分类： LINUX
2008-04-10 10:24:13
随着GPS技术的发展，在大地测量、工程测量、地球动力学、GPS气象学等多种学科中得到广泛的应用，精密解算GPS观测数据的软件也得到了重视与发展。国内外开发了许多GPS数据处理软件，主要有著名的美国麻省理工学院（MIT）和斯克里普斯海洋研究所（SIO）开发的GAMIT软件，美国宇航局（NASA）喷气推进实验室（JPL）研发的GIPSY-OASIS软件，以及瑞士伯尔尼大学天文研究所研制的BERNESE软件等几种。本文主要介绍GAMIT软件，其最主要的特点是其解算精度高，且免费开放源代码，用户可以根据需要对源程序做相应的修改，以便于科研工作。
2、GAMIT简介
GAMIT可以解算卫星轨道、测站坐标、大气延迟、整周模糊度等。它主要由以下几个模块组成：ARC（轨道积分）、MODEL（组成观测方程）、SINCLN（单差自动修复周跳）、DBLCLN（双差自动修复周跳）、CVIEW（人工交互式修复周跳）、CFMRG（用于创建SOLVE所需的M文件）、SOLVE（利用双差观测按最小二乘法求解参数）。
GAMIT软件所需的数据是RINEX格式的，可以处理各种不同型号的GPS接收机采集的数据。目前，GAMIT软件支持在UNIX和LINUX操作系统上运行，本文以GAMIT 10.2和LINUX RedHat 9.0为例来讲解其安装与使用过程。
3、软件的安装
3.1 LINUX系统的安装
首先确保电脑上有足够的空间来安装LINUX，在这推荐至少有10G的空闲空间。LINUX系统的安装可选择从光盘安装，硬盘安装或网络安装，一般选择从光盘安装。在光驱中插入安装光盘，从光盘引导后，根据安装向导的提示，就能完成LINUX系统的安装。
3.2 LINUX编译器的更新
LINUX系统的C和Fortran编译器系统默认的文件选项中MAXUNIT为100，而GAMIT软件源代码中则要求MAXUNIT为10000。如果不进行修改而直接进行GAMIT软件的安装，则会产生很多的警告性错误，造成安装后无法正常运行。安装GCC的步骤如下：用户可以从网站上（）下载GCC编译器2.95.3或以上版本的源代码，拷贝至/usr/gcc目录下,进入该目录，用tar zxvf 命令将其解压后，找到gcc-2.95.3/libf2c/libI77/目录下的fio.h文件，用vi命令打开，将#define MAXUNIT 100这一行改为10000，保存后，退到/usr/gcc目录，重新进行编译和安装GCC。
3.3 GAMIT系统的安装
从麻省理工学院的FTP服务器（）下载GAMIT软件包，其中包括了软件源代码和安装包。在LINUX系统中创建/usr/gamit目录，将GAMIT安装包目录/source下的文件拷贝至此，其中有安装批处理文件install_software和几个以.tar.Z结尾的压缩文件，以10.2版为例，分别为：
install_software 安装批处理文件
com.10.2.tar.Z 组件压缩包
gamit.10.2.tar.Z gamit软件压缩包
help.10.2.tar.Z 帮助系统压缩包
kf.10.2.tar.Z kf软件压缩包
libraries.10.2.tar.Z 库文件压缩包
templates.10.2.tar.Z 数据模块压缩包
maps.10.2.tar.Z 地图数据压缩包
在安装软件前，要做一些相关配置。首先，要对安装程序的配置文件Makefile.config进行修改。与系统相关的设置主要是库文件和编译器的路径设置，在linux redhat 9.0下设置的路径为：
X11LIBPATH /usr/X11R6/lib
X11INCPATH /usr/X11R6/include/X11
与GPS数据处理相关的几个参数为：
MAXSIT 最大测站数 默认值45
MAXSAT 最大卫星数 默认值30
MAXATM 最大天顶延迟参数 默认值49
MAXEPC 最大历元数 默认值2880
以上几个参数可根据用户的实际研究需要作相应的修改。其次，由于install_software是用C shell写的安装脚本，所以在运行install_software前要确保命令解释程序为C shell，且install_software具有可执行的属性，可用命令chmod +x为其添加可执行属性。
做好这些准备就可以安装软件了，进入/usr/gamit目录，运行命令./install_software，然后根据屏幕给出的提示给予回应，就可以完成安装。
3.4 设置软件路径
等待上述安装过程结束之后，并不能正常运行GAMIT软件，要对.cshrc文件配置。把路径/usr/gamit/com、/usr/gamit/gamit/bin、/usr/gamit/kf/bin，加入到path。这样做是因为我们在控制台中运行程序时，使用的是bash shell，若不改写C shell配置文件，会导致系统无法从路径中调用到GAMIT的命令。这样GAMIT软件才算真正地完成了安装。
4、运行实例
本文选取了2006年，年积日为100天的安徽黄山（ahhs）、安徽马鞍山（ahma）、江苏常州（jscz）、江苏高邮（jsgy）、上海奉先（shfx）、上海浦东（shpd）6个国内的GPS观测站的观测资料。
4.1 数据准备
建立rinex、eph、tables目录和以年积日100命名的工作目录。在rienx目录中准备该天的所选用的各个观测站的观测文件o-files。在eph目录中准备导航文件auto1000.06n，GPS卫星星历igu13701.sp3，极移表pole.，TAI-UT1国际时间系统表ut1.，坏卫星信息文件svs_exclude.txt。在tables中建立：测站信息文件station.info,测段信息控制文件sestbl., 测站信息控制文件sittbl.,天线相位中心改正表antmod,dat,周跳的自动探测和修改命令表autcln.cmd，地球形状参数表gdetic.dat，跳秒表leap.sec，月亮表luntab.，章动表nutabl.，太阳表soltab.，星号对照表svnav.dat，接收机及其天线型号对照表rcvan.dat。
上述的文件，可以在网站（）下载2006年底100天的卫星星历，以及2005年的太阳表、月亮表和章动表（这些表每年都要更新，因此要下载所处理数据当年的），其余的文件在安装GAMIT时是自带的，复制到对应的文件夹下即可。需要注意的是， station.info, sestbl., sittbl.这三个文件，应该根据实际处理的情况做相应的修改。
编辑station.info文件：首先打开o-files,记录每个选用台站的X、Y、Z方向的高度和接收机型号、天线型号，然后来校正station.info文件中的数据，以求每一个站都有正确的天线高度等信息。开始和结束时间形如：0 0 0 0 24 0 0，则天线信息不仅适用于这一天，而且适用于以后的天，直到有更新的信息。同一站的信息可以出现多次，但不必相邻，但必须是按时间先后顺序排列的。
编辑sestbl.文件：文件选择计算方案和设置与计算方案相应的参数。主要设置下面几项：
A、Choice of Experiment
RELAX：定轨、定位、解ERP；
BASELINE：仅仅定位。
B、Choice of Observable
LC_HELP:用LC观测解模糊度；
LC_RANGE:用LC观测模糊度，但更强调伪距的作用；
LC_ONLY:用LC观测，不解模糊度；
L1_ONLY:仅仅使用L1，解模糊度，对于几公里的小网；
L2_ONLY:仅仅使用L2，解模糊度，对于几公里的小网；
C、Zenith Delay Estimation
YES：解算天顶延迟估计；
NO：不解算天顶延迟估计。
D、Interval Zen
解算天顶延迟参数的时间间隔。
编辑sittbl.文件：首先检查是否包括每个选用测站的信息，缺少的信息要补全，然后对每一个站设置先验约束。这里主要是对台站在X、Y、Z方向摆动的作限制。
4.2 数据处理步骤
（1）用ln命令链接../rinex，../eph，../tables内的文件到work；
（2）执行makexp程序建立所有准备文件的输出及一些模块的输入文件。系统会提示让输入试验名、轨道名、year、doy、session number、概略坐标文件、导航文件名，系统还会提示输入采样间隔、起始时间、历元数。这样，我们依次输入pgga，pgga，2006，100，0，lpgga，auto1000.06n，60 0 0 1440即可。
（3）sh_sp3fit –-f igu13701_18.sp3 –-d 2006 099 100 –-t tpgga6.100
并将生成的*.099文件改名为*.100
（4）makej auto1000.06n jauto6.100
（5）makex pgga.
（6）fixdrv dpgga6.100
（7）csh b*.bat
以上pgga为工程名称，可以根据需要进行替换。
4.3 数据处理结果分析
此次数据处理例子是解算对流层天顶延迟的。结算的精度与可靠性主要看两个方面：
（1）是否使用了足够的资料。所得基线分量的精度是衡量这个标准是否满足的标志。此例中基线边解算精度的统计如表1所示。
由表1可以看到，GAMIT解算得到的基线相对精度均优于对台站坐标和卫星轨道所加的约束10-3。
（2）对资料的拟合模型是否达到它的噪声水平。满足这个条件的判据是解的nrms（normalized rms）,即每个自由度的chi-square的平方根。其理论值是1，但实际上这个值在0.25左右才算正常，本例中nrms=0.28。如果这个值大于0.5，则意味着有残余的周跳，或是有严重的其它问题。
表 1
|
基线边 |
基线长（m） |
精度（m） |
相对精度 |
|
AHHS- AHMA |
221380.31016 |
0.00386 |
1.74×10-8 |
|
AHHS- JSCZ |
288514.33161 |
0.00344 |
1.19×10-8 |
|
AHHS- JSGY |
358731.77533 |
0.00354 |
0.99×10-8 |
|
AHHS- SHFX |
335520.06794 |
0.00456 |
1.36×10-8 |
|
AHHS- SHPD |
355131.54150 |
0.00496 |
1.40×10-8 |
|
AHMA- JSCZ |
139674.63390 |
0.00490 |
3.51×10-8 |
|
AHMA- JSGY |
149475.83358 |
0.00417 |
2.79×10-8 |
|
AHMA- SHFX |
294612.54009 |
0.00580 |
1.97×10-8 |
|
AHMA- SHPD |
293058.38336 |
0.00645 |
2.20×10-8 |
|
JSCZ- JSGY |
114012.99629 |
0.00343 |
3.01×10-8 |
|
JSCZ- SHFX |
176465.95374 |
0.00508 |
2.88×10-8 |
|
JSCZ- SHPD |
165474.09440 |
0.00610 |
3.69×10-8 |
|
JSGY- SHFX |
281897.78401 |
0.00498 |
1.77×10-8 |
|
JSGY- SHPD |
264050.84049 |
0.00603 |
2.28×10-8 |
|
SHFX- SHPD |
32751.45431 |
0.00630 |
1.92×10-7 |
5、结论
读者可以根据以上的步骤进行GAMIT软件的安装与运行，不同的硬件配置，处理结果可能有微小的差异。从以上可以得到结论，GAMIT在LINUX系统上的处理结果是可靠的。然而，GAMIT为一复杂的GPS处理软件，在实际使用时，会遇到各种各样的问题，这就需要在实践中不断地摸索总结，这样，才能熟练掌握它。
