賈 偉，潘元進(jìn)，何美琳，覃 輝

（1.中交四航工程研究院有限公司，廣東 廣州 510230；2.桂林理工大學(xué) 測(cè)繪地理信息學(xué)院，廣西 桂林 541004； 3. 廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院, 廣東 珠海 519090）

1 GAMIT軟件

1.1 GAMIT軟件簡(jiǎn)介

GAMIT/GLOBK軟件是MIT和SIO研制的GPS綜合分析軟件包，可以解算衛(wèi)星軌道和地面測(cè)站的三維相對(duì)位置及對(duì)流層、電離層等參數(shù)。作為開(kāi)源數(shù)據(jù)處理軟件，數(shù)據(jù)處理人員不僅可以全面地了解數(shù)據(jù)處理的流程及技巧，還可以對(duì)軟件的源碼進(jìn)行編譯，依據(jù)不同要求和環(huán)境建立適合科研的數(shù)學(xué)模型，這也在一定程度上促進(jìn)了GAMIT/GLOBK軟件的不斷更新[1]。

1.2 軟件解算原理

GAMIT軟件處理可以通過(guò)雙差改正模型，采用最小二乘算法對(duì)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。采用雙差改正模型的優(yōu)點(diǎn)是可以消除或減弱鐘差的影響（GPS鐘和接收機(jī)鐘），同時(shí)也可以明顯減弱諸如星歷誤差、大氣折射誤差等系統(tǒng)性誤差的影響。

本文的重點(diǎn)就是用GAMIT估計(jì)對(duì)流層天頂延遲參數(shù)和大氣水平梯度參數(shù)，通常采用線(xiàn)性分段模型，根據(jù)觀測(cè)時(shí)間和區(qū)域自主確定參數(shù)個(gè)數(shù)。如果測(cè)站間隔較近，估計(jì)得到的參數(shù)間的相關(guān)性會(huì)非常大，由此降低了其可靠性[2]。

2 軟件解算的關(guān)鍵技術(shù)[1-3]

2.1 數(shù)據(jù)文件的準(zhǔn)備

在利用GAMIT軟件進(jìn)行高精度GPS數(shù)據(jù)處理前，首先要進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)文件的準(zhǔn)備，其中包括相關(guān)tables文件的更新、IGS觀測(cè)站數(shù)據(jù)下載和星歷下載，這些文件可以根據(jù)用戶(hù)的需求應(yīng)用GAMIT軟件進(jìn)行批量下載或到相應(yīng)的網(wǎng)站手動(dòng)下載和更新。

2.2 參數(shù)文件的修改和設(shè)置

由于GAMIT軟件提供的是集成運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中，如果相關(guān)的參數(shù)設(shè)置沒(méi)做好，那么軟件就會(huì)自動(dòng)退出程序，所以在運(yùn)行前設(shè)置好文件的參數(shù)對(duì)于本次的數(shù)據(jù)處理至關(guān)重要。參數(shù)的設(shè)置主要有如下3個(gè)文件：

1）測(cè)段信息控制文件sestbl.。它主要是對(duì)GAMIT軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。該文件中有解的類(lèi)型(松弛、基線(xiàn))及其迭代次數(shù)、衛(wèi)星高度角、觀測(cè)量類(lèi)型、海潮改正模型、天頂延遲參數(shù)個(gè)數(shù)、對(duì)流層誤差模型等參數(shù),可通過(guò)修改不同的設(shè)置組合達(dá)到解算目的。

2）測(cè)站信息控制文件sittbl.。檢查該文件是否包括每個(gè)選用測(cè)站的信息,根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)全測(cè)站信息,并對(duì)每一個(gè)站設(shè)置先驗(yàn)約束。

3）測(cè)站信息文件sites.defaults。指定將使用哪些本地或IGS國(guó)際跟蹤站站點(diǎn),并指定其元數(shù)據(jù)的處理方式。在文件prosess.defaults中對(duì)解算過(guò)程的命令進(jìn)行設(shè)置，可根據(jù)個(gè)人需要對(duì)其中的命令進(jìn)行更換及設(shè)置。

2.3 成果文件的輸出

如果成果文件正常輸出，并且成果文件都符合限差要求，則本次運(yùn)行的成果就是合格的。如果解算失敗，則還要進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查和修正，再次進(jìn)行解算。解算得出主要結(jié)果如下：

1）O文件 。該文件是基線(xiàn)解算結(jié)果，其中天頂方向延遲量解算結(jié)果就在該文件中，可以根據(jù)基線(xiàn)的解算結(jié)果來(lái)判斷解算的精度。特別需要注意的是，該文件中對(duì)流層延遲量有2組，其中以R值為Relax值即松弛解，X值為Fix值即固定解。

2）qa文件。該文件是GAMIT基線(xiàn)計(jì)算結(jié)果文件，其中包括了運(yùn)行GAMIT前準(zhǔn)備文件的內(nèi)容，如sestbl.文件的設(shè)置內(nèi)容。通過(guò)不同天數(shù)的解算可以得到該CORS網(wǎng)的內(nèi)符合精度，從而對(duì)CORS網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行初步的認(rèn)定。

3）H文件。該文件是通過(guò)GAMIT基線(xiàn)解算獲得的文件，它起了承前啟后的作用，因?yàn)槠涫窃贕AMIT解算時(shí)獲得的十進(jìn)制文件，在GLOBK網(wǎng)平差時(shí)需要利用它來(lái)生成卡爾曼濾波所識(shí)別的二進(jìn)制文件。

3 實(shí)例分析

本文通過(guò)GAMIT軟件對(duì)國(guó)內(nèi)IGS參考站包括北京站、上海站、武漢站、西安站及廣西CORS站進(jìn)行了解算，得出了一些解算結(jié)果，為下一步大氣水汽含量的反演奠定了基礎(chǔ)。

3.1 解算結(jié)果及精度分析

由于GAMIT軟件采用合網(wǎng)解的方式解算基線(xiàn)向量，所以同步環(huán)閉合差在基線(xiàn)處理完成時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了分配（同步環(huán)閉合差恒為零）。因此，可以將時(shí)段基線(xiàn)解算精度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化均方根誤差NRMS值作為同步環(huán)優(yōu)劣檢核的指標(biāo)[4]。一般認(rèn)為，NRMS值在0.12～0.5內(nèi)是合理的。根據(jù)國(guó)內(nèi)GPS數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)，NRMS值在0.25左右為最優(yōu)。本文解算所得出的NRMS值如表1所示。

表1 解算得到的NRMS值匯總表

由表1可以看出，GPS基線(xiàn)解算的8個(gè)同步時(shí)段的標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)后均方差NRMS在0.15～0.22之間，表明基線(xiàn)解算精度滿(mǎn)足要求。

3.2 天頂方向延遲量解算

本文使用GAMIT解算GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的主要目的是獲得其天頂方向?qū)α鲗友舆t量，用以反演大氣水汽含量，通過(guò)解算得出廣西CORS站JZ01對(duì)流層延遲量如表2、圖1所示。

圖1 JZ01 天頂方向總的延遲量

表2中是在控制文件sestbl.中進(jìn)行對(duì)流層參數(shù)估計(jì)得出的結(jié)果，其中設(shè)置每1 h估計(jì)1個(gè)值，這有利于提供參數(shù)值的分辨率。由圖1可以看出，JZ01天頂方向?qū)α鲗友舆t量在該時(shí)段內(nèi)變化明顯，且連續(xù)性較好，可以很好地作為參數(shù)的數(shù)據(jù)源來(lái)進(jìn)行一些技術(shù)研究，如氣象學(xué)研究、參數(shù)模型研究及GPS導(dǎo)航定位研究等。

4 結(jié) 語(yǔ)

GAMIT軟件是高精度GPS數(shù)據(jù)解算的科學(xué)應(yīng)用軟件，其解算功能非常強(qiáng)大。由于該軟件是開(kāi)源的，且該軟件的安裝包可以從相應(yīng)的網(wǎng)站下載，所以在國(guó)外已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。該軟件數(shù)據(jù)解算過(guò)程非常復(fù)雜，很注重觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備及參數(shù)文件的設(shè)置，所以在解算時(shí)需要對(duì)其解算過(guò)程進(jìn)行深入的研究。本文通過(guò)對(duì)GAMIT關(guān)鍵技術(shù)的研究，聯(lián)合解算了廣西CORS及國(guó)內(nèi)IGS站數(shù)據(jù)，得出了GX-CORS站JZ01天頂方向?qū)α鲗友舆t量，且基線(xiàn)解算精度滿(mǎn)足要求。

[1]李征航,張小紅.衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(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

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[3]李征航,黃勁松.GPS 測(cè)量與數(shù)據(jù)處理[M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2005

[4]趙建三,楊創(chuàng)，聞德保.利用GAMIT進(jìn)行高精度 GPS 基線(xiàn)解算的方法及精度分析[J].測(cè)繪通報(bào)，2011(8):5-8

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[7]徐杰,任超,孟黎.使用GAMIT進(jìn)行高精度基線(xiàn)向量解算的方法與實(shí)踐[J].海洋測(cè)繪, 2007,27(6):29-32