况,观测结果满足水位测量精度。在试验水位41.75 m(1985国家高程基准)时,松滋口横断面水位呈现“微凹”形,且左岸水位略高于右岸,变化范围为3~5 cm。

利用智能手机实现GNSS差分定位的方法研究

探讨了利用智能手机实现全球导航卫星系统(GNSS)差分定位的方法和可行性。通过结合智能手机内置的GNSS接收器和相关传感器以及差分定位技术,对智能手机定位进度进行测试。实验结果表明,智能手机差分定位的精度可以达到亚米级,定位精度良好。因此利用智能手机实现GNSS差分定位为用户提供了一种便捷高效的定位解决方案,有助于推动移动端定位技术的发展。

谷歌Nexus 9智能终端原始GNSS观测值的质量分析

从信噪比、伪距残差、相位残差等方面对开阔环境下的静态谷歌Nexus 9智能平板终端的原始全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)观测数据质量进行了分析评估,结果表明,Nexus 9平板的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、GLONASS观测值的信噪比比测量型接收机低10 dBHz左右;伪距精度分别为5.43 m、11.39 m,相位精度分别为4.44 mm、4.99 mm;相对于高度角来说,信噪比与伪距残差的相关性更强,更能反映观测数据的质量。在此基础上给出了信噪比定权的随机模型,并进行了开阔环境下的伪距单点定位测试。实验结果表明,基于信噪比定权的单点定位平面精度为2.74 m,高程精度为4.56m,比高度角定权精度提高了约26%。

变电站环境下GNSS接收机性能及观测数据质量分析

为了研究变电站强电磁环境对全球卫星导航系统(GNSS)接收机工作性能及观测数据质量影响,分别在500 kV、220 kV、110 kV变电站主控楼楼顶布置测试站点,并用GNSS接收机连续观测24小时.通过接收机内部噪声和数据完整率、信噪比(SNR)、多路径效应等综合评估变电站对GNSS接收机工作性能及观测数据质量的影响.实验结果表明:变电站强电磁环境下GNSS接收机能正常工作,且未对观测数据质量产生显著影响,观测数据质量满足相应标准.

GNSS流动观测水平速度精度评估

利用GNSS连续观测数据评估了GNSS流动观测水平速度精度,并分析了相邻两期观测时间差、每期观测时长、观测周期对水平速度精度的影响。结果表明:按照目前的观测模式,流动观测与连续观测得到的水平速度值之差的绝对值在3 mm/a以内;相邻两期观测时间不一致会影响流动观测水平速度的精度,如果绝对值在3 mm/a以内的速度差为可接受值,那么建议相邻两期观测时期差应控制在25天之内;延长每期观测时间和缩短观测周期能提高流动观测水平速度精度。

GNSS偏心观测在卫星天线定位定向中的应用

由于现地观测条件限制,GNSS天线无法架设在需要观测的目标点上,无法实现精确对中观测目标所对应的地面点中心,此时就需要进行GNSS偏心观测。文中从解决卫星天线定位定向的工程出发,研究GNSS偏心观测三角形法和经纬仪交会法计算归心元素。依据模拟实测计算结果以及实际卫星天线定位定向的结果,分析了两种方法的优缺点。

云南地区GNSS连续观测短临异常指标提取及效能评价

通过对云南地区43个GNSS连续站2011-01~2018-12站点位移时间序列原始数据进行深加工处理,在计算应变参数格网时间序列的基础上,分别提取适合云南地区M≥5.0地震短临预测的面应变及最大剪应变短临异常指标;并基于其间发生的27个M≥5.0地震,采用R值评分法对异常指标进行预测效能评价。结果表明:1)两种异常指标对云南地区M≥5.0地震的发震时间具有较好的指示意义;2)当预测窗长设置为30 d或60 d时,在相同预测窗长下,最大剪应变短临异常指标的预测准确率高于面应变短临异常指标;3)通过对同一异常指标进行不同预测窗长的对比发现,面应变短临异常指标的最佳预测窗长为90 d、最大剪应变短临异常指标的最佳预测窗长为60 d(对于27个地震,二者预测结果均为:报对23个,漏报4个,预测准确率为85.19%)。

北山地下实验室场址多尺度地壳形变观测系统的构建

在参考国外主要硬岩地下实验室场址地壳形变观测的经验,并结合我国高放废物北山地下实验室的定位和区域构造条件的基础上,构建了我国地下实验室场址多尺度地壳形变观测系统,该系统主要由跨断层、GNSS(Global Navigation Satellite System)和InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)形变观测3种手段组成,其中,利用跨断层和GNSS观测,给出地下实验室场址西侧关键构造(旧井断裂)的现今近场和远场的三维形变速率,评估断裂未来的活动趋势;GNSS观测以获得地下实验室场址所在新场岩体的水平形变特征;InSAR用以分析研究区最大LOS(Line of Sight)向的时序高分辨率形变速度场。以上3种手段的结合,初步实现了对地下实验室场址所在区域近场和远场范围多维度、多尺度的形变观测,观测对象囊括了场址区的主要断裂构造和大型岩体,该系统的建立填补了我国高放废物地下实验室场址形变观测的空白,为场址的适宜性评价奠定了良好的基础。