DB-T97-2024地震观测数据质量评价规范 全球导航卫星系统观测.docx

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1、ICS91.120.25CCSP15B中华人民共和国地震行业标准DB/T972024地震观测数据质量评价规范全球导航卫星系统观测SpecificationforqualityassessmentofseismicobservationdataGNSSobservation2024-09-01实施2024-03-01发布中国地震局发布目次前言Hl引言IV1范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 符号和缩略语25 基本规定36 评价指标与方法47等级评定88评价记录和报告IO附录A（资料性）已公开的GNSS卫星信号载波频率12附录B（规范性）评价单元的频率组合13附录C（规范性）周跳比值和多

2、路径误差计算方法14附录D（资料性）评价记录表示例和评价报告模板18参考文献25本文件按照GBT1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国地震局提出。本文件由地震监测预报标准化技术委员会归口。本文件起草单位：中国地震台网中心、湖北省地震局、中国地震局第一监测中心、中国地震局第二监测中心、云南省地震局。本文件主要起草人：游新兆、乔学军、李瑜、王阅兵、王伟、张锐、师宏波、邵德晟、李文一、程林、赵斌、聂兆生、王岩、王坦、黎炜、董丽娜、邵银星。Hl全球导航卫星系统(GNSS)已经成为

3、地壳运动与变形监测的基本观测技术手段，观测网络的范围与密度持续扩大。为满足地震监测预报对GNSS观测数据产品的可靠性、高精度和时效性要求，原始观测数据的质量评价至关重要。本文件给出有明确指示意义的评价指标以及指标的计算方法，客观评价GNSS原始观测数据质量，便于发现观测数据中存在的问题，包括观测设备与观测环境变化对数据观测质量的影响，为GNSS观测数据后处理分析和测站运行维护提供参考依据。根据DB/T61-2015地震监测预报专业标准体系表中列出的地震监测台网运行质量评价业务专用标准，地震观测数据质量评价规范是对各类台网观测数据进行质量评价的系列标准，本文件是该系列标准中的一项。IV地震观测数

4、据质量评价规范全球导航卫星系统观测1范围本文件规定了地壳形变台网全球导航卫星系统(GNSS)观测数据质量评价内容、评价指标与方法、等级评定和评价结果表述等要求。本文件适用于地壳形变台网GNSS观测数据质量评价，其他GNSS观测数据质量评价可参考使用。2规范性引用文件木文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1基准站fiducialstation对卫星导航信号进行长期连续观测，并通过通信设施将观测数据实时或者定时传送至数据中心的地面固定观测站。来源：DB/T192020,3.1.23.2区域站campaignstation定期或不定期进行GNSS观测的观测站。3.3测

5、站station泛指基准站或区域站。3.4观测数据observationaldataGNSS接收机观测记录的数据。3.5观测时段ObSerVatiOnsession接收机记录GNSS卫星信号的时间段。3.6单日时段dailysession协调世界时(UTC)Oh24h的观测时段。3.7观测历元ObSCrVaIionepoch观测数据中数据记录对应的观测时刻。3.8截止高度角接收机设置的用于信号接收或导航解算的卫星最低高度角门限。来源：GB/T392672020,5.3.37,有修改3.9伪距pseudo-range接收机通过测量导航信号到达的本地时间与卫星发播信号的卫星时间之差所获得的距离。注

6、：包含两者之间的几何距离和钟差(接收机时间与卫星时间之差)等。来源：GB/T392672020,2.3.153.10教波相位观测值carrierphaseobservation由GNSS接收机锁定载波信号后测得的GNSS信号载波的累积相位，通常应用于高精度定位。来源：GB/T392672020,2.3.33,有修改3.11评价单元assessmentunit同一卫星系统中两个载波信号观测数据的组合，用于质量评价的基本单元。3.12数据完整率dataintegrityratio某观测时段内，接收机实际观测记录数据的时间长度与设定应观测记录数据的时间长度的比率。3.13数据有效率datavalid

7、ityratio某观测时段内，在设定的截止高度角以上，卫星观测数据中实际观测历元数量与根据卫星星历计算可观测历元数量的比率。3.14周跳cycleslip在接收机进行载波相位测量时，由于信号失锁、接收机故障等原因导致的载波周期计数错误的现象。来源：GB/T392672020,5.3.3,有修改3.15周跳比值cycleslipratio某观测时段内，在接收机观测数据的实际观测历元中平均每100O个历元发生周跳的数量。3.16多路径误差multipatherror由非直达导航信号引入的测距误差。来源：GB/T392672020,5.3.214符号和缩略语4.1 符号下列符号适用于本文件。F-评价

8、单元中频率值较大的载波。F2评价单元中频率值较小的载波。fF1的频率值，单位为赫兹(Hz)。f2F2的频率值，单位为赫兹(Hz)。4.2缩略语下列缩略语适用于本文件。BDS:北斗卫星导航系统(BeiDOUnavigationsatellitesystem)GaliIeo:伽利略卫星导航系统(GaIiIeonavigationsatellitesystem)G1.ONASS:格洛纳斯卫星导航系统(globalnavigationsatellitesystem)GNSS:全球导航卫星系统(globalnavigationsatellitesystem)GPS:全球定位系统(globalpositi

9、oningsystem)RINEX:接收机自主数据交换格式(receiverindependentexchangeformat)UTC:协调世界时(CoOrdinaIeduniversaltime)5基本规定5.1 评价数据5.1.1 数据质量评价的基础数据为GNSS接收机的单日时段RlNEX格式数据。接收机观测记录的数据应转换为RINEX格式数据；若一台接收机在一个单日时段内有多个观测时段的数据文件，应合并为一个单日时段RINEX格式数据文件。5. 1.2单日时段数据中应至少有一个卫星系统的两个载波频率(F,和F?)的伪距和相位观测值。GNSS卫星系统已公开的载波名称和频率值见附录A中的表A

10、Jo5.1.3单日时段数据的卫星截止高度角设定为10。5.2 评价内容5. 2.1基准站数据应进行单日时段数据质量评价、年度数据质量评价和年度数据完整与平稳性评价。6. 2.2区域站数据应进行单日时段数据评价和当期数据质量评价。注：当期是指按预定观测计划完成若干测站观测的时间期，一个测站当期观测可能包括若干单日时段。5.3 评价单元5.3.1 应按评价单元进行数据质量评价，评价单元应根据卫星系统的实际观测数据按附录B中表B.1所示的频率组合方式组合。5.3.2 单日时段数据质量评价和区域站当期数据质量评价，各卫星系统的所有评价单元均应分别评价。5.3.3 基准站年度数据质量评价和年度数据完整与

11、平稳性评价，每一个卫星系统应选择一个评价单元评价，该评价单元应为该年度单日时段数据质量评价中伪距和相位观测值最齐全的评价单元。5.4 评价时间5.4 .1基准站的单日时段数据宜每日观测结束后及时评价，基准站年度数据质量和年度数据完整与平稳性应至少每年评价一次。5.5 .2区域站当期观测数据质量评价应在当期所有区域站观测全部结束后两周内完成。5.5 质等级评价等级划分为四级，从高到低依次为A级、B级、C级、D级。各类评价结果均应按此等级划分进行等级评定。6评价指标与方法6.1 单日时段数据质量评价6.1.1 评价指标单日时段数据评价单元的评价指标分为单项指标和综合指标，表1给出了单项指标和权重；

12、综合指标为单项指标的加权平均值，各项评价指标以百分制评分。表1单日时段数据评价单元的单项指标和权重序号指标名称权重指标计算方法1数据文件头信息完整性0.056.1.2.12数据完整率0.456.1.2.23数据有效率0.206.1.2.34周跳比值0.106.1.2.45R的多路径误差0.106.1.2.56F2的多路径误差0.106.1.2.56.1.2 评价方法6.1.2.1数据文件头信息完整性检查单日时段RINEX数据文件头中的信息，对照表2所列的信息项，完整准确的，按对应的分值评分，缺失或不正确的计。分。按式（1）计算各项评分之和为数据文件头信息完整性评分值：d=:（1）式中：dn单日

13、时段RINEX数据文件头信息完整性的评分值；r,表2中序号k项的信息完整性评分值。表2RINEX数据文件头信息完整性分项评分表序号信息项名称分值对应的RINEX数据文件中行标签（数据行中第6180列字符）1RlNEX版本号，卫星系统5RINEXVERSION/TYPE2观测标志名20MARKERNAME3观测标志编号5MARKERNUMBER4接收机序列号、类型和版本号5REC#/TYPE/YERS5天线序列号和类型5ANT#/TYPE6观测者和观测单位名称5OBSERVER/AGENCY7测站近似坐标5APPROXPOSITIONXYZ8天线高30ANTENNArDE1.TAH/E/N表2R

14、INEX数据文件头信息完整性分项评分表（续）序号信息项名称分值对应的RlNEX数据文件中行标签（数据行中第6180列字符）9数据采样间隔5INTERVA1.10观测开始时刻，时间系统5TIkffiOFFIRSTOBS11观测结束时刻，时间系统5TIMEOF1.ASTOBS12当前跳秒数51.EAPSECONDS6.1,2.2数据完整率应按式（2）计算单日时段数据完整率的评分值：100,T23.75dI（T7XlOO-T15式中：dcsg一一单日时段数据评价单元周跳比值的评分值；Scsr单日时段数据评价单元的周跳比值。6.1.2.5多路径误差应按附录C中C.7多路径误差计算方法，分别计算接收机单

15、日时段数据评价单元F1与F2的多路径误差，并按式(5)计算1“多路径误差的评分值，按式(6)计算多路径误差的评分值：100.M0.251(m=100X(1.25-M1),0.251.25式中：dmr1单日时段数据评价单元Fl多路径误差的评分值；M1单日时段数据评价单元Fl多路径误差值，单位为米(m)。100,M?O.25d”=100X(1.25-M?).0.251.25式中：dmne单日时段数据评价单元F2多路径误差的评分值：M2单日时段数据评价单元F?多路径误差值，单位为米(m).6. 1.2.6单日时段数据评价单元评分根据单H时段数据评价单元的单项指标评分值和表1中单项指标权重，按式(7)

16、计算单日时段数据评价单元的评分值：W4=dn0.05d10.45+d40.2+dcsr0.1+dwp0.1+dmp0.1(7)式中：Wa单日时段数据评价单元的评分值。6.2基准站年度数据完整与平稳性评价6.2.1 评价指标基准站年度数据完整与平稳性评价单元的评价指标分为单项指标和综合指标，表3给出了单项指标和权重：综合指标为单项指标的加权平均值，各项评价指标以百分制评分。表3基准站年度数据完整与平稳性评价单元的单项指标和权重序号指标名称权重指标计算方法1数据文件头信息年度完整性0.056.2.2.12年度数据完整率0.556.2.2.23数据有效率季节变化量0.106.2.2.34周跳比值季节

17、变化量0.106.2.2.45Fl多路径误差季节变化量0.106.2.2.56以多路径误差季节变化量0.106.2.2.56. 2.2评价方法7. 2.2.1数据文件头信息年度完整性数据文件头信息年度完整性的评分值为当年所有单日时段数据文件头信息完整性评分值的平均值，按式计算：式中：ya数据文件头信息年度完整性的评分值;当年实际观测的单日时段数；当年实际观测的单日时段序号，k=l,2,，ya;第k个单日时段的数据文件头信息完整性的评分值。6.2.2.2年度数据完整率应按式（9）计算年度数据完整率的评分值:式中：y：年度数据完整率的评分值；y4一一当年实际观测的单日时段数；k当年实际观测的单日时

18、段序号，k=l,2,，ya;d14当年第k个单日时段的数据完整率评分值：Y当年应观测天数；若整年连续观测，平年为365,闰年为366。6.2.2.3 数据有效率季节变化量应按式（3）计算当年所有单FI时段评价单元的数据有效率，再分别计算4个季度数据有效率的季度平均值，按式（10）计算数据有效率季节变化量的评分值：（100.V42%；-ionX觞式中：y4当年数据有效率季节变化量的评分值；vA一一当年数据有效率季度平均值中最大值与最小值的差值。6.2.2.4 周跳比值季节变化量应按附录C中C.6周跳比值的计算方法计算当年所有单日时段评价单元的周跳比值，再分别计算4个季度的周跳比值的季度平均值，按

19、式（11）计算周跳比值季节性变化量的评分值）（X）Vtx0.21式中：ycsg当年周跳比值季节变化量的评分值;vesk当年周跳比值季度平均值的最大值与最小值的差值。6.2.2.5 多路径误差季节变化量应按附录C中C.7多路径误差计算方法，计算当年所有单日时段评价单元的多路径误差值，再分别计算四个季度的单日时段多路径误差季度平均值。Fl与F2的多路径误差季节性变化量分别按式(12)和式(13)评分:100Vm(i0.05,(Vmpi-0.05、_1(12)1-M-.0.050.4式中:ywm当年FI多路径误差季节变化量评分值：vnm当年F,多路径误差季度平均值的最大值与最小值的差值，单位为米(m

20、)。100Vmp?40.05:(7m!-0.05A_11”.0.050.4式中：ywrz当年F2多路径误差季节变化量评分值;vwr?当年F2多路径误差季度平均值的最大值与最小值的差值，单位为米(m).6.2.2.6 基准站年度数据完整与平稳性评分应根据基准站年度数据完整与平稳性的单项指标评分值和表3中的单项指标权重，按式(14)计算基准站年度数据完整与平稳性的评分值：W,=yn0.05+y10.55+ya0.1+ycsrO.1+ywp0.1+ymp0.1.(14)式中：W-基准站年度完整与平稳性评分值。7等级评定7. 1单日时段数据评价单元的质量等级应根据式(7)计算的单日时段评价单元的评分值

21、人，按表4规定评定单日时段数据评价单元的质量等级；若单日时段的有效观测时间长度小于4h,应直接评价为D级。表4单日时段数据评价单元的质量等级评定标准质量等级评价标准AWaN90分B80分WWa90分C60分WWa80分D取60分，或单日时段的有效观测时间长度小于4h7.2基准站年度数据质量等级应根据基准站当年单日时段数据质量等级评定结果，按式（15）分别统计各卫星系统评价单元评定为A级、B级、C级、D级的数量占当年实际有效单日时段总数的百分比，按表5的规定评定基准站年度数据的质量等级。Qsfu/wy100QU=MU/WyX100（15）Q90%BQA90%CQA+Qs90%DQo10%7.3基

22、准站年度数据完整与平稳性等级应根据式（14）计算的基准站年度数据完整与平稳性的评分值W,按表6规定评定基准站年度数据完整与平稳性等级。表6基准站年度数据完整与平稳性等级评定标准质量等级评价标准AW290分B80分WW,90分C60分W,80分DW60分7.4区域站当期数据质量等级应根据区域站当期单日时段数据质量等级评定结果，按式（16）分别统计各卫星系统评价单元评定为A级、B级、C级的数量占当期应观测单日时段总数的百分比，并按表7的规定评定区域站当期数据质量等级。Q.-w,/wX100%Qt=mawrX100%(16Q.=W4/fipX100式中：np一一区域站当期应观测单日时段数；na一一区

23、域站当期单日时段评价单元质量等级评定为A级的数量：n;一一区域站当期单日时段评价单元质量等级评定为B级的数量；n.区域站当期单日时段评价单元质量等级评定为C级的数量；Q4no占的百分比：Qn占n的百分比；Q4n占n。的百分比。表7区域站当期数据质量等级评定标准质量等级评价标准AQ4100%BQo100%CQ4+Q,100%DQ4+Q+Q(1JI/I式中：j一一观测卫星序号，j=l,2,，n,n为观测卫星数：i一一观测历元序号，i=2,3,P为卫星j的观测历元数；Ij-一一卫星j在相邻观测历元(i-l)与i之间的电离层延迟变化率，单位为米每秒(ms);i.,i一一分别为卫星j在观测历元i时Fl与

24、F?的相位伪距，单位为米(m);-1,T一一分别为卫星j在观测历元(i-l)时F与F2的相位伪距，单位为米(m);一一分别为卫星j在相邻观测历元(i-l)和i的历元时刻，单位为秒(三)。C.4多路径计算量按式(C.3)计算各观测历元F与F2的多路径计算量:qf.,p.i*7j-Z-76A_fi锄，7IIJ(C3)l,2尸4,i?jfcl心”-M”-二7；.+/；二.我“式中：j一一观测卫星序号，j=l,2,.,n,n为观测卫星数；1观测历元序号，i=,2,Kp为卫星j的观测历元数；qhp,qhg.分别为卫星：在观测历元i时F与F2的多路径计算量，单位为米(m);p.2.分别为卫星J在观测历元i

25、时FI与F2的伪距观测值，单位为米(m);.，2;一一分别为卫星j在观测历元i时B与F2的相位伪距，单位为米(m)。C.5周跳检测与统计对所有卫星的观测数据分别检测与统计周跳。对卫星j(j=l,2,n,n为观测卫星数)，按其观测历元顺序(i=2,3,，p,p为卫星j的观测历元数)，分别按式(C4)、式(C.5)和式(C.6)设定的检测阈值，逐一检测相邻观测历元(i-l)与观测历元i之间的电离层延迟变化率和多路径计算量的差值，当三项检测中有一项成立时，若相邻的两个观测历元在同一个观测弧段内，即判定观测历元(i-l)与观测历元i之间发生周跳，记录卫星号j和发生周跳的观测历元(i-l),并累计周跳数

26、g,相邻历元间的三项检测中有两项或三项同时成立时，只累计1个周跳；若相邻的两个观测历元为不同观测弧段的观测历元，不累计周跳数，但应记录发生周跳的观测历元(i-1)。I10.0667m/s(C.4)式中：I!_i卫星j在相邻观测历元(i-l)与观测历元i之间的电离层延迟变化率，单位为米每秒(m/s)。qhpl.,-qhpt-10m(C.5)式中：qhqh-l分别为卫星；在观测历元i和观测历元(i-l)时F1的多路径计算量，单位为(m)o乘Iqhp2,-qh2r10m式中：(C.6)qhp2,qupz,-i分别为卫星j在观测历元i和观测历元(i-l)佃)。时F2的多路径计算量，单位为米注：观测弧段

27、是指接收机可连续有效观测卫星的轨道孤段。C.6周跳比值按式(C.7)计算单日时段评价单元的周跳比值：TSZ=100OX(C7)i式中：Scsr单日时段评价单元的周跳比值：n单日时段中观测卫星数；j观测卫星序号j=l,2,.,n;g，一卫星j的周跳数；Pl一卫星j的观测历元数。C.7多路径误差按下列步骤计算单日时段评价单元的多路径误差。a)移动窗口平均值残差计算对所有观测卫星Fl与F2的多路径计算量，按C.5的周跳检测与统计的周跳记录，若某卫星记录有周跳，则按记录的周跳历元，将该卫星的多路径计算量按历元顺序分割为若干无周跳的历元时段，在无周跳的历元时段内，按式(C.8)计算多路径计算量的移动窗口

28、平均值残差：r:.q”(C.8)?:.一式中：Whlkwhpgk分别为卫星；多路径计算量q、q,的移动窗口平均值残差值；qhp,qhp2.分别为卫星j在移动窗口中观测历元k时F,与F2的多路径计算量，单位为米(m);j观测卫星序号，j=l,2,.,n,n为观测卫星数；k一一移动窗口中的历元序号，k=l,2,.,No,移动窗口示意图见图C.1;Ng一一窗口长度(历元数)，按30s采样的观测数据，N宜采用50;若采用其他值，宜根据采样率按照300S时间长度的历元数的倍数取值，窗口总时间长度应不大于1500s;移动窗口中的历元数小于窗口长度时，No取实际历元数。；12-N.J(J+).(J+2)J+

29、NB),P图C.1移动窗口示意图单日时段数据中，若某卫星的观测弧段小于30OS(按30s采样为10个历元)，或某卫星观测数据中发生2个以上的周跳，而2个相邻周跳之间的时间间隔小于30OS的时间段称为短弧段，短弧段中观测历元的多路径计算量不计算移动窗口平均值残差。b)移动窗口平均值残差中的粗差检测与剔除对卫星j(j=l,2,n;n为观测卫星数)，按式(C.8)分别计算所有卫星F,与F2多路径计算量的移动窗口平均值残差wpl.和wp2,并按式(C.9)设定的检测阈值逐一检测，若检测成立则作为粗差剔除：(W三IX(C.9)(Iwt2.;I4X式中：wpi./F1多路径计算量的移动窗口平均值残差；wh

30、p2,y-F2多路径计算量的移动窗口平均值残差；j一观测卫星序号，j=l,2,n,n为观测卫星数；i一一历元序号，i=l,2,pw;PW为卫星j已计算移动窗口平均值残差的历元数；F1与F2多路径误差的期望值，设定为0.65m。C)卫星多路径误差计算按式(C.9)的准则检测移动窗口平均值残差W,和W2,的粗差并剔除后，按式(ClO)计算卫星多观测卫星序号，j=l,2,为观测口星数;路径误差:式中：shpn,Shp2分别为卫星j的多路径误差值；whpl,w2分别为卫星j的Fl与F?在历元i的移动窗口平均值残差:p,p2-分别为卫星J的B与F2已计算移动窗口平均值残差并剔除粗差的历元数。d)评价单元的多路径误差计算按式(C.11)评价单元的多路径误差：式中：M1,M2-分别为评价单元F】与F2多路径误差值;shpt,shp2分别为卫星j的Fl与F2多路径误差值