在Linux操作系統(tǒng)下安裝與運行GAMIT軟件

　　隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，在大地測量、工程測量、地球動力學(xué)、GPS氣象學(xué)等多種學(xué)科中得到廣泛的應(yīng)用，精密解算GPS觀測數(shù)據(jù)的軟件也得到了重視與發(fā)展。國內(nèi)外開發(fā)了許多GPS數(shù)據(jù)處理軟件，主要有著名的美國麻省理工學(xué)院（MIT）和斯克里普斯海洋研究所（SIO）開發(fā)的GAMIT軟件，美國宇航局（NASA）噴氣推進實驗室（JPL）研發(fā)的GIPSY-OASIS軟件，以及瑞士伯爾尼大學(xué)天文研究所研制的BERNESE軟件等幾種。本文主要介紹GAMIT軟件，其最主要的特點是其解算精度高，且免費開放源代碼，用戶可以根據(jù)需要對源程序做相應(yīng)的修改，以便于科研工作。

　　GAMIT可以解算衛(wèi)星軌道、測站坐標(biāo)、大氣延遲、整周模糊度等。它主要由以下幾個模塊組成：ARC（軌道積分）、MODEL（組成觀測方程）、SINCLN（單差自動修復(fù)周跳）、DBLCLN（雙差自動修復(fù)周跳）、CVIEW（人工交互式修復(fù)周跳）、CFMRG（用于創(chuàng)建SOLVE所需的M文件）、SOLVE（利用雙差觀測按最小二乘法求解參數(shù)）。

　　GAMIT軟件所需的數(shù)據(jù)是RINEX格式的，可以處理各種不同型號的GPS接收機采集的數(shù)據(jù)。目前，GAMIT軟件支持在UNIX和LINUX操作系統(tǒng)上運行，本文以GAMIT 10.2和LINUX RedHat 9.0為例來講解其安裝與使用過程。

　　3、軟件的安裝

 　　3.1 LINUX系統(tǒng)的安裝

　　首先確保電腦上有足夠的空間來安裝LINUX，在這推薦至少有10G的空閑空間。LINUX系統(tǒng)的安裝可選擇從光盤安裝，硬盤安裝或網(wǎng)絡(luò)安裝，一般選擇從光盤安裝。在光驅(qū)中插入安裝光盤，從光盤引導(dǎo)后，根據(jù)安裝向?qū)У?a target="_blank">提示，就能完成LINUX系統(tǒng)的安裝。

　　LINUX系統(tǒng)的C和Fortran編譯器系統(tǒng)默認(rèn)的文件選項中MAXUNIT為100，而GAMIT軟件源代碼中則要求MAXUNIT為10000。如果不進行修改而直接進行GAMIT軟件的安裝，則會產(chǎn)生很多的警告性錯誤，造成安裝后無法正常運行。安裝GCC的步驟如下：用戶可以從網(wǎng)站上（http://gcc.gnu.org）下載GCC編譯器2.95.3或以上版本的源代碼，拷貝至/usr/gcc目錄下,進入該目錄，用tar zxvf 命令將其解壓后，找到gcc-2.95.3/libf2c/libI77/目錄下的fio.h文件，用vi命令打開，將#define MAXUNIT 100這一行改為10000，保存后，退到/usr/gcc目錄，重新進行編譯和安裝GCC。

　　從麻省理工學(xué)院的FTP服務(wù)器（http://bowie.mit.edu）下載GAMIT軟件包，其中包括了軟件源代碼和安裝包。在LINUX系統(tǒng)中創(chuàng)建/usr/gamit目錄，將GAMIT安裝包目錄/source下的文件拷貝至此，其中有安裝批處理文件install_software和幾個以.tar.Z結(jié)尾的壓縮文件，以10.2版為例，分別為：
 

install_software 安裝批處理文件

com.10.2.tar.Z 組件壓縮包

gamit.10.2.tar.Z gamit軟件壓縮包

help.10.2.tar.Z 幫助系統(tǒng)壓縮包

kf.10.2.tar.Z kf軟件壓縮包

libraries.10.2.tar.Z 庫文件壓縮包

templates.10.2.tar.Z 數(shù)據(jù)模塊壓縮包

maps.10.2.tar.Z 地圖數(shù)據(jù)壓縮包
 

　　在安裝軟件前，要做一些相關(guān)配置。首先，要對安裝程序的配置文件Makefile.config進行修改。與系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)置主要是庫文件和編譯器的路徑設(shè)置，在linux redhat 9.0下設(shè)置的路徑為：
 

X11LIBPATH /usr/X11R6/lib

X11INCPATH /usr/X11R6/include/X11

與GPS數(shù)據(jù)處理相關(guān)的幾個參數(shù)為：

MAXSIT 最大測站數(shù) 默認(rèn)值45

MAXSAT 最大衛(wèi)星數(shù) 默認(rèn)值30

MAXATM 最大天頂延遲參數(shù) 默認(rèn)值49

MAXEPC 最大歷元數(shù) 默認(rèn)值2880

　　以上幾個參數(shù)可根據(jù)用戶的實際研究需要作相應(yīng)的修改。其次，由于install_software是用C shell寫的安裝腳本，所以在運行install_software前要確保命令解釋程序為C shell，且install_software具有可執(zhí)行的屬性，可用命令chmod +x為其添加可執(zhí)行屬性。
 

　　做好這些準(zhǔn)備就可以安裝軟件了，進入/usr/gamit目錄，運行命令./install_software，然后根據(jù)屏幕給出的提示給予回應(yīng)，就可以完成安裝。

　　等待上述安裝過程結(jié)束之后，并不能正常運行GAMIT軟件，要對.cshrc文件配置。把路徑/usr/gamit/com、/usr/gamit/gamit/bin、/usr/gamit/kf/bin，加入到path。這樣做是因為我們在控制臺中運行程序時，使用的是bash shell，若不改寫C shell配置文件，會導(dǎo)致系統(tǒng)無法從路徑中調(diào)用到GAMIT的命令。這樣GAMIT軟件才算真正地完成了安裝。
4、運行實例

　　本文選取了2006年，年積日為100天的安徽黃山（ahhs）、安徽馬鞍山（ahma）、江蘇常州（jscz）、江蘇高郵（jsgy）、上海奉先（shfx）、上海浦東（shpd）6個國內(nèi)的GPS觀測站的觀測資料。

　　4.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

　　建立rinex、eph、tables目錄和以年積日100命名的工作目錄。在rienx目錄中準(zhǔn)備該天的所選用的各個觀測站的觀測文件o-files。在eph目錄中準(zhǔn)備導(dǎo)航文件auto1000.06n，GPS衛(wèi)星星歷igu13701.sp3，極移表pole.，TAI-UT1國際時間系統(tǒng)表ut1.，壞衛(wèi)星信息文件svs_exclude.txt。在tables中建立：測站信息文件station.info,測段信息控制文件sestbl., 測站信息控制文件sittbl.,天線相位中心改正表antmod,dat,周跳的自動探測和修改命令表autcln.cmd，地球形狀參數(shù)表gdetic.dat，跳秒表leap.sec，月亮表luntab.，章動表nutabl.，太陽表soltab.，星號對照表svnav.dat，接收機及其天線型號對照表rcvan.dat。
 

　　上述的文件，可以在網(wǎng)站（ftp://lox.ucsd.edu）下載2006年底100天的衛(wèi)星星歷，以及2005年的太陽表、月亮表和章動表（這些表每年都要更新，因此要下載所處理數(shù)據(jù)當(dāng)年的），其余的文件在安裝GAMIT時是自帶的，復(fù)制到對應(yīng)的文件夾下即可。需要注意的是， station.info, sestbl., sittbl.這三個文件，應(yīng)該根據(jù)實際處理的情況做相應(yīng)的修改。
 

　　編輯station.info文件：首先打開o-files,記錄每個選用臺站的X、Y、Z方向的高度和接收機型號、天線型號，然后來校正station.info文件中的數(shù)據(jù)，以求每一個站都有正確的天線高度等信息。開始和結(jié)束時間形如：0 0 0 0 24 0 0，則天線信息不僅適用于這一天，而且適用于以后的天，直到有更新的信息。同一站的信息可以出現(xiàn)多次，但不必相鄰，但必須是按時間先后順序排列的。
 

　　編輯sestbl.文件：文件選擇計算方案和設(shè)置與計算方案相應(yīng)的參數(shù)。主要設(shè)置下面幾項：
 

A、Choice of Experiment

RELAX：定軌、定位、解ERP；

BASELINE：僅僅定位。

B、Choice of Observable

LC_HELP:用LC觀測解模糊度；

LC_RANGE:用LC觀測模糊度，但更強調(diào)偽距的作用；

LC_ONLY:用LC觀測，不解模糊度；

L1_ONLY:僅僅使用L1，解模糊度，對于幾公里的小網(wǎng)；

L2_ONLY:僅僅使用L2，解模糊度，對于幾公里的小網(wǎng)；

C、Zenith Delay Estimation

YES：解算天頂延遲估計；

NO：不解算天頂延遲估計。

D、Interval Zen
 

　　解算天頂延遲參數(shù)的時間間隔。
 

　　編輯sittbl.文件：首先檢查是否包括每個選用測站的信息，缺少的信息要補全，然后對每一個站設(shè)置先驗約束。這里主要是對臺站在X、Y、Z方向擺動的作限制。

　　4.2 數(shù)據(jù)處理步驟

　�。�1）用ln命令鏈接../rinex，../eph，../tables內(nèi)的文件到work；

　�。�2）執(zhí)行makexp程序建立所有準(zhǔn)備文件的輸出及一些模塊的輸入文件。系統(tǒng)會提示讓輸入試驗名、軌道名、year、doy、session number、概略坐標(biāo)文件、導(dǎo)航文件名，系統(tǒng)還會提示輸入采樣間隔、起始時間、歷元數(shù)。這樣，我們依次輸入pgga，pgga，2006，100，0，lpgga，auto1000.06n，60 0 0 1440即可。

　�。�3）sh_sp3fit –-f igu13701_18.sp3 –-d 2006 099 100 –-t tpgga6.100

并將生成的*.099文件改名為*.100

　　（4）makej auto1000.06n jauto6.100

　�。�5）makex pgga.

　�。�6）fixdrv dpgga6.100

　�。�7）csh b*.bat
 

　　以上pgga為工程名稱，可以根據(jù)需要進行替換。

　　4.3 數(shù)據(jù)處理結(jié)果分析

　　此次數(shù)據(jù)處理例子是解算對流層天頂延遲的。結(jié)算的精度與可靠性主要看兩個方面：
 

　�。�1）是否使用了足夠的資料。所得基線分量的精度是衡量這個標(biāo)準(zhǔn)是否滿足的標(biāo)志。此例中基線邊解算精度的統(tǒng)計如表1所示。
 

　　由表1可以看到，GAMIT解算得到的基線相對精度均優(yōu)于對臺站坐標(biāo)和衛(wèi)星軌道所加的約束10^-3。
 

　�。�2）對資料的擬合模型是否達到它的噪聲水平。滿足這個條件的判據(jù)是解的nrms（normalized rms）,即每個自由度的chi-square的平方根。其理論值是1，但實際上這個值在0.25左右才算正常，本例中nrms=0.28。如果這個值大于0.5，則意味著有殘余的周跳，或是有嚴(yán)重的其它問題。
 

表 1

基線邊	基線長（m）	精度（m）	相對精度
AHHS- AHMA	221380.31016	0.00386	1.74×10-8
AHHS- JSCZ	288514.33161	0.00344	1.19×10-8
AHHS- JSGY	358731.77533	0.00354	0.99×10-8
AHHS- SHFX	335520.06794	0.00456	1.36×10-8
AHHS- SHPD	355131.54150	0.00496	1.40×10-8
AHMA- JSCZ	139674.63390	0.00490	3.51×10-8
AHMA- JSGY	149475.83358	0.00417	2.79×10-8
AHMA- SHFX	294612.54009	0.00580	1.97×10-8
AHMA- SHPD	293058.38336	0.00645	2.20×10-8
JSCZ- JSGY	114012.99629	0.00343	3.01×10-8
JSCZ- SHFX	176465.95374	0.00508	2.88×10-8
JSCZ- SHPD	165474.09440	0.00610	3.69×10-8
JSGY- SHFX	281897.78401	0.00498	1.77×10-8
JSGY- SHPD	264050.84049	0.00603	2.28×10-8
SHFX- SHPD	32751.45431	0.00630	1.92×10-7

　　5、結(jié)論

　　讀者可以根據(jù)以上的步驟進行GAMIT軟件的安裝與運行，不同的硬件配置，處理結(jié)果可能有微小的差異。從以上可以得到結(jié)論，GAMIT在LINUX系統(tǒng)上的處理結(jié)果是可靠的。然而，GAMIT為一復(fù)雜的GPS處理軟件，在實際使用時，會遇到各種各樣的問題，這就需要在實踐中不斷地摸索總結(jié)，這樣，才能熟練掌握它。

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