臺灣博碩士論文加值系統

為了探討GPS觀測資料品質與基線解算精度間之關聯性，本研究採用了五項觀測資料品質指標，分別為接收儀內部時鐘的穩定度、接收儀內部時鐘與GPS時鐘的平均偏差量、『觀測資料的筆數』除以『週波脫落的數目』、L1載波的多路徑效應、L2載波的多路徑效應。
為了消除不同環境因素對定位精度所造成的影響，本項測試選在國家GPS校正場進行，將六部儀器同時整置在GPS校正基樁上，於2004年1月5日至1月8日連續同步接收72小時。以Bernese 4.2版軟體及Teqc軟體來進行觀測資料品質的解算，並蒐集IGS日本USUD站、台灣TWTF以及內政部北港PKGM站的GPS觀測資料，約制上述三衛星追蹤站坐標作為主站，以Bernese 4.2版軟體進行不同距離的基線解算。
整體來看，以接收儀內部時鐘頻率穩定度影響定位精度為最大，次之為週波脫落及多路徑效應，最後則為接收儀內部時鐘偏移量。在內部時鐘頻率穩定度及週波脫落這兩項指標上表現較佳的接收儀，其坐標重現性的定位精度也較其它接收儀來得好。

For discussing the relation between the data quality and the precision of the baseline. In this project , five indexes are chosen for discussing GPS data quality. They are clock offset, clock stability, multipath on L1, multipath on L2 and observations by cycle slips (o/slips).
For reducing common errors, six types of GPS receivers are chosen and set up at Ultra-Short Distance Network of NML (National Measurement Laboratory, Taiwan) during three days. The first three indicators are calculated by Teqc software and the last two indicators are solved by Bernese software.
Moreover, the observations of three GPS tracking stations are obtained through internet, short baseline (about 25 km), middle baseline (about 150 km) and long baseline (around 2000 km) are processed by Bernese software.
We found that clock stability and o/slips were very important factors for the positioning. Clock offset and multipath effects would not be the critical factors to influence the GPS results. We hope the information is helpful for GPS users when they decide to purchase any GPS receiver and to process GPS data.

目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表 目 錄 vii
圖 目 錄 viii
第一章 前言 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究方法 3
1-3 研究內容 6
第二章 理論基礎 7
2-1 GPS相對定位原理 7
2-2 資料品質分析指標 11
2-2-1 多路徑效應 11
2-2-2 周波脫落 12
2-2-3 接收器內部時鐘與GPS時鐘的平均偏差量 13
2-2-4 接收儀內部時鐘頻率穩定度 14
2-3 GPS接收儀量測系統追溯 15
第三章 實驗說明及資料處理 17
3-1 試驗場地說明 17
3-2 實驗步驟說明 18
3-3 資料處理 21
3-3-1 TEQC使用簡介 21
3-4-2 Bernese 4.2版軟體介紹及計算流程 22
第四章 研究成果及分析 26
4-1 GPS接收儀指標計算與分析 26
4-1-1 TEQC解算資料訊號品質成果 26
4-1-2 Bernese 4.2版解算資料訊號品質成果 29
4-2 基線計算與分析 32
4-2-1 長距離基線精度分析 32
4-2-2 中距離基線精度分析 33
4-2-3 短距離基線精度分析 34
4-2-4 綜合評估分析 35
4-3 三維坐標計算與分析 36
4-3-1 長距離相對定位坐標分析 36
4-3-2 中距離相對定位坐標分析 39
4-3-3 短距離相對定位坐標分析 42
4-4 品質指標與相對定位精度之分析 46
第五章 結論與建議 50
參考文獻 53
附錄A　GPS觀測資料指標解算成果 56
附錄B　長、中、短基線相對定位基線解算成果 61
附錄C　整置樁位坐標解算成果 64
附錄D 長、中、短基線N、E、h坐標解算成果 67
作者簡歷 76

表目錄
表3-1 測試儀器廠牌型式及整置樁位一覽表 19
表4-1 各種廠牌型號接收儀之MP1、MP2及o/slps 27
表4-2 各種廠牌型號接收儀內部時鐘的平均偏差量及穩定度 29
表4-3 各種廠牌型號儀器長距離基線定位精度 32
表4-4 各種廠牌型號儀器中距離基線定位精度 33
表4-5 各種廠牌型號儀器短距離基線定位精度 34
表4-6 各型儀器長距離定位N、E、h三軸坐標標準差及三維合成量 36
表4-7 各型儀器中距離定位N、E、h三軸坐標標準差及三維合成量 39
表4-8 各型儀器短距離定位N、E、h三軸坐標標準差及三維合成量 42
表4-9 4小時觀測品質指標及長、中、短距離相對定位精度（一） 46
表4-10 2小時觀測品質指標及長、中、短距離相對定位精度 47
表4-10 4小時觀測品質指標及長、中、短距離相對定位精度（二） 48

圖目錄
圖1-1 TWTF及PKGM追蹤站分布圖 4
圖1-2 USUD追蹤站分布圖 4
圖2-1 GPS衛星相對定位 8
圖2-2 時鐘偏差量及頻率穩定度解算流程圖 14
圖2-3 GPS接收儀量測系統追溯圖 16
圖3-1 強制定心樁的定平機制 17
圖3-2 國家GPS校正場平面示意圖 18
圖3-3 測試所採用的儀器 19
圖3-4 外業觀測情形 19
圖3-5 Bernese4.2版處理GPS衛星資料的計算流程 25
圖4-1 各種廠牌型號接收儀之MP1資料品質 27
圖4-2 各種廠牌型號接收儀之MP2資料品質 28
圖4-3 各種廠牌型號接收儀之o/slps資料品質 28
圖4-4 各種廠牌型號接收儀內部時鐘的平均偏差量 30
圖4-5 各種廠牌型號接收儀內部時鐘的穩定度 30
圖4-6 各種廠牌型號儀器長距離基線定位精度 33
圖4-7 各種廠牌型號儀器中距離基線定位精度 34
圖4-8 各種廠牌型號儀器短距離基線定位精度 35
圖4-9 AOA BenchMark長距離定位的三軸坐標變化量 37
圖4-10 Javad Odyssey長距離定位的三軸坐標變化量 37
圖4-11 Leica SR530長距離定位的三軸坐標變化量 37
圖4-12 Leica SR530長距離定位的三軸坐標變化量 38
圖4-13 NovAtel 502長距離定位的三軸坐標變化量 38
圖4-14 Ashtech Z-Surveyor長距離定位的三軸坐標變化量 38
圖4-15 AOA BenchMark中距離定位的三軸坐標變化量 40
圖4-16 Javad Odyssey中距離定位的三軸坐標變化量 40
圖4-17 Leica SR530中距離定位的三軸坐標變化量 40
圖4-18 Leica SR9500中距離定位的三軸坐標變化量 41
圖4-19 NovAtel 502中距離定位的三軸坐標變化量 41
圖4-20 Ashtech Z-Surveyor中距離定位的三軸坐標變化量 41
圖4-21 AOA BenchMark短距離定位的三軸坐標變化量 43
圖4-22 Javad Odyssey短距離定位的三軸坐標變化量 43
圖4-23 Leica SR530短距離定位的三軸坐標變化量 43
圖4-24 Leica SR9500短距離定位的三軸坐標變化量 44
圖4-25 NovAtel 502短距離定位的三軸坐標變化量 44
圖4-26 Ashtech Z-Surveyor短距離定位的三軸坐標變化量 44

【1】ISO, 1995. Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM), 2nd ed., International Organization for Standardization, Switzerland.
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