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川藏地区CORS坐标时间序列预处理与软件实现

陆福鑫 龚晓颖 孙铭炜 余章应 黄丁发

陆福鑫, 龚晓颖, 孙铭炜, 余章应, 黄丁发. 川藏地区CORS坐标时间序列预处理与软件实现[J]. 全球定位系统, 2024, 49(2): 88-97. doi: 10.12265/j.gnss.2023177
引用本文: 陆福鑫, 龚晓颖, 孙铭炜, 余章应, 黄丁发. 川藏地区CORS坐标时间序列预处理与软件实现[J]. 全球定位系统, 2024, 49(2): 88-97. doi: 10.12265/j.gnss.2023177
LU Fuxin, GONG Xiaoying, SUN Mingwei, YU Zhangying, HUANG Dingfa. CORS coordinate time series preprocessing and software implementation in Sichuan-Tibet area[J]. GNSS World of China, 2024, 49(2): 88-97. doi: 10.12265/j.gnss.2023177
Citation: LU Fuxin, GONG Xiaoying, SUN Mingwei, YU Zhangying, HUANG Dingfa. CORS coordinate time series preprocessing and software implementation in Sichuan-Tibet area[J]. GNSS World of China, 2024, 49(2): 88-97. doi: 10.12265/j.gnss.2023177

川藏地区CORS坐标时间序列预处理与软件实现

doi: 10.12265/j.gnss.2023177
基金项目: 国家自然科学基金项目(42171429,42374036);四川省自然科学基金项目(2023NSFSC0773)
详细信息
    作者简介:

    陆福鑫:(1998—),男,硕士,主要从事GNSS数据处理的理论与方法研究. E-mail: lfx2021@my.swjtu.edu.cn

    龚晓颖:(1986—),女,博士,副教授,主要从事GNSS精密定位与定轨研究. E-mail: xygong@swjtu.edu.cn

    孙铭炜:(1999—),女,硕士,主要从事GNSS数据处理与应用研究. E-mail: smw15332015023@163.com

    余章应:(2001—),男,硕士,主要从事环境负载数据处理与分析研究. E-mail: 1417264687@qq.com

    黄丁发:(1963—),男,博士,教授,主要从事GPS理论与应用以及3S系统集成研究. E-mail: dfhuang@swjtu.edu.cn

    通信作者:

    龚晓颖 E-mail: xygong@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: P228.4

CORS coordinate time series preprocessing and software implementation in Sichuan-Tibet area

  • 摘要: 本文针对川藏地区连续运行参考站系统(continuously operating reference stations, CORS)基准站站点坐标包含复杂影响因子和丰富且微弱有益的信号的特点,为了解决区域大规模时间序列数据分析处理过程繁琐,且无法大批量处理的问题,设计开发了GNSS坐标时间序列预处理系统,支持大区域多站点批处理解算模式,实现数据产品预处理、下载和可视化,实现了最小二乘拟合、粗差剔除、建模插值和共模误差(common mode error,CME)改正等一体化功能模块的集成. 采用陆态网长期坐标时间序列数据从解算精度与效率两方面对软件进行了性能评估. 结果表明:陆态网各测站N方向和E方向最小二乘拟合的拟合优度R2均约在99%,拟合效果较好;粗差剔除后的时间序列相比于剔除前各方向的WRMS值都有降低;水平方向插值后的结果均方根误差(root mean square error, RMSE)值均优于8 mm. CME剔除后,水平方向和垂直方向均方根(root mean square, RMS)值均有所下降.

     

  • 图  1  坐标时间序列预处理解算流程

    图  2  软件总体结构示意图

    图  3  最小二乘功能模块软件界面

    图  4  粗差剔除功能模块软件界面

    图  5  建模插值功能模块软件界面

    图  6  CME改正功能模块软件界面

    图  7  LHAS站U方向信号提取结果

    图  8  所选测站各方向拟合优度(R2)统计结果

    图  9  SCJU站三倍IQR准则粗差剔除结果

    图  10  所选测站粗差剔除前后最小二乘拟合结果WRMS值差值结果

    图  11  SCDF站建模插值结果

    图  12  部分测站N、E、U方向插值精度统计

    图  13  前三个主成分在N、E、U方向上的空间响应

    图  14  滤波前后RMS值

    图  15  软件各模块功能解算效率统计

    表  1  西南区域部分IGS站坐标时间序列概况

    测站 概率纬度/(°) 概略经度/(°) 时间跨度 实际观测历元数 历元总数
    LHAS 29.66 91.10 1999.16301—2021.23425 7254 8063
    LUZH 28.87 105.41 1999.16301—2021.23151 7943 8062
    SCBZ 31.84 106.74 2010.49726—2021.23425 3740 3923
    SCDF 30.98 101.12 2010.00411—2019.04247 2880 2937
    XZGZ 32.29 84.07 2012.18443—2021.18219 2760 3288
    XZRK 29.25 88.87 2011.43699—2021.23425 3163 3580
    SCJU 28.18 104.52 2010.49726—2021.23425 3760 3923
    下载: 导出CSV

    表  2  LHAS站最小二乘拟合结果评价

    方向 SSE SST
    N 0.043 9 0.999 3
    E 0.080 0 0.999 8
    U 0.216 4 0.731 4
    下载: 导出CSV

    表  3  SCJU站粗差剔除前后最小二乘拟合结果比较 mm

    方向 剔除前WRMS 剔除后WRMS
    N 1.910 1.906
    E 2.025 2.017
    U 4.635 4.563
    下载: 导出CSV

    表  4  SCDF站时间序列各缺失段建模插值精度统计

    缺失区间 起始历元 结束历元 缺失长度 RMSE/mm
    N E U
    1 2011.08082 2011.16027 30 0.93 1.47 2.96
    2 2012.70902 2012.87022 60 2.25 1.83 10.82
    3 2013.90548 2014.14932 90 2.16 3.58 11.10
    4 2016.40847 2016.73361 120 1.99 4.77 7.72
    5 2017.27260 2017.68356 150 2.50 4.25 6.88
    6 2018.16301 2018.65342 180 2.84 2.43 6.56
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-11
  • 录用日期:  2023-09-11
  • 网络出版日期:  2024-03-04

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