摘 要：在使用GAMIT軟件進(jìn)行基線解算時(shí)，可使用兩種不同高精度的基線解算模式，即BASELINE模式以及RELAX.模式。為了研究這兩種基線解算模式對(duì)不同基線長(zhǎng)度解算結(jié)果的差異，并確定其適用范圍，分別應(yīng)用BASELINE模式和RELAX.模式對(duì)基線進(jìn)行解算，并對(duì)兩種模式的NRMS值、基線重復(fù)性、三維基線向量改正數(shù)以及點(diǎn)位精度等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)表明，基線長(zhǎng)度在1 000 km以內(nèi)時(shí)，兩種解算模式的解算效果相當(dāng);當(dāng)基線長(zhǎng)度大于1 000 km時(shí)，BASELINE模式的基線解算效果要優(yōu)于RELAX.模式。

　　關(guān)鍵詞：GAMIT;GNSS基線解算;基線解算模式

　　由于2000國(guó)家大地坐標(biāo)系(China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000)的建立與使用，在GNSS控制網(wǎng)[1]數(shù)據(jù)處理時(shí)往往需要獲取CGCS2000坐標(biāo)。一般通過(guò)聯(lián)測(cè)附近國(guó)家大地控制點(diǎn)或者IGS站點(diǎn)獲取CGCS2000坐標(biāo)[2]，基線長(zhǎng)度能達(dá)到數(shù)千千米，使用GAMIT[3]進(jìn)行基線解算時(shí)可使用兩種不同的解算模式[4]，因此本文主要探究這兩種解算模式對(duì)不同基線長(zhǎng)度的解算差異和效果。

　　1 基線解算模式概述

　　在使用GAMIT軟件進(jìn)行基線解算時(shí)，可使用兩種不同的解算模式，即BASELINE模式以及RELAX.模式。其中，BASELINE模式不包含軌道或者地球定向參數(shù)，可用來(lái)固定軌道;RELAX.模式包含測(cè)站、軌道和地球自轉(zhuǎn)參數(shù)，需要設(shè)置先驗(yàn)約束，包括軌道坐標(biāo)、各方向的約束值和1%的直接輻射壓、[y]-平差系數(shù)、1%第三軸系數(shù)。

　　如果處理近期IGS軌道或者區(qū)域的網(wǎng)格數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用BASELINE基線解算模式修復(fù)軌道，從而忽略約束。如果在處理全球網(wǎng)格數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)與MIT或者SOPAC全球H文件聯(lián)合解算時(shí)，可以選擇RELAX.基線解算模式，得到軌道的偏導(dǎo)數(shù)。

　　2 兩種解算模式結(jié)果對(duì)比分析

　　通常情況下，在基線解算時(shí)使用GAMIT中默認(rèn)的BASELINE模式，但由于在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中IGS站[5]等的引入，使得基線長(zhǎng)度從數(shù)十千米到數(shù)千千米不等，因此需要探究?jī)煞N模式對(duì)于不同基線長(zhǎng)度的解算差異和效果。

　　為了驗(yàn)證這兩種模式對(duì)基線解算的差異[6]，本文選擇23個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，其中，11個(gè)是中國(guó)境內(nèi)及其周邊的IGS跟蹤站數(shù)據(jù)，分別為BJFS、BJNM、AIRA、CHAN、DAEJ、GMSD、LHAZ、PIMO、SHAO、TNML、URUM，12個(gè)是CORS站數(shù)據(jù)，基線長(zhǎng)度分布為4～4 435 km，數(shù)據(jù)為2017年1月1日到1月3日共計(jì)3天的數(shù)據(jù)。用兩種不同模式對(duì)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理，探究不同解算模式進(jìn)行GNSS基線解算的差異。

　　2.1 標(biāo)準(zhǔn)化的均方根誤差(Normalized Root Mean Square，NRMS)的比較分析

　　標(biāo)準(zhǔn)化的均方根誤差(Normalized Root Mean Square，NRMS)是衡量基線解算質(zhì)量的最主要的指標(biāo)之一。表1給出了兩種基線解算模式的NRMS值統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表1可以看出，RELAX.模式的NRMS值優(yōu)于BASELINE模式，但兩者誤差在0.15～0.30，滿足高精度GNSS數(shù)據(jù)處理的要求(<0.3)。

　　2.2 基線重復(fù)性的比較分析

　　基線解算完成后，對(duì)兩種模式下基線在4個(gè)方向的重復(fù)性[7]進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析。從圖1至圖4可以看出，N、E、U和L的重復(fù)性走勢(shì)基本一致。基線編號(hào)1～130為1 000 km以內(nèi)的基線，基線編號(hào)131～300為1 000～3 000 km的基線，基線編號(hào)301～325為3 000 km以上的基線。從4幅圖可以看出，當(dāng)基線長(zhǎng)度在1 000 km以內(nèi)時(shí)，兩種解算模式的基線重復(fù)性相當(dāng)，基本維持在2 mm以內(nèi);當(dāng)基線長(zhǎng)度在1 000～3 000 km時(shí)，BASELINE模式的基線重復(fù)性較低，且表現(xiàn)較RELAX.平穩(wěn);當(dāng)基線長(zhǎng)度超過(guò)3 000 km時(shí)，兩種解算模式的基線重復(fù)性都有一個(gè)明顯的增大趨勢(shì)，BASELINE模式明顯好于RELAX.模式。從整體來(lái)看，在基線解算過(guò)程中，BASELINE模式的基線重復(fù)性較好，數(shù)值平穩(wěn)，RELAX.模式波動(dòng)較大。

　　2.3 三維基線向量改正數(shù)與點(diǎn)位精度的比較分析

　　基線三維無(wú)約束平差后的基線向量改正數(shù)和點(diǎn)位精度也是衡量基線解算質(zhì)量的重要參考。三維無(wú)約束網(wǎng)平差即只固定網(wǎng)中某一點(diǎn)的坐標(biāo)，其主要目的是考察網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度以及基線向量之間有無(wú)明顯的系統(tǒng)性偏差和粗差。

　　以靠近研究區(qū)域中心的SHAO(上海佘山)站為基準(zhǔn)，對(duì)兩種解算模式得到的基線進(jìn)行三維無(wú)約束平差。圖5和圖6是兩種模式得到的基線三維向量改正數(shù)。基線編號(hào)1～1 000為3 000 km以內(nèi)的基線，基線編號(hào)1001～1082為3 000 km以上的基線。由圖可知，兩種解算策略對(duì)應(yīng)不同長(zhǎng)度基線解算得到的改正數(shù)走勢(shì)完全一致，當(dāng)基線較短時(shí)兩者無(wú)明顯差異，當(dāng)基線長(zhǎng)度在3 000 km以上時(shí)，RELAX.模式出現(xiàn)了較強(qiáng)的波動(dòng)，尤其是Z方向。

　　圖7是三維無(wú)約束平差后，點(diǎn)位精度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。在BASELINE解算模式下，點(diǎn)位精度最大值為3.3 mm，最小值為2.5 mm，平均點(diǎn)位精度為2.6 mm;在RELAX.解算模式下，點(diǎn)位精度最大值為4.3 mm，最小值為2.7 mm，平均點(diǎn)位精度為3.1 mm。綜合各項(xiàng)結(jié)果可知，BASELINE模式下的點(diǎn)位精度更高，各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果都優(yōu)于RELAX.模式。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　本文通過(guò)比較不同基線解算模式下的NRMS值、基線重復(fù)性、三維基線向量改正數(shù)以及點(diǎn)位精度可以得出以下結(jié)論。

　　①雖然RELAX.模式下NRMS值優(yōu)于BASELINE模式，但兩者誤差在0.15～0.30，滿足高精度GNSS數(shù)據(jù)處理的基本要求。

　　②對(duì)于1 000 km以內(nèi)的基線，RELAX.模式與BASELINE模式的解算效果相差很小，基本可以忽略不計(jì)。對(duì)于基線長(zhǎng)度大于1 000 km的基線，BASELINE模式下的基線重復(fù)性、三維基線向量改正數(shù)、點(diǎn)位精度都優(yōu)于RELAX.模式。因此，在使用GAMIT軟件處理基線長(zhǎng)度小于1 000 km的基線時(shí)，兩種基線解算模式均可選擇，當(dāng)處理基線長(zhǎng)度大于1 000 km時(shí)，應(yīng)選用BASELINE解算模式。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]熊偉，吳迪軍.GAMIT在高精度橋梁平面控制網(wǎng)中的應(yīng)用[J].地理空間信息，2012(2)：91-93.

　　[2]陳俊勇.中國(guó)現(xiàn)代大地基準(zhǔn)：中國(guó)大地坐標(biāo)系統(tǒng)2000(CGCS2000)及其框架[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2008(3)：5-7.

　　[3]高旺，高成發(fā)，潘樹國(guó)，等.基于廣播星歷的GAMIT基線解算方法及精度分析[J].測(cè)繪工程，2014(8)：54-57.

　　[4]楊登科，安向東，湯勰.GAMIT數(shù)據(jù)處理中基線解算模式的對(duì)比分析[J].測(cè)繪地理信息，2016(2)：18-21.

　　[5]薛慧艷，獨(dú)知行，李勝春，等.基于GAMIT的IGS跟蹤站網(wǎng)基線解算[J].全球定位系統(tǒng)，2012(1)：32-34.

　　[6]高旺，高成發(fā)，潘樹國(guó)，等.基于快速星歷的GAMIT高精度基線解算研究[J].測(cè)繪科學(xué)，2015(2)：22-25.

　　[7]黃功文，王斌，王延偉.高精度GNSS控制網(wǎng)基線重復(fù)性檢驗(yàn)與質(zhì)量分析[J].測(cè)繪通報(bào)，2011(7)：13-15.

　　推薦閱讀：研究辦公軟件的論文參考文獻(xiàn)