GAMIT使用基础手册.docx

GAMIT/GLOBK软件使用手册
一 软解介绍
GAMIT软件最初由美国麻省理工学院研制, 后和美国SCRIPPS海洋研究所共同开发改善。该软件是世界上最优异GSP定位和定轨软件之一, 采取精密星历和高精度起算点时, 其解算长基线相对精度能达成10-9量级, 解算短基线精度能优于1mm, 特点是运算速度快、版木更新周期短和在精度许可范围内自动化处理程度高等, 所以应用相当广泛。
GAMIT软件由很多不一样功效模块组成, 这些模块能够独立地运行。按其功效可分成两个部分: 数据准备和数据处理。另外, 该软件还带有功效强大shell程序。
现在，比较著名GPS数据处理软件关键有美国麻省理工学院（MIT）和海洋研究所（SIO）联合研制GAMIT/GLOBK软件、瑞士伯尔尼大学研制BERNESE软件、美国喷气推进试验室（JPL）研制GIPSY软件等。GAMIT/GLOBK和BERNESE软件采取相位双差数据作为基础解算数据，GIPSY软件采取非差相位数据作为基础解算数据，在精度方面，三个软件没有显著差异，全部可得到厘米级点位坐标精度。相比较而言，GIPSY软件为美国军方研制软件，中国只能得到它实施程序，在中国，它用户并不多，BERNESE软件需要购置，它用户稍微多一点，GAMIT/GLOBK软件靠近于自由软件，在中国拥有大量用户。
GLOBK软件关键思想是卡尔曼滤波（卡尔曼滤波理论是一个对动态系统进行数据处理有效方法, 它利用观察向量来估量随时间不停改变状态向量），其关键目标是综合处理多元测量数据。GLOBK关键输人是经GAMIT处理后h-file和近似坐标, 当然,它亦己成功地应用于综合处理其它GPS软件（如Bernese和GIPSY）产生数据和其它大地测量和SLR观察数据。GLOBK关键输出有测站坐标时间序列、测站平均坐标、测站速度和多时段轨道参数，GLOBK能够有效地检验不一样约束条件下影响, 因为单时段分析使用了很宽松约束条件，所以在GLOBK中就能够对任一参数强化约束。
GAMIT/GLOBK和BERNESE采取双差作为数据分析基础观察量，它们缺点是不能直接解算钟差参数，只能给出测站基线结果，除测站坐标参数之外，这些软件还能够解算参数有：卫星轨道参数、卫星天线偏差、光压参数、地球自转参数、地球质量中心改变、测站对流层延迟参数、电离层更正参数等，这使这些软件应用从大地测量学已逐步延伸到地球动力学、卫星动力学、气象学和地球物理学等领域，并取得了很多结果。
GAMIT软件运行平台是UNIX操作系统，现在，它可在Sun、HP、IBM/RISC、DEC、LINUX等基于intel处理器工作站上运行。软件可处理最大测站和卫星数目可在编译时设定。它基础输出文件是H-文件，可作为GLOBK软件输入文件，进而估量测站坐标和速度、卫星轨道参数和地球定向参数。数据处理前，用户需准备所需要文件，如测站先验坐标文件（L-文件和vg-in文件）、广播星历文件、观察数据文件和其它辅助文件等。GAMIT每个时段观察数据要求周期最长为1个UTC天，即从UTC0点到24点（北京时间8:00~24:00），标准上不要跨天作业。
GAMIT软件组成结构见图1.1，它由不一样功效模块组成，关键包含数据准备、生成参考轨道、计算残差和偏导数、周跳检测和修复、最小二乘平差等模块，这些模块即能够单独运行，也能够用批处理命令联在一起运行，最大程度地降低人为操作，提升运算效率。软件实施程序放在/com、/kf/bin和/gamit/bin三个目录下。
图1.1 GAMIT/GLOBK软件组成结构图
二 批处理实例
确定GAMIT/GLOBK软件安装成功以后，为了能正确处理数据和绘图，还需要做两件事情。第一，更新表文件。在ftp服务器上下载最新tables表文件（ftp://garner.ucsd.edu/pub/gamit/tables/），然后复制到安装目录下tables中，碰到相同文件选择覆盖即可；第二，安装并配置好绘图工具GMT（The Generic Mapping Tools）。
下面实例中，处理数据为第56到60共5天3个IGS站（BJFS、和WUHN、KUNM）和2个待求站（chdu、pixi）数据。

一、处理前准备
1、在主文件夹内新建test项目文件夹，项目内新建brdc、igs、rinex三个文件夹，分别存放当日广播星历、精密星历和观察值文件。
注意：假如文件采取.z压缩格式，则应该使用gunzip命令进行解压；假如解压出观察值文件仍采取.d压缩格式，则应使用crx2rnx命令将其转化为.o标准RINEX格式（sh_crx2rnx -f *.*d可用于.d到.o文件批量转换）。
2、终端进入test项目文件夹内链接tables，运行：
   sh_setup -yr
3、生成station.info文件。将test/tables下station.info文件拷贝到rinex文件夹下，打开并编辑，仅保留以#或*开头前几行，保留并关闭。
打开终端并进入rinex文件夹，运行
   sh_upd_stnfo -files *.10o
运行成功以后station.info文件便存放了此项目内开始、结束时间，站名和接收机、天线类型等信息。
4、建立lfile.文件。lfile.是测站先验坐标文件。打开终端并进入rinex文件夹，用批处理方法生成lfile.文件能够分为三步：
a）提取观察值.o文件先验XYZ坐标
   grep POSITION *.10o > lfile.rnx
b）将.rnx文件转化为.apr文件
   rx2apr lfile.rnx 056
c）由.apr文件生成lfile.文件
   gapr_to_l lfile.rnx.apr lfile. 056
将station.info和lfile.两个文件拷贝到test/tables文件夹，覆盖原文件。
5、sestbl.配置。test/tables下sestbl.文件是测段分析策略文件，该文件内部有具体说明。通常来说采取默认配置即可，通常需要修改三个地方是：
   Choiceof Experiment       选择处理方法
   Choice of Observable      选择观察值类型和模糊度解算
   Use otl.grid              选择是否使用潮汐文件
对于Choice of Experiment，选择BASELINE时将固定轨道并在GAMIT处理中和输出h-文件时忽略轨道参数；选择RELAX时将采取松弛解，合并全球IGS h-文件时需要。要想点位置精度高用RELAX；若目标是求基线后面平差则用BASELINE。在此实例中采取默认BASELINE。
对于Choice of Observable，选择LC_AUTCLN为采取宽巷模糊度值并用伪距在autcln中解算；对于小于几公里基线，用L1和L2独立载波相位观察值（L1,L2_INDEPENDENT）或仅用LI（L1_ONLY），相比用无电离层组合（LC_HELP）能够降低噪声水平。
对于Use otl.grid，因为这里已在ftp上更新tables，有了最新otl.grid文件，所以这里选择Y。
6、sittbl.配置。test/tables下sittbl.文件对各个测站先验坐标（或钟差、大气模型等）进行约束。对高精度已知坐标采取强约束，而对待求点采取松弛约束。如IGS站坐标分量约束在较小1～75px，对未知点约束能够到5～10m。
7、sites.defaults和process.defaults配置。
sites.defaults文件用来控制需要参与解算测站。在文档末尾能够依据提醒编辑，来给定那些不参与解算测站或是测站一些天。
process.defaults文件用来控制处理过程中很多细节，比如sampling interval, number of epochs, start time for processing，default globk .apr file等等，依据需求和提醒进行编辑。
在这里均使用它们默认值。
二、利用GAMIT解算基线
用终端进入test项目文件夹，输入批处理命令进行解算：  
   sh_gamit -expt test -s 056 060 -noftp -dopt D ao c x >& sh_gamit.log
参数说明：
   -expt：指定四个字符项目名称
   -d：指定需要处理指定日期，比如-d 56 60，指是处理第56和60天。
   -s：指定需要处理时间序列，比如-s 56 60，指是处理第56到60天。
   -orbit：卫星轨道类型。
   -yrext：给日目录前添加年前缀，比如_006。
   -noftp：处理过程中不连接ftp下载数据。
   -copt：数据处理完成后待压缩文件类型，比如-copt o q m k x。
   -dopt：数据处理完成后待删除文件类型，比如-dopt D ao c x。
结果文件将存放在名称为年积日文件夹内，此例中，可供参考结果文件为：
   sh_gamit__006.summary        解算总结
   qtesta.006                       解算统计
   otesta.006                       解算统计简略版，通常关注此文件
   htesta.10006                     协防差矩阵、参数平差值
在上述文件中，可依据描述来判定解算结果是否符合对应需求。其中，基线解算结果（O文件，即这里otesta.006）中postfit_nrms项优于0.3左右时最好；假如大于1.0,则表示此解存在问题。
三、利用GLOBK进行平差处理
用终端进入test项目文件夹内，运行：
   sh_glred -expt test -s 050 065 -yrext -opt H G E >& sh_glred.log
参数说明：
   H：运行htoglb，把文件转换为二进制文件
   G：运行glred，合并文件
   E：绘图
运行成功后，进入gslon文件夹，以psbase开头文件即为各个站三维坐标时间序列图形表示。
用终端进入gsoln目录下，依次运行：
   ls../glbf/h*glx > test.gdl
   glred6 globk_comb.prt globk_comb.log test.gdl globk_comb.cmd
生成globk_comb.org文件中就包含了解算点三维坐标和相关参数。
至此，利用GAMIT-GLOBK解算GPS基线并进行平差实例叙述完成。
三 分布处理实例
1. 在桌面上新建一个test文件夹，在test中新建 名称为 brdc（广播星历）、igs（存放精密星历）、rinex（下载观察值文件和自己要解算观察值文件）。
2. 用doy在test终端里测试，比如输入：doy 02 01 查看要解算是GPS第几周，第几天，方便下载数据用。

3. 在终端输入gftp，下载相关文件，一定要选对自己解算需要数据。通常下载*.d.z文件（比较小，好下载）。下载完所需要数据后，要解压 ：语句：gunzip*.Z
4. 新建一个文件夹，比如：名字为032，把要解算测站o文件和n文件，和精密星历文件放进来。把032和test进行以下链接。

5. 打开rinex文件，输入下面语句，会产生一个lfile.rnx文件：

查看lfile.rnx文件中各点坐标是否正确：不能出现坐标值为0。

6. 输入rx2apr lfile.rnx 032,会多出来一个名为：lfile.rnx.apr文件，
接着输入：gapr_l lfile.rnx.apr lfile. “’ 032 生成一个用纬度和精度来表示点坐标文件（lfile.）,并把它复制到tables文件夹。
7. 在tables文件夹中新建一个文件 sitelist，在里面输入参考站点名称，每行第一列是空格，从第二行开始输。

8. 在tabie文件夹开启一个终端，输入：sh_upd_stnfo -l sitelist 。

9. 会生成一个station.info.new文件，把它给成station.info 保留后，再输入：
sh_upd_stnfo -files ../rinex/*13o
10. 在032文件中查看station.info链接是否正确，然后做一个l文件链接，打开终端输入： ln -s ../tables/lfile ../ 到此准备工作完成。
11. 在032文件打开终端，输入：makexp 然后根据以下输入。

12. 根据提醒输入：历元间隔这里是30s，开始时间，假如从00 00开始一天恰好是2880个历元。

精密星历
13. 接下来根据提醒输入：sh_sp3fit -f igs 17255.sp3 o igsf t 利用 sp3 精密星历生成 g 文件（上面已经下载好了） ，而且同时生产 t-和 u-文件

14. sh_check_sess –sess 32 –type gfile -file gigsf3.032
下载导航文件名称
3指是年最终一位数字，032是新建文件名称
检验 g-文件
15. makej auto0320.13n jauto3.032 利用导航文件生成 j-文件

16. sh_check_sess –sess 32 –type jfile –file jauto3.032
检验 j-文件

17. makex test.makex.batch 生产 x-文件
建立文件名称

18. fixdrv dtest3.032 生成批处理文件
19. csh btest3.bat 实施批处理脚本，得到 q-文件，即解算结果。

四 精度评定
（1）GPS常见评价站坐标精度指标是多时段基线反复性和多时段坐标反复性。
基线反复性计算模型：
（5.1）
上式中为观察时段，为基线s反复性统计值，为第时段基线s中误差，为第时段基线解算结果，为总时段数，为基线结果加权平均值。有
（5.2）
基线结果评价还以基线长度和误差关系来衡量，有两种形式：
（5.3）
（5.4）
这里a、b、c、d四个参数能够依据基线长度和它反复性统计值拟合出来。也有以基线三个分量分别检验它反复性，这三个分量是南北分量、东西分量和高程分量。计算公式和基线反复性公式（5.1）相同，只是用基线分量替换基线长度而已。
坐标分量反复性计算模型也和（5.1）相同，只是用坐标分量和坐标分量中误差替换基线长度和基线长度中误差计算而已。
（2）经过天空图评定精度
如上图：同一个地点在各个时间段有高残差预示着存在多路径效应。

如上图：同一个地点在特定时间段有高残差预示着存在水波折射。
（3）经过相位和高度角评定精度

如上图，错误：整体趋势线在有高角度离开蓝色线，表明错误引用了天线相位模型，或卫星信号受到了电磁干扰。

如上图，正常情况下：红色整体趋势线平顺，在蓝色线上下均匀波动。
（4）查看qexpta文件：qexpta.doy-Adjust

正常Adjust 不等于0，若等于0，则该测点未参与计算。
（5）经过基线标准差、相关系数评定精度

正常NE < 1cm ,U<2cm，假如N E U > 3cm ,则数据质量有问题。
（6）经过qexpta.doy-nrms评定精度

标准均方根nrms解算结果为0.25左右；
若是nrms大于0.5，表明处理结果是有问题（比如：周跳没有修复；测站起算点坐标有问题等）；
若是nrms小于0.5，则认为成功解算，不然需要检验原因，重新处理。