包 晗，邰 賀

（沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽110004）

0 引 言

GAMIT－GLOBK軟件是美國麻省理工學(xué)院（MIT）與圣迭哥海洋研究所（Scirpps）研制的數(shù)據(jù)處理軟件。其特點是運算速度快、版本更新周期短以及在精度許可范圍內(nèi)自動化處理程度高等，因此應(yīng)用相當廣泛，計算的基線相對精度均優(yōu)于10－7，平差后最弱點點位中誤差精度為厘米級［1］，廣泛應(yīng)用于城市級的控制網(wǎng)建立工程中。介紹如何應(yīng)用GAMIT－GLOBK軟件對沈陽市市級控制網(wǎng)進行定位解算。

1 GAMIT－GLOBK軟件組成

GAMIT－GLOBK軟件是由GAMIT和GLOBK兩部分組成，GAMIT主要完成基線解算，GLOBK主要完成網(wǎng)平差的功能［2］。

GAMIT主要由以下幾個程序構(gòu)成:ARC（軌道積分）、MODEL（觀測方程構(gòu)建）、SINCLN（單差自動修復(fù)周跳）、DBCLN（雙差自動修復(fù)周跳）、CVIEW（交互式修復(fù)周跳）、SOLVE（最小二乘求解）、CFMRG（增加具體的說明）等。通過使用MAKEX，可將RINEX格式的原始觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GAMIT所采用的數(shù)據(jù)格式文件，生成誤差方程系數(shù)（即偏導(dǎo)數(shù)）與常數(shù)項主要用于數(shù)據(jù)分析，解算完成 后 得 到 O－file、Q－file 文 件 以 及 用 于 后 續(xù)GLOBK軟件的H－file文件。

GLOBK模塊為美國斯克里普斯海洋研究所（SIO）和哈佛大學(xué)（Harvard University）共同研究開發(fā)，其基本功能實現(xiàn)基線平差（卡爾曼濾波），能夠?qū)⒉煌蟮販y量觀測手段得到的解（比如GPS，VLBI及SLR）合并得到統(tǒng)一框架下的結(jié)果以及速度場。

2 解算準備

應(yīng)用GAMIT進行基線解算時需要考慮多種誤差影響，例如鐘差改正、電離層折射改正、對流層折射的大氣參數(shù)模型改正以及光壓模型改正等［3］，需要準備各項Tables表，主要包括 :

leap．sec （跳 秒 文 件）；luntab （月 亮 歷 表）；soltab（太陽歷表）；L－file（近似坐標文件）；pole（極移參數(shù)）；nultab（攝動歷表）；ut1（國際時間系統(tǒng)）；潮汐表等，確保以上文件都更新到最新的狀態(tài)，尤其是L－file，其對于解算結(jié)果有一定影響。將原始觀測文件轉(zhuǎn)換為標準RINEX格式，并確定天線類型以及量高方式。按照軟件的解算要求建立相應(yīng)的文件目錄，將精密星歷文件、RINEX觀測文件、導(dǎo)航星歷文件等拷貝至相應(yīng)的目錄下。設(shè)置好控制文件sittbl以及session文件。

3 基線處理

首先進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括周跳探測與修復(fù)，軌道構(gòu)建等過程。

解算分為三個階段進行:第一階段，進行初始平差，解算模糊度參數(shù)和基線向量的實數(shù)解（浮動解）；第二階段是將模糊度固定成整數(shù)；第三階段是將固定的整數(shù)模糊度作為已知值，僅將待定的測站坐標作為未知參數(shù)，再次平差解算，解出基線向量的最終解［4］。

GAMIT提供腳本操作，即按照相應(yīng)的目錄構(gòu)建完畢后，使用Sh＿gamit語句，遵照設(shè)定語法進行語句的編寫并執(zhí)行，即可完成自動解算過程，僅需要少量人工干預(yù)，結(jié)果包括h－file等GLOBK需要的各種文件。

4 網(wǎng)平差

建立目錄glbf和soln（均與Gamit中的單天目錄平行），用htoglb將h－file轉(zhuǎn)換成二進制格式，用l s生成gdl文件，準備好apr文件，globk和glorg命令文件，并做好命令文件的相關(guān)設(shè)置。需要注意的是使用globk進行平差，得到每天的坐標prt文件，上述坐標結(jié)果其內(nèi)部幾何性很好，但是每天坐標框架的浮動都很大，需要把每天的解都統(tǒng)一到同一框架（如ITRF框架）中。運行g(shù)lred命令，自動激發(fā)globk和glorg。前者進行平差，得到每天坐標的prt文件。后者得到ITRF坐標的org文件。

如果平差結(jié)果不理想，用plotcrd把時間序列輸出到屏幕，發(fā)現(xiàn)有粗差后剔除并返回到Gamit重新解算該天基線之后再進行平差，直到得到理想結(jié)果。

5 實際算例

沈陽市控制網(wǎng)框架由沈陽市連續(xù)運行參考站7個站點、3個國際IGS跟蹤站站點以及覆蓋沈陽市的5個中國地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò)基準站組成。采用該框架建立實時觀測數(shù)據(jù)，連續(xù)觀測7天，單天觀測24h，采樣率為15s，衛(wèi)星高度截止角0°．框架網(wǎng)的網(wǎng)圖如圖1所示。

基線解算采用 GAMIT V10．34版本，采用IGS最終精密星歷，并固定軌道。處理時所采用的參考框架ITRF2005，參考歷元為瞬時歷元2008．7 145（對應(yīng)時間2008年9月18日，年積日為262）。引入的IGS站為:WUHN（武漢）、BJFS（北京）、SHAO（上海），將這些IGS站作為框架網(wǎng)的基準。解算以同步時段為單位進行，并顧及以下因素:

圖1 框架網(wǎng)的網(wǎng)圖

1）星鐘差的模型改正（用廣播星歷中的鐘差參數(shù)）；

2）接收機鐘差的模型改正（用根據(jù)偽距觀測值計算出的鐘差）；

3）電離層折射影響用LC觀測值消除；

4）對流層折射根據(jù)標準大氣模型用薩斯坦莫寧模型改正，采用分段線性的方法估算折射量偏差數(shù)；

5）衛(wèi)星和接收機天線相位中心改正，接收機天線L1、L2相位中心偏差采用GAMIT軟件的設(shè)定值；

6）測站位置的潮汐改正；

7）衛(wèi)星截止高度角為15°，歷元間隔為30s；

8）所有GPS站的基線解算均歸算到測站標石中心。

經(jīng)過計算，框架網(wǎng)含重復(fù)基線45條，基線分量重復(fù)性統(tǒng)計如表1所示。

表1 基線向量重復(fù)性統(tǒng)計表

由于GAMIT采用的是網(wǎng)解，其同步環(huán)閉合差在基線解算時已經(jīng)進行了分配，因此，基線同步環(huán)的閉合差為0．對于同步環(huán)檢核，可以將解的nrms值作為同步環(huán)質(zhì)量好壞的一個指標，一般要求nrms＜0．5．本網(wǎng)計算的同步時段，nrms均小于0．25，表明整網(wǎng)的整體外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量較高，基線解的精度較好。

異步環(huán)閉合差主要反映整個外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和基線解算質(zhì)量的可靠性，相對于同步環(huán)閉合差，異步環(huán)閉合差對GPS成果質(zhì)量更為重要［5］。本網(wǎng)異步環(huán)閉合差統(tǒng)計如表2所示。

表2 異步環(huán)閉合差統(tǒng)計表

全部異步環(huán)閉合差均小于1／3限差值，表明框架網(wǎng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，基線處理結(jié)果可靠。

三維平差在ITRF2005瞬時坐標框架下完成，通過約束IGS站點的CGCS2000坐標，獲取框架網(wǎng)在國家坐標系統(tǒng)下的坐標成果。評查結(jié)果統(tǒng)計表如表3所示。

表3 平差精度統(tǒng)計表

通過平差精度可以看出，所有點位的三維分量精度均在毫米級，表明整網(wǎng)的平差精度很高。

6 結(jié) 論

GAMIT－GLOBK軟件作為高精度定位解算的基線處理軟件對于大數(shù)據(jù)量的觀測來講，具有運算速度快的特點，尤其是對于長基線的計算，其精度非常高。通過實測數(shù)據(jù)的驗證，說明了在城市級大型控制網(wǎng)建立過程中采用該軟件，在精度上完全可以滿足規(guī)范的要求。

［1］ 劉大杰，施一民，過靜珺．全球定位系統(tǒng)的原理與數(shù)據(jù)處理［M］．上海:同濟大學(xué)出版社，1996．

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

［3］ 國家測繪局．全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范 GB／T18314－2009（5）［S］．中國標準出版社，2009．

［4］ 劉國深，詹錦祥．城市平面坐標系與GPS二維約束的參數(shù)問題討論［J］．全球定位系統(tǒng)2007，33（3）:30－34．

［5］ 謝劭鋒，王新橋．工程控制網(wǎng)必要觀測時間探討［J］．全球定位系統(tǒng)，2007，33（4）:30－32．