利用GAMIT解算珠海GPS/MET的大氣可降水量

摘 要：GPS探測水汽具有高精度、高分辨率、易于維護以及可全天候觀測等優點。介紹利用地基GPS資料反演大氣可降水量（PWV）的原理及方法。以珠海GPS/MET為例，探討GAMIT在ubuntu上的安裝、參數表文件的設置、天頂總延遲的解算以及PWV的反演等步驟。

關鍵詞：GAMIT 大氣可降水量 GPS/MET

中圖分類號：P457文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0249-01

近年來，GPS作為一種新的大氣探測手段，在反演大氣可降水量（PWV）中的應用中受到極大地重視。由于GPS探測水汽具有高精度、高分辨率、易于維護以及可全天候觀測等優點，自20世紀90年代后期以來，許多國家和地區相隨繼建立了國家級和地區級的GPS觀測網[1]。隨著GPS/MET技術的發展，我國不斷大力開展相應的應用研究和業務試驗。

1 地基GPS資料反演大氣可降水量的原理

GPS衛星信號越過大氣層時，受到電離層和對流層的折射影響造成信號的延遲。大氣的延遲分為電離層延遲和天頂總延遲（ZTD）。電離層延遲可忽略不算。ZTD由靜力延遲（ZHD）和濕延遲（ZWD）構成。ZTD一般通過GPS數據處理軟件解算，而ZHD可由相關模型算得。ZTD減去ZHD得到相應的ZWD，再通過ZWD與PWV之間的轉換關系即可得到大氣可降水量。

2 GAMIT的安裝與配置

目前高精度解算GPS觀測數據的軟件主要有GAMIT、Bernese以及GIPSY/OASIS。GAMIT由于具備可免費申請獲取、開放源代碼、更新速度快、解算精度高等特點，在我國應用相當廣泛。

2.1 GAMIT的組成

GAMIT解算程序由7個模塊[2]組成：ARC、MODEL、SINCLN、DBCLN、CVIEW、CFMRG、SOLVE。GAMIT利用雙差觀測值，組成與觀測值和參數相關的非線性數學模型，采用最小二乘算法反復迭代來估計測站的相對位置軌道和地球自轉參數對流層天頂延遲參數大氣水平梯度參數，得到的載波相位整周模糊度分別為實數和整數的約束解及松弛解。

2.2 GAMIT的安裝

文中采用最新版的GAMIT 10.4，運行在ubuntu 12.10操作系統上[3]。在ubuntu系統的/opt/目錄下建立gamit文件夾，存放從ftp：//chandler.mit.edu/updates/source 下載gamit所需的安裝文件。在/opt/gamit/目錄下，運行終端命令：csh./install_software，進行安裝。然后將/opt/gamit/com、/opt/gamit/gamit/bin和/opt/gamit/kf/bin加入到ubuntu的PATH中以及將/opt/gamit/help加入.bashrc文件中。

2.3 參數表文件的設置

2.3.1 sites.defaults文件

本文配置不使用FTP自動下載，并設置station.info文件不自動更新等。

2.3.2 process.defaults文件

本文設置使用RINEX頭文件中坐標，采樣頻率為30s，歷元數目為2880等。

2.3.3 station.info文件

本文中的時間信息Session Start設置為2012 202 0 0 0、Session Stop設置為2012 202 23 59 59。

3 以珠海GPS/MET為例的解算過程

3.1 資料說明

以珠海GPS/MET[4]為例，選取2012年7月20日（年積日為202）0時0點至23時59分（UTC時間）作為解算時間段。用TEQC軟件對觀測數據進行質檢、合并以及修改采樣頻率。并選取北京房山、上海、昆明等4個國際跟蹤站的相應數據參與計算。

3.2 天頂總延遲的解算

在ubuntu系統中建立/home/rinex目錄，并放入相應的RINEX文件。利用GAMIT的自動批處理sh_gamit程序的解算步驟如下。

（1）在/home/work下，運行命令： sh_setup-yr 2012

（2）tables目錄下修改sites.defaults、process.defaults、station.info等表文件。

（3）在/home/work下，運行命令：sh_gamit-expt scal-d 2012 202 –orbit IGSF

在work/202下生成oscala.202。用sh_nrms程序檢查其的可靠性。本例中nrms的平均值為0.1896，符合標準。

3.3 GPS/PWV的反演

終端運行命令：sh_metutil-f oscala.202-m*2020.12m-i 3600。其中，*2020.12m為對應的氣象文件；-i為時間間隔，3600表示1小時。得到含大氣可降水量met_qscal.12202。

4 結語

GAMIT軟件的安裝對于不同版本的linux操作系統會有一定的差別，但參數表文件的配置是一致的。

GAMIT軟件是一款高精度、開源的GPS大型解算軟件，十分適合科研應用。在使用過程中會遇到各種的問題，需要在實踐中不斷摸索和研究。

GAMIT 批處理程序sh_gamit在配置完相關參數表文件后，即可自動從原始數據文件解算出結果，非常方便快捷。

參考文獻

[1]趙文化，曹靜，毛田，等.華南地區GPS-TEC監測產品分析與設計[J].廣東氣象，2008（5）：8-11.

[2]俞炳，周媛，聞春華.江西省GPS/MET水汽監測系統設計[J].氣象與減災研究，2010（2）：60-63.

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

[4]任文斌.地基GPS/MET探測設備維護及產品應用[J].廣東氣象，2011（6）：64-65.