GPS连续站的环境变化对解算结果精度的影响定量研究
刘辛中 李拴虎 宋成科
摘要：采用统一的参考框架和数据处理方案，对中国大陆构造环境监测网络GPS连续观测站自2010年6月正式运行以来所有观测数据进行解算，得到可靠的连续站坐标时间序列结果。在此基础上，对GPS连续观测时间序列出现的非线性、非周期性异常变化，开展现场调研核实与分析，梳理异常GPS观测站的环境变化情况并确定可能影响因素，针对树木等遮挡物对观测结果的影响，选取部分测站的已有数据通过人为设定环视角、屏蔽部分卫星信号等方式进行数据筛选实验，结果表明环视角提高对垂向的影响大于水平方向，当环视角提高到20°时可以有效地改善多路径效应引起的影响，对净化原始数据很有利，环视角增大到30°时坐标的精度下降比较明显；屏蔽部分卫星信号在一定程度上能够提高坐标的精度，但比较繁琐，不适合处理大规模的数据，对个别流动站不超过4天的数据进行检查和改正具有一定可行性。
关键词：陆态网络；GPS；时间序列；异常核实；多路径效应
中图分类号：P315.725 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2018）03-0472-08
0 引言
GPS连续观测已成为现今主要的地壳形变观测手段之一，被广泛应用于区域地壳形变分析（甘卫军等，2005；许厚泽，熊熊，2004；江在森等，2004；周海涛等，2017）、强震形变场监测（王敏等，2011；杨国华等，2007；朱爽，周伟，2015）、地震中长期预报（尹继尧等，2007）、全球板块模型建立（Kogan，Steblov，2008）等，对于揭示其它手段难以认知的地球物理现象起到了重要作用。中国大陆构造环境监测网络GPS连续观测站自2010年6月正式运行以来，已积累了260个台站约8年的观测资料。其运行为大地测量学和地球动力学研究提供了宝贵的基础数据，同时为我国的地震监测预报工作提供了更为完善的数据支持（张风霜，占伟，2015）。
由于陆态网络连续站建站初期选址在视野开阔、地质条件良好的地方，获得的GPS连续资料数据质量良好，对这些连续资料解算主要从优化误差模型和解算方案上进行研究，如郭金运等（2014）利用球冠谐分析建立单测站历元伪距多路径效应与卫星经纬度之间的函数关系，提高定位的精度；王涛（2014）利用小波分析策略对GPS观测数据进行消噪预处理，有效地消除了GPS观测数據中接收机的随机噪声和多路径效应的影响，提高了解算精度。随着经济建设的快速发展和自然环境的变化，某些GPS连续站周围环境发生了巨大变化，对 GPS观测数据质量产生了一定的影响，目前对这类环境因素或人为因素引起的影响研究还相对较少或不够深入。因此，本文在对中国大陆构造环境监测网络所有观测站数据解算的基础上，首先对出现异常的GPS观测站时间序列进行初步分析，并结合实地调研，有针对性地选取树木、建筑等遮挡物这类影响因素引起的异常开展实验性研究，优化陆态网络数据处理方案，为异常识别与判定提供参考依据。
1 GPS资料概况及解算
本文采用中国大陆构造环境监测网络（以下简称“陆态网络”）共260个GPS连续观测站自2010年以来的观测数据，其中网络一期连续站33个，网络二期连续站227个，参与解算的还有相同时间段内的全球90个IGS观测数据。
数据解算采用统一的参考框架和数据处理方案。首先利用GAMIT获得“陆态网络”连续站和IGS站的区域单日松弛解，计算中适当约束IGS站坐标，而对“网络工程”连续站给予较松弛的约束，同步观测的测站较多时，采用分区处理。再使用QOCA进行整体平差、解算得到可靠的连续站时间序列结果。
GAMIT计算部分参数设置如下：RELAX模式；电离层延迟：采用LC-HELP对一阶电离层进行修正；光压模型：BERNE（与SIO的全球解一致）；对流层天顶延迟参数个数：13；潮汐模型参数：31；天线高计算模型：ELEV；大气改正模型：GMF；观测值定权：随高度角定权；卫星轨道约束：20cm；天顶延迟模型：PWL。
对获得连续站时间序列剔除粗差、原因明确的突变，并进行震后的同震位移改正，获得精化的时间序列结果。经分析发现部分GPS时间序列呈现非线性的上下波动，造成这种波动的因素有许多，如连续站周围环境发生变化，图1为甘肃平凉站GPS时间序列结果。甘肃平凉GNSS基准站观测环境受到破坏，西北方向受到遮挡比较严重，2013年6月开始东西向时间序列有明显的向东偏移的趋势，2014年3月，中国地震局地壳运动监测工程研究中心对静宁的大树进行了削高处理，此后东向偏移出现转折。
2 树木等遮挡物对数据质量影响分析
针对树木等遮挡物对观测结果的影响，本文选取部分测站的数据，通过人为设定环视角、屏蔽部分卫星信号等方式进行数据筛选实验，对比分析遮挡前后数据解算结果的差异，总结测站环视角变化对观测结果影响的规律。
2.1 人为设定环视角实验
2.1.1 观测站选取与数据计算
通过对出现异常的观测站进行筛选，并经过实地环境调研，选取甘肃天水、静宁、平凉、兰州测站作为人为设定高度角研究实验的测站，因为这4个观测站站址四周都有高大树木、建筑物等遮挡，对观测结果的影响比较典型，而且无法通过屏蔽某一方向的卫星信号减弱对观测质量的影响，参考框架和数据处理方案不变，通过提高高度角来减弱遮挡物对观测质量的影响，高度角分别设定为10°，20°和30°。
2.1.2 高度角实验结果分析
由于篇幅所限，文中只给出静宁和平凉站高度角分别为20°，30°时，与高度角为10°的N，E，U 3个方向的坐标时间序列对比结果（图2、3），由图2a，3a可以看出，静宁站和平凉站高度角设定为20°时，其水平方向坐标时间序列和高度角与10°时的坐标时间序列总体趋势和量值基本一致，而垂直方向的坐标时间序列总体趋势与高度角为10°时相一致，但在量值上偏大；由图2b，3b可见，静宁站和平凉站高度角设定为30°时，水平方向的坐标时间序列和高度角为10°时的坐标时间序列总体趋势和量值也基本一致，但垂直方向上的坐标值比高度角为10°时的坐标值离散，可见，高度角的提升对垂直方向的影响明显大于水平方向。
本文还给出了静宁站、平凉站高度角分别为20°和30°时与高度角为10°时的三维坐标差异及其精度差的统计。由图4，5和表1可知，静宁、平凉站高度角为10°和20°的坐标差异值在3个方向大体符合正态分布，水平方向坐标差异值在0.3 mm以内，垂直方向在6 mm以内；静宁、平凉站高度角为10°和30°的坐标差异值在3个方向也大体符合正态分布，水平方向坐标差异值在0.3 mm以内，垂直方向在9 mm以内；静宁、平凉站在垂直方向上高度角为30°和10°的坐标差异值比高度角为20°和10°的坐标差异值更离散；随着高度角的增大，解算得到的三维站坐标差异量值增大，并且垂直方向上的量值明显大于水平方向，说明高度角增大对垂向坐标的影响大于水平向，当高度角由20°增大到30°时，由表1可以看出，兰州站垂向坐标最大平均差异量由5.98 mm增大至8.53 mm。
由不同高度角的坐标精度值可以看出，坐标精度值明显都有峰值，不符合正态分布，但静宁、平凉站高度角为10°和20°时水平方向的精度差异值在0.1 mm以内，垂直方向在5 mm左右，而在
垂直方向精度差异值最大的是甘肃天水站，达到了5.3 mm；静宁、平凉站高度角为10°和30°时的水平方向精度差异值在0.3 mm以内，垂直方向精度差异值在20 mm左右，甘肃天水站垂直方向精度差异值仍最大，达到了20.8 mm。由此可见随着高度角增大，水平向和垂直向的坐标解算精度有所下降，而垂向解算精度随着高度角的增大下降更为明显。当高度角增大到20°时，垂向坐标精度平均下降约4～5.5 mm，当高度角增大到30°时，垂向坐标精度平均下降16～21 mm，因此我们认为当环视角提高到20°时获得的结果精度可以接受，可以有效地改善多路径效应引起的影响，对净化原始数据有利，而高度角为30°时获得的坐标值是不可信的。
2.2 屏蔽部分卫星信号实验
2.2.1 观测站选取依据及数据处理流程
本文选取了同仁、万州、广州站3个GPS连续站进行数据筛选实验，这3个观测站代表了3种不同的类型，多路径效应的影响比较典型。通过TEQC软件对这3个观测站数据进行数据质量检查，结果见表2。
数据筛选实验数据处理流程：先用TEQC软件检核数据质量生成绘图文件，再用QCVIEW软件显示绘图文件并分析和记录多路径误差较大的卫星时段，最后用TEQC的编辑功能对数据进行编辑，对由于树木遮挡产生较大多路径观测误差的时段卫星数据进行剔除，然后采用统一的参考框架和数据处理方案解算得到可靠的连续站时间序列结果。
2.2.2 数据筛选实验结果
TEQC+QCVIEW进行预处理，可剔除较大多路径效应时段的卫星数据，由表3可知，预处理改正后的观测数据mp1和mp2相应减小，减小值为0.05～0.23，说明能在一定程度上改善数据质量，减弱多路径观测误差，提高定位精度。由表3还可以看出，广州站经过数据预处理改正后的3方向坐标分量解算精度都有一定提高，万州站精度有微小提高，广州站精度提高最为明显。但这种方法也有弊端，QCVIEW绘图是在DOS系统下，数据筛选的过程需要对各测站每天逐颗卫星逐一检查并记录，过程繁琐且容易出错，对连续站长时间段的树木遮挡数据进行逐一检查并改正费时费力，不太实际，对个别流动站不超过4天的数据进行检查和改正具有一定可行性。
这种方法是通过剔除多路径观测误差大的卫星时段数据进行数据预处理改正，整体来看有效率降低的幅度可以接受，但如果观测数据本身有效率较低（严密遮挡、其它干扰等影响），如青海同仁站，采用这种方法改正后的数据解算精度并无改善，且会由于数据的剔除使得数据有效率进一步降低而导致解算精度下降。
3 引起GPS连续站异常的其他因素
几乎所有GPS连续观测站坐标时间序列都呈现非线性的上下波动，造成波动的因素包括GPS接收机及天线更换引起的突变、观测墩底部变动（夏峰等，2014；赵国强等，2013），地震引起的突变及长时间衰变，外部未模型化或模型化不完善的长期地球物理效应以及内部与GPS技术相关的误差（王敏等，2005a；黄立人，2006；朱文耀等，2003）。地表流体负载的质量再分布（如非潮汐海洋负载、大气负载、冰期后回弹等），以及水文负载等地球物理效应的作用，也可能使得测站发生非线性位移（李昭等，2012；梁洪宝等，2014，2015；姜卫平等，2013）。另外，GNSS信号传播过程中的对流层、电离层延迟模型改正的不完善，GPS天线的多路径效应（赵润，赵治华，2009）等技术类误差同样是造成测站非線性变化的重要来源。相关研究表明，GPS数据处理模型及策略的不完善会导致GPS基准站时间序列产生虚假的非线性变化（姜卫平等，2013；王敏等，2005b；王敏，2007），而参考框架站的非线性变化会导致框架转换参数的扭曲，并通过框架传递到未知点，造成坐标的失真。如果不考虑环境变化等影响直接对结果进行形变分析和地球物理解释，可能会得出与实际情况不符的结果，因此连续站周围环境变化也导致时间序列的偏颇，例如周围树木长高及建筑物的建设。此外，大地震的同震位移同样会引起连续站时间序列的波动（张风霜，郭良廷，2014）。因此，对GPS连续观测站的非线性异常变化进行核实是利用GPS连续观测时间序列进行形变分析和震情跟踪的基础。
4 讨论与结论
本文基于统一的参考基准和数据处理方案获取的部分陆态网络GPS连续站资料时间序列结果表现出来的显著的非线性、非周期性的异常变化特征，通过实地调研、数据解算实验、调阅最新的环视图等方法对影响GPS连续资料质量的因素进行分类，并重点对遮挡较严重的天水、静宁、平凉、兰州站和数据量比较典型的广州、万州、同仁站，分别通过选取人为设定环视角和屏蔽部分卫星信号的方法进行实验。结果表明，选取高度角为20°时，可以有效地改善多路径效应引起的影响，对净化原始数据很有利，但是过高的提高卫星高度角会“筛掉”部分卫星，提高卫星高度角到30°时，会使参与解算的卫星数减少，影响解算精度；而通过TEQC+QCVIEW预处理剔除掉多路径效应严重时段的方法虽能在一定程度上改善数据质量、提高结果的精度，但是加大了“陆态网络”大量连续数据处理的工作量。
因此，建議在实际应用中，对于发现异常的连续站尽快落实引起异常的因素，加大对出现异常原因的追究和异常性质的判定，对于环境变化等可以处理的引起异常因素要及时排除，例如本文中甘肃天水连续站出现异常的原因是站址地势较低且周围树木较高，地壳工程中心及时对观测室周围树木进行了清理，有效地降低了多路径效应；对于一些客观因素不能及时排除而引起异常的连续资料采用提高高度角到20°和“筛掉”部分多路径影响严重的卫星相结合的办法，通过时间序列结果的比较分析来得出最终结果。
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Abstract In this paper，we calculated reliable coordinate time series of continues GPS stations of Crust Movement Observation Network Of China（CMONOC）by unified reference frame and data processing scheme since June 2010.And then non-linear and non-periodic abnormal changes from those coordinate time series have been carried out in-depth and detailed field verification and analysis to determine environmental changes and their influences.For the effect on the observation results from trees and other obstructions，we set data screening experiments by artificially set ring angle，shielding part of the satellite signal and other means based on part of existing coordinate time series.The results show that the effect on coordinate time series is that when the ring angle increases，the the precision for vertical direction is worse in contrast to horizontal direction.When the ring angle is increased to 20 degrees，the multi-path effect can be effectively improved which is very favorable for the purification of raw data.When the ring angle is increased to 30 degrees，the accuracy degree of coordinate time series significantly decreased.Shielding part of the satellite signal can improve the accuracy of coordinates to a certain extent，but not suitable when processing large-scale data.However，it is feasible，to a certain extent，to check and correct the data of individual mobile stations within 4 days.
Keywords：CMONOC；GPS；time series；anormaly verification；multipath effect
摘要：采用统一的参考框架和数据处理方案，对中国大陆构造环境监测网络GPS连续观测站自2010年6月正式运行以来所有观测数据进行解算，得到可靠的连续站坐标时间序列结果。在此基础上，对GPS连续观测时间序列出现的非线性、非周期性异常变化，开展现场调研核实与分析，梳理异常GPS观测站的环境变化情况并确定可能影响因素，针对树木等遮挡物对观测结果的影响，选取部分测站的已有数据通过人为设定环视角、屏蔽部分卫星信号等方式进行数据筛选实验，结果表明环视角提高对垂向的影响大于水平方向，当环视角提高到20°时可以有效地改善多路径效应引起的影响，对净化原始数据很有利，环视角增大到30°时坐标的精度下降比较明显；屏蔽部分卫星信号在一定程度上能够提高坐标的精度，但比较繁琐，不适合处理大规模的数据，对个别流动站不超过4天的数据进行检查和改正具有一定可行性。
关键词：陆态网络；GPS；时间序列；异常核实；多路径效应
中图分类号：P315.725 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2018）03-0472-08
0 引言
GPS连续观测已成为现今主要的地壳形变观测手段之一，被广泛应用于区域地壳形变分析（甘卫军等，2005；许厚泽，熊熊，2004；江在森等，2004；周海涛等，2017）、强震形变场监测（王敏等，2011；杨国华等，2007；朱爽，周伟，2015）、地震中长期预报（尹继尧等，2007）、全球板块模型建立（Kogan，Steblov，2008）等，对于揭示其它手段难以认知的地球物理现象起到了重要作用。中国大陆构造环境监测网络GPS连续观测站自2010年6月正式运行以来，已积累了260个台站约8年的观测资料。其运行为大地测量学和地球动力学研究提供了宝贵的基础数据，同时为我国的地震监测预报工作提供了更为完善的数据支持（张风霜，占伟，2015）。
由于陆态网络连续站建站初期选址在视野开阔、地质条件良好的地方，获得的GPS连续资料数据质量良好，对这些连续资料解算主要从优化误差模型和解算方案上进行研究，如郭金运等（2014）利用球冠谐分析建立单测站历元伪距多路径效应与卫星经纬度之间的函数关系，提高定位的精度；王涛（2014）利用小波分析策略对GPS观测数据进行消噪预处理，有效地消除了GPS观测数據中接收机的随机噪声和多路径效应的影响，提高了解算精度。随着经济建设的快速发展和自然环境的变化，某些GPS连续站周围环境发生了巨大变化，对 GPS观测数据质量产生了一定的影响，目前对这类环境因素或人为因素引起的影响研究还相对较少或不够深入。因此，本文在对中国大陆构造环境监测网络所有观测站数据解算的基础上，首先对出现异常的GPS观测站时间序列进行初步分析，并结合实地调研，有针对性地选取树木、建筑等遮挡物这类影响因素引起的异常开展实验性研究，优化陆态网络数据处理方案，为异常识别与判定提供参考依据。
1 GPS资料概况及解算
本文采用中国大陆构造环境监测网络（以下简称“陆态网络”）共260个GPS连续观测站自2010年以来的观测数据，其中网络一期连续站33个，网络二期连续站227个，参与解算的还有相同时间段内的全球90个IGS观测数据。
数据解算采用统一的参考框架和数据处理方案。首先利用GAMIT获得“陆态网络”连续站和IGS站的区域单日松弛解，计算中适当约束IGS站坐标，而对“网络工程”连续站给予较松弛的约束，同步观测的测站较多时，采用分区处理。再使用QOCA进行整体平差、解算得到可靠的连续站时间序列结果。
GAMIT计算部分参数设置如下：RELAX模式；电离层延迟：采用LC-HELP对一阶电离层进行修正；光压模型：BERNE（与SIO的全球解一致）；对流层天顶延迟参数个数：13；潮汐模型参数：31；天线高计算模型：ELEV；大气改正模型：GMF；观测值定权：随高度角定权；卫星轨道约束：20cm；天顶延迟模型：PWL。
对获得连续站时间序列剔除粗差、原因明确的突变，并进行震后的同震位移改正，获得精化的时间序列结果。经分析发现部分GPS时间序列呈现非线性的上下波动，造成这种波动的因素有许多，如连续站周围环境发生变化，图1为甘肃平凉站GPS时间序列结果。甘肃平凉GNSS基准站观测环境受到破坏，西北方向受到遮挡比较严重，2013年6月开始东西向时间序列有明显的向东偏移的趋势，2014年3月，中国地震局地壳运动监测工程研究中心对静宁的大树进行了削高处理，此后东向偏移出现转折。
2 树木等遮挡物对数据质量影响分析
针对树木等遮挡物对观测结果的影响，本文选取部分测站的数据，通过人为设定环视角、屏蔽部分卫星信号等方式进行数据筛选实验，对比分析遮挡前后数据解算结果的差异，总结测站环视角变化对观测结果影响的规律。
2.1 人为设定环视角实验
2.1.1 观测站选取与数据计算
通过对出现异常的观测站进行筛选，并经过实地环境调研，选取甘肃天水、静宁、平凉、兰州测站作为人为设定高度角研究实验的测站，因为这4个观测站站址四周都有高大树木、建筑物等遮挡，对观测结果的影响比较典型，而且无法通过屏蔽某一方向的卫星信号减弱对观测质量的影响，参考框架和数据处理方案不变，通过提高高度角来减弱遮挡物对观测质量的影响，高度角分别设定为10°，20°和30°。
2.1.2 高度角实验结果分析
由于篇幅所限，文中只给出静宁和平凉站高度角分别为20°，30°时，与高度角为10°的N，E，U 3个方向的坐标时间序列对比结果（图2、3），由图2a，3a可以看出，静宁站和平凉站高度角设定为20°时，其水平方向坐标时间序列和高度角与10°时的坐标时间序列总体趋势和量值基本一致，而垂直方向的坐标时间序列总体趋势与高度角为10°时相一致，但在量值上偏大；由图2b，3b可见，静宁站和平凉站高度角设定为30°时，水平方向的坐标时间序列和高度角为10°时的坐标时间序列总体趋势和量值也基本一致，但垂直方向上的坐标值比高度角为10°时的坐标值离散，可见，高度角的提升对垂直方向的影响明显大于水平方向。
本文还给出了静宁站、平凉站高度角分别为20°和30°时与高度角为10°时的三维坐标差异及其精度差的统计。由图4，5和表1可知，静宁、平凉站高度角为10°和20°的坐标差异值在3个方向大体符合正态分布，水平方向坐标差异值在0.3 mm以内，垂直方向在6 mm以内；静宁、平凉站高度角为10°和30°的坐标差异值在3个方向也大体符合正态分布，水平方向坐标差异值在0.3 mm以内，垂直方向在9 mm以内；静宁、平凉站在垂直方向上高度角为30°和10°的坐标差异值比高度角为20°和10°的坐标差异值更离散；随着高度角的增大，解算得到的三维站坐标差异量值增大，并且垂直方向上的量值明显大于水平方向，说明高度角增大对垂向坐标的影响大于水平向，当高度角由20°增大到30°时，由表1可以看出，兰州站垂向坐标最大平均差异量由5.98 mm增大至8.53 mm。
由不同高度角的坐标精度值可以看出，坐标精度值明显都有峰值，不符合正态分布，但静宁、平凉站高度角为10°和20°时水平方向的精度差异值在0.1 mm以内，垂直方向在5 mm左右，而在
垂直方向精度差异值最大的是甘肃天水站，达到了5.3 mm；静宁、平凉站高度角为10°和30°时的水平方向精度差异值在0.3 mm以内，垂直方向精度差异值在20 mm左右，甘肃天水站垂直方向精度差异值仍最大，达到了20.8 mm。由此可见随着高度角增大，水平向和垂直向的坐标解算精度有所下降，而垂向解算精度随着高度角的增大下降更为明显。当高度角增大到20°时，垂向坐标精度平均下降约4～5.5 mm，当高度角增大到30°时，垂向坐标精度平均下降16～21 mm，因此我们认为当环视角提高到20°时获得的结果精度可以接受，可以有效地改善多路径效应引起的影响，对净化原始数据有利，而高度角为30°时获得的坐标值是不可信的。
2.2 屏蔽部分卫星信号实验
2.2.1 观测站选取依据及数据处理流程
本文选取了同仁、万州、广州站3个GPS连续站进行数据筛选实验，这3个观测站代表了3种不同的类型，多路径效应的影响比较典型。通过TEQC软件对这3个观测站数据进行数据质量检查，结果见表2。
数据筛选实验数据处理流程：先用TEQC软件检核数据质量生成绘图文件，再用QCVIEW软件显示绘图文件并分析和记录多路径误差较大的卫星时段，最后用TEQC的编辑功能对数据进行编辑，对由于树木遮挡产生较大多路径观测误差的时段卫星数据进行剔除，然后采用统一的参考框架和数据处理方案解算得到可靠的连续站时间序列结果。
2.2.2 数据筛选实验结果
TEQC+QCVIEW进行预处理，可剔除较大多路径效应时段的卫星数据，由表3可知，预处理改正后的观测数据mp1和mp2相应减小，减小值为0.05～0.23，说明能在一定程度上改善数据质量，减弱多路径观测误差，提高定位精度。由表3还可以看出，广州站经过数据预处理改正后的3方向坐标分量解算精度都有一定提高，万州站精度有微小提高，广州站精度提高最为明显。但这种方法也有弊端，QCVIEW绘图是在DOS系统下，数据筛选的过程需要对各测站每天逐颗卫星逐一检查并记录，过程繁琐且容易出错，对连续站长时间段的树木遮挡数据进行逐一检查并改正费时费力，不太实际，对个别流动站不超过4天的数据进行检查和改正具有一定可行性。
这种方法是通过剔除多路径观测误差大的卫星时段数据进行数据预处理改正，整体来看有效率降低的幅度可以接受，但如果观测数据本身有效率较低（严密遮挡、其它干扰等影响），如青海同仁站，采用这种方法改正后的数据解算精度并无改善，且会由于数据的剔除使得数据有效率进一步降低而导致解算精度下降。
3 引起GPS连续站异常的其他因素
几乎所有GPS连续观测站坐标时间序列都呈现非线性的上下波动，造成波动的因素包括GPS接收机及天线更换引起的突变、观测墩底部变动（夏峰等，2014；赵国强等，2013），地震引起的突变及长时间衰变，外部未模型化或模型化不完善的长期地球物理效应以及内部与GPS技术相关的误差（王敏等，2005a；黄立人，2006；朱文耀等，2003）。地表流体负载的质量再分布（如非潮汐海洋负载、大气负载、冰期后回弹等），以及水文负载等地球物理效应的作用，也可能使得测站发生非线性位移（李昭等，2012；梁洪宝等，2014，2015；姜卫平等，2013）。另外，GNSS信号传播过程中的对流层、电离层延迟模型改正的不完善，GPS天线的多路径效应（赵润，赵治华，2009）等技术类误差同样是造成测站非線性变化的重要来源。相关研究表明，GPS数据处理模型及策略的不完善会导致GPS基准站时间序列产生虚假的非线性变化（姜卫平等，2013；王敏等，2005b；王敏，2007），而参考框架站的非线性变化会导致框架转换参数的扭曲，并通过框架传递到未知点，造成坐标的失真。如果不考虑环境变化等影响直接对结果进行形变分析和地球物理解释，可能会得出与实际情况不符的结果，因此连续站周围环境变化也导致时间序列的偏颇，例如周围树木长高及建筑物的建设。此外，大地震的同震位移同样会引起连续站时间序列的波动（张风霜，郭良廷，2014）。因此，对GPS连续观测站的非线性异常变化进行核实是利用GPS连续观测时间序列进行形变分析和震情跟踪的基础。
4 讨论与结论
本文基于统一的参考基准和数据处理方案获取的部分陆态网络GPS连续站资料时间序列结果表现出来的显著的非线性、非周期性的异常变化特征，通过实地调研、数据解算实验、调阅最新的环视图等方法对影响GPS连续资料质量的因素进行分类，并重点对遮挡较严重的天水、静宁、平凉、兰州站和数据量比较典型的广州、万州、同仁站，分别通过选取人为设定环视角和屏蔽部分卫星信号的方法进行实验。结果表明，选取高度角为20°时，可以有效地改善多路径效应引起的影响，对净化原始数据很有利，但是过高的提高卫星高度角会“筛掉”部分卫星，提高卫星高度角到30°时，会使参与解算的卫星数减少，影响解算精度；而通过TEQC+QCVIEW预处理剔除掉多路径效应严重时段的方法虽能在一定程度上改善数据质量、提高结果的精度，但是加大了“陆态网络”大量连续数据处理的工作量。
因此，建議在实际应用中，对于发现异常的连续站尽快落实引起异常的因素，加大对出现异常原因的追究和异常性质的判定，对于环境变化等可以处理的引起异常因素要及时排除，例如本文中甘肃天水连续站出现异常的原因是站址地势较低且周围树木较高，地壳工程中心及时对观测室周围树木进行了清理，有效地降低了多路径效应；对于一些客观因素不能及时排除而引起异常的连续资料采用提高高度角到20°和“筛掉”部分多路径影响严重的卫星相结合的办法，通过时间序列结果的比较分析来得出最终结果。
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Abstract In this paper，we calculated reliable coordinate time series of continues GPS stations of Crust Movement Observation Network Of China（CMONOC）by unified reference frame and data processing scheme since June 2010.And then non-linear and non-periodic abnormal changes from those coordinate time series have been carried out in-depth and detailed field verification and analysis to determine environmental changes and their influences.For the effect on the observation results from trees and other obstructions，we set data screening experiments by artificially set ring angle，shielding part of the satellite signal and other means based on part of existing coordinate time series.The results show that the effect on coordinate time series is that when the ring angle increases，the the precision for vertical direction is worse in contrast to horizontal direction.When the ring angle is increased to 20 degrees，the multi-path effect can be effectively improved which is very favorable for the purification of raw data.When the ring angle is increased to 30 degrees，the accuracy degree of coordinate time series significantly decreased.Shielding part of the satellite signal can improve the accuracy of coordinates to a certain extent，but not suitable when processing large-scale data.However，it is feasible，to a certain extent，to check and correct the data of individual mobile stations within 4 days.
Keywords：CMONOC；GPS；time series；anormaly verification；multipath effect
