趙立謙,彭軍還,李淑慧

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京 100083)

?

基于Ubuntu14.10系統(tǒng)平臺(tái)的GAMIT/GLOBK軟件安裝詳解

趙立謙,彭軍還,李淑慧

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京 100083)

GAMIT/GLOBK是一套高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件,主要用于分析研究地殼形變、地面測(cè)站的相對(duì)定位計(jì)算及衛(wèi)星定軌等領(lǐng)域。Gamit可以運(yùn)行于所有unix及其衍生的系統(tǒng)之上,linux系統(tǒng)下的GAMIT/GLOBK的安裝就是一次源代碼的編譯。由于大多數(shù)使用人員對(duì)于linux操作系統(tǒng)并不熟悉,使得該軟件的安裝顯得十分麻煩。本文將以兼容性較好的Ubuntu系統(tǒng)為例,詳細(xì)介紹整個(gè)軟件成功安裝的過(guò)程及遇到的問(wèn)題及解決方法,為同行提供參考。

GAMIT/GLOBK;數(shù)據(jù)處理;Linux;編譯

0　引　言

GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的處理是研究GPS定位技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,選用好的數(shù)據(jù)處理方法和軟件對(duì)GPS測(cè)量結(jié)果影響很大。在GPS靜態(tài)定位領(lǐng)域,幾十千米以下的定位應(yīng)用已經(jīng)較為成熟,接收機(jī)廠商提供的隨機(jī)配套軟件可滿足大部分的應(yīng)用需求。但是在定軌及長(zhǎng)距離的定位,尤其是在監(jiān)測(cè)全球性的板塊運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中,一般接收機(jī)廠商提供的軟件均不能滿足需要,因?yàn)樗鼈兒雎粤嗽S多重要的因素,比如有關(guān)軌道的各種攝動(dòng)計(jì)算、大氣對(duì)流層改正、測(cè)站位置受地殼運(yùn)動(dòng)的固體潮引起的漂流等[1]。若想要滿足定軌及長(zhǎng)基線定位的需求,就必須使用高精度的數(shù)據(jù)處理軟件。國(guó)際上有很多比較知名的GPS高精度數(shù)據(jù)處理科研分析軟件,例如瑞士伯爾尼大學(xué)天文研究所研制的BERNESE軟件、美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)研制的GIPSY軟件、美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)與斯克里普斯海洋研究所(SIO)聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制的GAMIT/GLOBK軟件等等。由于GAMIT/GLOBK解算精度高、開(kāi)源、免費(fèi)的特點(diǎn),使其成為全球范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的GPS數(shù)據(jù)處理軟件之一。

1　GAMIT/GLOBK與Ubuntu簡(jiǎn)介

GAMIT/GLOBK軟件代碼基于Fortran語(yǔ)言編寫,是利用GPS載波相位觀測(cè)值進(jìn)行定位定軌的基線處理與平差軟件,當(dāng)其采用精密星歷與高精度的起算點(diǎn)時(shí),處理長(zhǎng)基線和連續(xù)時(shí)段靜態(tài)定位相對(duì)精度可達(dá)10-8～10-9數(shù)量級(jí),處理短基線也可達(dá)到1～3 mm[2].軟件由如下幾個(gè)模塊構(gòu)成:軌道積分(ARC)、生成觀測(cè)方程(MODEL)、單差自動(dòng)修復(fù)周跳(SINCLN)、雙差自動(dòng)修復(fù)周跳(DBLCLN)、人工交互式修復(fù)周跳(CVIEW)、最小二乘解算模塊(SOLVE)、數(shù)據(jù)融合模塊(DFMRG)、批處理文件生成模塊(FXDRV)、卡爾曼濾波(GLOBK)等,這些模塊功能不同并可獨(dú)立運(yùn)行,按其功能可分成兩部分:數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)處理,除此之外軟件還帶有功能強(qiáng)大的腳本[3]。

利用GAMIT/GLOBK軟件可以計(jì)算衛(wèi)星軌道、測(cè)站坐標(biāo)、衛(wèi)星鐘差、大氣延遲以及整周模糊度等。

Ubuntu作為眾多l(xiāng)inux發(fā)行版本之一,是一個(gè)以桌面應(yīng)用為主的linux操作系統(tǒng)。其名稱來(lái)自非洲南部祖魯語(yǔ)或豪薩語(yǔ)的“ubuntu”一詞,意思是人性,體現(xiàn)出非洲的一種傳統(tǒng)價(jià)值觀[4]。Ubuntu基于Debian,但是有自己的發(fā)行版本,而且每6個(gè)月會(huì)發(fā)行一個(gè)新版本。它繼承了大量從Debian發(fā)行版精挑細(xì)選的軟件包,同時(shí)保留了Debian強(qiáng)大的軟件包管理系統(tǒng),使軟件的在線安裝顯得十分簡(jiǎn)單[5]。本文的安裝過(guò)程是基于Ubuntu14.10的,該版本在2014年10月發(fā)布,是一個(gè)比較新的版本,經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,GAMIT10.40可以在其上順利安裝。

2　系統(tǒng)的安裝與配置

這里的系統(tǒng)指的是能夠保證GAMIT/GLOBK10.40可以正常安裝與運(yùn)行的Linux操作系統(tǒng),本文選取的是Ubuntu14.10.除此之外,還需要通過(guò)在線安裝來(lái)配置合適的編譯環(huán)境,包括gfortran編譯器、csh/tcsh、libx11庫(kù)等的安裝。

2.1Ubuntu14.10的安裝

Linux系統(tǒng)可以通過(guò)光盤安裝,也可以利用U盤來(lái)安裝,這里選擇使用U盤安裝。在Ubuntu官方網(wǎng)站下載14.10的鏡像文件,然后利用UltraISO軟件來(lái)制作U盤啟動(dòng)盤,做好后就可以通過(guò)U盤來(lái)完成系統(tǒng)的安裝,具體安裝過(guò)程這里不再贅述,讀者可以參見(jiàn)網(wǎng)上的安裝教程。

2.2編譯環(huán)境的配置

首先,打開(kāi)終端,輸入命令gcc-v查看gcc版本號(hào),發(fā)現(xiàn)ubuntu14.10自帶的gcc是4.9版本的,這個(gè)版本的編譯器在編譯gamit時(shí)是有問(wèn)題的,所以這里需要安裝一個(gè)低版本的gcc,在終端輸入命令:sudo apt-get install gcc-4.4,系統(tǒng)自動(dòng)安裝gcc-4.4.現(xiàn)在系統(tǒng)中有兩個(gè)不同版本的gcc編譯器,但系統(tǒng)默認(rèn)使用的還是最初的gcc-4.9.這時(shí),需要輸入命令:

sudo update-alternatives--install/usr/bin/gcc gcc/usr/bin/gcc-4.4 40;

sudo update-alternatives--install/usr/bin/gcc gcc/usr/bin/gcc-4.9 60

然后輸入命令:sudo update-alternatives--config gcc,根據(jù)提示選出對(duì)應(yīng)的編號(hào),將系統(tǒng)默認(rèn)的編譯器換成gcc-4.4。在終端輸入gcc-v,查看得知gcc編譯器已改為gcc-4.4.

接下來(lái)需要在線安裝一系列的編譯器或者庫(kù)。

2.2.1gfortran編譯器的安裝

gfortran是GCC中的GNU Fortran編譯器。從GCC4.0版本開(kāi)始gfortran就取代了g77成為了GCC中的fortran編譯器。GAMIT10.40中的安裝腳本install-software默認(rèn)的編譯器就是gfortran[6].這里選擇安裝4.4版本的gfortran編譯器。具體方法也很簡(jiǎn)單,在終端輸入命令:sudo apt-get install gfortran-4.4.系統(tǒng)自動(dòng)完成安裝。

2.2.2C SHELL的安裝

SHELL俗稱“殼”,是所謂的命令解釋器。從本質(zhì)上講,SHELL是一個(gè)程序,它在用戶和操作系統(tǒng)之間提供了一個(gè)面向行的可交互接口。用戶在命令行中輸入命令,運(yùn)行在后臺(tái)的Shell把命令轉(zhuǎn)換成指令代碼發(fā)送給操作系統(tǒng)[7]。

Linux環(huán)境下有幾種不同類型的Shell,常用的有Bourne Again Shell(BASH)、csh/tcsh Shell等。這里選擇在csh下編譯gamit,但是Ubuntu默認(rèn)配置不包含任何的C SHELL,需要進(jìn)行安裝。在終端輸入:sudo apt-get install csh;sudo apt-get install tcsh。這樣就完成了C SHELL的安裝。

2.2.3libx11-dev的安裝

libx11-dev是X11的客戶庫(kù),該軟件包包含了全部的X11應(yīng)用編程接口基本函數(shù),可以為gamit/globk軟件提供圖形庫(kù)支持,ubuntu的默認(rèn)配置中也是不包含這個(gè)軟件包的[8],同樣需要在線安裝。通過(guò)命令sudo apt-get install libx11-dev即可實(shí)現(xiàn)。

2.2.4改變當(dāng)前的SHELL

在終端輸入命令:echo ＄SHELL可以查看當(dāng)前的SHELL類型。ubuntu14.10默認(rèn)的是bash,現(xiàn)在將shell改為csh.具體方法是輸入命令:chsh,然后按提示輸入密碼,再輸入csh的路徑,路徑為:/bin/csh,這樣就把系統(tǒng)的shell改為csh了。

3　GAMIT/GLOBK的安裝

系統(tǒng)環(huán)境做好以后就可以進(jìn)行軟件的安裝了,gamit是開(kāi)源免費(fèi)的,所以可以直接在網(wǎng)上獲取。在linux系統(tǒng)下,軟件的安裝就是一次源代碼的編譯,這一環(huán)節(jié)是比較復(fù)雜的,每一步都要十分注意,否則很容易出錯(cuò)。

3.1軟件源碼的獲取

首先到麻省理工學(xué)院的官方網(wǎng)站申請(qǐng)合法的用戶ID和密碼,審核通過(guò)后,相關(guān)人員會(huì)把ID和密碼發(fā)送到指定的郵箱,用戶即可憑ID和密碼到指定的ftp服務(wù)器上下載源碼包[9]。軟件由一系列的軟件包構(gòu)成,以gamit10.40為例,主要包括:gamit.10.40.tar.Z(gamit源代碼包)、com.10.40.tar.Z(組件包)、libraries.10.40.tar.Z(庫(kù)文件包)、kf.10.40.tar.Z(globk源碼包)、tables.tar.Z(表文件包)、help.10.40.tar.Z(幫助文件包)、install-software(安裝腳本)。

3.2軟件的安裝

在用戶目錄/home/zlq下建立gamit10.40文件夾,將所有安裝包拷貝至/home/zlq/gamit10.40下,在終端輸入命令1 s查看文件是否齊全,然后利用命令tar-xzvf分別解壓這些文件。在正式開(kāi)始安裝之前,還需要進(jìn)行一些編譯修改工作。

在gamit10.40文件夾下進(jìn)入到gamit.10.40中,找到fixdrv,在該文件夾中找到armake.f文件,修改其中的解算起止時(shí)間,將時(shí)間上限由2010改為2110,只有這樣才能保證軟件可以正常解算2010年之后的數(shù)據(jù)。

上面的修改完成以后記得保存。然后在軟件文件夾下找到libraries,在終端cd libraries,利用gedit命令修改其中的Makefile.config文件。具體做法是在終端輸入命令:sudo gedit Makefile.config,這時(shí)系統(tǒng)會(huì)彈出文本編輯框,需要修改的地方有三處:

1) 修改X11的路徑。將#Generic(will work on any system if links in place)這一行下面X11環(huán)境前的#去掉,保存為:

X11LIBPATH/usr/lib/i386-linux-gnu

X11INCPATH/usr/include/x11

2) 修改gamit的內(nèi)部參數(shù)。分別是MAXSIT(最大測(cè)站數(shù))、MAXSAT(最大衛(wèi)星數(shù))、MAXATM(最大天頂延遲數(shù))、MAXEPC(最大觀測(cè)歷元數(shù))。找到它們并修改如下:

MAXSIT 60;

MAXSAT 32;

MAXATM 25;

MAXEPC 2880.

3) 修改文件中的操作系統(tǒng)版本號(hào)。首先打開(kāi)終端,輸入命令uname-a查看自己系統(tǒng)的版本號(hào),只需記下前四位即可。然后在Makefile.config文件中找到如下內(nèi)容:

#……for Linux from 0.0.1 to 3.0.0…# OS ID Linus 0001 3001

將3001改為自己系統(tǒng)版本號(hào)的前四位即可。

以上三步都做完后,記得保存,然后關(guān)閉即可。

下面開(kāi)始正式的安裝工作。在終端進(jìn)入到gamit10.40文件夾下,找到安裝腳本文件install-software,先要添加可執(zhí)行屬性,在終端輸入:chmod+x install-software,然后輸入命令:./install-software進(jìn)行安裝。因?yàn)橹耙呀?jīng)完成了對(duì)Makefile.config文件的修改,所以執(zhí)行安裝后一路回復(fù)y即可。經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間的編譯之后,顯示globk installed,最后提示是否建立gg鏈接,也就是gamit/globk的快捷方式,回復(fù)y即可。至此,安裝順利完成了。

3.3配置軟件路徑

GAMIT/GLOBK安裝完成后,還不能正常運(yùn)行,還需要在主文件夾下的.cshrc文件中加入軟件的相關(guān)路徑。在根目錄下的etc文件夾中找到csh.cshrc,將其復(fù)制到用戶目錄下并重命名為.cshrc,在該文件中加入:

set path=(/home/zlq/gamit10.40/com /home/zlq/gamit10.40/gamit/bin/home/zlq/gamit10.40/kf/bin /home/zlq/gamit10.40/help /usr/local/bin /sbin/bin /usr/ccs/bin ＄path)

setenv HELP-DIR/home/zlq/gamit10.40/help/

保存修改,關(guān)閉文件。然后回到終端輸入:source.cshrc.這樣,路徑就生效了。在終端輸入gamit的測(cè)試命令doy,顯示關(guān)于day of year(年紀(jì)日)的幫助信息,說(shuō)明軟件可以運(yùn)行了。

4　安裝過(guò)程中遇到的問(wèn)題與解決方法

整個(gè)安裝的過(guò)程并不簡(jiǎn)單,筆者在安裝的時(shí)候也遇到一些問(wèn)題,好在都一一解決了。在這里將幾個(gè)比較常見(jiàn)的錯(cuò)誤及其解決方法簡(jiǎn)單介紹一下。

1) ubuntu14.10是一個(gè)比較新的版本,其自帶的gcc編譯器是版本號(hào)較高的4.9,如果直接通過(guò)sudo apt-get install gfortran來(lái)安裝gfortran編譯器,那么系統(tǒng)默認(rèn)安裝的也是版本號(hào)較高的gfortran,這樣在編譯gamit時(shí)就會(huì)出一些錯(cuò)誤導(dǎo)致安裝不能順利進(jìn)行。解決這一問(wèn)題的辦法是在系統(tǒng)上安裝低版本的gcc和gfortran,具體方法前文已有說(shuō)明,這里不再贅述。

2) 安裝完成后發(fā)現(xiàn)sh-get-nav、sh-get-rinex等命令無(wú)法使用。解決這一問(wèn)題的方法是在gg文件夾下的com文件夾里,找到相應(yīng)的文件,將第一行的tcsh修改為csh.

3) 在編譯gamit時(shí)報(bào)錯(cuò),錯(cuò)誤信息如下:

rnx2crx.c:87:13: warning: built-in function ‘y0’ declared as non-function [enabled by default]

rnx2crx.c:87:34: warning: built-in function ‘y1’ declared as non-function [enabled by default]

rnx2crx.c:108:6: error: conflicting types for ‘getline’

/usr/include/stdio.h:671:20: note: previous declaration of ‘getline’ was here

rnx2crx.c:559:6: error: conflicting types for ‘getline’

/usr/include/stdio.h:671:20: note: previous declaration of ‘getline’ was here

rnx2crx.c: In function ‘putdiff’:

rnx2crx.c:671:9: warning: '0' flag ignored with precision and ‘%d’ gnu-printf format [-Wformat]

rnx2crx.c: In function ‘put-clock’:

rnx2crx.c:689:9: warning: '0' flag ignored with precision and ‘%d’ gnu-printf format [-Wformat]

make: *** [rnx2crx] Error 1

Failure in make-gamit-install-software terminated

這一問(wèn)題的實(shí)質(zhì)其實(shí)是getline這個(gè)函數(shù)發(fā)生沖突,解決這一問(wèn)題的辦法是在/home/zlq/gamit10.40/gamit/utils/rnx2crx.c中修改所有的getline為mygetline,使用gedit命令進(jìn)行編輯修改即可。

5　結(jié)束語(yǔ)

在Linux系統(tǒng)上安裝gamit/globk是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程,在實(shí)際的操作過(guò)程中總會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題,雖然本文結(jié)合筆者自身成功安裝的經(jīng)驗(yàn)在很多方面作了詳細(xì)講解,但是不可能涵蓋所有細(xì)節(jié),只能在一定程度上幫助初學(xué)者少走一些彎路。只有結(jié)合實(shí)際,多嘗試,多積累,在實(shí)踐中不斷探索,才能在學(xué)習(xí)Gamit的道路上越走越遠(yuǎn)。

[1]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.

[2]魏二虎,曹起,李征航. GAMIT軟件的教學(xué)使用簡(jiǎn)析[J]. 測(cè)繪地理信息,2012(5):23-25.

[3]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(3):173-182.

[4]維基百科.Ubuntu[OL].(2012-05-16).http://zh.wikipedia.org/org/wiki/Ubuntu.

[5]王國(guó)舉,尤寶平. GAMIT/GLOBK 10.40在Ubuntu10.10系統(tǒng)下安裝詳解[J]. 全球定位系統(tǒng),2012,27(4):67-70,76.

[6]劉志廣,占偉,孟憲剛. Ubuntu系統(tǒng)平臺(tái)的GAMIT/GLOBK 10.35安裝詳解[J]. 全球定位系統(tǒng),2009,34(5):52-56.

[7]劉憶智.Linux從入門到精通[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[8]王志強(qiáng),李軍. GAMIT使用指南[J]. 全球定位系統(tǒng),2002,27(2):36-39.

[9]GAMIT官網(wǎng).GAMIT/GLOBK downloads[EB/OL].(2011-11-08) http://www.gpsg.mit.edu/

A Detailed Explanation of GAMIT/GLOBK 10.40 Installation Under Ubuntu 14.10

ZHAO Liqian,PENG Junhuan,LI Shuhui

(SchoolofLandScienceandTechnology,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083,China)

GAMIT/GLOBK is a GPS data processing software with high precision. It is widely used in analysis of crustal deformation, relative position calculation of ground stations and satellite orbit determination and so on. GAMIT can run on all Unix and its derived systems. The installation of GAMIT/GLOBK under Linux is a compilation of source code in fact. The process of installation seems to be very complex because that most researchers know little about Linux. This paper will describe the whole process of the successful installation of this software in detail and the problems encountered and solutions, which is based on ubuntu 14.10 system.It provides reference for the peer.

GAMIT/GLOBK; data processing; Linux; compile

2016-01-11

國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):41374016;41104025;41330634); 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(編號(hào):SKLGED2013-4-8-E); 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(編號(hào):35832015084)

P288.4

A

1008-9268(2016)03-0108-05

趙立謙(1991-),男,碩士生,主要研究方向?yàn)镚NSS數(shù)據(jù)處理與衛(wèi)星定軌。

彭軍還(1964-),男,博士,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)教授,博導(dǎo),主要研究方向?yàn)榇蟮販y(cè)量數(shù)據(jù)處理。

李淑慧(1977-),女,博士,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)講師,主要研究方向?yàn)镚PS電離層電子含量反演。

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.03.023

聯(lián)系人： 趙立謙 E-mail: 402596199@qq.com