近期使用CORS賬號浮動經常浮動,同一個地方、同一臺RTK、同一個CORS賬號,一到下午就經常浮動,而去年之前很少發生?主要原因還是電離層活躍。
我查閱了很多資料,整理出大家最關心的6個問題:
1.電離層是什么?
2.電離層如何影響“固定解”?
3.哪些因素會造成電離層活躍?
4.為什么以前很少發生浮動,而近期經常浮動?
5.RTK使用CORS賬號浮動,有沒有解決辦法?
6.電離層活躍影響是短期的還是長期的?
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電離層是什么?
1.1電離層
電離層是受太陽高能輻射以及宇宙射線的激勵而電離的大氣高層,60千米以上的整個地球大氣層都處于部分電離或完全電離的狀態。因為電離層存在,幫我們擋住了很多宇宙射線,保證了地球上的萬物得以繁衍生息。
1.2電離層垂直分層
電離層的電子密度在高度方向上的分布并不均勻,由低到高分布一般分為D、E、F層,同時電離層TEC的容易受太陽活動影響。
D層:電子密度的變化情況主要與太陽輻射有關,在每天的午后通常會出現最大電離層密度分布,而隨著日落其電子密度則逐漸變小,進入夜間則基本可以忽略不計。
劃重點:這也是為什么經常下午浮動,上午和夜里基本不會浮動。
E層:電離層的電子密度在日間變化比較規律,而在夜間則變化較大。
F層:其電子密度在幾層中最高。F層在夏季的白天還可以細分為F1層和F2層,F1層主要出現夏季的中緯度,在夜間則會消失。而F2層則會一直存在。
1.3 電離層南北分布
受地磁活動的影響,電離層的電子含量在全球范圍內基本沿著磁力線分布。根據分布特征,一般可以分為低緯、中緯和高緯等幾個區域。
低緯度區域,電離層電子含量變化比較活躍,電離層電子含量的最大值出現在赤道南北兩側而不是在赤道(電離層赤道異常)。
中緯度區域,電離層活動比較靜,該區域受太陽輻射和天氣變化的影響,其電離層電子含量的變化存在明顯的周期現象。
極區,由于太陽照射與其他區域有明顯的差異,因此其日夜之間的電離層電子含量的變化較少,季節變化也很緩慢。
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電離層如何影響“固定解”?
影響GNSS定位的因素有很多,影響最嚴重、最難以把控的是電離層。
2.1 電離層對衛星信號的影響
GNSS衛星信號從太空穿越大氣層傳播到RTK主機,由于電離層中存在大量的自由電子和離子,使得信號在穿過電離層時,其傳播速度和方向會發生改變,傳播路徑也會略微彎曲,使衛星信號產生延遲、偏移。RTK主機自身卻無法知道衛星信號延遲了多少,偏移了多少。
2.2 CORS服務如何降低消除電離層影響
CORS電離層有多種建模方法,作為外行人可簡單理解為:如下示意圖,根據CORS基站1、2觀測a、c兩點的電離層情況,內插建模推算移動站所在位置b點電離層情況,發送給移動站解算“固定解”。
此圖僅做示意,CORS網至少需要3個基站。
2.3 電離層活躍對CORS服務的影響
電離層活躍了,根據周圍CORS基站1、2推算的b點電離層準確性就會降低,把這樣的數據發送給RTK主機,無法確定整周模糊度,手薄就會長時間“浮動”,或者即使能確定解算出固定解,相比較電離層平靜時的測量結果,內符合精度也會降低,很難達到RTK標稱精度:平面±8mm+1ppm,高程±15mm+1ppm。
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哪些因素會造成電離層活躍?
主要有地磁活動、太陽活動等。
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為什么以前很少發生浮動,而近期經常浮動?
太陽活動周期,就像一只無形的手,以11年為周期影響著電離層。根據NASA官網資料,第25個太陽周期于2019年12月開始,現在正處于太陽活動加劇的上升周期里,預計2025年7月達到峰值,然后回落,到2030年左右,本輪周期結束。
劃重點:太陽活動高年電離層D層電子密度是太陽活動低年的數倍。這也是為什么,我們感覺近期CORS賬號比去年、前年或更早時間容易浮動。
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RTK使用CORS賬號浮動,有沒有解決辦法?
因為電離層活躍導致的浮動,只能盡量避開電離層活躍時段測量,要徹底解決浮動問題,只能靠行業技術突破解決。
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電離層活躍影響是短期的還是長期的?
可以預見的是從現在到2025年電離層會變得更加活躍,但這并不意味著以后CORS賬號會頻繁浮動,這是整個行業面臨的問題,很樂見行業持續的技術研發投入,優化CORS服務算法、終端RTK算法,降低因電離層活躍導致浮動發生的概率,提升一線測繪人員作業效率。