文档介绍：建立城市多用途GPS永久观测站*
陈永奇
(香港理工大学土地测量及地理资讯学系)
一、前言
建立GPS永久观测站用于监测地壳运动、滑坡和重点工程建筑物已有不少实例[1]。国内一些部门也建立了,或准备建立GPS永久观测站用于诸如IGS计划、地壳运动监测。这些测站有不少是在城市内或其附近,如各部门能统筹考虑,可以更充分地发挥它的作用,为社会提供更多的服务,既普及了GPS技术的应用,又总体上节约了经费。本文的目的是介绍香港地区GPS永久观测站,以及如何使其变成多用途的GPS数据中心,供读者参考。HTTP:网
二、香港GPS永久观测站概况
香港海事处于1995年在维多利亚港以西9 km的一个小岛上建立了DGPS永久参考站(见图1中KYC)。建站的主要目的是为进出港船只提供导航和交通管制。系统由三部分组成:永久GPS参考站(加有监控设施);独立监控站;海事处办公室内的交通控制中心。参考站配备12通道双频Trimble GPS 4000 SSI接收机,伪距改正信息用RTCM SC-14格式通过289 kHz无线电频率向外播送。监控站检查参考站发送的伪距改正数的正确性和完整性,以保证整个系统运转的可靠性。DGPS系统实时定位精度为1 m左右,覆盖范围为2~300 km,免费为社会提供服务。系统完成以后,海事处曾做过一些实验,证实在300 km以外的海区还能收到改正信号, m左右[2]。笔者在陆地上做了实验,在深圳市龙岗镇外也能很好地收到伪距改正信号。龙岗与参考站间约70 km,中间有山岭阻隔,无线电信号还要通过九龙和深圳两市区。实验说明,深圳范围内也可以利用这一参考台的信号。
此外,双频GPS连续观测数据(包括伪距,载波相位,卫星星历等)自动地存入参考站微机中,并且每隔一个小时自动传输到海事处BBS系统(Bulletin Board System)。用户可随时通过电话线联机提取所需要的数据,用于后处理。TTP:网
图 1 KYC永久参考站及控制点位置图
三、研究电离层中离子含量的变化
众所周知,利用双频伪距观测数据可以计算信号传播路径上总离子数TEC:HTTP:网
TEC=α(P1-P2) (1)
式中,α=×1016,P1和P2分别为L1和L2伪距观测量(以米计)。将它归化到垂直方向上为:
VEC=osZm (2)
其中,Zm为用“单层模型”模拟电离层时层面上卫星的天顶距。
每一个观测历元,可以计算相应于一颗观测卫星的VEC值,取所有观测卫星VEC值的平均值作为该历元的代表值。由于电离层在一段时间内变化不大,为减少伪距观测误差对所计算结果的影响以及电离层离子含量的偶然性变化,可取一段时间内(例如一小时)各观测历元的VEC值的平均值作为该时段的最或是值。
为了解该地区电离层离子含量在空间上的变化,用另一台双频接收机(Leica system 300)在香港地区最北部(图1中SS)距KYC约25 km处进行了12 h连续观测,所计算的离子含量画在图2,其中(a)是同一天用参考站观测数据所得的结果,(b)为SS站的结果,(c)为两者叠加在一起的图形。可以看出,SS站上VEC值与KYC上没有明显差别。因此可以认为,由参考站观测数据计算的离子总量可代表整个香港地区。
(a) (b) (c