Fedora 10下GAMIT軟件的安裝及應用分析

蒲朝旭，余代俊，朱逍賢

(成都理工大學現代工程測量技術及應用研究所，四川成都 610059)

Fedora 10下GAMIT軟件的安裝及應用分析

蒲朝旭?，余代俊，朱逍賢

(成都理工大學現代工程測量技術及應用研究所，四川成都 610059)

GAMIT軟件主要是用于定位和定軌的GPS數據分析軟件包，也是進行高精度GPS數據處理最優秀的軟件之一。本文對GAMIT軟件的平臺搭建、軟件的安裝、參數的設置以及利用GAMIT軟件進行高精度數據處理的步驟進行了詳細的介紹，并且對利用GAMIT軟件解算出的GPS站點基線結算成果進行了比較細致的分析說明，實踐表明利用精密基線解算成果能夠對地殼的運動變化進行探測。

GAMIT；GPS；基線解算；高精度數據處理；Fedora

1 引 言

隨著GPS定位技術以及精密工程測量學、地球動力學等的飛速發展，各個領域對于GPS數據處理的精度要求越來越高。高精度GPS數據處理在國家和城市控制網的建立以及變形監測等要求高精度數據處理領域的應用越來越廣泛[1]。

GAMIT軟件[2]是由美國麻省理工學院和美國加利福尼亞大學海洋研究所共同研制的，它主要是用于定位和定軌的GPS數據分析軟件包，也是世界上最優秀的GPS精密數據處理軟件之一。在使用精密星歷的情況下，采用高精度的數據起算點時，其解算出的長基線精度可以達到10-9的量級，短基線的精度亦能優于1 mm。GAMIT軟件由于可以免費申請獲得、源代碼開放、更新速度快、解算精度高以及能夠進行數據的自動化處理等優點，在國內外得到了廣泛的應用。但其受運行平臺限制以及解算文件輸入輸出比較多、參數設置較復雜，給用戶的使用帶來了諸多的不便[3]。

本文以IGS站數據的處理為例，對GAMIT軟件的安裝、設置以及數據處理和分析等進行了較為詳細的介紹和說明。

2 軟件的安裝與設置

2.1 VMware 8與Fedora 10的安裝與配置

(1)運行VMware 8安裝程序，按照程序的安裝向導進行軟件的安裝。

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

(3)在安裝好VMware和新建好虛擬機之后，將該新建虛擬機的CD-ROM設備更換為ISO文件讀取并指定Fedora 10系統(目前最新版本為Fedora 17)[4]的ISO安裝文件路徑，按照系統的安裝向導完成系統的安裝。

值得特別注意的是，安裝Fedora時需要安裝Development Tools和XWindow Development選件，安裝了Development Tools，后續就不需要單獨安裝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。

(4)為了讓Linux系統與Windows系統之間能夠交換數據，同時能夠在Linux系統和Windows系統之間任意的切換鼠標，而不用按Ctrl+Alt+Esc來釋放鼠標，需要安裝VMware-tool工具包。

先將系統的CD-ROM設備文件設置為VMware安裝目錄下的linux.iso文件，然后在菜單欄上點擊“VM”-＞“Install VMware Tools”，在出現的安裝向導中使用如下命令進行安裝:

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

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

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

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

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幫助系統壓縮包

kf.10.4.tar.gz kf軟件壓縮包

libraries.10.4.tar.gz庫文件壓縮包

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地圖數據壓縮包

templates.10.4.tar.gz數據模板壓縮包

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

MAXSIT測站數缺省值為:45，不變

MAXSAT衛星數缺省值為:28，修改為30

MAXATM天頂延遲參數缺省值為:13，修改為25

MAXEPC歷元數缺省值為:2 880，不變

注意:最大測站數和時段數等參數設置需要根據分析計算的環境進行設定，比如內存、硬盤以及CPU處理數據的性能而決定，如果設置過大則會導致編譯或者GAMIT軟件運行過程中出現錯誤。

(3)將/libraries/Makefile.config中的MAXATM 13改為25。同時設置X11的路徑如下:

X11LIBPATH:/usr/X11R6/lib

X11INCPATH:/usr/X11R6/include/X11

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

(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進行一個連接，連接到登陸路徑中。

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

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。

因為在控制臺中運行程序時，使用的是bashshell，若不改寫Cshell配置文件，會導致系統無法從路徑中調用到GAMIT命令。

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

(8)進入linux系統之后，輸入命令doy，如果能夠正確顯示當前系統的時間，則表示GAMIT軟件安裝成功，否則安裝失敗。

3 GAMIT軟件數據處理

利用GAMIT軟件[6～9]進行GPS數據處理的過程主要包括GAMIT軟件文件更新、GPS數據準備、GAMIT軟件配置文件準備、GAMIT軟件計算。

下面選擇每年的同一時間，每個站點均有數據，且能夠兼顧網形的情況下，以中國區URUM、BJFS、KUNM、XIAN和WUHN五個IGS連續運行參考站的數據處理為例，簡要說明利用GAMIT軟件進行數據處理的過程。

3.1 GAMIT軟件文件更新

在進行GAMIT軟件解算之前需要對～/gg/tables文件夾下的相關文件進行更新。

(1)來自IERS的地球自轉參數表文件utl(國際事件系統表)、pole(極移參數)需要每日或者每月更新。

(2)章動表文件nutabl、太陽星歷表文件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)接收機和天線信息列表文件rcvant.dat在有新儀器加入時需要更新。

(4)衛星數目、編號等信息列表文件svnav.dat在有新衛星加入時需要更新。

(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面參數表文件gdetic.dat和天線高以及相位中心模式參數表文件antmod.dat文件也需要進行更新。

當然，如果條件允許，每次進行數據處理之前均更新所有文件。

3.2 數據準備

以該5個IGS站點2008年年積日為100的數據為例建立工程目錄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下載所需的IGS站指定日期的觀測數據到rinex文件夾中。自動獲取觀測數據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 配置文件準備

(1)在下載好原始數據文件之后，回到工作目錄，打開終端輸入命令:

#sh_setup-yr 2008-doy 100

該命令即會將/gamit/tables目錄下可以用來解算2008年第100日的觀測文件的參數表連接到/pgga/tables目錄下。

(2)手工建立初始坐標文件(L文件)，可以輸入如下命令自動生成:

#grep POSITION?.08o＞tmp.rnx

#rx2apr tmp.rnx 2008 100

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

其中，pgga為解算的項目名稱。

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

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

當該命令執行完成之后，可以看到在工作目錄中新建了許多個文件夾，如archive、control、gfiles等。

如果在執行該命令過程中出現問題，可以根據相應的錯誤信息，手工下載相應的文件放入相應的文件夾后再執行該條命令即可完成相應文件的配置和下載。

(4)完成上步之后，在process.defaults、site.defaults中配置相應的參數，同時還需要配置包含天線高、天線類型、接收機類型等相關信息的station.info文件，測段分析策略sestbl.文件，對各站點所使用的鐘差、大氣模型以及先驗坐標進行約束的sittbl.文件。其中，process.defaults、site.defaults和station.info文件在rinex觀測文件中相關信息準確的情況下，軟件可以自動配置，對于sestbl.文件和sittbl.文件則需要根據情況而定。

3.4 數據處理計算

在完成上述數據準備和配置文件的配置之后，即可進行數據的自動解算處理。

(1)在命令行中輸入以下命令即可完成基線的自動解算。

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

參數說明:

-expt:指定四個字符的工程名pgga；

-d:指定待處理數據的年份和年積日；

-copt:數據處理完成之后待壓縮的文件類型；

-dopt:數據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進行相關文件的生成。當生成相關文件之后，可以使用sh_check_ sess命令對剛才生成的文件進行檢查，查看相關文件是否生成正確。

(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 數據分析

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IGS站點的原始觀測數據，采用IGS精密星歷，觀測時間為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文件中查看標準化均方差(nrms)，所有的數據處理結果均小于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，其解算結果就比較可靠，甚至不需要檢查其他指標[10]。本例中解算了2006年～2009年第100個年積日(4月上旬)共4年的5個站點之間的基線，基線長度的相對精度都可以達到10-9的量級。表1即是2006年第100個年積日的觀測數據進行基線解算的成果及精度。

基線解算成果及精度 表1

4.2 數據分析

將該4期的數據進行整理分析，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其變化量比較穩定，且變化量比較小，可以認為其相對位置比較穩定。而烏魯木齊至北京房山、烏魯木齊至昆明的基線變化趨勢一致。而網形中與西安站點連接的基線變化比較復雜，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，由此可以推測出汶川地震對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 各條基線長度累積變化量折線圖

圖2是這10條基線長度從2006年～2009年這4年的變化趨勢折線圖(圖中假定2006年各點的基線長度變化量為0，而后續各年在2006年的基礎上各點的基線變化量)，該折線圖同樣能夠反映出地球表面陸地的運動趨勢。

5 結 語

GAMIT軟件是一款大型的高精度GPS數據處理軟件，在長基線的解算中其相對精度能夠達到10-9的量級，能夠完全滿足地球動力學、GPS氣象學等學科的精度要求。本文詳細介紹了GAMIT軟件的安裝和各種參數的配置過程，對利用GAMIT軟件進行高精度GPS數據處理進行了詳細的討論。文中對采用GAMIT軟件解算的4年同站點數據進行了對比分析，從中可以得出利用精密基線解算成果能夠對地殼的運動變化進行探測。但是GAMIT軟件的應用比較復雜，需要在實踐中不斷摸索、交流和總結，以使其能夠為實際的生產作出更大的貢獻。

[1] 葛茂榮，劉經南.PC-GAMIT軟件及其應用[J].測繪通報，1997(2):21～23.

[2] 西安測繪研究所.GAMIT/GLOBK軟件數據處理手冊[C].2004(6).

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

[4] 李蔚澤.從理論與實踐:Fedora Linux全方位學習[M].北京:科學出版社，北京科海電子出版社，2009.4.

[5] 李征航，張小紅.衛星導航定位新技術及高精度數據處理方法[M].武漢:武漢大學出版社，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，2009(2):86～89.

[9] 鄂棟臣，詹必偉，姜衛平等.應用GAMIT/GLOBK軟件進行高精度GPS數據處理[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，主要從事工程測量和攝影測量與遙感。