GNSS基准站网数据处理与应用方法

1.数据处理软件

目前用于地球动力学研究领域的GNSS高精度软件主要有：

①BERNESE软件，由瑞士伯尔尼大学航空研究所开发(Rothacher，et al.，1990)；

②GAMIT-GLOBK软件，由美国麻省理工学院开发(King，et al.，2010)；

③GIPSY-OASIS II软件，由美国加州理工学院的喷气动力实验室开发(Webb，et al.，1993)。

这些软件具有以下一些典型的共同特征：

①采用适当的力模型进行轨道积分；

②精确的观测模型(地球模型、大气延迟)，严格的天体和大地参考系统；

③可靠的数据编辑(周跳，粗差探测)；

④坐标、轨道、对流层偏差、接收机钟差、极移和地球旋转速率参数估计；

⑤适用于长基线的模糊度固定算法；

⑥确立参考框架转换参数，顾及板块构造学和同震位移的测站运动学模型。

2.数据处理策略

采用高精度数据处理软件对数据进行处理。在数据处理过程中要考虑各种误差改正模型以提高解算精度，如对流层误差、电离层误差、差分码偏差等。并采用精度较高的星历产品，包括IGS的精密星历等以削弱卫星轨道误差的影响。一般可紧约束IGS核心站坐标以提供解算基准。

3.基线解算的主要模型和参数

本节以GAMIT软件设置参数为例，对每个时段求解时需主要考虑的因素列举如下：

①卫星钟差的模型改正(采用广播星历中的钟差参数)；(www.xing528.com)

②接收机钟差的模型改正(采用根据伪距观测值计算出的钟差)；

③电离层折射影响用LC观测值消除；

④估计对流层参数；

⑤卫星和接收机天线相位中心改正。卫星与接收机天线L1、L2相位中心偏差采用绝对天线相位中心改正模型；

⑥测站位置的潮汐改正；

⑦截止高度角为10度，历元间隔为10s；

⑧考虑卫星轨道误差，即松弛IGS轨道。

4.测量方式的选择

为了获得高精度的监测结果，用于大尺度的板块构造与块体运动研究的GNSS基准网一般采用静态相对定位的测量方式，最好采用连续运行的GNSS测站的数据，同时估计板块运动的长期运动趋势以及周年或半周年等周期性参数；或者采用至少2.5年以上的数据以保证板块运动的速度估值不受周年或半周年等周期性信号的影响(Blewitt，et al.，2002)。接收机应选择双频的大地测量型接收机，并使用抗多路径的接收天线。

5.数据分析

在GNSS测站速度确定后，板块构造旋转能够由下面的经典运动学模型估计(Larson，et al.，1997)：

式中，Ωp是与测站j相关的板块p的角速度(也称为“欧拉矢量”)。Ωp＝｜Ωp｜为板块p的旋转速率(通常以度/百万年表达，但计算采用弧度/年)，并且方向称为“欧拉极”(通常采用一个球面经度、纬度表示，但是以直角系分量计算，如方向余弦)(Minster，et al.，1978)。欧拉极能够通过地球表面的固定点实现。这个旋转模型本质上约束板块在地球表面刚性地移动(非径向运动)。叉乘在地心参考框架下的加速度和测站位置间进行，因此速度也在一个地心参考框架下表达。标记中的p用以识别假设的板块(而非参考框架)。

经典板块构造的运动学模型有几点值得关注：

①运动是瞬时的，观测时间相对足够短，因此角速度假设为常数。式(9-1)适用于百万年时间尺度的古地磁数据(DeMets，et al.，1990，1994；Minster，et al.，1978)，同样适用于几十年的大地测量观测量。事实上，根据大地测量观测量和古地磁反演的角速度之间的差别能够测试板块是否具有显著的角速度加速度；

②此处的板块构造理论假设板块是刚性的，并且该运动是一个固定点相对于整个地表的旋转。因此，运动完全在一个球面地球的水平方向。