蒲朝旭，余代俊，朱逍賢

(成都理工大學(xué)現(xiàn)代工程測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用研究所，四川成都 610059)

Fedora 10下GAMIT軟件的安裝及應(yīng)用分析

蒲朝旭?，余代俊，朱逍賢

(成都理工大學(xué)現(xiàn)代工程測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用研究所，四川成都 610059)

GAMIT軟件主要是用于定位和定軌的GPS數(shù)據(jù)分析軟件包，也是進(jìn)行高精度GPS數(shù)據(jù)處理最優(yōu)秀的軟件之一。本文對(duì)GAMIT軟件的平臺(tái)搭建、軟件的安裝、參數(shù)的設(shè)置以及利用GAMIT軟件進(jìn)行高精度數(shù)據(jù)處理的步驟進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并且對(duì)利用GAMIT軟件解算出的GPS站點(diǎn)基線結(jié)算成果進(jìn)行了比較細(xì)致的分析說明，實(shí)踐表明利用精密基線解算成果能夠?qū)Φ貧さ倪\(yùn)動(dòng)變化進(jìn)行探測(cè)。

GAMIT；GPS；基線解算；高精度數(shù)據(jù)處理；Fedora

1 引 言

隨著GPS定位技術(shù)以及精密工程測(cè)量學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)等的飛速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ贕PS數(shù)據(jù)處理的精度要求越來越高。高精度GPS數(shù)據(jù)處理在國(guó)家和城市控制網(wǎng)的建立以及變形監(jiān)測(cè)等要求高精度數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛[1]。

GAMIT軟件[2]是由美國(guó)麻省理工學(xué)院和美國(guó)加利福尼亞大學(xué)海洋研究所共同研制的，它主要是用于定位和定軌的GPS數(shù)據(jù)分析軟件包，也是世界上最優(yōu)秀的GPS精密數(shù)據(jù)處理軟件之一。在使用精密星歷的情況下，采用高精度的數(shù)據(jù)起算點(diǎn)時(shí)，其解算出的長(zhǎng)基線精度可以達(dá)到10-9的量級(jí)，短基線的精度亦能優(yōu)于1 mm。GAMIT軟件由于可以免費(fèi)申請(qǐng)獲得、源代碼開放、更新速度快、解算精度高以及能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。但其受運(yùn)行平臺(tái)限制以及解算文件輸入輸出比較多、參數(shù)設(shè)置較復(fù)雜，給用戶的使用帶來了諸多的不便[3]。

本文以IGS站數(shù)據(jù)的處理為例，對(duì)GAMIT軟件的安裝、設(shè)置以及數(shù)據(jù)處理和分析等進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹和說明。

2 軟件的安裝與設(shè)置

2.1 VMware 8與Fedora 10的安裝與配置

(1)運(yùn)行VMware 8安裝程序，按照程序的安裝向?qū)нM(jìn)行軟件的安裝。

(2)安裝完后啟動(dòng)VMware，選擇New Virtual Machine新建虛擬機(jī)，然后依次選擇Typical安裝方式，在用戶操作系統(tǒng)頁(yè)中選擇Linux，同時(shí)選擇Version為Other Linux 2.6.x kernel，設(shè)置好虛擬機(jī)的名字、存放路徑、所分配的硬盤大小等相關(guān)信息即可完成新建虛擬機(jī)。

(3)在安裝好VMware和新建好虛擬機(jī)之后，將該新建虛擬機(jī)的CD-ROM設(shè)備更換為ISO文件讀取并指定Fedora 10系統(tǒng)(目前最新版本為Fedora 17)[4]的ISO安裝文件路徑，按照系統(tǒng)的安裝向?qū)瓿上到y(tǒng)的安裝。

值得特別注意的是，安裝Fedora時(shí)需要安裝Development Tools和XWindow Development選件，安裝了Development Tools，后續(xù)就不需要單獨(dú)安裝C編譯器和Fortran 77編譯器(由于Fedora 10自帶的GCC編譯器版本為4.3.2 20081105，可以通過gcc-v命令查看，而GAMIT 10.4所需的GCC編譯器版本要求4.2以上即可，所以安裝好該版本的操作系統(tǒng)之后則不再需要安裝GCC編譯器，省去了安裝GCC編譯器的繁瑣步驟)，安裝了X Window Development，也就安裝了GAMIT軟件所需的XII庫(kù)。

(4)為了讓Linux系統(tǒng)與Windows系統(tǒng)之間能夠交換數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠在Linux系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)之間任意的切換鼠標(biāo)，而不用按Ctrl+Alt+Esc來釋放鼠標(biāo)，需要安裝VMware-tool工具包。

先將系統(tǒng)的CD-ROM設(shè)備文件設(shè)置為VMware安裝目錄下的linux.iso文件，然后在菜單欄上點(diǎn)擊“VM”-＞“Install VMware Tools”，在出現(xiàn)的安裝向?qū)е惺褂萌缦旅钸M(jìn)行安裝:

①使用tar zxf VMwareTools[版本號(hào)].tar.gz將該gz文件解壓縮；

②使用cd命令進(jìn)入剛才解壓到的文件夾vmware -tools-distrib目錄下；

③輸入./vmware-install.pl命令運(yùn)行安裝程序，在安裝過程中，遇到#Do you want to run vmware-configtools.pl?時(shí)輸入yes，在出現(xiàn)#would you like to enable vmware automatic kernelmodules時(shí)輸入no。

安裝完畢后，在剛才新建的虛擬機(jī)的設(shè)置中將Shared Folders設(shè)置為Enabled，同時(shí)設(shè)置好共享文件夾的路徑(比如設(shè)置共享文件夾的名字為linuxshare)。設(shè)置好后，在Linux系統(tǒng)的/mnt/hgfs目錄下就出現(xiàn)了共享目錄linuxshare，通過此目錄即可完成Windows系統(tǒng)與虛擬客戶機(jī)Linux系統(tǒng)之間的文件交換。

2.2 GAMIT軟件的安裝與配置

(1)將GAMIT軟件的安裝文件[5]拷貝到共享目錄linuxshare中，安裝文件主要包括(此處以10.4版本為例):

install_software.pl 安裝批處理文件

com.10.4.tar.gz組件壓縮包

gamit.10.4.tar.gz GAMIT軟件壓縮包

help.10.4.tar.gz幫助系統(tǒng)壓縮包

kf.10.4.tar.gz kf軟件壓縮包

libraries.10.4.tar.gz庫(kù)文件壓縮包

tables.10.4.tar.gz表文件壓縮包

另外，可選的壓縮包還有:

maps.10.1.tar.gz地圖數(shù)據(jù)壓縮包

templates.10.4.tar.gz數(shù)據(jù)模板壓縮包

(2)安裝前需要將install_software.pl中的libx11.a修改為libx11.so.6，同時(shí)修改/gamit/includes下的dimpar.h文件中的MAXSIT、MAXSAT、MAXATM和MAXEPC值，其中:

MAXSIT測(cè)站數(shù)缺省值為:45，不變

MAXSAT衛(wèi)星數(shù)缺省值為:28，修改為30

MAXATM天頂延遲參數(shù)缺省值為:13，修改為25

MAXEPC歷元數(shù)缺省值為:2 880，不變

注意:最大測(cè)站數(shù)和時(shí)段數(shù)等參數(shù)設(shè)置需要根據(jù)分析計(jì)算的環(huán)境進(jìn)行設(shè)定，比如內(nèi)存、硬盤以及CPU處理數(shù)據(jù)的性能而決定，如果設(shè)置過大則會(huì)導(dǎo)致編譯或者GAMIT軟件運(yùn)行過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤。

(3)將/libraries/Makefile.config中的MAXATM 13改為25。同時(shí)設(shè)置X11的路徑如下:

X11LIBPATH:/usr/X11R6/lib

X11INCPATH:/usr/X11R6/include/X11

(4)設(shè)置好上述參數(shù)之后，在確保install_software. pl文件具有可執(zhí)行的屬性的情況下，在Linux終端中輸入命令./install_software，根據(jù)屏幕提示給予必要的回復(fù)即可完成軟件的安裝，軟件的安裝過程較長(zhǎng)。

(5)安裝好GAMIT軟件之后需要利用ln命令在自己的賬戶中建立與GAMIT軟件的連接，在終端中輸入#ln-s/usr/gamit/bin/gg進(jìn)行一個(gè)連接，連接到登陸路徑中。

(6)完成上述安裝過程之后，并不能正常運(yùn)行GAMIT軟件，還需要對(duì)csh.cshrc文件和csh.login文件進(jìn)行配置。

在/etc下的csh.login文件中加入GAMIT軟件路徑:

setenv PATH"${PATH}:/usr/X11R6/bin:/usr/gamit/ com:/usr/gamit/gamit/bin:/usr/gamit/kf/bin:/usr/gamit/gamit

在csh.cshrc文件中添加如下代碼:

setenv HELP_DIR/usr/gamit/help/

setenv INSTITUTE gg

注:#gg即為剛才連接的路徑。

因?yàn)樵诳刂婆_(tái)中運(yùn)行程序時(shí)，使用的是bashshell，若不改寫Cshell配置文件，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無法從路徑中調(diào)用到GAMIT命令。

(7)將Fedora系統(tǒng)的啟動(dòng)方法從bash方式更改為csh方式啟動(dòng)，注銷系統(tǒng)重新啟動(dòng)。

(8)進(jìn)入linux系統(tǒng)之后，輸入命令doy，如果能夠正確顯示當(dāng)前系統(tǒng)的時(shí)間，則表示GAMIT軟件安裝成功，否則安裝失敗。

3 GAMIT軟件數(shù)據(jù)處理

利用GAMIT軟件[6～9]進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)處理的過程主要包括GAMIT軟件文件更新、GPS數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、GAMIT軟件配置文件準(zhǔn)備、GAMIT軟件計(jì)算。

下面選擇每年的同一時(shí)間，每個(gè)站點(diǎn)均有數(shù)據(jù)，且能夠兼顧網(wǎng)形的情況下，以中國(guó)區(qū)URUM、BJFS、KUNM、XIAN和WUHN五個(gè)IGS連續(xù)運(yùn)行參考站的數(shù)據(jù)處理為例，簡(jiǎn)要說明利用GAMIT軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程。

3.1 GAMIT軟件文件更新

在進(jìn)行GAMIT軟件解算之前需要對(duì)～/gg/tables文件夾下的相關(guān)文件進(jìn)行更新。

(1)來自IERS的地球自轉(zhuǎn)參數(shù)表文件utl(國(guó)際事件系統(tǒng)表)、pole(極移參數(shù))需要每日或者每月更新。

(2)章動(dòng)表文件nutabl、太陽(yáng)星歷表文件soltab、月亮星歷表文件luntab以及從1982年以來的TAI-TUC的跳秒表文件leap.sec需要每年更新。

(3)接收機(jī)和天線信息列表文件rcvant.dat在有新儀器加入時(shí)需要更新。

(4)衛(wèi)星數(shù)目、編號(hào)等信息列表文件svnav.dat在有新衛(wèi)星加入時(shí)需要更新。

(5)偏碼文件(P1-C1、P1-P2)dcb.dat需要每月更新。

(6)其他文件如大地水準(zhǔn)面參數(shù)表文件gdetic.dat和天線高以及相位中心模式參數(shù)表文件antmod.dat文件也需要進(jìn)行更新。

當(dāng)然，如果條件允許，每次進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前均更新所有文件。

3.2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

以該5個(gè)IGS站點(diǎn)2008年年積日為100的數(shù)據(jù)為例建立工程目錄pgga，在pgga目錄下建立tables、rinex和igs目錄。可以將手工從網(wǎng)站上下載的rinex格式的o文件放入rinex目錄中，亦可以使用下述命令來自動(dòng)下載所需的IGS站指定日期的觀測(cè)數(shù)據(jù)到rinex文件夾中。自動(dòng)獲取觀測(cè)數(shù)據(jù)原始文件的命令行如下:

#sh_get_rinex-yr 2008-doy 100-ndays 1-sites urum bjfs kunm xian wuhn

3.3 配置文件準(zhǔn)備

(1)在下載好原始數(shù)據(jù)文件之后，回到工作目錄，打開終端輸入命令:

#sh_setup-yr 2008-doy 100

該命令即會(huì)將/gamit/tables目錄下可以用來解算2008年第100日的觀測(cè)文件的參數(shù)表連接到/pgga/tables目錄下。

(2)手工建立初始坐標(biāo)文件(L文件)，可以輸入如下命令自動(dòng)生成:

#grep POSITION?.08o＞tmp.rnx

#rx2apr tmp.rnx 2008 100

#glbtol tmp.rnx.apr lpgga8.100“”2008 100

其中，pgga為解算的項(xiàng)目名稱。

(3)在終端中輸入如下命令更新各種參數(shù)表，同時(shí)下載用于解算的導(dǎo)航文件、IGS精密星歷文件等相關(guān)所需文件。

#sh_gamit-expt pgga-d 2008 100-orbit IGSF-copt x k pdopt c ao

當(dāng)該命令執(zhí)行完成之后，可以看到在工作目錄中新建了許多個(gè)文件夾，如archive、control、gfiles等。

如果在執(zhí)行該命令過程中出現(xiàn)問題，可以根據(jù)相應(yīng)的錯(cuò)誤信息，手工下載相應(yīng)的文件放入相應(yīng)的文件夾后再執(zhí)行該條命令即可完成相應(yīng)文件的配置和下載。

(4)完成上步之后，在process.defaults、site.defaults中配置相應(yīng)的參數(shù)，同時(shí)還需要配置包含天線高、天線類型、接收機(jī)類型等相關(guān)信息的station.info文件，測(cè)段分析策略sestbl.文件，對(duì)各站點(diǎn)所使用的鐘差、大氣模型以及先驗(yàn)坐標(biāo)進(jìn)行約束的sittbl.文件。其中，process.defaults、site.defaults和station.info文件在rinex觀測(cè)文件中相關(guān)信息準(zhǔn)確的情況下，軟件可以自動(dòng)配置，對(duì)于sestbl.文件和sittbl.文件則需要根據(jù)情況而定。

3.4 數(shù)據(jù)處理計(jì)算

在完成上述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和配置文件的配置之后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)解算處理。

(1)在命令行中輸入以下命令即可完成基線的自動(dòng)解算。

#sh_gamit-expt pgga-d 2008 100-noftp-orbit IGSF-copt x k p-dopt c ao

參數(shù)說明:

-expt:指定四個(gè)字符的工程名pgga；

-d:指定待處理數(shù)據(jù)的年份和年積日；

-copt:數(shù)據(jù)處理完成之后待壓縮的文件類型；

-dopt:數(shù)據(jù)處理完成之后待刪除的文件類型；

-orbit:所采用的精密星歷的文件類型。

如果執(zhí)行上述命令未能正確生成所需要的g文件、j文件、k文件和X文件，可依次在終端使用如下命令makexp、sh_sp3fit、makej、makex、fixdrv進(jìn)行相關(guān)文件的生成。當(dāng)生成相關(guān)文件之后，可以使用sh_check_ sess命令對(duì)剛才生成的文件進(jìn)行檢查，查看相關(guān)文件是否生成正確。

(2)使用fixdrv命令生成批處理程序后，在終端中運(yùn)行#csh bpgga8.bat，如果一切順利則可生成解算成果文件。

在生成的解算成果文件中，h文件為基線的松弛解，o文件為基線的約束解，q文件為過程記錄文件。

4 數(shù)據(jù)分析

本文選取2006年～2009年年積日為100的BJFS (北京房山)、WUHN(武漢)、KUNM(昆明)、URUM(烏魯木齊)和XIAN(西安)5個(gè)IGS站點(diǎn)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用IGS精密星歷，觀測(cè)時(shí)間為24 h，歷元間隔為30 s，ITRF框架為ITRF2000。

4.1 基線解算

利用GAMIT軟件解算完成后，從處理生成的o文件中查看標(biāo)準(zhǔn)化均方差(nrms)，所有的數(shù)據(jù)處理結(jié)果均小于0.15，比原則上小于0.3的精度更高、更可靠，如表1所示。若nrms符合要求，其解算結(jié)果就比較可靠，甚至不需要檢查其他指標(biāo)[10]。本例中解算了2006年～2009年第100個(gè)年積日(4月上旬)共4年的5個(gè)站點(diǎn)之間的基線，基線長(zhǎng)度的相對(duì)精度都可以達(dá)到10-9的量級(jí)。表1即是2006年第100個(gè)年積日的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線解算的成果及精度。

基線解算成果及精度 表1

4.2 數(shù)據(jù)分析

將該4期的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，繪制出圖1所示的基線變化量柱狀圖。圖1中展示的是各條基線從2006年～2007年、2007年～2008年和2008年～2009年的變化量柱狀圖。從圖1中可以看出，北京房山、武漢和昆明組成的基線閉合環(huán)其變化量比較穩(wěn)定，且變化量比較小，可以認(rèn)為其相對(duì)位置比較穩(wěn)定。而烏魯木齊至北京房山、烏魯木齊至昆明的基線變化趨勢(shì)一致。而網(wǎng)形中與西安站點(diǎn)連接的基線變化比較復(fù)雜，尤其是在2008年5月12日汶川地震之后，其各條基線變化量比較大，由此可以推測(cè)出汶川地震對(duì)地球表面位置造成了一些影響。

圖1 各條基線每年變化量示意圖

圖2 各條基線長(zhǎng)度累積變化量折線圖

圖2是這10條基線長(zhǎng)度從2006年～2009年這4年的變化趨勢(shì)折線圖(圖中假定2006年各點(diǎn)的基線長(zhǎng)度變化量為0，而后續(xù)各年在2006年的基礎(chǔ)上各點(diǎn)的基線變化量)，該折線圖同樣能夠反映出地球表面陸地的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。

5 結(jié) 語(yǔ)

GAMIT軟件是一款大型的高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件，在長(zhǎng)基線的解算中其相對(duì)精度能夠達(dá)到10-9的量級(jí)，能夠完全滿足地球動(dòng)力學(xué)、GPS氣象學(xué)等學(xué)科的精度要求。本文詳細(xì)介紹了GAMIT軟件的安裝和各種參數(shù)的配置過程，對(duì)利用GAMIT軟件進(jìn)行高精度GPS數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了詳細(xì)的討論。文中對(duì)采用GAMIT軟件解算的4年同站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，從中可以得出利用精密基線解算成果能夠?qū)Φ貧さ倪\(yùn)動(dòng)變化進(jìn)行探測(cè)。但是GAMIT軟件的應(yīng)用比較復(fù)雜，需要在實(shí)踐中不斷摸索、交流和總結(jié)，以使其能夠?yàn)閷?shí)際的生產(chǎn)作出更大的貢獻(xiàn)。

[1] 葛茂榮，劉經(jīng)南.PC-GAMIT軟件及其應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，1997(2):21～23.

[2] 西安測(cè)繪研究所.GAMIT/GLOBK軟件數(shù)據(jù)處理手冊(cè)[C].2004(6).

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

[4] 李蔚澤.從理論與實(shí)踐:Fedora Linux全方位學(xué)習(xí)[M].北京:科學(xué)出版社，北京科海電子出版社，2009.4.

[5] 李征航，張小紅.衛(wèi)星導(dǎo)航定位新技術(shù)及高精度數(shù)據(jù)處理方法[M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2009.10.

[6] 武瑞宏.GAMIT軟件的安裝與使用[J].鐵道勘察，2008 (6):44～47.

[7] T.A.Herring，R.W.King，S.C.CClusky.GAMIT Reference Manual GPSAnalysis at MIT Release 10.4[M].Massachusetts Institute of Technology，Cambridge，MA，USA，2010.

[8] 田云鋒.GAMIT/GLOBK軟件的安裝技巧[J].城市勘測(cè)，2009(2):86～89.

[9] 鄂棟臣，詹必偉，姜衛(wèi)平等.應(yīng)用GAMIT/GLOBK軟件進(jìn)行高精度GPS數(shù)據(jù)處理[J].極地研究，2005，17(3):173～182.

[10] Department of Earth，Atmospheris and Planetary Sciences Massachusetts Institute of Technology.Document for GAMIT GPSAnalysis Software.Release10.3[R].USA:MIT，2002.

The GAM IT’s Installation and App lication Analysis Based on Fedora 10

Pu Chaoxu，Yu Daijun，Zhu Xiaoxian
(The Modern Engineering Measurement Techniques and Applications Institute，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China)

GAMIT ismainly for positioning and orbit determination of GPSdata analysis software package，and is one of the best high-precision GPS data processing software.In this article，the GAMIT's platform building，software installation，set parameters and using GAMIT for high-precision data processing's stepswere described in detail.And shows the GPS-site baseline outcomes by using GAMITmore detailed analysis.Practice shows that the precision baseline solution products can be able to detect changes in motion of the earth’s crust.

GAMIT；GPS；baseline solution；high-precision data processing；fedora

1672-8262(2013)04-93-05

P228.43，P209

B

2012—10—22

蒲朝旭(1987—)，男，碩士研究生，主要從事工程測(cè)量和攝影測(cè)量與遙感。