何德平,郭彩立,王艷茹

（重慶市勘測院，重慶400020）

GAMIT基線解算中天線高處理方法的探討

何德平,郭彩立,王艷茹

（重慶市勘測院，重慶400020）

天線高的計算是GPS數(shù)據(jù)處理過程中一個重要的環(huán)節(jié)，GAMIT軟件提供了一系列函數(shù)和內(nèi)部文件進行天線高的處理，這些函數(shù)根據(jù)內(nèi)部文件中包含的接收機/天線信息進行天線相位中心改正，要保證基線解算過程順利進行，需要明確GAMIT軟件中與天線高有關(guān)的各文件之間的關(guān)系。該文在探討了GAMIT中與天線高有關(guān)的各個文件之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，總結(jié)出GAMIT處理天線高的大致流程，可為相關(guān)的工程實踐提供一定的參考。

GAMIT；天線類型；天線高；天線相位中心；標石中心；量高方式

1 問題的提出

GPS測量點位是GPS接收機天線相位中心位置，為了得到測站標石中心的坐標，需要根據(jù)天線相位中心到標石中心的距離，將定位結(jié)果歸算到標石中心。在外業(yè)測量中，僅能得到地面標石到天線參考點或天線上可量測的幾何點之間的垂直高度或斜高。因此，在GPS數(shù)據(jù)處理過程中，需要將這個高度改化為天線相位中心與地面標石之間的距離。改化方法及結(jié)果對mm級精度的GPS應(yīng)用有著非常重要的影響。例如，在通過聯(lián)測IGS跟蹤站傳遞高精度GPS網(wǎng)的基準坐標時，天線相位中心改化正確與否會對高程方向產(chǎn)生cm級的影響[1]。

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。該軟件是世界上最優(yōu)秀的GPS定位和定軌軟件之一，采用精密星歷和高精度起算點進行基線解算時，長基線的相對精度能達到10-9量級，短基線的精度能優(yōu)于1mm，具有運算速度快、版本更新周期短、數(shù)據(jù)處理自動化程度高等優(yōu)點，因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

GAMIT軟件中提供了一系列的子程序進行天線高的處理，例如，hisub函數(shù)用于改正天線相位中心偏移；get-antpcv函數(shù)用于改正天線相位中心改正等。這些函數(shù)的執(zhí)行需要依靠一些包含了接收機/天線信息的文件來實現(xiàn)，文件中的各項信息均對應(yīng)于GAMIT軟件賦予各個接收機/天線的代碼。要正確處理天線高的各項參數(shù)，必須正確建立外業(yè)觀測文件中接收機/天線型號與上述代碼之間的對應(yīng)關(guān)系?；谝陨显?，該文詳細闡述了計算天線高的幾個文件之間的相互對應(yīng)關(guān)系，以供參考。

2 GAMIT中與天線高有關(guān)的幾個文件

作為GAMIT基線解算的重要步驟，station.info文件的準備涉及到GPS接收機、天線類型的定義或添加等問題，這就需要了解與天線高有關(guān)的station.info、guess_recant.dat、hi.dat、recant.dat、antmod.dat等文件的用途及相互關(guān)系。

2.1 測站信息表station.info文件

station.info文件為測站信息表，文件中記錄了測站名、觀測起止時間、天線高、量高方式、接收機類型、天線類型等信息（圖1），可以使用GAMIT內(nèi)部命令自動生成，前提是要保證Rinex觀測文件中的接收機/天線類型正確；另外，也可以在原station.info文件的基礎(chǔ)上手動生成。

圖1 station.info文件（部分）示例

2.2 guess_recant.dat文件

由于轉(zhuǎn)換軟件、轉(zhuǎn)換執(zhí)行者習(xí)慣的不同，可能導(dǎo)致由原始觀測文件轉(zhuǎn)換成的Rinex觀測文件中接收機型號、軟件版本、天線類型等內(nèi)容不規(guī)范和不統(tǒng)一，guess_recant.dat文件可以將Rinex文件中出現(xiàn)的接收機、天線類型對應(yīng)于一個GAMIT代碼，如圖2中，將Rinex文件中TRIMBLE 5800對應(yīng)TR5800，以保證后續(xù)數(shù)據(jù)處理過程的順利進行。此處注意，空格的表示方法為“^”。

2.3 hi.dat文件

該文件中描述了各種天線類型的不同天線量高方式所對應(yīng)的改正數(shù)，改正數(shù)是相對于天線參考點的（圖3）。

圖2 guess_recant.dat文件（部分）示例

圖3 hi.dat文件（部分）示例

文件中各列分別代表：天線類型對應(yīng)型號、天線GAMIT代碼（6位）、量高方式、水平偏差、垂直偏差、相應(yīng)的說明等。

（1）DHARP：直量至相位中心參考點，即前置放大器底部。

（2）DHBGP：直量至天線盤底部。

（3）SLBGP：斜量至天線罩外邊沿底部。

（4）SLMGP：斜量至天線罩外邊沿中部。

（5）SLTGP：斜量至天線罩外邊沿上部。

（6）SLTGN：斜量至天線罩槽口頂部。

（7）SLBGN：斜量至天線罩槽口底部。

如果在hi.dat文件中沒有項目中所使用的接收機、天線型號，可以參照其它接收機/天線型號格式進行添加。

2.4 recant.dat文件

recant.dat為接收機及天線名稱對照表，GAMIT軟件中對recant.dat文件的說明為：GAMIT receiver and antenna codes with IGS 20-character codes and description，也就是GAMIT接收機/天線代碼（6位）與IGS接收機/天線代碼（20字符）的對照表（圖4）。

圖4 recant.dat文件（部分）示例

2.5 antmod.dat文件

antmod.dat為天線相位中心參數(shù)文件（圖5），GAMIT軟件中對antmod.dat文件的說明為：Antenna phase center models for GAMIT processing:offsets and corrections as a function of azimuth and elevation（GAMIT軟件解算天線相位中心模型：方位角和高度角表示的天線相位中心偏差及改正）。

圖5 antmod.dat文件（部分）示例

3 GAMIT軟件天線高處理方法

GAMIT軟件基線解算過程中對天線高的處理方法大致可以總結(jié)如下（圖6）：

圖6 GAMIT天線高處理流程

（1）從Rinex觀測文件中提取測站信息，并生成station.info文件；

（2）根據(jù)guess_recant.dat文件中接收機/天線型號與GAMIT代碼（6位）的對應(yīng)關(guān)系，將接收機/天線型號轉(zhuǎn)換為GAMIT代碼；

（3）在hi.dat文件中，根據(jù)量高方式和天線的GAMIT代碼，將外業(yè)測量的天線高轉(zhuǎn)換至天線參考點（ARP）上；

（4）調(diào)用hisub、get_antpcv等內(nèi)部函數(shù)，按照天線GAMIT代碼，在antmod.dat文件中讀取相應(yīng)的改正數(shù)，采用數(shù)學(xué)模型進行天線相位中心偏移和改正計算，從而將天線高改正至（瞬時）天線相位中心。

圖6所示為GAMIT軟件對天線高處理的大致流程，當(dāng)然其過程要比圖中所示復(fù)雜，尤其是在進行天線相位中心偏移及改正計算時還會涉及到不同計算模型的選擇問題等，這部分內(nèi)容可以參考GAMIT軟件使用手冊。

4 注意事項

（1）如果在RINEX文件頭中有非標準的接收機或天線名稱，需要添加這些信息到guess_rcvant.dat，當(dāng)你運行sh_upd_stnfo時，這個文件會被自動鏈接到你的工作目錄。

（2）處理國產(chǎn)接收機數(shù)據(jù)，可以采用替代方法，如果儀器高已用轉(zhuǎn)換軟件轉(zhuǎn)到相位中心，則在sestbl.表中設(shè)置Antenna Model=NONE，不采用相位中心變化，然后在hi.dat文件中設(shè)置天線高量測參考點，最好采用直高。

（3）手動制作station.info文件時，注意格式等正確，這樣才能被GAMIT正確識別，并在rcvant.dat中找到。

（4）如果recant.dat與guess_recant.dat中沒有某個接收機或天線型號，需要手工修改添加這個型號（修改為近似的儀器型號，或者反饋至軟件的維護者，讓其添加該儀器型號），并修改recant.dat和hi.dat文件，特別注意水平偏差和垂直偏差的設(shè)置。

5 結(jié)論及建議

通過對GAMIT基線解算過程中天線高處理方法進行分析的基礎(chǔ)上，可以得出如下結(jié)論：

（1）要正確處理GAMIT基線解算過程中的天線高問題，必須清楚與天線高設(shè)置或計算有關(guān)的幾個文件的相互關(guān)系，在解算出現(xiàn)問題時才不至于無從下手。

（2）GAMIT軟件是一較為復(fù)雜的GPS數(shù)據(jù)處理軟件，該文只是探討了有關(guān)天線高處理的相關(guān)問題，在實際使用過程中可能會遇到其它各種各樣的問題，需要在實踐中不斷摸索和總結(jié)。

[1]郭際明，史俊波，汪偉.天線相位中心偏移和變化對高精度GPS數(shù)據(jù)處理的影響[J].武漢大學(xué)學(xué)報：信息科學(xué)版，2007（12）：1143-1146.

[2]初東，王剛.GPS天線相位中心偏差的數(shù)學(xué)模型[J].測繪工程，2000（4）：55-57.

[3]T.A.Herring，R.W.King，S.C.MeClusky.GAMIT Reference Manual GPS Analysis at MIT[J].Engineering of Surveying and mapping，2009，10（3）:100-110.

責(zé)任編輯:李 紅

On Treatment of Calculating Antenna Height with GAMIT Baseline

The calculation of antenna height is an important part in the GPS data processing.GAMIT provides a series of functions and internal files to treat HI.These functions correct the antenna phase center in accordance with the information about receiver/antenna in the files to.For ensuring the baseline processing successful,it is necessary to identify the relationship of files concerning HI in GAMIT.And based on the analysis of this relationship,the authors summarize the main flow of GAMIT processing the height of instrument in hope of providing some reference for similar engineering.

GAMIT;Antenna Type;height of instrument(HI);antenna phase center;markstone center;height measurement method

[TU195+.3]

A

1671-9107（2012）07-0046-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.07.046

2012-04-01

何德平（1972-），男，重慶人，本科，高級工程師，主要從事測繪工作研究。