GPS固定站观测资料的验设制度研究

GPS固定站观测资料的验设制度研究IGPS固定站观测资料之验证制度研究摘要卫星固定站近年来,由内政部、中研院、气象局、地调所及各学术团体所设置的GPS固定站已超过100座，未来若有了法定地位的赋予，将很有可能取代现有一等卫星控制点的功能。因此，各卫星追踪站观测资料质量的好坏就更形重要，让他们在使用固定站资料计算前更具信心。本研究用的判定指标如下:1观.测资料量2.周波脱落数(o/slps)3.L1的多路径效应(mp1)4.L2的多路径效应(mp2)5.接收仪时表偏移量6.接收仪时表稳定度整体来看，本文所研究的六项指标中，以内接时间的频率稳定度影响最大(fp)，次之为Mp1、Mp2的指标影响，第三为资料量与周波脱落数,最后为时钟偏移量。所以选择卫星固定站，可以考虑先选择质量指标中的频率稳定度高与多路径效应较小的固定站。AStudyontheCertificationInstitutionofGPSPermanentStationDepartmentofCivilEngineeringNationalChiaoTungUniversityAbstractHundredsofGPSpermanentstationsaresetupintherecentyearsinTaiwan.Becausethestationsareconstructedbymanyofdifferentorganizations.Thereceiver’strademarksanddatastructurearealsodifferecollectionandprocessingarealsonotcoInthisproject,acertificationinstitutionisestablisuser’sconfidence.Theindexesusedinthisproj3.ThemultipatheffectofL1.4.ThemultipatheffectofL2.5.Theclockerrorofthereceiver.6.Thestabilityofthereceiver’sclock.Usingthesesixindexes,thedataqualitiesofthepermanentstationsareestimated.Besides,thevalueofinfluenceoftheseindexesforthepermanentstations’dataareconsidered.Accordingtotheresultsoftheproject,theeliabilityoftheGPSpermanentstations’dataareanalyzedfoUsingthequalitycontrolofthedata,theprecisionandreliabilityofthedatacanbe目录中文摘要 I.英文摘要 II目录 III表目录 IV图目录 VII第一章前言 1-1研究动机与目的 1-2研究方法 31-3研究内容 6第二章理论基础 72-1GPS相对定位原理 72-2资料质量分析指标 112-2-1观测资料量 2-2-2多路径效应 2-2-3周波脱落 2-2-4接收器内部时钟与GPS时钟的平均偏差量 2-2-5接收仪内部时钟频率稳定度 2-3GPS接收仪量测系统追溯 17第三章实验说明及资料处理 193-1试验场地说明 193-2实验步骤说明 203-3资料处理 243-3-1Bernese软件过去的发展 243-3-2Bernese软件的主要的功能及架构 253-3-3Bernese软件的特性及应用层面 253-3-4Teqc软件介绍 28第四章研究成果及分析 304-1固定站常用接收仪之指标计算与分析 304-1-1Teqc解算观测资料质量成果 304-1-2Bernese5.0版解算资料质量成果 4-2基线计算与分析 404-2-1短距离基线分析 404-2-2长距离基线精度分析 424-2-3综合评估分析 434-3三维坐标计算与分析 454-3-1短距离相对定位坐标分析 45V4-3-2长距离相对定位坐标分析 494-3-3质量指标与相对定位精度之分析 534-4质量指标应用于验证固定站观测资料 564-5质量指标应用于特殊测量环境 58第五章结论与建议 59参考文献 61附录A接收仪TEQC解算成果 64附录B接收仪的稳定度与偏移量 68附录C长、短相对定位基线解成果 70附录D长、短N、E、h坐标解算成果 72表目录表2-1Bernese5.0对于GPS误差的对策 7表3-12003年架设设仪器厂牌型式及整置桩位一览表 21表3-22002年所架设仪器厂牌型式及整置桩位一览表 21表4-1不同型号接收仪之观测量、MP1、MP2、o/slps 31表4-2不同型号接收仪之观测量、MP1、MP2、o/slps 33表4-3A-D编号号仪器内部时钟的稳定度与偏差量 37表4-4E-H编号号仪器内部时钟的稳定度与偏差量 38表4-5A-D编号仪器短基线的定位精度 40表4-6E-H编号仪器短基线的定位精度 41表4-7A-D编号仪器长基线的定位精度 42表4-8编号E-H仪器长基线的定位精度 43表4-9编号A-D短距离定位N、E、h三轴坐标标准差及三维合成量..45表4-10编号E-H短距离定位N、E、h三轴坐标标准差及三维合成量 47表4-11编号A-D长距离N、E、h三轴坐标标准差及三维合成量 49表4-12编号E-H长距离N、E、h三轴坐标标准差及三维合成量 51表4-132003年观测质量指标与长、短距离相对定位精度 53表4-142002年观测质量指标与长、短距离相对定位精度 54表4-15垦丁卫星追踪站质量指标比较 56表4-16特殊环境的指标比较 58图目录图2-1GPS卫星相对定位 8图2-2多路径几何关系图 图2-3时钟偏差量及频率稳定度解算流程图 16图2-4GPS接收仪量测系统追溯图 18图3-1强制定心桩的定平机制 19图3-2国家GPS校正场平面示意图 20图3-3外业观测情形 22图3-4Bernese软件资料处理流程 27图3-5Teqc的主要功能 29图4-1编号A-D接收仪观测资料量变化 31图4-2编号A-D接收仪的MP1资料质量 31图4-3编号A-D接收仪的MP2资料质量 32图4-4编号A-D接收仪o/slps资料质量 32图4-5编号E-H接收仪观测资料量变化 33图4-6编号E-H接收仪的MP1资料质量 33图4-7编号E-H接收仪的MP2资料质量 34图4-8编号E-H接收仪o/slps资料质量 34图4-9TWTF站所使用的GPS接收仪 35图4-10TWTF站所使用的铯原子钟 35图4-11TWTF站所使用的天线盘 36图4-12编号F仪器在10月28日的稳定度 36图4-13编号F仪器在10月28日的偏移量 37图4-14编号A-D每日的稳定度 37图4-15编号A-D每日的偏移量 38图4-16编号E-H每日的稳定度 38图4-17编号E-H每日的偏移量 39图4-18A-D型仪器每日短基线定位精度变化 41图4-19E-H型仪器每日短基线定位精度变化 41图4-20A-D型仪器每日长基线定位精度变化 42图4-21E-H型仪器每日长基线定位精度变化 43图4-22编号A接收仪短距离三轴坐标变化量 46图4-23编号B接收仪短距离三轴坐标变化量 46图4-24编号C接收仪短距离三轴变化量 46图4-25编号D接收仪短距离三轴变化量 47图4-26编号E接收仪短距离三轴变化量 47图4-27编号F接收仪短距离三轴变化量 48图4-28编号G接收仪短距离三轴变化量 48图4-29编号H接收仪短距离三轴变化量 48图4-30编号A接收仪长距离三轴坐标变化量 50图4-31编号B接收仪长距离三轴坐标变化量 50图4-32编号C接收仪长距离三轴坐标变化量 50图4-33编号D接收仪长距离三轴坐标变化量 51图4-34编号E接收仪长距离三轴坐标变化量 51图4-35编号F接收仪长距离三轴坐标变化量 52图4-36编号G接收仪长距离三轴坐标变化量 52图4-37编号H接收仪长距离三轴坐标变化量 521第一章前言1-1研究动机与目的由于全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS的)作业快速、方便且高精度,在近十年来已广泛的应用于各种不同的领域，如地壳变形、断层等方面之侦测以及国家级各级控制点之测设、地区控制点之测设及各种大型土木建筑工程和地壳变动之监测等大地测量与工程测量方面。【ISO,1995】除此以外，GPS得到平面坐标，同时还有垂直坐标，因此应用在垂直系统之监测与测量,如垂直基准之测量与补强、大地起伏差之测量、垂直变形之监测等；但GPS高程精度相较于水平精度约略逊2~3倍，原因是对流层效应不易改正、多路径效应的影响、接收仪内部时钟的误差以及载波周波脱落现象所致【Leick,1995】。所以不论是用于定位或是变形测量上，最强调的便是高精度,由于GPS带来的便利,内政部于82及83年分别于阳明山、垦丁、凤林、金门、北港、太麻里、马祖、东沙设置八个卫星固定站，由于固定站为全天二十四小时连续不断接收卫星信息，经由国际固定站连测可解八个固定站的绝对坐标，并做为各等级卫星控制点施测依据。又因为固定站二十四小时连续观测，对于GPS卫星定位测量之使用单位，如同增加八部的接收仪同时观测，不但协助作业单位提升精度,也可2以灭少接收仪数目及经紧。有铲于固定站的多种功能下，政府各级单位即积极的架设固定站，但因缺乏统一的机制与管理单位，以致于资料格式混鼠不堪，使用者在使用收集来的固定站资料时有所简忌所，以本研究即拟定一套有效办法来帮助使用者确，定各个固定站资料的可信度，增加使用者的参考点位。所以本研究采用了六项GP观S测资料质量指标，分用是观测资料数量、L载1波的多赂径效应（MP1）、L2载波的多赂径效应（MP2）、『观测资料的笔数』除以『迥波脱落的数目』（o/slps）、接收器内部时钟与GP时S钟的平均偏差量（OffsetforReferenceEpoch，tp）以及接收仪内部时钟的稳定度（fp）【叶大纲，李琼武，2002】，来分析GP观S测资料质量与基线解算精度之相关性，期望能提供未来的使用者在选用GPS量测设备之参考，并期望能透过GP观S测资料的质量监控，进而提升GPS量测之精度。31-2研究方法在本研究中，为了要探讨GP固S定站观测资料质量与基线解算精度之相关性，而全省固定站设置的地点多样化所，以环境因素难以控制所，以吾人在工业技术研究院量测技术发展中心的GPS校正场进行试验，将常用的GP固S定站的接收仪做统一测试，而接受测试的接收仪为AOABenchMark、ASHTECHZ-XII3、LEICARS500、TRIMBLE 5700、TRIMBLE4000SSE等厂牌仪器。因为接收地点都在国家GPS校正场所，以各接收仪的所受到的对流层及电离层误差效应可说是完全相同，这样可确保在相同的环境下，针对不同仪器特性对长、短基线对于定位精度的影响，进而使用指标去验证固定站的观测资料了，解固定站观测资料的质量，可以提供选用固定站来做相对定位的参考。本研究的外业于2003年10月29日至2003年11月间6进行,取样间隔设定为30秒，卫星接收仰角为15度,接收时间为连续接收十天的观测资料,再收集2002年4月20日到4月25日连续六天资料,使用UNAVCO所研发的Teq软c体来进行观测资料量、MP1、MP2及o/slps这四项指标的资料解算【陈春盛，蔡丰吉，2002】，使用瑞士伯恩大学所研发的Bernese5.软0体【Hugentobler，2004】来进行接收器内部时钟与GP时S钟的平均偏差量及接收仪内部时钟的稳定度解算。采用了六项观测资料质量指标，借以探讨各项指标与定位精度的相关性及影响量。进而建立一套观测资料质量监控系统，希望能够藉由此验证流程，当仪器发生故障或追踪站环境发生变化时，能早期发现问题尽早处理异常状况，借以确保固定站观测资料的质量。透过网络下载IGS连续追踪网中的日本USUD卫星追踪站、台湾TWTF卫星追踪站以及内政部北港卫星追踪站的GP观S测资料,约制4上述二站坐标作为主站，分别对各种厂牌型号仪器进行短距离(25km，对TWTF站)、长距离（2000km，对USUD站）的基线解算，用以评估固定站常用仪器对于不同基线距离的定位精度。5本论文在资料解算研究上，主要分下列四部分：第一部分：各种厂牌型号接收仪将所接收到的资料以24小时为时段连续接收十天，进行上述6项质量指标的解算。第二部分：各种厂牌型号接收仪将所接收到的资料以24小时为单位，约制TWTF与USUD上述两站进行短、长距离的基线计算，以求得基线的精度变化。第三部分：将第二部分所求得的X、Y、Z坐标系统，转换为台湾2度分带N、E、H坐标系统，以方便针对平面及高程方向的精度做更进一步的探讨。第四部份：利用六项指标对于垦丁卫星追踪站与一些特殊环境的观测资料与长、短基线解算来分析其相关性。61-3研究内容本文之基本架构共分为五章，各章节的研究内容简要概述如下：第一章前言简：述本研究之主题研、究动机研、究方法及组织架构。第二章理论基础：阐述GPS相对定位理论及其相关误差，并介绍接收仪的观测资料讯号质量指标。第三章试验场及实验说明：概述本研究的试验场“新竹工业技术研究院量测中心超短距离基线场＂之位置环境概况说,明本研究的实验步骤及试验仪器相关资料,并介绍Bernese软件及Teqc处理GPS观测资料之流程。第四章研究成果与分析：首先，评估GP固S定站常用接收仪的质量指标；其次，分析短、长距离下所解算出来的定位成果差异;再评估不同的质量指标对不同距离基线所造成的影响；然后针对垦丁卫星追踪站与特殊环境干扰来作指标分析。第五章结论与建议：根据前述之研究过程与结果分析归，纳出数点结论与建议。7第二章理论基础2-1GPS相对定位理论GPS卫星接收仪所记录的相位观测量中含有各种误差，如卫星轨道误差（OrbitError）、卫星及接收仪时表误差（ClockError）、电离层延迟误差（IonosphericDelay）、对流层延迟误差（TroposphericDelay）、固定站坐标误差（FixedStationError）、周波脱落（CycleSlips）、整数周波未定值（IntegerCycleAmbiguity）、噪声及多路径Variation）等【陈春盛，蔡丰吉，2002】。伯恩大学的Bernese5.0对上述所有GP误S差采用对策如下表所列:表2-1Bernese5.0对于GP误S差的对策差种类Bernese5.0处理策略軌道誤差卫星采用IGS公布之精密星历(SP3)軌道誤差相关误差卫星时钟误差组成二次差观测量进行解算訊號傳播對流層延遲誤差訊號傳播對流層延遲誤差相關誤差接收儀相關誤差正接收儀相關誤差电离层延迟误差组成L3二次差相位观测量天线相位中心变化采用NGS公布之相位中心滤定修正值接收仪时钟误差组成二次差观测量进行解算整数周波未定值求解以QIF(QuasiIono.Free)法搜寻整数解周波脱落以三次差观测量进行侦测与补偿态起始坐标误差以叠代、渐近方式逐步修正起始坐标测站位置测站坐标误差网形平差套合至TWD97之坐标8GPS单点定位精度不高的主要原因在于卫星和接收仪的时表误差、卫星星厝的误差，以及大气层中对流层折射以及电离层折射对于电磁波讯号传播所造成的时间延迟效应亦影响着GPS测量的定位精度。这些误差于相对定位时，在每个测站的相位观测量中也依然存在，但是若两测站若采取同步观测则，上逑的大部份误差在进行基线矢量计算时，或因误差大小相同而对消，或因相似而绝大部份已灭小，使得残留下来的误差已大大灭少。因此，相对定位的精度莲大为提高，这也就是相对定位精度会较单点定位为高的主要原因。GPS相对定位简单的设，就是求解两测站之间相对位置的–种定位方法，其目的就是从已知坐标之参考点推求出未知点的坐标。换白话设，相对定位的目标乃在于决定两点间之基线矢量ΔRAB，如图2-1【李旭志，2000】所示：卫星3衛星4衛星衛星4衛星2衛星衛星53rA衛星13rB3rA衛星13rB4rB4rA2rB2r4rB4rA2rB2rA1rA11rA1rB5rB5rARAB测站A测站B图2-1GPS卫星相对定位9假设在某一坐标系中参考测站A的位置矢量RA为已知，若可利用GPS卫星决定出在相同坐标系中两点间的基线矢量ΔRAB，而根据矢量方程式：RB＝RA+ΔRAB则可求得在相同坐标系中未知测站B的位置矢量RB，其中：Rj：为各卫星之位置矢量（已知）rAj：为测站A至各卫星之距离rBj：为测站B至各卫星之距离j：为卫星编号，例如：1、2、3……相对定位最有效的方法是在参考点与未知点间作同时观测，『同时』的意义乃是指参考点与未知点必须有足够相同时段的观测时间。而在解算基线矢量时，常将原始的相位观测量进行线性组合而产生新的准观测量,即所谓的『一次差（Single−Difference）』、『二次差（Double−Difference）』、『三次差（Triple−Difference）』。其主要目的为藉由差分过程来抵销大部份的系统性误差，用以提升求解精度【曾清凉，储庆美，1999】。基线测量时，接收仪在两个以上的测站，同时接收相同的GPS卫星之卫星讯号达30分钟以上到数小时不等。通常基线在10km以内者，接收1小时即可，基线愈长则相对其接收时间也需要愈久【ISO,1995】。基线测量的精度标准误差小于5mm+1ppm*L（L：距离,单位km），而应用于地壳变动之高精度测量,则要求高达0.1ppm～0.01ppm之水平【刘美利,2003】。GPS相对定位的优点主要有二：1.可消除或减弱一些具有系统性的误差，如卫星和接收仪的时表误差、卫星星历的误差、大气折射误差等。2.可减少平差计算中未知数的数量。因此，原始观测量的差分模型在工程应用以及科学研究中，都获得了广泛的应用。但是，上述的差分模型也存在着一些值得重视的缺点，主要缺点有三：1.原始观测量原本是独立的，但经过差分之后，将使得各观测量间拥有相关性，这种相关性在平差计算中不应被忽视。2.在平差计算中，差分法将使得观测方程式的数目明显的减少。3.在差分的过程中不可避免的将损失一些观测数据。因此，应用原始观测量的非差分模型，进行高精度相对定位的研究亦有其应用2-2资料质量分析指标本研究采用了接收仪观测资料数目L1载波的多路径效应（MP1）、L2载波的多路径效应（MP2）、『观测资料的笔数』除以『周波脱落的数目』(o/slps)、接收器内部时钟与GP时S钟的平均偏差量（tp）以及接收仪内部时钟的稳定度（fp）这六观测指标，以它们来分析GP观S测资料质量与基线解算精度之相关性。这五项指标的说明如下：2-2-1观测资料量观测资料的量对于相对定位有一定影响因，为定位资料越多其能修正误差量的能力会越好，本研究的观测资料量指标是依据一天有2880个epochs，而每个epoch能接收到的卫星数不同，所以观测资料量也会有所不同由，于环境的不同因素的干扰或者仪器本身的问题过低、L1、L2的资料不成对与C/Acode失锁等原因，因此观测资料量列为固定站选择的指标之一。2-2-2多路径效应GPS卫星定位测量之多路径效应误差是指GPS接收仪收录之卫星讯号包含直接路径及非直接路径两部分，非直接路径讯号是由卫星讯号传输过程（卫星多路径效应）或接收天线周围环境（测站多路径效应）经折射干扰造成之卫星或测站多路径讯号。假设考量自地面反射 ep=2h×sinθ(2-2)(2-3)上两式中：ep=反射讯号之超长θ=卫星垂直角β=反射讯号之相位变化λ=讯号波长多路径效应对于GPS观测而言，乃属较不易掌握的随机误差，其随天线周围反射面的性质而异,但若在同一地点，当所观测卫星的分布相似时，其效应将会重复出现，即多路径效应具有周期性的特征。hh直接訊號反射訊號相位偏移θθθθ地面hh直接訊號反射訊號相位偏移θθθθ地面90-天線投影點ep(反射讯号之超长)图2-2多路径几何关系图2-2-3周波脱落周波脱落简单的说就是：在相位观测资料中由于卫星失锁（Lossoflock）而突然产生的相位跳动。失锁情况的产生原因可能是：（1）卫星讯号被周遭地物如树木、建筑物．．．阻隔。（2）由于电离层效应、多路径效应影响导致讯杂比（Signal-to-NoiseRatio）过低。（3）接收仪本身的问题【黄德昌，2003】。周波脱落现象在载波相位测量中是经常发生的，它对距离观测的影响和周波未定值的影响相似，在精密的定位处理中是一个非常重要的问题，必须小心加以侦测及修复,目前一般软件皆具有自动侦测及修复周波脱落之功能。而吾人所采用的指标为『观测资料的笔数』除以『周波脱落的数目』，亦即每n个观测量会产生一个周波脱落,无单位，Teqc采用多项式套合法来侦测周波脱落。其原理是使用一段多项式套应于原始资料、一次差资料、二次差资料、三次差资料或双频观测资料的结合。其方法为先检查套应点内有无周波脱落的发生，若在多项式套应视窗内，其次预估下一资料点数值，若大于预设的门槛值，则视为周波脱落。利用此法处理周波脱落需要设立两种门槛值，其一为侦测周波脱落的发生时段，另一则为预测周波脱落修补值【汪俊寰，2001】。2-2-4接收仪内部时钟与GPS时钟的平均偏差量在GPS测量中，均要求卫星时钟与接收仪时钟保持严密同步，如果接收仪时钟与卫星时钟之间的同步误差为1μs，则由此所引起的等效距离误差约为300m。实际上，尽管GPS卫星上均装有高精度的原子钟，但是它们与理想的GP时S之间仍存在着难以避免的偏差或漂移，这些偏差的总量均在1ms以内，而由此引起的等效距离误差约可达300km【曾清凉、储庆美，1999】。对于卫星时钟的这种偏差可，以透过对卫星时表运行状况的连续监测而精确地确定，并用二阶多项式来描述。而卫星时钟误差经此改正后，各卫星时钟之间的同步误差可保持在20ns以内，由此引起的等效距离偏差将不会超过6m。一般认为时钟误差或经改正后的残差，在相对定位中可以透过观测量差分的方法消除【汪俊寰，2001】。所以吾人针对不同的接收仪内部时钟做评估，以了解各种接收仪内部时钟与GP时S钟的平均偏差量。要求得此项指标，须利用未差分的GPS相位资料，以推求接收仪时钟误差。将外业仪器测试所接收到的相位观测资料，采用瑞士伯恩大学天文研究所研发的Bernese5.软0体进行计算。为了求得较准确的接收仪时频讯息，解算前以rnxsm程t式（修正其错误）对于相位资料进行迥波脱落侦测及平滑化处理外，于参数预估程序gpses解t算未知值的过程中，再以resrms程序利用输出的残差反覆消除噪声较大的观测时段及卫星即，可求得接收仪内部时钟偏移量，在本文中将采用『tp』（以秒为单位）来表示这项指标【Beutler.G，2000】。然而，由于原子钟的频率会不断飘移所，以无法精确的计算平均值，甚至连标准差都会发散，所以这里采用Allan所定义的AllanDeviation来进行频率的偏移量及稳定度评估【LesageandAyi,1984】。ModifyAllanDeviation的计算方法则是透过资料的二次差分后再进行标准差的计算，至于其计算的公式如下：xk=(xk+1+xk)/2yEQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up1(′),k)=(xk+2-xk)/τ其中：xk：每一时间节点的飘移量xk：相邻二时间节点的平均值N：时间节点数2-2-5接收仪内部时钟频率稳定度接收仪内部时钟频率稳定度便是接收仪内部时间的变化因，为内部时钟所震荡出来的每一秒，与标准时间相比，都有些微量的不同【Camparo，1999】。对于GPS的时钟精度要求极高。除了接收器内部时钟与GPS时钟的平均偏差量外，接收仪内部时钟频率的稳定度也可能是影响GPS定位的重大因素，所以吾人也将其列入考量。将外业仪器测试所接收到的相位观测资料,采用瑞士伯恩大学天文研究所研发的Bernese5.0版软件进行计算，以求得接收仪内部时钟频率稳定度,流程如下图2-2，在本文中将采用『fp』（以秒为单位）来表示这项指标。位资料进行周波脱落↓标准交换格式将Rinex格式转成使用RESRMS使用RESRMS程式將殘差中雜訊較大的資料消使用RESRMS程式設定0.02m門檻参数预估程序GPSEST解出残差再使用GPSEST解出第二次残差参数预估求解出时钟稳定度跟时钟偏移量图2-2时钟偏差量及频率稳定度解算流程图近代科学家发明单摆钟及石英震荡器，利用单摆或石英晶体的震荡周期来计时，只要震荡周期乘上每秒震荡次数就是一秒钟。但上述计时方式易受环境、温度、材质、电磁场甚至观测者观测角度等影响，并不稳定，须由天体（地球自转、公转、月球公转）的周期来校正。定义以平均太阳日之86400分之一作为秒定义。即1秒=1/86400平均太阳日。然而地球自转并不稳定，会因其他星体引力的牵引而改变。1960~1967年CIPM改以地球公转为基础，定义公元1900年为平均太阳年。秒定义更改为：一秒为平均太阳年之31556925.9747分之一。20世纪中叶,科学家发现原子会吸收或放射特定周期的光子，其周期非常稳定。1967年举行的第十三届国际计量大会(GeneralConferenceonWeightsandMeasures)选择了以铯原子的跃迁做为秒的新定义即，铯原子同位素133基态超精细能阶跃迁的9192631770个周期所持续的时间定为1秒，称作「原子秒」，新定义使得计时进入了原子时的时代，此秒定义一直维持至今。几十年来,铯原子钟、氢原子钟和铷原子钟这三种时钟在空间领域发挥着重要作用，被安装在卫星上或是在地面控制系统中。根据GPS定位理论,为评估固定基站与校正基点ITRF坐标，必须引用到GPS定位之全球组织所公布的参考标准（Reference Standard），而参考标准在计量已知地区或组织内，通常具有最高计量特性的标准。因此，GPS定位校正系统追溯图整理如图2-所3示，除了以坐标进行比对之外，仍须追溯至频率原级标准（铯原子钟），方得追溯至国际单位制(SystemeInternational,SI)【Yeh.T.K.，2002】。图2-3GPS接收仪量测系统追溯图下面是一些时钟特性的简略比较：1.晶体钟：这类时钟小巧且便宜，短期稳定性能好，但漂移大，准确度低。2.铷原子钟：与晶体钟同属于二级时频标准，要用一级时频标准校准，但其性能比晶体钟好得多。3.氢原子钟：长短期稳定性都特别好，使用寿命长，但频率准确度不如铯原子钟，体积大且成本高。4.铯原子钟：国际定义的频率准确度的一级时频标准，但其短期稳定性一般说不如高稳定晶体钟，成本高，寿命较短。第三章实验说明及资料处理固定站设置地点其环境因素复杂例如：气温、压力、速度场，所以观测质量难以掌控，所以选定于新竹工业技术研究院(以下简称工研院)量测技术发展中心顶楼进行外业观测，如此可以减低环境变化对观测质量影响，本研究采用了六项观测资料质量的指标，以探讨观测资料质量与基线重复性的定位精度相关性。为求获得精确的分析结果，在本章中，将针对本研究之试验场说明、实验步骤、不同GPS接收仪型式及GPS处理软件等实验要项加以详细说明之。3-1试验场地说明本研究实验场地位于工研院量测中心顶楼的国家GPS校正场，此试验场采用固定式钢架桩，并装置工研院量测中心李琼武博士所设计之强制定心桩(如图3-所1示)，以减少每次观测的定心误差，增加仪器的稳定度。各个测站通视良好且周遭无遮蔽之建筑物，将可减少多路径效应的影响。于此试验场进行观测其优点有：1.测量作业时，稳定度高。2.强制定心及定心板皆已事先调平，故整置仪器迅速，并可减少人为误差。3.强制定心精度为±0.03mm，优于传统光学定心精图3-1强制定心桩的定平机制3-2实验步骤说明一、选定工研院量测中心顶楼的GPS短距离基线校正场(平面示意图如架设之卫星固定站。图3-2国家GPS校正场平面示意图11月6号连续十天同步接收资料,测试仪器厂牌型式及整置桩位如表3-1所示，外业观测情形如图3-所3示，吾人亦收集2002年4月20日到4月25日的资料以增加指标的可信度,仪器型号如表3-2所示，并藉由仪器厂商所提供之转换程序，将各厂牌的原始观测资料转换成Rinex共通格式，以方便后续的资料处理。表3-12003年架设设仪器厂牌型式及整置桩位一览表编号整置桩位接收仪厂牌型式天线盘型式观测时数ANML3AOABenchMarkAOAD/M_TBNML4ASHTECHZ-XII3ASH700936ECNML5LEICARS500LEIAT504DNML6AOABenchMarkAOAD/M_T表3-22002年所架设仪器厂牌型式及整置桩位一览表编号整置桩位接收仪厂牌型式天线盘型式观测时数ETNMLBenchMarkDORNEMARGOLINTFNML4AshtechZ-XII3ASH700936EGNML5LEICARS500LEIAT504HNML6TRIMBLE5700TRM29659INML7TRIMBLE4000SSETRM29659图3-3外业观测情形三、探讨观测资料质量与长、短距离基线相对定位精度的相关性，为求获得高精确度的分析结果，故连续进行GPS静态测量10天，取样间隔设定为30秒，观测卫星之最低仰角设定为15度。四、将接收时间为每24小时为一段。以每24小时解算的成果进行坐标重现性分析，计算N、E、h三轴坐标标准差合成量作为定位精度指标。五、为确定指标对于固定站观测质量的实用性，吾人亦收集内政部于民国82年建立的垦丁卫星追踪站2003年3月27到3月29日、10月28号与11月6号与2004年10月28号与11月6号的观测资料,将六个指标对于固定站不同时期的观测资料的做比较分析。六、本研究分别在三种干扰比较多的环境下摆设GPS接收仪，连续观测四小时取样间隔设定为30秒，观测卫星之最低仰角设定为15度,此三种环境分别为：游泳池旁、停车场旁与高压电塔旁，对于不同环境干扰可以显示出六项指标的反应能力。(一)Dailynumberofobservations：观测资料的总数,无单位。(二)observations/Cycleslips：顾名思义，此项指标为『观测资料的笔数』除以『周波脱落的数目』，无单位，意指多少笔观测资料所发生的周波脱落个数。(三)RMSMP1：L1载波的多路径效应，亦可视为L1载波观测量的噪声大小，此噪声量以公尺为单位。(四)RMSMP2：L2载波的多路径效应，亦可视为L2载波观测量的噪声大小，此噪声量以公尺为单位。八、使用瑞士伯恩大学天文所所研发出来的GPS研究软件Bernese5.0版进行解算接收器内部时钟与GP时S钟的平均偏差量及接收仪内部时钟的稳定度这两项观测资料质量指标，并以其进行短、长不同距离基线相对定位精度指标计算。九、X、Y、Z坐标系统，转换为台湾2度分带N、E、H坐标系统，以方便针对平面及高程方向的精度做更进一步的探讨与比较。观测资料质量与基线解算精度之相关性。3-3资料处理在本研究中，观测资料质量指标由Teqc及Bernese5.版0学术用软件进行解算；而相对定位精度指标，则采用Bernese5.0版学术用软件来进行解算，现分述如下：3-3-1Bernese软件过去的发展Bernese软件是由瑞士伯恩大学天文研究所（InstituteofAstronomy,UniversityofBerne）所研发的，3.0版于1988年3月撰写而成，并于1988年至1995年间经过五次重大的改版，分别是 1988年12月的3.1版、1990年4月的3.2版、1991年5月的3.3版、1993年5月的3.4版以及1995年2月的3.5版。而Bernese4.0版于1996年9月完成改写，并于2000年8月发表4.2版，2004年3月再度发表现行的Bernese5.0版，新的版本新增加的功能如下：讯同步进行解算。(1)大幅提升计算卫星及接收器时表误差的能力。(2)可将SLR的观测资料加入GPS及GLONASS的资料中同时计算。(3)改善对流层模式并提升解算的精度。的资料处理模式。(5)崭新的让使用者更加方便操作的Windows视窗交谈界面。(6)支援Unix、Linux以及所有WinPC系列的作业环境。(7)新资料处理器，使用TCP/IP界面进行网际网络连线之同步处理。(8)可使用动态存储器，扩增资料处理之能力。盘相位中心等修正模式。(10)可采用零次差(Zero-difference)处理方式进行观测资料解算。(11)具有更精确修正电码观测量之功能。(12)可进行精确的动慈定位资料解算。(13)具备解算低孰(LowEarthOrbiters,LEOs)卫星孰道之能力。3-3-2Bernese软件的主要的功能及架构Bernese软件是属于研究型软件，以Fortran语言撰写而成，并附有原始程序，可依实际需求而进行修改，亦可自行加入新的模式。该软件除了一般性GPS资料处理功能外，另有BPE（BerneseProcessingEngine）可自动化处理GPS资料、计算孰道参数、极运动（PolarMotion）参数、地球转动（EarthRotation）参数、推求区域性及全球性之电离层模式、对流层折射附加参数与模拟GPS资料之功能，而Bernese软件资料处理的流程则如图3-4所示。Bernese程序的主要架构有下列五个部分【Beutleretal.,2001】：(1)资料转换：可将RawData、RinexData以及BerneseData之间互相进行转换，以方便使用者进行计算。(2)卫星孰道：可利用广播星厝或精密星厝计算出卫星标准孰道，将卫星孰道视为已知，来求解其余未知参数。其中，IGU预估星厝孰道精度50cm，可当天取得；IGR快速星厝孰道精度10cm，可于两天后取得；IGS精密星厝孰道精度5cm，可于三天后取得。(3)资料处理：可以处理单频或双频仪器所接收的『虚拟距离』及『载波相位』观测资料，亦可同时求解GPS及GLONASS卫星的信息，并可输出法方程式，以方便多天的资料进行联合求解。(4)资料模拟：可根据所设定的误差值，模拟GPS及GLONASS双频的观测资料。(5)杂项工具：可以进行资料的编辑修改、合并成果坐标档以及显示观测量残差。3-3-3Bernese软件的特性及应用层面Bernese研究型软件与一般的商用软件之特性略有不同，Bernese软件的特性如下所示【Beutleretal.,2001】：(1)对于单频及双频的观测资料,计算较为快速。(2)可以长期自动的处理GPS联测网的资料,自动计算坐标。(3)如果使用IGS精密星历,可以解算出超过2000km长基线的载波相位未定值。(4)可针对电离层及对流层延迟效应进行修正，并提供最新的模式供使用者选择。(5)可进行天线盘相位中心修正，即使采用不同型号的GPS接收器及天线盘，亦可进行计算。(6)可以模拟GPS及GLONASS卫星双频的观测资料。(7)可计算卫星轨道，并可以求取地球自转参数。(8)可进行自由网解算，计算测站坐标。(9)提供程序原始码，可自行加入新的模式。IGS精密星厝IGS精密星厝将标准交换格式Rinexformat资料转成Bernese4.2format將精密星厝轉成表列型式並輸出衛星時錶資訊將精密星厝轉成表列型式並輸出衛星時錶資訊檢查電碼資料品質及標示Outliers卫星配合極運動資料與地球引力位模式計算標準孰道及太陽輻射壓參數採用配合極運動資料與地球引力位模式計算標準孰道及太陽輻射壓參數採用L3頻率並加入對流層折射改正以电码观测量进行单点定位及估算接收仪时表改正并将此改正量输出至相位观测量中组成相位一次差观测量輻射壓參數採用L3頻率輻射壓參數採用L3頻率偵測迥波脫落及解算三次差检查相位资料质量及标示Outliers相位观测量之迥波脱落侦测与迥波脱落补偿依序採用L3依序採用L3頻率重複解算並加入對流層折射改正以相位二次差观测量进行各相关参数之估算（测站坐标、整数迥波未定值、对流层附加参数、孰道元素、…等）图3-4Bernese软件资料处理流程Bernese软件虽然是属于研究型软件，对于初学者学习上较为困难，但是软件中功能强大的资料处理模式仍适合于中、短距离基线的求解，其精度及稳定度更远超过一般的商用软件，例如：GPSurvey、AOSS、SKI等。目前，该软件仍普遍的应用在地体动力学、板块运动、极运动、地壳变形等方面之计算，且更常使用在大地测量的资料处理上。此外，亦可进行动态计算及全自动的资料处理,可每天自动处理GPS连续观测网的卫星追踪资料。3-3-4Teqc软件介绍验室共同组成的，该机构之主要宗旨为应用高精度GPS于大地测量)所研发的。该软件的前身是QC（QualityCheck）软件，以Fortran程序所撰写，早期是用来检验双频GPS静态及动态观测资料之质量，唯其兼容度并不高，许多厂牌（如TrimbleDAT,TurboBinary等）的GPS观测资料必须仰赖其他外部的翻译器及编辑器来转档，使用上相当不方便。因此，后来又以C语言改版，并加入了翻译及编辑的功顾名思义，Teqc的主要功能可分为三大部分，如图2-5所示，兹分别详述如下：(1)翻译（Translation）：可以读入并翻译各厂牌之Binary格式，并输出为Rinex共通格式。(2)编辑（Editing）：可用以编辑、修改、切割、接合观测资料,还可进行资料取样间隔的编修。(3)质量检验（QualityCheck可以用来检验GPS双频静态及动态观测资料之质量好坏。的资料,且该软件可在一般的PC及UNIX工作站上执行,使用者不需付费，并无使用版权上之问题。第四章研究成果及分析本研究实验的步骤以及资料处理的方法主要的研究软件为Bernese5.版0及Teqc，利用这两种研究软件来进行GPS卫星测量接收仪资料观测指标的解算分析。然后以学术研究软件Bernese5.版0来进行长、短不同基线相对定位的精度解算，借以评估GP观S测资料质量与基线解算精度之相关性，使用六项指标去分析垦丁固定站资料,与去分析不同环境因素对于指标的影响分析。4-1固定站常用接收仪之指标计算与分析吾人在工研院超短基线架设常用的卫星定位仪以连续观测的方式，将观测资料量、L载1波的多路径效应（MP1）、L2载波的多路接收器内部时钟与GP时S钟的平均偏差量（tp）、接收仪内部时钟的稳定度（fp）等六项质量指标的解算。前四项指标是以UNAVCO所研发的TEQC软件解算而得，而最后二项内部时钟的指标则是以瑞士伯恩大学天文所研发的Bernese5.版0软件计算而得。4-1-1Teqc解算观测资料质量成果固定站观测资料指标的分析使用2003年10月2号8连续观测到11月号6共十天资料,还收集2002年4月2号0到2号5观测资料,加以统整分析增加指标的精确性，为了解指标是否可以用来有效分析固定站资料,利用本研究之质量检核软件Teqc进行解算。所求得的固定站观：测资料量、接收仪之L载1波的多路径效应（MP1）、L2载波的多路如表4-1与表4-2，仅取平均表示之，其结果如图4-1到4-8，完整资料解算详列附录A。表4-1不同型号接收仪之观测量、MP1、MP2、o/slps编号资料量MP1(m)MP2(m)o/slpsA0.420.70274B236320.280.38C202750.180.18D243410.120.22418圖4-1圖4-1編號A-D接收儀觀測資料量變化觀測資料量筆數0天數ABCDMP1公尺0.50.45 0.40.35 0.30.25 0.20.15 0.10.05012345678910天数A B CD图4-2编号A-D接收仪的MP1资料质量`MP2公尺0.80.70.60.50.40.30.20.10A B C D12345678910天数图4-3编号A-D接收仪的MP2资料质量140012001000800600400200012345678910天数A B C D图4-4编号A-D接收仪o/slp资s料质量由表4-1分析得到，观测资料量指标中以D编号仪器资料量最多，A仪器资料量最少，多路径效应MP1与MP2指标中编号D仪器最好，而编号B多路径效应大，周波脱落指标中以编号C周波脱落严重。表4-2不同型号接收仪之观测量、MP1、MP2、o/slps编号资料量MP1(m)MP2(m)o/slpsE213100.380.47F0.110.13G0.290.36H0.181资料量笔2500020000150001000050000123456天数E F GH图4-5编号E-H接收仪观测资料量变化MP1公尺0.80.70.60.50.40.30.20.10123456天数 E F GH图4-6编号E-H接收仪的MP1资料质量公尺1.2 0.80.60.40.20MP2123456天数 EF G H图4-7编号E-H接收仪的MP2资料质量100001000100E F G H天数图4-8编号E-H接收仪o/slp资s料质量由上表的得知，编号F接收仪在Mp1与Mp2指标中有良好的质量，而编号H接收仪在多路效应指标与周波脱落指标中质量都不理想。4-1-2Bernese5.0版解算资料质量成果本研究之质量检核软件Bernese5.0版进行解算。在解算内部时钟偏移量及频率稳定度时，须选择接收仪之内部时频为标准，本研究中所选择的是IGS站中台湾的TWTF站仍须取一个参考频率源作为标准（即假设该频率源的时间偏移量为零);由于目前国际时频标准的定义仍采用1967年第13届国际度量横大会的决议：1秒等于铯133原子于基态之两个超精细能阶间跃迁时所放出辐射周期的9192631770倍时间【ISO,1995】。故在本文中，选择由国家时间及频率标准实验室负责维持的TWTF站当作频率参考站，该站所采用的GPS接收仪为AshtechZ-XII3T（如图4-9所示），且该接收仪外接HP5071A铯原子钟（如图4-10所示），并配合ASH701945C_M环形天线盘（如图4-11所示同样是全年24小时不间断的接收GPS观测资料。其时钟偏移量及频率稳定度皆达一定之水平，且优于一般GPS接收仪内部的晶体时钟。因此，在本节中使用相位推求接收仪内部时钟偏移量及频率稳定度时，将以该接收仪之内部时频为标准（即假设其内部时钟偏移量及频率稳定度为0来进行后续的资料处理。所求得的各种编号接收仪之内部时钟的平均偏差量（tp，以秒为单位）以及内部时钟的稳定度（fp，以秒为单位）。图4-9TWTF站所使用的GPS接收仪图4-10TWTF站所使用的铯原子钟图4-11TWTF站所使用的天线盘使用Bernese5.0计算出来的时间稳定度与时间偏移量部分，使用Stable32软件以30秒1笔为取样间隔，求出Sigma的数值为fp的部分，tp的计算也是使用软件的积分功能计算出线性化后的频率数值，晶体时钟所表现出来的tp(如图4-12)与fp(如图4-13部)分，各编号仪器内部时钟的稳定度与偏移量取平均后，详列于表4-3与4-4，其成果如图4-14到4-16，详细计算成果如附录B。图4-12编号F仪器在10月28日的稳定度图4-13编号F仪器在10月28日的偏移量表4-3A-D编号号仪器内部时钟的稳定度与偏差量编号fp(秒)tp秒()A-5.726998E-13B1.283159E-12C8.29E-118.673095E-14D2.95E-09-4.355576E-13稳定度Fp(秒)1.00E-081.00E-091.00E-101.00E-11ABCD12345678910天数图4-14编号A-D每日的稳定度偏差量Tp(秒)2.00E-121.50E-121.00E-125.00E-130.00E+00-5.00E-13-1.00E-12-1.50E-12-2.00E-1212345678910天数A B C D图4-15编号A-D每日的偏移量表4-4E-H编号号仪器内部时钟的稳定度与偏差量编号fp(秒)tp秒()E5.08E-111.859516E-12F4.67E-08-1.639230E-07G3.76E-061.242315E-09H3.82E-061.888646E-07稳定度p1.00E-041.00E-051.00E-061.00E-071.00E-081.00E-091.00E-101.00E-11123456天数E F G H图4-16编号E-H每日的稳定度偏移量Tp(秒)8.00E-076.00E-074.00E-072.00E-070.00E+00-2.00E-07-4.00E-07-6.00E-07-8.00E-07-1.00E-06-1.20E-06123456天数——国—E-世-FG--e--H图4-17编号E-H每日的偏移量由上逑表4-3分析得到，在内接时间钟的稳定度指标来看，其稳定度指标数值越小为越稳定，而内部时间的频率偏移量也是越小越好，其中以编号C的仪器稳定度最佳而仪器编号D的稳定度最差，而在时钟偏移量部分依然是以编号C的仪器偏移量最小，而偏移量最大的是编号B的仪器；在表4-4我们分析资料得到编号E的稳定度与偏移量都是最小，而编号H的稳定度与偏移量都是最大的。综合表4-1到4-4的成果，综合分析发现每一台仪器都有不同的表现，质量指标各有优劣之处即使相同型号仪器其指标表现也不尽相同所，以无法直接判断GPS固定站接收仪的仪器与指标的直接关系；因此，接下来将探讨各型仪器在短、长基线定位精度之表现，来分析上逑各项指标与定位精度之相关性。为了评估各编号仪器对于不同基线距离的定位精度,本研究透过网络下载IGS连续追踪网中的日本USUD卫星固定站、台湾TWTF卫星固定站站，约制上述两坐标作为主站，分别对各厂牌型号仪器进行短距离（25km，对TWTF站）、长距离（2000km，对USUD站）的基线解算。4-2-1短距离基线分析吾人透过IGS连续追踪网中的台湾TWTF卫星固定站为主站，分别对不同仪器进行相对定位计算。将Bernses5.计0算基线成果取标准偏差值，而基线长度则取平均值来计算，将得到各点基线成果的变化量如表4-5、4-6，吾人将每天定位成果与平均值做比较成果如图4-18与图4-1所9示，详细计算成果如附录C。表4-5A-D编号仪器短基线的定位精度编号平均值(m)中误差(m)A24839.1207B24838.4539C24837.7478D24868.87760.0011短基线定位中误差0.0030.0020.0010.000-0.001-0.002-0.003A B C D12345678天数图4-18A-D型仪器每日短基线定位精度变化表4-6E-H编号仪器短基线的定位精度编号平均值(m)中誤中誤E24838.44040.0017F24837.72950.0017G24868.87630.0012H24872.88740.0010短基线定位中误差0.0040.0030.0020.0010.000-0.001-0.002-0.003E F G H天数图4-19E-H型仪器每日短基线定位精度变化4-2-2长距离基线精度分析吾人以IGS连续追踪网中的日本USUD卫星追踪站为主站，分别对不同编号的仪器进行相对定位计算，以天为单位来做基线解算，将基线做标准偏差，将每日基线长度取平均值如表4-7、4-所8示，将可以得到基线每天计算结果的变化量,亦将各仪器每日基线长度对于平均值取差值如图4-7与图4-所8示。表4-7A-D编号仪器长基线的定位精度编号平均值(m)中误差(m)A2074028.88330.0146B2074028.40660.0145C2074027.87170.0125D2074058.8552长基线定位中误差0.030.020.010.00A B----C——D天数图4-20A-D型仪器每日长基线定位精度变化表4-8编号E-H仪器长基线的定位精度编号平均值(m)中误差(m)E2074028.43980.0061F2074027.90490.0076G2074058.89900.0077H2074062.74950.0066长基线定位中误差0.01000.00500.0000天数E FG 图4-21E-H型仪器每日长基线定位精度变化4-2-3综合评估分析从2003年外业收集的观测资料编号A-D接收仪器来分析，从时钟稳定度的指标看来C的稳定度(fp)最好，其组合长距离基线时精度也是最高，但是其组合短距离基线时成果最差，而编号C的仪器频率稳定最低，组基线的精度有还不错的表现，从表4-可1以发现编号的C观测资料最好，而编号A的观测资料最差，但是编号A的接收仪对于组基线解算成果中并无较差表现；我们同时引入2002年的资料来看，从表 4-的2成果来看观，测资料量指标中以编号E仪器最多其稳定度也是最高，在组合长距离基线时其精度亦是最高，但是短基线精度最高的编号H仪器其稳定度却不佳，所以观测资料指标对于基线稳定度并没有太大关联,而我们解算精度长短基线的相差都不超过2mm，可以说精度相当良好，也完全符合内政部制订一等卫星控制点的规范。为了分别针对坐标N、E、h方向进行探讨，吾人先透过内政部所提供的坐标转换程序将X、Y、Z坐标转换为N、E、h坐标，以方便针对平面方向以及高程方向的稳定度做更进一步的探讨。4-3-1短距离相对定位坐标分析吾人以IGS连续追踪网中的台湾TWTF卫星固定站为主站，将每天计算而得的N、E、h坐标分别减去其平均值来进行坐标重现性分析，计算各型仪器短距离相对定位N、E、h三轴坐标标准差及其合成量作为定位精度指标，其成果取平均如表4-9、4-1所0示，其中水平分量为N、E平方后相加开根号得其成果，在三维合成量部分，是将N、E、h平方后将加开根号所得，并将成果绘制成图如图4-22到4-29，将可以得到各测站坐标分量的变化量。表4-9编号A-D短距离定位N、E、h三轴坐标标准差及三维合成量编号N(mm)E(mm)h(mm)水平(mm)合成量(mm)A2.17.4BCD0.9中误差0.0200.0150.0100.0050.000-0.005-0.010A12345678天数NE h图4-22编号A接收仪短距离三轴坐标变化量中误差0.0150.0100.0050.000-0.005-0.010-0.015B1234567天数 N Eh图4-23编号B接收仪短距离三轴坐标变化量C中误差0.0140.0120.0100.0080.0060.0040.0020.000-0.002-0.004-0.006N E h12345678天数图4-24编号C接收仪短距离三轴变化量D中误差0.0100.0080.0060.0040.0020.000-0.002-0.004-0.006-0.008-0.010-0.012N E h12345678天数图4-25编号D接收仪短距离三轴变化量表4-10编号E-H短距离定位N、E、h三轴坐标标准差及三维合成量编号N(mm)E(mm)h(mm)水平(mm)合成量(mm)E2.02.02.9F0.92.6GH0.9E中误差0.0040.0030.0020.0010-0.001-0.002-0.003-0.004天数N E h图4-26编号E接收仪短距离三轴变化量中误差0.0200.0150.0100.0050.000-0.005F12345天数N E h图4-27编号F接收仪短距离三轴变化量G中误差0.0080.0060.0040.0020.000天数N E h图4-28编号G接收仪短距离三轴变化量H中误差0.0080.0060.0040.0020.000-0.002-0.004-0.006-0.00812345天数N E h图4-29编号H接收仪短距离三轴变化量从表4-9来分析，平面方向编号B与编号D的仪器精度最高为1.5mm，从合成量来看以编号C的仪器精度最高其变化量为5.3mm，而编号A的仪器在短基线中平面与合成量都是最差，而从表4-10来看平面精度最高为编号H的仪器其变化量为1.4mm，而合成量却是编号E的仪器精度比较高。4-3-2长距离相对定位坐标分析吾人以IGS连续追踪网中的日本USUD卫星固定站为主站，分别对不同仪器进行相对定位计算，所获得的成果如下表4-11、4-12，这里仅取平均所示，完整资料解算成果列于附录。将计算而得的基线长减去其平均值，并将成果绘制成图，将可以得到各基线每天计算变化量,其成果图如图4-30到4-37表4-11编号A-D长距离N、E、h三轴坐标标准差及三维合成量编号N(mm)E(mm)h(mm)水平(mm)合成量A6.925.829.9B6.723.829.8C7.024.4D6.721.027.4中误差0.0400.0300.0200.0100.000A E h天数图4-30编号A接收仪长距离三轴坐标变化量中误差0.0500.0400.0300.0200.0100.000B E h天数图4-31编号B接收仪长距离三轴坐标变化量C中误差0.0400.0300.0200.0100.000天数 E h图4-32编号C接收仪长距离三轴坐标变化量D0.0400.0300.0200.0100.000 E h天数图4-33编号D接收仪长距离三轴坐标变化量表4-12编号E-H长距离N、E、h三轴坐标标准差及三维合成量编号N(mm)E(mm)h(mm)水平(mm)合成量EF6.77.8GH6.720.4E中误差0.0350.0300.0250.0200.0150.0100.0050.000-0.005-0.010-0.015-0.02