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GPS定位技术在过去的若干年中得到了很大的发展。随着GPS应用范围的不断扩大,对定位精度的要求也不断地提高。为了达到比较高的定位精度,通常采用 GPS差分定位(DGPS)方法。然而,由于DGPS至少需要两台接收机,因而采用DGPS也增加了作业成本。为了降低测量成本,可以建立连续运行参考站网络CORS,但是该方法同样存在一些问题。由于连续运行参考站的分布稀疏、基线比较长,因而与距离有关的误差,尤其是对流层延迟致使定位精度降低。为此,本文主要研究削弱对流层延时对长基线GPS测量影响的方法,以此来提高长基线解算的精度,扩展DGPS定位的作用范围。
与距离有关的误差是随着基准站与流动站之间距离的增加而增加的,它包括:卫星轨道误差、电离层延迟误差和对流层延迟误差等。卫星轨道误差可以通过采用IGS后处理的最终星历来消弱;电离层延迟误差可以通过消除电离层影响的组合观测值减弱;对流层延迟误差很难通过对流层模型来消除,这是因为对流层延迟受空间和时间的影响比较大。对流层延迟由干分量与湿分量延迟两部分组成,干分量延迟可以用地表气压值比较精确地估计,湿分量延迟由于受到空气中水汽的影响而很难精确估计。采用对流层模型估计的对流层延迟,误差可达5cm,此误差在流动站中通常被忽略,对精密测量有负面影响。
本文研究提出了削弱连续运行参考站的对流层延时影响的方法,因而提高了定位精度,这是通过对连续运行参考站和流动站的天顶对流层延迟残差进行内插来实现的。文中采用了两种天顶对流层延迟,一种是采州GAMIT软件计算得到的天项对流层延迟;另外一种是来自IGS发布的对流层延迟计算结果。IGS对流层延迟可以在IGS网站上下载得到,该文件保存了一周内每2小时的对流层延迟。由GAMIT计算的天顶对流层延迟是对欧洲永久参考站网络的数据每30分钟估计的结果。天顶对流层延迟残差是GAMIT软件的计算值与Saastamoinen模型的计算值(采用地表气象参数计算得到)之间的差值。流动站的天顶对流层延迟残差采用Kriging内插算法得到。实验结果表明:以上方法对对流层延迟的估计精度可达0.2mm。
在中国的武汉地区实测了两条基线,长度分别为3.6km和74km。流动站的天顶对流层延迟是用中国境内的IGS站的数据采用上述内插方法得到。然后,以内插得到的流动站天顶对流层延迟作为已知值,采用GAMIT解算基线。计算结果表明,通过此方法可以显著提高GPS基线的解算精度。