GPS 座標之解算

本研究使用瑞士伯恩大學天文研究所（Institute of Astronomy, University of Berne）所研發的 Bernese 4.2 版 GPS 資料處理軟體（Hugentobler et al., 2001）進行 GPS 資料計算與網形平差。GPS 座標之解算主要分成兩部分：首先藉由 4 個國際 IGS（International GNSS Service）連續觀測站（其座標值及點位移動速度如表 3.2）

分別為美國關島連續站（GUAM）、澳洲提賓比拉連續站（TID2）、日本筑波連續 站（TSKB）及中國武漢連續站（WUHN）（圖 3.4）與國內 6 個 GPS 連續觀測站 分別為墾丁連續站（KDNM）、金門連續站（KMNM）、澎湖白沙連續站（S01R）、

成功大學連續站（CK01）、工研院連續站（TNML）及楊梅連續站（TWTF）（圖 3.5）之聯合解算，求解此 6 個國內連續站於全球參考框架 ITRF2000（Altamimi et al., 2002）下之坐標及速度場。本研究所選取連續站主要是依據以下 3 個標準：（1）

觀測時間長。由於觀測時間長愈長愈能瞭解測站所包含的地形變化資訊；（2）測 站資料幾乎不受大地震的影響。由於地震的發生，除了會造成顯著的同震位移，

更有可能會產生複雜的震後變形，甚至改變地殼移動速率；（3）測站移動速率穩 定。再透過約制此6 個國內連續站之坐標與速度場來解算本研究 49 個 GPS 觀測站 之坐標。由於約制之國內連續站與觀測點位相距皆在 200 公里內，相對於通過國 際連續站聯合解算，可避免因基線過長、觀測時間過短造成坐標精度不佳及坐標 成果不穩定之結果。

圖 3.4 本研究所使用之 4 個國際 IGS 追蹤站（TSKB、WUHN、GUAM、TID2）

分布圖。

圖3.5 本研究所使用之 6 個國內約制站（TWTF、TNML、KMNM、S01R、CK01、

3.2.1 GPS 資料處理流程

GPS 觀測資料利用 Bernese 4.2 版軟體處理流程概述（Hugentobler et al., 2001）

如下（圖3.6）：

(1) 觀測資料轉檔：原始觀測資料由於各接收儀形式的不同，因此紀錄的檔案格 式也不同。此程式首先將原始觀測資料轉成 RINEX（Receiver Independent Exchange Format）格式，再轉成 Bernese 軟體所使用之格式。

(2) 精密星曆及軌道參數：本研究採用 IGS 所提供的精密星曆取得軌道參數及各 衛星之時錶修正量。Bernese 軟體與此步驟有兩個主要程式：PRETAB 及 ORBGEN。PRETAB 程式是將精密星曆從大地座標框架轉換成天球座標框架

（Celestrial Reference Frame），且輸出為表格軌道檔（Tabular file）。而ORBGEN 程式是利用表格軌道檔組成 6 個克卜勒軌道元素及 2 個 ROCK4/42 模式之太

(7) 求解各種未知參數：GPSEST 程式是將篩選過之相位觀測量組成二次差觀測量 以求解座標參數。在求解參數時，首先利用 QIF（Quasi-Ionosphere-Free）方 式解算週波未定值，採用 L1 及 L2 載波訊號，每一條基線循序解算。解算完 每條基線的週波未定值之後，將未定值代入方程式中，使用消去（ELIMI）策 略，並採用L3 觀測量，在時段模式下同時處理各時段相應之所有基線來解算 週波未定值，如此所得結果便兼顧到各基線間之相關性。

(8) 疊加法方程式得到整體解：利用 ADDNEQ 程式將二次差處理所得各時段之全 部基線解加以合併成為一個單一的時刻全網解。且ADDNEQ 程式可將每一時 段解同時輸出為 SINEX 檔及 NEQ 檔。SINEX 檔所包含的訊息主要為待估參 數，如測站坐標參數、地球自轉參數、對流層參數等，以及其相應的方差－

協方差矩陣（Variance-covariance Matrix），為 ASCII 格式。NEQ 檔內包含的 訊息則是法方程左右兩邊的係數矩陣，為BINARY 格式。

圖3.6 Bernese 4.2 版之計算流程圖（修改自 Hugentobler et al., 2001；蔡旻穎，2007）。