Bernese PPP技术在高采样率GNSS地震监测中的应用研究

摘 要：介绍了Bernese PPP数据处理流程，用Bernese对2003年12月22日美国加州圣西蒙地震时的高采样率GPS观测数据进行了PPP解算，得到了一些有益的结论和建议。

基金项目：陕西省教育厅科学研究项目：高采样率GPS动态精密定位技术在地震监测中的应用研究（2010JK671）。

1 引言

GNSS精密定位技术是地球动力学研究的重要技术手段，近年来随着高采样率GNSS技术的发展，GNSS地震学日益成为国内外研究的热点。GNSS精密定位主要有双差定位模式和非差精密单点定位（PPP）模式，双差模式需要同时解算至少两个测站的GNSS观测数据，大多用于坐标框架或测量控制网的建立，PPP模式只需对单个测站的GNSS观测数据进行处理，因而更适于震源分析以及建立地震监测预警系统[1，2]。本文首先介绍Bernese软件的PPP数据处理流程，然后利用Bernese软件对2003年12月22日美国加州地震时的高采样率GPS观测数据进行了PPP解算，成功获得了测站形变和地震波信号。

2 Bernese及其PPP数据处理

Bernese是瑞士波尔尼大学研制的国际著名的GNSS精密定位定轨软件[2，3]，该软件支持精密星历和多种GNSS卫星系统（新版V5.3支持GPS、GLONASS、Galileo、Beidou），支持动态+静态定位，支持单差+双差模式，具有目前所知的几乎所有的GNSS定位定功能，其界面友好、易学易用，目前在全球众多单位拥有上千家注册用户。Bernese PPP事后数据处理流程为：首先准备GNSS观测数据和卫星精密星历以及精密卫星钟差改正、地球自转参数、卫星健康状况、天线相位改正等数据文件；随后建立项目并进行数据平滑RNXSMT及RINEX数据转换RXOBV3、卫星钟数据格式转换RNXCLK、地球自转参数格式转换POLUPD、卫星轨道数据转换PRETAB、标准轨道生成ORBGEN、接收机钟配准及标定不良伪距数据CODSPP、双频伪距及相位数据预处理MAUPRP；最后进行参数解算GPSEST（为了提高解算精度，建议先运行一次GPSEST并输出残差，然后对残差统计RESRMS并标定不良数据SATMRK，标定之后再运行一次GPSEST）。

3 GNSS地震监测数据处理

UTC时间2003年12月12日19时16分，美国加州圣西蒙San Simeon地区发生里氏6.5级地震，附近的1Hz采样的GPS观测站（如crbt、lows、pomm、pin1、trak等）受到了不同程度的地震影响，为GPS地震监测研究提供了数据条件。本文使用IGS发布的事后精密星历以及300秒间隔的精密星钟改正文件，采用无电离层影响的线性组合观测值，用Bernese对上述测站进行了PPP数据处理，变形较大的几个站的N-E坐标序列如下图1所示。

由图1可见，BernesePPP技术不仅能得到明显的震时测站形变和地震波信号，更可以对比得到不同测站的起震时间差异，这些信息无疑为震源交回、地震波分析提供了重要资料。

5 结论和建议

本文利用Bernese软件，基于PPP解算模式，成功获得了2003年12月12日美国加州圣西蒙地震时的1Hz采样GPS测站的地表位移。Bernese软件功能强大、易学易用、支持多种GNSS卫星系统，必将成为GNSS地震学研究的重要工具。

参考文献

[1] 程羲.高采样率GPS动态精密定位数据处理及其應用研究[D].西安科技大学，硕士毕业论文，2013。

[2]方荣新，施闯，辜声峰. 基于PPP动态定位技术的同震地表形变分析[J].武汉大学学报-信息科学版.2009，Vol.34（11）：1341-1344

[3]周星.基于GAMITTRACK和BernesePPP的地震监测比较[J].测绘信息工程2010，Vol.35（2）：19-20.

作者简介

陈宪冬（1972-），男，山东冠县人，副教授，硕士生导师，主要从事GPS、GIS方面的教学科研工作。