GPS數據處理軟件Bernese5.0應用

曲 超

GPS數據處理軟件Bernese5.0應用

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Barnese是一款優(yōu)秀的GPS定位和定軌軟件，既能進行精密單點定位又能進行基線解算，對于大觀測量的數據解算來說，具有運算速度快、質量優(yōu)的特點。本文介紹了使用Bernese5.0軟件處理數據的方法，并通過計算6個IGS跟蹤站的數據將求差、非差結果與IGS結果進行了對比分析。

Bernese軟件是瑞士伯爾尼大學人文研究所研究開發(fā)的高精度GPS數據處理軟件，該軟件同時還能處理GLONASS和SLR數據。Bernese軟件既能處理GPS雙差數據，也能處理GPS非差數據，其數學處理模型以及處理方法都是同行中領先的。這也使得CODE數據分析中心用該軟件計算獲得的數據產品在IGS數據綜合時給予較高的權限。BERNESE是目前國際上比較成熟的高端GPS精密應用軟件之一，其雙差模型和非差模型都在GPS數據處理軟件中取得了很大成就。不僅可以進行GPS精密定位定軌、電離層和對流層監(jiān)測應用，還可以應用于低軌衛(wèi)星定軌、衛(wèi)星鐘差計算、高精度時頻比對等。

數據處理步驟

創(chuàng)建工程

Bernese軟件安裝配置好以后，雙擊桌面快捷方式運行Bernese。①選擇菜單“Campaign-〉Edit list of campaigns”，添加自己的工程目錄名（026），鼠標點擊下方的“Save”保存。②選擇菜單“Campaign-〉Select active campaign”，選擇剛創(chuàng)建的026工程進行激活。③選擇菜單“Campaign-〉Create new campaign”，鼠標點擊下方的“Run”，創(chuàng)建工程目錄以及子目錄。

準備數據

本文選用了CHAN、DAEJ、KUNM、LHAZ、SHAO、TNML、WUHN六個IGS站2013年1月4日全天的數據。下載原始觀測文件（o）、導航文件（n）IGS格式的精密星歷文件（sp3）、IGS格式的精密鐘差文件（clk）、地球自轉參數文件（erp）、偽距間偏差文件（DCB文件），求差數據處理時還需要提供電離層文件（ION）和測站固定文件（FIX），另外還需要提供測站所在板塊文件（PLD）、測站速度場文件（VEL）和測站坐標文件（CRD）等。

圖1　下載數據

原始觀測文件（o）放入ORX和RAW目錄，精密星歷文件（sp3）、偽距間偏差文件（DCB）和地球自轉參數文件（erp）放入ORB目錄，這里需要注意將erp文件的擴展名改為iep，精密鐘差文件 （clk） 放入OUT目錄，電離層文件（ION）放入ATM目錄，板塊文件（PLD）、速度場文件（VEL）和坐標文件（CRD）放入 STA目錄。

本次數據處理下載2013年第127天的觀測數據以及相對應的精密星歷、精密鐘差、電離層、測站坐標等文件。選取中國6個IGS跟蹤站（wuhn、shao、guao、chan、bjfs、lhaz）的數據進行處理，下載后的數據見圖1。

提取測站信息

選擇菜單“RINEX-〉RINEX utilities-〉Extract station information”，從所有測站觀測文件中提取測站信息，生成的測站信息保存在STA目錄下面的*.STA文件中，之后需要對STA文件進行簡單的編輯，可以直接打開STA目錄下面的STA文件進行編輯，也可以通過菜單“Campaign-〉Edit station files-〉Station information”打開STA文件在程序界面上進行編輯，編輯前后發(fā)生變化的STA文件內容如圖2所示。

圖2　發(fā)生變化的STA文件內容

圖3　參數設置界面

圖4　非差處理結果

BPE非差數據處理

在進行數據處理之前需要首先設置好處理時段，選擇菜單“Configure-〉Set session/compute date”，選擇好日期（2012年1月26日）和處理時段號（Session Char），以第1處理時段為例，參數設置界面如圖3。

接下來需要對BPE的程序控制文件PCF（其中包含了大量的參數，決定了程序處理的步驟和選擇的計算模型）進行設置，選擇菜單“BPE-〉Edit process control file”，選擇非差處理控制文件PPP.PCF，若無特別要求，其中的大部分參數用戶無需更改，只需翻到PCF文件的最后一頁，對部分文件的文件名進行手動更改（V_ STAINF、V_PLDINF、V_CRDREF、V_PCV等）。

以上工作完成以后，就可以進行PPP非差數據處理了，選擇菜單“BPE-〉Start BPE process”，點擊下面的“Run”按鈕，自動進行BPE批處理，非差處理結果見圖4。

BPE求差數據處理

圖5　求差處理結果

求差批處理的數據準備階段與非差類似，但是求差相應需要電離層數據，基本步驟與非差數據處理相類似，只需要對時段表文件（SESSION.SES）進行編輯，設置好坐標固定文件（COORFIX.FIX），并將BPE的程序控制文件改成RNX2SNX.PCF即可，得到的求差結果見圖5。

結果分析

我們將每個IGS跟蹤站的求差處理結果、非差處理結果和IGS結果進行了比較，具體結果見表1。

從表1中對比結果可以看出，求差處理與非差處理所得結果相近，其結果與IGS公布的差異也多在厘米級范圍，個別測站的某個坐標出現分米級差異，可能是所采用數據的質量出現問題，或因網型問題產生。結合本次處理，總體來講非差處理所得到的數據與國際數據中心所提供的數據更為接近，相對更好，國際數據中心的解算精度非常高，因此以之作為標準參考數據比較科學合理。

結束語

通過對高精度GPS數據處理軟件的使用，我們認為Bernese與GAMIT相比，其優(yōu)點在于使用圖形用戶界面以及Windows操作系統(tǒng)平臺，給初學者提供了很大方便。本文選取了6個IGS跟蹤站2013年5月7日（年積日127）全天的觀測數據分別進行了非差處理和差分處理，在軟件運行過程中也出現了一些錯誤，不過隨后都進行了改正，并最終得到了較好的結果。

同時，想要用好這款軟件，需要對軟件各部分的功能做到較好的了解。首先要做到的就是在處理過程中將文件存放在正確的位置，程序在運行過程中出現的大多數的錯誤都是由于文件準備或者文件存放位置不正確導致的。如果在批處理運行過程中出現錯誤，一般可以在BPE子目錄下面生成的log文件中找到錯誤原因，然后就是需要根據具體的錯誤類型進行正確的判斷和合理的處理。

表1　處理結果對比表

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.017