基于GAMIT的IGS跟蹤站網(wǎng)基線解算①

薛慧艷，獨(dú)知行，李勝春，陰 朋

（1.山東科技大學(xué)測繪學(xué)院，山東 青島266590；2.青島保稅港區(qū)建設(shè)局，山東 青島266555；3.徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易（北京）有限公司，北京100020）

0 引 言

基線解算是GPS數(shù)據(jù)處理中占用處理時(shí)間最長、工作量最大的一步，是進(jìn)行網(wǎng)平差的基礎(chǔ)。基線解算質(zhì)量的好壞直接影響GPS網(wǎng)的定位精度和工作效率［1]。GAMIT軟件是目前高精度GPS基線解算軟件中最為經(jīng)濟(jì)，使用最廣泛的一個(gè)軟件。GAMIT軟件是由美國麻省理工學(xué)院（MIT）和斯克里普斯海洋研究所（SIO）聯(lián)合研制的GPS數(shù)據(jù)處理軟件，是國際上高精度GPS數(shù)據(jù)處理通用軟件之一。在GAMIT基線解算中，會遇到幾個(gè)關(guān)鍵問題：觀測文件、星歷文件、測站相關(guān)文件及其它文件的準(zhǔn)備；在解算過程中的命令執(zhí)行及控制參數(shù)設(shè)置；最終結(jié)果精度分析。以部分IGS跟蹤站數(shù)據(jù)為例，對這幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行處理分析。

1 文件準(zhǔn)備

1.1 數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)備

從fttp：／／garner.ucsd.edu網(wǎng)址下載所需要的文件，主要準(zhǔn)備五個(gè)文件夾：觀測文件rinex，精密星歷文件igs，廣播星歷文件brdc，表文件tables，單天解文件240。以2009年第240天的數(shù)據(jù)為例［2]，選擇 daej，irkt，kunm，tash，usud，wuhn，xian七個(gè)IGS站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行解算。網(wǎng)形圖如圖1所示。

rinex文件夾中是各個(gè)IGS站的觀測數(shù)據(jù)o文件，igs文件夾中是SP3精密星歷igs15465.sp3，brdc文件夾中是導(dǎo)航文件auto2400.09n.需要準(zhǔn)備的表文件如表1所示。

圖1 IGS跟蹤站網(wǎng)形圖

表1 GAMIT所需表文件［3]

1.2 表文件參數(shù)設(shè)置及L文件準(zhǔn)備

1.2.1 表文件參數(shù)設(shè)置

Station.info：測站信息文件。主要包含測站名、測站觀測起始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間、采用的天線類型、接收機(jī)類型、接收機(jī)版本信息等。若只用到IGS站的數(shù)據(jù)不需要作修改，若用到自己的觀測數(shù)據(jù)時(shí)，需將自己的測站信息添加到station.info.如果測站過多，要逐個(gè)站輸入，內(nèi)容跟格式都很容易出錯(cuò)，效率很低。采用一個(gè)快速簡單的方法，在rinex文件夾下創(chuàng)建一個(gè)只有表頭的station.info文件，在終端進(jìn)入rinex，輸入命令sh＿upd＿stnfofiles＊.09o，即可建立自己測站的信息文件，將其內(nèi)容復(fù)制到tables下的station.info即可。

sestlb.：測段解算及解算策略的參數(shù)設(shè)置。Update tolerance＝ .3；該語句表明計(jì)算程序會在L文件中坐標(biāo)平差改動大于0.3m時(shí)更新L文件。

當(dāng)在解算中不采用潮汐表時(shí)，作如下參數(shù)修改：

Tides applied＝23（默認(rèn)值為31）

Use otl.list＝ N

Use otl.grid＝ N（默認(rèn)值為Y）

Use atl.list＝ N

Use atl.grid＝ N

Sittbl.：計(jì)算中采用的數(shù)據(jù)集相應(yīng)的約束信息。

SITE FIX－－COORD.CONSTR.－－

＜＜default for regional stations＞＞

ALL NNN 100.100.100.

＜＜IGS core stations＞＞

VILL MASS＿GPS NNN 0.050 0.050 0.10

1.2.2 L文件的生成

啟動終端，進(jìn)入／home／gpss／xhy／240，輸入命令links.day 2009 240gps1，將表文件鏈接到單天解文件里面。執(zhí)行g(shù)rep POSITION＊.09o＞xyz.rnx命令，根據(jù)o文件計(jì)算近似坐標(biāo)，并生成xyz.rnx文件。接著執(zhí)行rx2apr xyz.rnx 2009 240，生成xyz.rnx.apr文件。再執(zhí)行g(shù)lbtol xyz.rnx.apr lgps19.240""2009 240，生成lgps19.240文件。

2 基線解算

2.1 分步處理

從終端進(jìn)入240，執(zhí)行makexp，根據(jù)提示輸入工程名、軌道名、年、日和session.號，依次為gps1，igs0，2009，99，接著提示輸入L文件，導(dǎo)航文件，采樣間隔，起始時(shí)間，歷元數(shù)，依次輸入lgps19.240，auto2400.09n，30，0，0，2880.執(zhí)行完 makexp程序之后，屏幕會顯示接下來的執(zhí)行步驟。按照提示執(zhí)行如下命令

sh＿sp3fit－f igs15465.sp3－o gps1

sh＿check＿sess－sess 240－type gfile－file ggps19.240

makej auto2400.09njauto9.240

sh＿check＿sess－sess 240－type jfile－file jgps19.240

makex gps1.makex.batch

fixdrv dgps19.240

csh bgps19.bat

2.2 批處理

進(jìn)入／home／gpss，新建文件夾xhy1，將之前準(zhǔn)備好的igs、brdc、rinex三個(gè)文件復(fù)制到xhy1下。從終端進(jìn)入xhy1，查看一下文件是否完整，然后執(zhí)行命令sh＿setup－yr 2009，生成表文件tables，按照2.2對表文件進(jìn)行相應(yīng)修改，將tables下的全部文件都復(fù)制到igs下，最后執(zhí)行命令sh＿gamit–d 2009 240－orbit IGSF －expt gps1，回車等待結(jié)果。

兩種方法最后得到的結(jié)果是一致的，分步處理的操作比較麻煩，但能夠更清晰地了解每個(gè)文件的生成，并能隨時(shí)解決出現(xiàn)的問題；批處理的操作簡便，然而出現(xiàn)錯(cuò)誤很難找到問題所在。對于多天數(shù)據(jù)的解算，應(yīng)用批處理的方法更簡便一些。當(dāng)批處理出現(xiàn)錯(cuò)誤又找不到原因，可以通過分步處理檢查錯(cuò)誤并加以改正。

3 結(jié)果精度與可靠性分析

1）查看結(jié)果文件o文件，其中均方根殘差（NRMS）表示單時(shí)段解算出的基線值偏離其加權(quán)值的程度，是從歷元的模糊度解算中得出的殘差，是衡量GAMIT解算結(jié)果的一個(gè)重要指標(biāo)［4]。一般說來，NRMS值越小，說明基線估算精度越高，反之，則精度較低。通常比較理想的值應(yīng)小于0.25，如果該值大于0.5就意味著處理過程中未除去大的周跳或某一參數(shù)的解算存在很大偏差，或者解算模型設(shè)定有誤。本例中查看ogps1a.24文件，看其中的postfit nrms值是0.206，在誤差范圍內(nèi)，精度比較高。

2）NRMS值較小，需仔細(xì)查看autcln.sum文件，進(jìn)一步確定觀測站和衛(wèi)星數(shù)據(jù)無異常情況［3]。

3）檢查sh＿gamit＿doy.summary文件，查看平均均方根（RMS）和最好／最差兩個(gè)站點(diǎn)的RMS值，RMS值一般應(yīng)小于8mm但不為0，最大不超過15mm.若最好的站點(diǎn)RMS值為0或最差的站點(diǎn)RMS值大于15mm，則說明存在數(shù)據(jù)質(zhì)量問題或其他原因。本次處理的結(jié)果是符合要求的。

4）基線解算結(jié)果的評價(jià)指標(biāo)：GAMIT軟件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.

基線解算精度統(tǒng)計(jì)如表2所示。

4 結(jié) 論

對于高精度GPS定位解算的基線處理，特別是長基線解算，GAMIT具有運(yùn)算速度快，解算精度高的優(yōu)勢，在整個(gè)數(shù)據(jù)處理過程中，需要注意的關(guān)鍵問題有兩點(diǎn)：

1）在數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)，測站信息文件，測站信息控制文件等的準(zhǔn)備。介紹了簡便準(zhǔn)確的方法來準(zhǔn)備測站信息文件，將繁瑣的工作簡單化。

2）在基線解算時(shí)，不同星歷文件的選擇及處理方法的選擇。采用批處理和分步處理兩種方法，這兩種方法可以取長補(bǔ)短，相互檢驗(yàn)。解決好關(guān)鍵問題對工作效率和定位精度的提高都很有幫助。

［1]徐 杰，任 超，孟 黎.使用GAMIT進(jìn)行高精度基線向量解算的方法與實(shí)踐［J].海洋測繪，2007，27（6）：29－32.

［2]馬洪濱，賀黎明.新版GAMIT軟件的功能特點(diǎn)與應(yīng)用實(shí)例分析［J].礦山測量，2008：35－39.

［3]趙桂儒.基于GAMIT軟件的GPS數(shù)據(jù)處理框架建設(shè)［D].中國地震局地震預(yù)測研究所，2007.

［4]李征航，張小紅.衛(wèi)星導(dǎo)航定位新技術(shù)及高精度數(shù)據(jù)處理方法 ［M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2009.

［5]鄂棟臣，魯必偉，姜衛(wèi)平，等.應(yīng)用 GAMIT－GLOBK軟件進(jìn)行高精度GPS數(shù)據(jù)處理［J].極地研究，2005，17（3）：173－182.

［6]李 杰，王曉強(qiáng).應(yīng)用GAMIT軟件進(jìn)行高精度GPS定位解算［J].內(nèi)陸地震，2001，15（4）：355－359.