摘 要：在使用GAMIT軟件進行基線解算時，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不同基線長度解算結果的差異，并確定其適用范圍，分別應用BASELINE模式和RELAX.模式對基線進行解算，并對兩種模式的NRMS值、基線重復性、三維基線向量改正數以及點位精度等指標進行對比分析。實驗表明，基線長度在1 000 km以內時，兩種解算模式的解算效果相當;當基線長度大于1 000 km時，BASELINE模式的基線解算效果要優于RELAX.模式。

　　關鍵詞：GAMIT;GNSS基線解算;基線解算模式

　　由于2000國家大地坐標系(China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000)的建立與使用，在GNSS控制網[1]數據處理時往往需要獲取CGCS2000坐標。一般通過聯測附近國家大地控制點或者IGS站點獲取CGCS2000坐標[2]，基線長度能達到數千千米，使用GAMIT[3]進行基線解算時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不同基線長度的解算差異和效果。

　　1 基線解算模式概述

　　在使用GAMIT軟件進行基線解算時，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，可用來固定軌道;RELAX.模式包含測站、軌道和地球自轉參數，需要設置先驗約束，包括軌道坐標、各方向的約束值和1%的直接輻射壓、[y]-平差系數、1%第三軸系數。

　　如果處理近期IGS軌道或者區域的網格數據時，可以使用BASELINE基線解算模式修復軌道，從而忽略約束。如果在處理全球網格數據時，將數據與MIT或者SOPAC全球H文件聯合解算時，可以選擇RELAX.基線解算模式，得到軌道的偏導數。

　　2 兩種解算模式結果對比分析

　　通常情況下，在基線解算時使用GAMIT中默認的BASELINE模式，但由于在數據處理過程中IGS站[5]等的引入，使得基線長度從數十千米到數千千米不等，因此需要探究兩種模式對于不同基線長度的解算差異和效果。

　　為了驗證這兩種模式對基線解算的差異[6]，本文選擇23個站點的數據，其中，11個是中國境內及其周邊的IGS跟蹤站數據，分別為BJFS、BJNM、AIRA、CHAN、DAEJ、GMSD、LHAZ、PIMO、SHAO、TNML、URUM，12個是CORS站數據，基線長度分布為4～4 435 km，數據為2017年1月1日到1月3日共計3天的數據。用兩種不同模式對數據分別進行處理，探究不同解算模式進行GNSS基線解算的差異。

　　2.1 標準化的均方根誤差(Normalized Root Mean Square，NRMS)的比較分析

　　標準化的均方根誤差(Normalized Root Mean Square，NRMS)是衡量基線解算質量的最主要的指標之一。表1給出了兩種基線解算模式的NRMS值統計結果。從表1可以看出，RELAX.模式的NRMS值優于BASELINE模式，但兩者誤差在0.15～0.30，滿足高精度GNSS數據處理的要求(<0.3)。

　　2.2 基線重復性的比較分析

　　基線解算完成后，對兩種模式下基線在4個方向的重復性[7]進行詳細統計分析。從圖1至圖4可以看出，N、E、U和L的重復性走勢基本一致。基線編號1～130為1 000 km以內的基線，基線編號131～300為1 000～3 000 km的基線，基線編號301～325為3 000 km以上的基線。從4幅圖可以看出，當基線長度在1 000 km以內時，兩種解算模式的基線重復性相當，基本維持在2 mm以內;當基線長度在1 000～3 000 km時，BASELINE模式的基線重復性較低，且表現較RELAX.平穩;當基線長度超過3 000 km時，兩種解算模式的基線重復性都有一個明顯的增大趨勢，BASELINE模式明顯好于RELAX.模式。從整體來看，在基線解算過程中，BASELINE模式的基線重復性較好，數值平穩，RELAX.模式波動較大。

　　2.3 三維基線向量改正數與點位精度的比較分析

　　基線三維無約束平差后的基線向量改正數和點位精度也是衡量基線解算質量的重要參考。三維無約束網平差即只固定網中某一點的坐標，其主要目的是考察網本身的內符合精度以及基線向量之間有無明顯的系統性偏差和粗差。

　　以靠近研究區域中心的SHAO(上海佘山)站為基準，對兩種解算模式得到的基線進行三維無約束平差。圖5和圖6是兩種模式得到的基線三維向量改正數。基線編號1～1 000為3 000 km以內的基線，基線編號1001～1082為3 000 km以上的基線。由圖可知，兩種解算策略對應不同長度基線解算得到的改正數走勢完全一致，當基線較短時兩者無明顯差異，當基線長度在3 000 km以上時，RELAX.模式出現了較強的波動，尤其是Z方向。

　　圖7是三維無約束平差后，點位精度的統計結果。在BASELINE解算模式下，點位精度最大值為3.3 mm，最小值為2.5 mm，平均點位精度為2.6 mm;在RELAX.解算模式下，點位精度最大值為4.3 mm，最小值為2.7 mm，平均點位精度為3.1 mm。綜合各項結果可知，BASELINE模式下的點位精度更高，各項統計結果都優于RELAX.模式。

　　3 結語

　　本文通過比較不同基線解算模式下的NRMS值、基線重復性、三維基線向量改正數以及點位精度可以得出以下結論。

　　①雖然RELAX.模式下NRMS值優于BASELINE模式，但兩者誤差在0.15～0.30，滿足高精度GNSS數據處理的基本要求。

　　②對于1 000 km以內的基線，RELAX.模式與BASELINE模式的解算效果相差很小，基本可以忽略不計。對于基線長度大于1 000 km的基線，BASELINE模式下的基線重復性、三維基線向量改正數、點位精度都優于RELAX.模式。因此，在使用GAMIT軟件處理基線長度小于1 000 km的基線時，兩種基線解算模式均可選擇，當處理基線長度大于1 000 km時，應選用BASELINE解算模式。

　　參考文獻：

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

　　[2]陳俊勇.中國現代大地基準：中國大地坐標系統2000(CGCS2000)及其框架[J].測繪學報，2008(3)：5-7.

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

　　[4]楊登科，安向東，湯勰.GAMIT數據處理中基線解算模式的對比分析[J].測繪地理信息，2016(2)：18-21.

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

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

　　[7]黃功文，王斌，王延偉.高精度GNSS控制網基線重復性檢驗與質量分析[J].測繪通報，2011(7)：13-15.

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