GAMIT使用手冊

1、GAMIT/GLOBK軟件使用手冊一 軟解介紹GAMIT軟件最初由美國麻省理工學(xué)院研制, 后與美國SCRIPPS海洋研究所共同開發(fā)改進(jìn)。該軟件是世界上最優(yōu)秀的GSP定位和定軌軟件之一, 采用精密星歷和高精度起算點(diǎn)時(shí), 其解算長基線的相對精度能達(dá)到10-9量級, 解算短基線的精度能優(yōu)于1mm, 特點(diǎn)是運(yùn)算速度快、版木更新周期短以及在精度許可范圍內(nèi)自動化處理程度高等, 因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。GAMIT軟件由許多不同功能的模塊組成, 這些模塊可以獨(dú)立地運(yùn)行。按其功能可分成兩個(gè)部分: 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)處理。此外, 該軟件還帶有功能強(qiáng)大的shell程序。目前，比較著名的GPS數(shù)據(jù)處理軟件主要有美國麻省理工學(xué)院

2、（MIT）和海洋研究所（SIO）聯(lián)合研制的GAMIT/GLOBK軟件、瑞士伯爾尼大學(xué)研制的BERNESE軟件、美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）研制的GIPSY軟件等。GAMIT/GLOBK和BERNESE軟件采用相位雙差數(shù)據(jù)作為基本解算數(shù)據(jù)，GIPSY軟件采用非差相位數(shù)據(jù)作為基本解算數(shù)據(jù)，在精度方面，三個(gè)軟件沒有明顯的差異，都可得到厘米級的點(diǎn)位坐標(biāo)精度。相比較而言，GIPSY軟件為美國軍方研制的軟件，國內(nèi)只能得到它的執(zhí)行程序，在國內(nèi)，它的用戶并不多，BERNESE軟件需要購買，它的用戶稍微多一點(diǎn)，GAMIT/GLOBK軟件接近于自由軟件，在國內(nèi)擁有大量用戶。 GLOBK軟件核心思想是卡爾曼濾波（卡

3、爾曼濾波理論是一種對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的有效方法, 它利用觀測向量來估計(jì)隨時(shí)間不斷變化的狀態(tài)向量），其主要目的是綜合處理多元測量數(shù)據(jù)。GLOBK的主要輸人是經(jīng)GAMIT處理后的h-file和近似坐標(biāo), 當(dāng)然,它亦己成功地應(yīng)用于綜合處理其它的GPS軟件（如Bernese和GIPSY）產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及其它大地測量和SLR觀測數(shù)據(jù)。GLOBK的主要輸出有測站坐標(biāo)的時(shí)間序列、測站平均坐標(biāo)、測站速度和多時(shí)段軌道參數(shù)，GLOBK可以有效地檢驗(yàn)不同約束條件下的影響, 因?yàn)閱螘r(shí)段分析使用了非常寬松的約束條件，所以在GLOBK中就可以對任一參數(shù)強(qiáng)化約束。GAMIT/GLOBK和BERNESE采用雙差作為數(shù)據(jù)分析

4、的基本觀測量，它們的缺陷是不能直接解算鐘差參數(shù)，只能給出測站的基線結(jié)果，除測站坐標(biāo)參數(shù)之外，這些軟件還可以解算的參數(shù)有：衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星天線偏差、光壓參數(shù)、地球自轉(zhuǎn)參數(shù)、地球質(zhì)量中心變化、測站對流層延遲參數(shù)、電離層改正參數(shù)等，這使這些軟件的應(yīng)用從大地測量學(xué)已逐漸延伸到地球動力學(xué)、衛(wèi)星動力學(xué)、氣象學(xué)以及地球物理學(xué)等領(lǐng)域，并取得了很多成果。GAMIT軟件的運(yùn)行平臺是UNIX操作系統(tǒng)，目前，它可在Sun、HP、IBM/RISC、DEC、LINUX等基于intel處理器的工作站上運(yùn)行。軟件可處理的最大測站和衛(wèi)星數(shù)目可在編譯時(shí)設(shè)定。它的基本輸出文件是H-文件，可作為GLOBK軟件的輸入文件，進(jìn)而估計(jì)測

5、站坐標(biāo)與速度、衛(wèi)星軌道參數(shù)和地球定向參數(shù)。數(shù)據(jù)處理前，用戶需準(zhǔn)備所需要的文件，如測站先驗(yàn)坐標(biāo)文件（L-文件和vg-in文件）、廣播星歷文件、觀測數(shù)據(jù)文件以及其他輔助文件等。GAMIT每個(gè)時(shí)段觀測數(shù)據(jù)要求的周期最長為1個(gè)UTC天，即從UTC的0點(diǎn)到24點(diǎn)（北京時(shí)間8:0024:00），原則上不要跨天作業(yè)。GAMIT軟件的組成結(jié)構(gòu)見圖1.1，它由不同功能模塊組成，主要包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、生成參考軌道、計(jì)算殘差和偏導(dǎo)數(shù)、周跳檢測與修復(fù)、最小二乘平差等模塊，這些模塊即可以單獨(dú)運(yùn)行，也可以用批處理命令聯(lián)在一起運(yùn)行，最大限度地減少人為操作，提高運(yùn)算效率。軟件的執(zhí)行程序放在/com、/kf/bin和/gamit/

6、bin三個(gè)目錄下。圖1.1 GAMIT/GLOBK軟件組成結(jié)構(gòu)圖二 批處理實(shí)例確認(rèn)GAMIT/GLOBK軟件安裝成功之后，為了能正確處理數(shù)據(jù)和繪圖，還需要做兩件事情。第一，更新表文件。在ftp服務(wù)器上下載最新的tables表文件（/pub/gamit/tables/），然后復(fù)制到安裝目錄下的tables中，遇到相同文件選擇覆蓋即可；第二，安裝并配置好繪圖工具GMT（The Generic Mapping Tools）。下面的實(shí)例中，處理的數(shù)據(jù)為2010年第56到60共5天的3個(gè)IGS站（BJFS、和WUHN、KUNM）和2個(gè)待求站（chdu、pixi）的

7、數(shù)據(jù)。一、處理前的準(zhǔn)備1、在主文件夾內(nèi)新建test項(xiàng)目文件夾，項(xiàng)目內(nèi)新建brdc、igs、rinex三個(gè)文件夾，分別存放當(dāng)天的廣播星歷、精密星歷和觀測值文件。注意：如果文件采用.z壓縮格式，則應(yīng)當(dāng)使用gunzip命令進(jìn)行解壓；如果解壓出的觀測值文件仍采用.d的壓縮格式，則應(yīng)使用crx2rnx命令將其轉(zhuǎn)化為.o的標(biāo)準(zhǔn)RINEX格式（sh_crx2rnx -f *.*d可用于.d到.o文件的批量轉(zhuǎn)換）。2、終端進(jìn)入test項(xiàng)目文件夾內(nèi)鏈接tables，運(yùn)行：   sh_setup -yr 20103、生成文件。將test/tables下的station.

8、info文件拷貝到rinex文件夾下，打開并編輯，僅保留以#或*開頭的前幾行，保存并關(guān)閉。打開終端并進(jìn)入rinex文件夾，運(yùn)行   sh_upd_stnfo -files *.10o運(yùn)行成功以后文件便存放了此項(xiàng)目內(nèi)的開始、結(jié)束時(shí)間，站名和接收機(jī)、天線類型等信息。4、建立lfile.文件。lfile.是測站的先驗(yàn)坐標(biāo)文件。打開終端并進(jìn)入rinex文件夾，用批處理的方式生成lfile.文件可以分為三步：a）提取觀測值.o文件的先驗(yàn)XYZ坐標(biāo)   grep POSITION *.10o > lfile.rnxb）將.rnx文件轉(zhuǎn)化

9、為.apr文件   rx2apr lfile.rnx 2010 056c）由.apr文件生成lfile.文件   gapr_to_l lfile.rnx.apr lfile. 2010 056將和lfile.兩個(gè)文件拷貝到test/tables文件夾，覆蓋原文件。5、sestbl.的配置。test/tables下的sestbl.文件是測段分析策略文件，該文件內(nèi)部有詳細(xì)的說明。一般來說采用默認(rèn)配置即可，通常需要修改的三個(gè)地方是：   Choiceof Experiment      

10、 選擇處理方式   Choice of Observable      選擇觀測值類型和模糊度解算   Use otl.grid              選擇是否使用潮汐文件對于Choice of Experiment，選擇BASELINE時(shí)將固定軌道并在GAMIT處理中和輸出h-文件時(shí)忽略軌道參數(shù)；選擇RELAX時(shí)將采用松弛解，合并全球IGS h-文件時(shí)需要。要想點(diǎn)位置精度高用RELAX；若目的是求基線后面平差則用BASELINE。在此實(shí)例中

11、采用默認(rèn)的BASELINE。對于Choice of Observable，選擇LC_AUTCLN為采用寬巷模糊度值并用偽距在autcln中解算；對于小于幾公里的基線，用L1和L2獨(dú)立載波相位觀測值（L1,L2_INDEPENDENT）或者僅用LI（L1_ONLY），相比用無電離層組合（LC_HELP）可以減少噪聲水平。對于Use otl.grid，由于這里已在ftp上更新tables，有了最新的otl.grid文件，所以這里選擇Y。6、sittbl.的配置。test/tables下的sittbl.文件對各個(gè)測站的先驗(yàn)坐標(biāo)（或鐘差、大氣模型等）進(jìn)行約束。對高精度的已知坐標(biāo)采取強(qiáng)約束，而對待求點(diǎn)采

12、用松弛約束。如IGS站的坐標(biāo)分量約束在較小的175px，對未知點(diǎn)的約束可以到510m。7、sites.defaults和process.defaults的配置。sites.defaults文件用來控制需要參與解算的測站。在文檔末尾可以根據(jù)提示編輯，來給定那些不參與解算的測站或是測站的某些天。process.defaults文件用來控制處理過程中的很多細(xì)節(jié)，比如sampling interval, number of epochs, start time for processing，default globk .apr file等等，根據(jù)需求和提示進(jìn)行編輯。在這里均使用它們的默認(rèn)值。二、利用G

13、AMIT解算基線用終端進(jìn)入test的項(xiàng)目文件夾，輸入批處理命令進(jìn)行解算：     sh_gamit -expt test -s 2010 056 060 -noftp -dopt D ao c x >& sh_gamit.log參數(shù)說明：   -expt：指定四個(gè)字符的項(xiàng)目名稱   -d：指定需要處理的指定日期，例如-d 2010 56 60，指的是處理2010年第56和60天。   -s：指定需要處理的時(shí)間序列，例如-s 2010 56 60，指的是處理2010年第56到60天。

14、   -orbit：衛(wèi)星軌道類型。   -yrext：給日目錄前添加年前綴，例如2010_006。   -noftp：處理過程中不連接ftp下載數(shù)據(jù)。   -copt：數(shù)據(jù)處理完成后待壓縮的文件類型，例如-copt o q m k x。   -dopt：數(shù)據(jù)處理完成后待刪除的文件類型，例如-dopt D ao c x。結(jié)果文件將存放在名稱為年積日的文件夾內(nèi)，此例中，可供參考的結(jié)果文件為：   sh_gamit_2010_006.summary     &#

15、160;  解算總結(jié)   qtesta.006                       解算記錄   otesta.006                       解算記錄的簡略版，一般關(guān)注此文件   htesta.10006        

16、             協(xié)防差矩陣、參數(shù)平差值在上述文件中，可根據(jù)描述來判斷解算結(jié)果是否符合相應(yīng)的需求。其中，基線解算結(jié)果（O文件，即這里的otesta.006）中的postfit_nrms項(xiàng)優(yōu)于0.3左右時(shí)最佳；如果大于1.0,則表示此解存在問題。三、利用GLOBK進(jìn)行平差處理用終端進(jìn)入test的項(xiàng)目文件夾內(nèi)，運(yùn)行：   sh_glred -expt test -s 2010 050 2010 065 -yrext -opt H G E >& sh_glred.log參數(shù)說明： 

17、;  H：運(yùn)行htoglb，把文件轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制文件   G：運(yùn)行g(shù)lred，合并文件   E：繪圖運(yùn)行成功后，進(jìn)入gslon文件夾，以psbase開頭的文件即為各個(gè)站三維坐標(biāo)時(shí)間序列的圖形表示。用終端進(jìn)入gsoln目錄下，依次運(yùn)行：   ls./glbf/h*glx > test.gdl   glred6 globk_comb.prt globk_comb.log test.gdl globk_comb.cmd生成的globk_文件中就包含了解算點(diǎn)的三維坐標(biāo)和相關(guān)參數(shù)。至此，利用GA

18、MIT-GLOBK解算GPS基線并進(jìn)行平差的實(shí)例敘述完畢。三 分布處理實(shí)例1. 在桌面上新建一個(gè)test的文件夾，在test中新建 名稱為 brdc（廣播星歷）、igs（存放精密星歷）、rinex（下載的觀測值文件和自己要解算的觀測值文件）。2. 用doy在test的終端里測試，比如輸入：doy 2013 02 01 查看要解算的是GPS第幾周，第幾天，以便下載數(shù)據(jù)用。3. 在終端輸入gftp，下載相關(guān)的文件，一定要選對自己解算需要的數(shù)據(jù)。一般下載*.d.z文件（比較小，好下載）。下載完所需要的數(shù)據(jù)后，要解壓 ：語句：gunzip*.Z4. 新建一個(gè)文件夾，比如：名字為032，把要解算的測站o

19、文件和n文件，以及精密星歷文件放進(jìn)來。把032和test進(jìn)行如下鏈接。5. 打開rinex文件，輸入下面的語句，會產(chǎn)生一個(gè)lfile.rnx文件： 查看lfile.rnx文件中各點(diǎn)的坐標(biāo)是否正確：不能出現(xiàn)坐標(biāo)值為0。6. 輸入rx2apr lfile.rnx 2013 032,會多出來一個(gè)名為：lfile.rnx.apr的文件，接著輸入：gapr_l lfile.rnx.apr lfile. “ 2013 032 生成一個(gè)用緯度和精度來表示點(diǎn)的坐標(biāo)的文件（lfile.）,并把它復(fù)制到tables文件夾。7. 在tables文件夾中新建一個(gè)文件 sitelist，在里面輸入?yún)⒖颊军c(diǎn)的名稱，每行的

20、第一列是空格，從第二行開始輸。 8. 在tabie文件夾啟動一個(gè)終端，輸入：sh_upd_stnfo -l sitelist 。9. 會生成一個(gè).new文件，把它給成 保存后，再輸入：sh_upd_stnfo -files ./rinex/*13o10. 在032文件中查看的鏈接是否正確，然后做一個(gè)l文件的鏈接，打開終端輸入： ln -s ./tables/lfile ./ 到此準(zhǔn)備工作完成。11. 在032文件打開終端，輸入：makexp 然后按照以下輸入。12. 按照提示輸入：歷元間隔這里是30s，開始時(shí)間，如果從00

21、 00開始一天正好是2880個(gè)歷元。精密星歷13. 接下來按照提示輸入：sh_sp3fit -f igs 17255.sp3 o igsf t 利用 sp3 精密星歷生成 g 文件（上面已經(jīng)下載好了） ，并且同時(shí)生產(chǎn) t-和 u-文件14. sh_check_sess sess 32 type gfile -file gigsf3.032下載的導(dǎo)航文件的名稱3指的是年的最后一位數(shù)字，032是新建的文件名稱檢查 g-文件15. makej auto0320.13n jauto3.032 利用導(dǎo)航文件生成 j-文件16. sh_check_sess sess 32 type jfile file jauto3.032檢查 j-文件17. makex test.makex.batch 生產(chǎn) x-文件建立的文件名稱18. fixdrv dtest3.032 生成批處理文件19. csh btest3.bat 執(zhí)行批處理腳本，得到 q-文件，即解算結(jié)果。四 精度評估（1）GPS常用評價(jià)站坐標(biāo)精度的指標(biāo)是多時(shí)段基線重復(fù)性和多時(shí)段坐標(biāo)重復(fù)性。 基線重復(fù)性