CORS建站选址测试报告.docx

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CORS建站选址测试报告

CORS建站选址测试报告

一、项目来源

受****的委托，我公司（****）承担了天津STC-CORS系统的建设任务，经过投资方（****）、系统建设方（****）和CORS基站承建方（****）的技术相关人员共同参下，在****区内考虑管理因素、观测环境、地质环境、维持环境情况，初步拟定cors基站地点两个，于2013年4月28日完成选址。

二、技术依据

名称

编号

批准单位

年份

全球定位系统（GPS）测量规范

GB/T18314

国家测绘局

2009

全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范

CH_T2008-2005

国家测绘局

2006

全球定位系统城市测量技术规程

CJJ/T73-2010

中国建设部

2010

卫星通信中央站通用技术条件

GB/T16952

国家技术监督局

1997

计算机信息系统安全保护等级划分准则

GB17859

国家技术监督局

1999

精密工程测量规范

GB/T15314

国家技术监督局

1994

测绘技术设计规定

Ch/T1004

国家测绘局

2005

测绘技术总结编写规定

Ch/T1001

国家测绘局

2005

测绘产品检查验收规定

CH1002

国家测绘局

1995

测绘产品质量评定标准

CH1003

国家测绘局

1995

全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程

CH8016

国家测绘局

1995

电子设备雷击保护导则

GB7450

国家技术监督局

1987

通信用电源设备通用试验方法

GB/T16821

国家技术监督局

1997

计算机软件产品开发文件编制指南

GB8567

国家技术监督局

1988

建筑物防雷设计规范

GB50057

国家机械工业局

2010

三、CORS基站选址原则

对于CORS站的选址主要参考相关行业标准，即《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》（以下简称规范）和《全球定位系统城市测量技术规程》（以下简称规程），这两个标准中都对CORS站选址的地质环境、观测环境等方面做了要求，结合本次项目的特点，制定本次项目的选点原则。

1.站址应选在基础坚实稳定，易于长期保存，并有利于安全作业的地方；

2.站址周围应便于安置接收设备和方便作业，视野应开阔；

3.站址与周围大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站、通讯基站、变电所等）的距离应大于200m；与高压输电线、微波通道的距离应大于100m；

4.站址附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体，如大型建筑物、玻璃幕墙及大面积水域等；

5.站址视场内高度角大于10º的障碍物遮挡角累积不应超过30º；

6.站址应避开地质构造不稳定区域，如：

断层破碎带，易于发生滑坡、沉陷等局部变形的地点（如采矿区、油气开采区、地下水漏斗沉降区等），地下水位变化较大的地点；

7.站址应可方便地架设市电线路或具有可靠的电力供应；并应便于接入公共通信网络或专用通信网络；

8.屋顶观测墩应选在坚固稳定的建筑物上，建筑物高度不宜超过30m；

9.站址选定后，应用场强仪进行实地场强测试，在L1、L2中心频点上的噪声场强宜分别低于-180db/mv和-160db/mv。

并应连续进行24小时的GNSS建站条件测试和数据分析，其中数据有效率应高于90％，多路径影响MP1<0.5，MP2<0.5；

10.站址选定后，应测设基准站环视图，

11.建站所占用的土地，应征得土地所有者和使用者的同意或依据土地管理法办理征地或用地手续。

四、CORS基站选址实施过程

1.选点踏勘

本系统共建设两个cors站，根据系统要求初步选点点位见下表：

点名

选点位置

环境描述

TZGS

投资公司3号楼楼顶

1.位于****和旭路与和韵路交口处，主楼高度为7层，顶楼有电梯房1层，周围有装饰用女儿墙，高出电梯间顶约为1.2米左右，四周有在建高层住宅，高度约高出本建筑5层左右，距建筑物约为100米，对本点信号产生部分干扰，建筑物4层外墙有通讯用无线定向传输接收设备，可对本点信号产生干扰。

2.电源采用消防水箱间内市电，稳定可靠

ZHZX

公用事业指挥中心楼顶

1.位于****东北部，汉北路旁，距TZGS点直线距离约为5.5公里，建筑物高度为4层，顶楼电梯间1层，本点初步选在电梯间顶上，此处周围有约为1.2米高的女儿墙，距此处东北方向约150米处有一个移动信号塔，可能可对本点卫星信号产生干扰。

2.电源采用电梯间内市电，稳定可靠。

2.测试数据采集。

2.1数据采集

本次测试采用南方S8+C（GPS+COMPASS）双星4频接收机分别在TZGS和ZHZX点上架设，架设高度约为距楼面高度3米，高出女儿墙1.5米左右，进行连续48小时的长时间观测，并以采样间隔10秒，24小时为周期进行数据分析，若连续2个周期以上数据满足要求，则认为合格，在测试过程中，TZGS站先后由于数据分析不合格先后共改变位置3次，ZHZX站改变位置2次，具体观测数据见下表：

点名

位置

采样间隔

起止时间

质量情况

TZGS

测试位置1：

顶楼电梯间上楼面中间位置，仪器架设高度1.5米

10秒

2013-05-14至2013-05-16共51小时

不合格

测试位置2：

顶楼电梯间电梯间上通北侧风口上方，架设高度1.5米，据楼面高度2.8米左右。

2013-05-24至2013-05-25共44小时

不合格

测试位置3：

顶楼电梯间电梯间上通南侧风口上方，架设高度1.5米，据楼面高度2.8米左右。

2013-05-27至2013-06-03，共183小时

合格

ZHZX

测试位置1：

顶楼电梯间上楼面南边女儿墙边上位置，仪器架设高度1.5米

2013-05-14至2013-05-16，共50小时

合格

测试位置2：

顶楼电梯间电梯间上通北侧风口上方，架设高度1.5米，据楼面高度2.8米左右。

2013-06-10至2013-06-12，共72小时

合格

2.2数据处理

本次项目采用南方S8+C（GPS+COMPASS）双星4频接收机接收多星数据，特别接收中国北斗卫星导航系统的定位信号，在数据采集，处理、分析的技术上，尚属科技前沿和科研阶段，国际上没有统一的技术标准，南方公司根据RINEX标准体系，自己建立了一套COMPASS标准，并研发了数据质量检查软件DataQC，对本次测试的GPS+COMPASS双星数据进行处理，主要过程如下：

A．将接收机中数据下载下来存储为南方格式原始数据（*.sth）

B．采用南方测绘公司研发的数据转换软件ToRinex将双星原始数据（*.sth）转换成RINEX2.0格式，（包含观测文件*.**O，GPS星历文件*.**N,COMPASS星历文件*.**C）

C．采用南方测绘公司研制的静态文件处理软件对RINEX2.0格式文件按照10秒采样间隔进行压缩（原始记录间隔为1秒），然后以24小时为周期进行数据合并（原记录为1小时为一个数据文件），形成一个数据文件

D．将形成的24小时连续观测数据文件（RINEX2.0）导入南方DataQC软件中进行数据分析。

2.3数据分析

本次采用南方DataQC软件对选址测试数据进行分析，主要对观测数据从数据完整性，观测值周跳，多路径效应，历元完整性，信噪比5个方面进行分析，保证该位置的数据的可靠性。

1）数据完整性分析

数据完整性是通过完好性观测值比例来确定的，数据完整性（%）=完好观测值数据数量/预计总观测值数量*%，该值反应的是该参考站周围多路径、无线电干扰、遮蔽等因素对观测数据的综合影响，直接决定接收数据好坏，也反应了工作时长，同时也决定天线架设的高度。

若此值低于90%时增加天线高度再进行测试，若还不达标，则说明不适宜建站，需变更站址。

此次选点各站址观测数据数据完整性情况详见“GNSS参考站数据质量分析表”。

通过对各点测试数据的分析，各点数据完整性都高于90%，说明数据完整性可靠，通过质量检验。

2）历元完整性分析

历元完整性，是表示实际观测历元占理论历元数的比值，和数据完整性指标类似，该值也是反应的是该参考站周围多路径、无线电干扰、遮蔽等因素对观测数据的综合影响，直接决定接收数据好坏，也反应了工作时长，若此值低于95%时，则说明不适宜建站。

通过DataQC软件对此次选点的站址数据的分析，以上各点位都能满足此项指标。

（选点各站址观测数据历元完整性情况详见“GNSS参考站数据质量分析表”）

3）观测值周跳分析

GNSS数据中观测值周跳的探测和修复，是静态测量或者获得高精度定位的关键任务之一，所以观测值周跳的统计是参考站建设中测试的重要指标。

DataQC软件中设置的检核条件为6‰，当周跳数量大于这个指标时，表示该位置的卫星信号被障碍物挡住而暂时中断，或受无线电信号干扰造严重，不适宜建站。

本次测试中数据各点位测试数据周跳值都优于于6‰，适宜建站。

（选点各站址观测数据历元完整性情况详见“GNSS参考站数据质量分析表”）

4）多路径效应分析

卫星从2万公里高空向地面发射电磁波,地面接收机的天线可以收到这种信号并跟踪卫星完成定位或导航任务。

但是,卫星发射的电磁波信号并不是一条条的直线信号而是向四面八方的,地面上接收机周围必定有一些其他的物体,这些物体或多或少要反射卫星信号。

因此,接收机天线不但收到了沿最小光程路径来的卫星直达信号,也会收到经各种反射物反射后到达接收机天线的信号。

这两种经不同路径到达接收机天线的信号会产生叠加,成为一种新的复合信号。

这种复合信号与直达信号相比会产生路径延迟和相位延迟,从而对定位结果产生影响,这就是多路径效应现象。

多路径效应引起的误差,随着反射物距离的增加衰减很快,这就使得多路径效应的测站相关性很弱,即使很短的基线,两站间多路径影响差异也很大,站间求差方法对多路径误差的消除作用不大,且没有较好的模型来改正。

因而,多路径效应已成为影响高精度、定位的最大的制约因素。

DataQC中的MP1和MP2反映了卫星在L1\B1和L2\B2甚至B3频率上的多路径效应的影响。

多路径影响与周边环境、天线架设高度等有关，因此分析MP1和MP2不仅可以判定参考站周边环境对数据的影响程度，还可以作为天线墩施工高度的依据之一。

TZGS站测试了3个位置，通过DataQC软件分析，对各站数据多路径情况按每小时和24小时两种模式汇总，分别比较了多星综合值、GPS观测值、COMPASS观测值三个模式下MP1和MP2值，各测试位置数据多路径效应都不是特别理想，相比较而言，测试位置3的数据质量明显优于其他两个位置，多星综合值情况下全天多路径效应优于设计指标。

（选点各站址观测数据的多路径效应情况详见“GNSS参考站数据质量分析表”）

ZHZX站测试了2个位置，通过DataQC软件分析，对各占数据多路径情况按每小时和24小时两种模式汇总，分别比较了多星综合值、GPS观测值、COMPASS观测值三个模式下MP1和MP2值，两个位置数据多路径效应都不是特别理想，相比较而言，测试位置2的数据质量明显优于其他两个位置，多星综合值情况下全天多路径效应优于设计指标。

（选点各站址观测数据的多路径效应情况详见“GNSS参考站数据质量分析表”）

5）信噪比分析

卫星信号信噪比数据由原始数据直接得到，信噪比过低会导致卫星观测数据产生频繁周跳，影响系统可用性，形成的主要原因可能是存在较强的多路径影响或同频无线电干扰，电缆线过长也可影响信噪比。

DataQC软件分别对所有卫星的信噪比从两个方面进行了分析，一种是按卫星编号逐个分析L1\B1和L2\B2信噪比，另一种按高度截止角来分析所有卫星综合L1\B1和L2\B2信噪比，检验标准为SN1大于40，SN2大于35为合格。

通过对各测试点的数据信噪比分析得出，TZGS站测试位置3和ZHZX站测试位置2的信噪比总体评价表较好（选点各站址观测数据的信噪比应情况详见“GNSS参考站数据质量分析表”），能满足建站要求，适宜建站。

五、TEQC分析结果对比

本次选址过程中，由于选址地点和安装条件、现场环境的限制，测试数据的局限性，并不能完全体现数据的准确性，同时由于北斗卫星导航系统的应用还处于起步阶段，很多技术标准、体系还是不很健全，很多指标都放宽了技术标准，指标是否准确还需以后长期的验证，所以本次测试的结果可能存在不足或不全面的地方，为保证测试结果的可靠性分析，将南方观测数据中GPS观测数据分离出来，采用10秒间隔进行压缩，以24小时为周期进行数据合并，形成标准的RINEX2.0文件格式，然后通过TEQC软件分别对各天（24小时）数据从数据完整性，观测值周跳，多路径效应，历元完整性，信噪比5个方面进行分析（选点各站址观测数据的数据分析情况详见“GNSS参考站数据质量分析表”中TEQC项），TEQC软件对GPS数据分析的结果和南方DataQC软件分析的结果基本吻合，这就保证了这次测试数据分析的可靠性。

六、结论

通过DataQC软件对两个站的GPS、COMPASS数据的分析，通过和业主方的沟通，考虑本次项目的应用，最终确定建站位置：

1.TZGS站测试位置3：

GPS卫星数据各项指标都合格，COMPASS数据多路径效应有个别时段不能满足要求，但GPS+COMPASS综合指标都能满足要求，建议在此处建站，架设高度不低于3米。

2.ZHZX站测试位置2：

GPS卫星数据各项指标都合格，COMPASS数据多路径效应有个别时段不能满足要求，但GPS+COMPASS综合指标都能满足要求，建议在此处建站，架设高度不低于2.0米。

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2013年6月

****CORS基站选址

测试报告

（GPS+COMPASS）

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2013年6月