快速星歷與精密星歷對高速鐵路客專CP0網(wǎng)基線解算與平差的影響

1、快速精密星歷與最終精密星歷對高速鐵路CP0網(wǎng)基線解算與平差的影響匡團(tuán)結(jié)（鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)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：在數(shù)據(jù)處理中，星歷的精度會對高精度GPS網(wǎng)基線解算與平差產(chǎn)生影響，通過某高速鐵路客運專線CP0網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)以快速精密星歷和最終精密星歷分別進(jìn)行計算，結(jié)果表明

2、，對于高速鐵路客運專線CP0網(wǎng)而言，用快速精密星歷代替最終精密星歷是可行的。關(guān)鍵詞：快速精密星歷 最終精密星歷 CP0網(wǎng) 基線解算高速鐵路客運專線CP0網(wǎng)中控制點間距離一般在50km左右，CP0網(wǎng)呈帶狀分布，同樣的觀測數(shù)據(jù)，快速精密星歷能否替換最終精密星歷，對高速鐵路客運專線CP0網(wǎng)基線解算與平差的最終結(jié)果有何影響，值得進(jìn)行考慮。目前高速鐵路客運專線建設(shè)工期縮短，為保證正常的施工，提供更快且能滿足高速鐵路施工需要的控制測量成果尤為關(guān)鍵。而IGS提供的最終精密星歷存在時延性，因此，更快地獲取高精度的精密星歷就顯得非常重要。本文介紹了星歷誤差對相對定位精度的影響，重點討論了快速精密星歷和最終精密星

3、歷對于高速鐵路客運專線CP0網(wǎng)基線解算與平差的影響。1衛(wèi)星星歷及其精度IGS 組織主要由全球跟蹤站網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、分析中心和協(xié)作分析中心、協(xié)調(diào)分析中心、中心局及發(fā)布中心等幾部分組成。提供的產(chǎn)品主要包括：GPS 衛(wèi)星精密星歷，IGS 跟蹤站坐標(biāo)及速度，地球自轉(zhuǎn)參數(shù)，和全球電離層信息等。GPS衛(wèi)星星歷分為廣播星歷與精密星歷。廣播星歷可實時獲得、精度最低，一般用于低精度定位；而要進(jìn)行高速鐵路客運專線CP0網(wǎng)基線解算，則必須應(yīng)用精密星歷。精密星歷包括超快速精密星歷、快速精密星歷和最終精密星歷三種。其中快速精密星歷與最終精密星歷在精度、采樣率方面相同，在時延、更新率不同，具體詳見表1所示。表1 GPS精密

4、衛(wèi)星星歷產(chǎn)品 產(chǎn)品名稱快速精密星歷最終精密星歷 軌道 衛(wèi)星鐘差軌道衛(wèi)星鐘差精度 時延 更新率采樣率 分鐘 17小時每天 0.1ns 5分鐘 分鐘 13天 每周 0.1ns 5分鐘精密星歷是根據(jù)全球GPS跟蹤網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到，它是在已知精確位置的點上跟蹤衛(wèi)星來計算觀測瞬間衛(wèi)星的真實位置，從而獲得準(zhǔn)確可靠的精密星歷。最終精密星歷有一定的時間延遲，一般要兩周后才能得到。而快速精密星歷在1天以后可以得到。2星歷誤差對相對定位精度的影響1在GPS定位測量中，衛(wèi)星作為空間動態(tài)已知點，衛(wèi)星星歷作為已知起算數(shù)據(jù)。因此，星歷誤差是一種起算誤差，它必將以某種方式傳遞給測站坐標(biāo)，產(chǎn)生定位誤差。由于在某一時間

5、段內(nèi)，衛(wèi)星星歷誤差有很強(qiáng)的相關(guān)性，所以在GPS相對定位中，可以利用兩個相鄰測站上星歷誤差的相關(guān)性，采用相位觀測值求差的方法消除、消弱星歷誤差的影響，從而獲得高精度的定位結(jié)果。通常采用下式估計星歷誤差對相對定位的影響。1dpdB1dp<< (1) 10pB4p式中：p為衛(wèi)星至測站幾何距離；dp為衛(wèi)星星歷誤差；B為基線向量長度；dB為由為衛(wèi)星星歷誤差引起的基線向量測量誤差。 在實施SA技術(shù)后，廣播星歷的星歷誤差一般可達(dá)100m，衛(wèi)星的飛行高度以20000km計算，基線向量相對誤差在(1.25 0.1)×10之間。據(jù)保守估計，廣播星歷對GPS相對定位6的影響，即由此引起的基線向

6、量相對誤差B1×106。這一精度可滿足大部分測量工程的要求，但是隨著基線向量長度的增加，衛(wèi)星星歷誤差的影響仍非常顯著。因此，對于一些長距離（邊長為幾百公里，甚至上千公里）的基線解算，需應(yīng)用高精度的精密星歷。3實例分析某城際高速鐵路客運專線CP0網(wǎng)由8個點組成，作者選取北京房山、武漢、上海三個IGS跟蹤站(BJFS、WUHN、SHAO)，三個跟蹤站原始觀測數(shù)數(shù)據(jù)直接從網(wǎng)站上下載得到。每天連續(xù)觀測24小時，采樣間隔為30s，共使用8臺GPS接收機(jī)（均為Leica1230）觀測兩個時段（年積日分別為114、115），共計48小時數(shù)據(jù)量。基線解算采用GAMIT軟件，解算時固定BJFS站，采用

7、baseline模式，其它參數(shù)均采用軟件默認(rèn)值，分別選取快速精密星歷(igr)、最終精密星歷(igs)進(jìn)行基線解算。平差采用同濟(jì)大學(xué)TGPPS高精度GPS后處理軟件。表2給出采用兩種星歷基線解算各時段精度指標(biāo)(nrms)，圖1、圖2分別為平差后邊長較差和平面坐標(biāo)較差。表2 兩種星歷基線指標(biāo)對比(nrms)時段 114 115快速精密星歷 0.19465 0.19855 最終精密星歷 0.19464 0.19849由表2中可以看出快速精密星歷與精密星歷在基線解算精度上差別很小，從圖1中可以看出基線邊長均小于0.3mm，從圖2中可以看出平差后平面坐標(biāo)在XY方向坐標(biāo)差值均小于0.2mm，兩者計算結(jié)果

8、表明，兩者星歷解算的基線邊長與平差后平面坐標(biāo)差值很小。4.結(jié)論該實例分析的CP0網(wǎng)為我國較早建立的鐵路客運專線的CP0網(wǎng)，點間距一般在100km左右，大于現(xiàn)行鐵路規(guī)范要求的點間距50km左右，該實例中最長邊為1046.6km。經(jīng)分析表明，基線解算時采用快速精密星歷或最終精密星歷對計算結(jié)果產(chǎn)生的影響很小，均能滿足高速鐵路客運專線建設(shè)的要求。因此對于高速鐵路客運專線CP0網(wǎng)而言，用快速精密星歷代替最終精密星歷是可行的。1 張勤,李家權(quán)GPS測量原理及應(yīng)用M北京：科學(xué)出版社，20052 魏子卿,葛茂榮GPS相對定位的數(shù)學(xué)模型M北京：測繪出版社，19983 丁克良，陳 義，王 勇，楊一挺.快速星歷與精密星歷對基線解算和平差結(jié)果的影響J,鐵道勘察,2005(2):5-74 李益斌,張書畢,王波,卞和方. 快速精密星歷與最終精密星歷對定位精度的影響和比較J,全球定位系統(tǒng),200