CORS建站選址測試報告

一、項目來源

受****的委托，我公司（****）承擔了天津STC-CORS系統的建設任務，經過投資方（****）、系統建設方（****）和CORS基站承建方（****）的技術相關人員共同參下，在****區內考慮管理因素、觀測環境、地質環境、維持環境情況，初步擬定cors基站地點兩個，于2013年4月28日完成選址。

二、技術依據

三、CORS基站選址原則

對于CORS站的選址主要參考相關行業標準，即《全球導航衛星系統連續運行參考站網建設規范》（以下簡稱規范）和《全球定位系統城市測量技術規程》（以下簡稱規程），這兩個標準中都對CORS站選址的地質環境、觀測環境等方面做了要求，結合本次項目的特點，制定本次項目的選點原則。

1. 站址應選在基礎堅實穩定，易于長期保存，并有利于安全作業的地方；

2. 站址周圍應便于安置接收設備和方便作業，視野應開闊；

3. 站址與周圍大功率無線電發射源（如電視臺、電臺、微波站、通訊基站、變電所等）的距離應大于200m；與高壓輸電線、微波通道的距離應大于100m；

4. 站址附近不應有強烈干擾接收衛星信號的物體，如大型建筑物、玻璃幕墻及大面積水域等；

5. 站址視場內高度角大于10o的障礙物遮擋角累積不應超過30o；

6. 站址應避開地質構造不穩定區域，如：斷層破碎帶，易于發生滑坡、沉陷等局部變形的地點（如采礦區、油氣開采區、地下水漏斗沉降區等），地下水位變化較大的地點；

7. 站址應可方便地架設市電線路或具有可靠的電力供應；并應便于接入公共通信網絡或專用通信網絡；

8. 屋頂觀測墩應選在堅固穩定的建筑物上，建筑物高度不宜超過30m；

9. 站址選定后，應用場強儀進行實地場強測試，在L1、L2中心頻點上的噪聲場強宜分別低于-180db/mv 和-160db/mv。并應連續進行24小時的GNSS建站條件測試和數據分析，其中數據有效率應高于90％，多路徑影響MP1<0. 5，MP2<0.5；

10. 站址選定后，應測設基準站環視圖，

11. 建站所占用的土地，應征得土地所有者和使用者的同意或依據土地管理法辦理征地或用地手續。

四、CORS基站選址實施過程

1.選點踏勘

本系統共建設兩個cors站，根據系統要求初步選點點位見下表：

2.測試數據采集。

 2.1數據采集

本次測試采用南方S8+C（GPS+COMPASS）雙星4頻接收機分別在TZGS和ZHZX點上架設，架設高度約為距樓面高度3米，高出女兒墻1.5米左右，進行連續48小時的長時間觀測，并以采樣間隔10秒，24小時為周期進行數據分析，若連續2個周期以上數據滿足要求，則認為合格，在測試過程中，TZGS站先后由于數據分析不合格先后共改變位置3次，ZHZX站改變位置2次，具體觀測數據見下表：

2.2數據處理

本次項目采用拓測S8+C（GPS+COMPASS）雙星4頻接收機接收多星數據，特別接收中國北斗衛星導航系統的定位信號，在數據采集，處理、分析的技術上，尚屬科技前沿和科研階段，國際上沒有統一的技術標準，南方公司根據RINEX標準體系，自己建立了一套COMPASS標準，并研發了數據質量檢查軟件DataQC，對本次測試的GPS+COMPASS雙星數據進行處理，主要過程如下：

A．將接收機中數據下載下來存儲為南方格式原始數據（*.sth）

B．采用北京拓測科技有限公司研發的數據轉換軟件ToRinex將雙星原始數據（*.sth）轉換成RINEX2.0格式，（包含觀測文件*.**O，GPS星歷文件*.**N,COMPASS星歷文件*.**C）

C．采用南方測繪公司研制的靜態文件處理軟件對RINEX2.0格式文件按照10秒采樣間隔進行壓縮（原始記錄間隔為1秒），然后以24小時為周期進行數據合并（原記錄為1小時為一個數據文件），形成一個數據文件

D．將形成的24小時連續觀測數據文件（RINEX2.0）導入南方DataQC軟件中進行數據分析。

2.3數據分析

本次采用拓測DataQC軟件對選址測試數據進行分析，主要對觀測數據從數據完整性，觀測值周跳，多路徑效應，歷元完整性，信噪比5個方面進行分析，保證該位置的數據的可靠性。

1)數據完整性分析

數據完整性是通過完好性觀測值比例來確定的，數據完整性（%）=完好觀測值數據數量/預計總觀測值數量*%，該值反應的是該參考站周圍多路徑、無線電干擾、遮蔽等因素對觀測數據的綜合影響，直接決定接收數據好壞，也反應了工作時長，同時也決定天線架設的高度。若此值低于90%時增加天線高度再進行測試，若還不達標，則說明不適宜建站，需變更站址。此次選點各站址觀測數據數據完整性情況詳見“GNSS參考站數據質量分析表”。

   通過對各點測試數據的分析，各點數據完整性都高于90%，說明數據完整性可靠，通過質量檢驗。

2) 歷元完整性分析

歷元完整性，是表示實際觀測歷元占理論歷元數的比值，和數據完整性指標類似，該值也是反應的是該參考站周圍多路徑、無線電干擾、遮蔽等因素對觀測數據的綜合影響，直接決定接收數據好壞，也反應了工作時長，若此值低于95%時，則說明不適宜建站。通過DataQC軟件對此次選點的站址數據的分析，以上各點位都能滿足此項指標。（選點各站址觀測數據歷元完整性情況詳見“GNSS參考站數據質量分析表”）

3）觀測值周跳分析

GNSS數據中觀測值周跳的探測和修復，是靜態測量或者獲得高精度定位的關鍵任務之一，所以觀測值周跳的統計是參考站建設中測試的重要指標。DataQC軟件中設置的檢核條件為6‰，當周跳數量大于這個指標時，表示該位置的衛星信號被障礙物擋住而暫時中斷，或受無線電信號干擾造嚴重，不適宜建站。

本次測試中數據各點位測試數據周跳值都優于于6‰，適宜建站。（選點各站址觀測數據歷元完整性情況詳見“GNSS參考站數據質量分析表”）

4）多路徑效應分析

衛星從2萬公里高空向地面發射電磁波, 地面接收機的天線可以收到這種信號并跟蹤衛星完成定位或導航任務。但是,衛星發射的電磁波信號并不是一條條的直線信號而是向四面八方的,地面上接收機周圍必定有一些其他的物體,這些物體或多或少要反射衛星信號。因此,接收機天線不但收到了沿最小光程路徑來的衛星直達信號,也會收到經各種反射物反射后到達接收機天線的信號。這兩種經不同路徑到達接收機天線的信號會產生疊加,成為一種新的復合信號。這種復合信號與直達信號相比會產生路徑延遲和相位延遲,從而對定位結果產生影響,這就是多路徑效應現象。多路徑效應引起的誤差,隨著反射物距離的增加衰減很快,這就使得多路徑效應的測站相關性很弱,即使很短的基線,兩站間多路徑影響差異也很大,站間求差方法對多路徑誤差的消除作用不大,且沒有較好的模型來改正。因而,多路徑效應已成為影響高精度、定位的最大的制約因素。

DataQC 中的MP1 和MP2 反映了衛星在L1\B1 和L2\B2 甚至B3 頻率上的多路徑效應的影響。多路徑影響與周邊環境、天線架設高度等有關，因此分析MP1和MP2 不僅可以判定參考站周邊環境對數據的影響程度，還可以作為天線墩施工高度的依據之一。

TZGS站測試了3個位置，通過DataQC軟件分析，對各站數據多路徑情況按每小時和24小時兩種模式匯總，分別比較了多星綜合值、GPS觀測值、COMPASS觀測值三個模式下MP1和MP2值，各測試位置數據多路徑效應都不是特別理想，相比較而言，測試位置3的數據質量明顯優于其他兩個位置，多星綜合值情況下全天多路徑效應優于設計指標。（選點各站址觀測數據的多路徑效應情況詳見“GNSS參考站數據質量分析表”）

ZHZX站測試了2個位置，通過DataQC軟件分析，對各占數據多路徑情況按每小時和24小時兩種模式匯總，分別比較了多星綜合值、GPS觀測值、COMPASS觀測值三個模式下MP1和MP2值，兩個位置數據多路徑效應都不是特別理想，相比較而言，測試位置2的數據質量明顯優于其他兩個位置，多星綜合值情況下全天多路徑效應優于設計指標。（選點各站址觀測數據的多路徑效應情況詳見“GNSS參考站數據質量分析表”）

5）信噪比分析

衛星信號信噪比數據由原始數據直接得到，信噪比過低會導致衛星觀測數據產生頻繁周跳，影響系統可用性，形成的主要原因可能是存在較強的多路徑影響或同頻無線電干擾，電纜線過長也可影響信噪比。

DataQC軟件分別對所有衛星的信噪比從兩個方面進行了分析，一種是按衛星編號逐個分析L1\B1和L2\B2信噪比，另一種按高度截止角來分析所有衛星綜合L1\B1和L2\B2信噪比，檢驗標準為SN1大于40，SN2大于35為合格。通過對各測試點的數據信噪比分析得出，TZGS站測試位置3和ZHZX站測試位置2的信噪比總體評價表較好（選點各站址觀測數據的信噪比應情況詳見“GNSS參考站數據質量分析表”），能滿足建站要求，適宜建站。

五、TEQC分析結果對比

本次選址過程中，由于選址地點和安裝條件、現場環境的限制，測試數據的局限性，并不能完全體現數據的準確性，同時由于北斗衛星導航系統的應用還處于起步階段，很多技術標準、體系還是不很健全，很多指標都放寬了技術標準，指標是否準確還需以后長期的驗證，所以本次測試的結果可能存在不足或不全面的地方，為保證測試結果的可靠性分析，將南方觀測數據中GPS觀測數據分離出來，采用10秒間隔進行壓縮，以24小時為周期進行數據合并，形成標準的RINEX2.0文件格式，然后通過TEQC軟件分別對各天（24小時）數據從數據完整性，觀測值周跳，多路徑效應，歷元完整性，信噪比5個方面進行分析（選點各站址觀測數據的數據分析情況詳見“GNSS參考站數據質量分析表”中TEQC項），TEQC軟件對GPS數據分析的結果和南方DataQC軟件分析的結果基本吻合，這就保證了這次測試數據分析的可靠性。

六、結論

通過DataQC軟件對兩個站的GPS、COMPASS數據的分析，通過和業主方的溝通，考慮本次項目的應用，最終確定建站位置：

1. TZGS站測試位置3：GPS衛星數據各項指標都合格，COMPASS數據多路徑效應有個別時段不能滿足要求，但GPS+COMPASS綜合指標都能滿足要求，建議在此處建站，架設高度不低于3米。

2. ZHZX站測試位置2：GPS衛星數據各項指標都合格，COMPASS數據多路徑效應有個別時段不能滿足要求，但GPS+COMPASS綜合指標都能滿足要求，建議在此處建站，架設高度不低于2.0米。

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                                     2013年6月