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1、GAMIT/GLOBK 安装中的问题及利用其生成GPS 测站时间序列的实践张智慧1 刘静1 易长荣21：中国科学院青藏高原研究所，北京，1000852：天津市控制地面沉降工作办公室，天津，300061摘要：GAMIT/GLOBK 作为精密处理GPS 观测数据的科研软件，随着GPS 的广泛应用，已经被广泛的应用于板块运动监测，地壳形变测量，活动断裂观测，大气可降水分析，电离层观测等研究领域。但由于其数据处理过程复杂，一直少有系统全面的数据处理经验总结发表出来。本文系统总结论述了从该软件的安装到利用该软件生成GPS 测站观测时间序列的整个过程：GAMIT/GLOBK 源代码的下载及参数修改，GCC
2、 编译器的修改，编译和安装，GAMIT/GLOBK 的安装，GAMIT/GLOBK 的批处理；对于进行GPS 数据精密处理的初学者，具有重要的实际参考价值。关键词：GAMIT/GLOBK 安装数据处理时间序列全球定位系统GPS(Global Position System)，近年来已在国民经济和国防建设的各个领域得到了广泛应用，如利用GPS 进行导航定位，工程测量与放样，测时与授时等1-3。而由于其高精度，全天候，自动化等特点，GPS 更是被广泛应用于板块运动监测，大地形变测量，活动断裂观测，地面沉降监测，大气可降水分析，电离层观测等大地测量和气象研究中1-14。目前国内外已经开展了众多该方面
3、的观测计划，例如北美西部板块边界观测的PBO 计划（ Plate Boundary Observatory），美国南加州GPS 观测网SCIGN 计划（ The SouthernCalifornia Integrated GPS Network)，日本的密集GPS 观测台阵，中日合作JICA 计划，中国地壳运动观测网络，中国沿海各城市开展的地面沉降监测等15，16。利用GPS 进行大地形变和气象研究，正热火朝天，方兴未艾。GPS 观测的迅速发展必然要求GPS 数据处理方法的迅速跟进。对地壳运动和形变每年数十毫米乃至毫米量级位移量的解算，只能采用专业机构开发的复杂的科研软件进行。目前，被广泛采用
4、的、较为成熟的精密处理GPS 观测数据的科研软件主要有：瑞士伯尔尼大学天文学院开发的BERNESE Rothacher et al., 1990、美国航空航天局喷气发动实验室（JPL）开发的GISPY/OASIS Webb and Zumberge,1995和美国麻省理工学院（MIT）等机构联合开发的GAMIT/GLOBK (GPS At MIT/GlOBal Kalman filter) King and Bock, 199517 。而GAMIT/GLOBK 以其高精度，及其对科研院所免费开源，和持续的升级改善，被广为采用。GPS 数据精密处理的过程极为复杂，要求对处理过程相当的掌握才能保证
5、解算结果的可靠性、准确性。由于GAMIT/GLOBK 的非商业性，对于该软件使用少有专业培训，同时由于处理过程的复杂和专业用户间的交流较少，一直缺乏全面的处理经验发表出来。对于利用该软件进行数据处理，往往只能根据其宽泛的软件说明摸索进行。而目前国内已有文献对于该软件安装和使用过程的论述大都存在：论述或浅尝辄止，可操作性不强，或对软件具体处理过程一笔带过、不予详细说明等问题18-22，有鉴于此，笔者在反复研读软件说明，结合处理中国科学院青藏高原研究所在藏南地区的连续GPS（TigiCAS）观测数据，及向GAMIT/GLOBK开发团队请教的基础上，总结了该软件的安装及利用其生成时间序列的过程。1
6、GAMIT/GLOBK简介GAMIT/GLOBK 是GAMIT 与GLOBK 两大模块的合称，是一款以精密分析GPS 观测数据的科研软件。GAMIT（Gps At MIT）模块为美国麻省理工学院（MIT）开发，主要由ARC（轨道积分），MODEL（组成观测方程）,SINCLN（单站修复周跳）,DBLCLN（双差自动修复周跳）,CVIEW（交互修复周跳）,SOLVE（双差求解）六个模块组成，可解算地面观测站相对位置和卫星轨道（基线解算）及其它参数18，19，22。GLOBK（Global Kalman filter）模块为斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oce
7、anography）和哈佛大学（HarvardUniversity）共同研究开发，其基本功能在实现基线平差（卡尔曼滤波），能够将不同大地测量观测手段得到的解（比如GPS，VLBI 及SLR）合并得到统一框架下的大地测量意义下的结果23，24。该软件主要运行于UNIX/LINUX 工作站，同时开发有SUN（OS/4 及Solaris2）， HP， IBM/RISC，DEC 工作站版本。本文介绍基于PC 机上FC4 系统的GAMIT/GLOBK 软件安装过程及利用该软件生成GPS 观测站的时间序列。根据流程，本文将分三部分依次展开论述，即：GCC 编译器的安装，GAMIT/GLOBK 的安装，GA
8、MIT/GLOBK 对GPS 观测数据的处理（生成时间序列）。2GAMIT/GLOBK的安装由于GAMIT/GLOBK 是以源代码形式提供，且代码采用fortran 和cshell 脚本混合编写，因此对于软件的安装需要gcc 编译器编译之后才能进行。2 .1 gcc编译器的安装gcc-4.0 以前版本采用的fortran 编译组件g77，其最大同时编译文件数默认为100，远低于GAMIT/GLOBK 用到的文件数，所以必须对gcc 进行修改；虽然gcc-4.0 之后采用gfortran，已经没有文件数的限制，但是GAMIT/GLOBK 10.32 及以前版本用gfortran 编译时尚不稳定，
9、为可靠起见，建议使用gcc4.0 以前版本，这里选择下载gcc3.4.6。gcc 编译器源代码的下载地址：ftp:/gcc.gnu.org ，或者：http:/gcc.gnu.org ；gcc 编译器源代码的修改：将下载的gcc-3.4.6.tar.gz 文件解压缩，在libf2c/ libI77/下找到fio.h 文件，将该文件中define MAXUNIT 100，的100 改为10000 并保存文件，则完成对于gcc 编译器的修改。建立和安装目录平行的gcc-3.4.6_obj 目录后，完成安装的主要步骤如下表所示： 2.2 GAMIT/GLOBK的安装GAMIT/GLOBK 源代码可从
10、：http:/www-gpsg.mit.edu/simon/gtgk/down.htm，上申请帐户下载，科研使用可免费申请。一般在/usr 目录下新建gamit 目录，下载的源代码保存于此。正式安装前，需对程序安装的系统配置文件Makefile.config 进行相应设置25。2.2.1 系统配置文件设置Makefile.config 文件保存在压缩的libraries 文件包内，需要先对压缩文件包进行解压。#tar -xvzf libraries.10.32.tar.Z /解压压缩文件libraries 文件夹由于Makefile.config 文件自带路径中没有FC4,只有RH-FC1-3
11、 与FC5,在对照查看Linux 系统中存在的文件路径后，选择如下RH-FC1-3 对应的：X11LIBPATH /usr/X11R6/libX11NCLPATH /usr/X11R6/include/X11与GAMIT 数据处理相关的参数设置有：MAXSIT 最大观测站数， MAXSAT 最大卫星数，MAXATM 最大天顶延迟参数，MAXEPC 最大历元数，可根据数据处理的实际要求进行必要修改。2.2.2 GAMIT/GLOBK 的正式安装通过命令窗口进入安装代码所在目录，给予install_software 文件以可执行属性。#chmod +x install_software执行inst
12、all_software 安装#./install_software /注意激活安装的./命令顺序操作命令作用1 ./gcc-3.4.6/configure -prefix=/usr 配置最终编译路径2 make bootstrap 编译gcc 并存放于gcc-3.4.6_obj 中3 make install 将编译结果从gcc-3.4.6_obj 安装到/usr4 gcc -v 查看目前gcc 版本，确认新版本成功安装安装过程中，根据界面提示进行操作即可；根据系统配置不同，安装所需时间不定。2.2.3 命令路径及环境变量的配置在安装完成的最后，系统会提示你进行相关软件命令路径及环境变量的设
13、置，可根据当前用户shell 情况进行对应的设置。当前用户shell 为C-shell 的设置在当前用户根目录的.cshrc 中进行。用任意编辑器打开.cshrc 文件，在其中添加以下条目：setenv HELP_DIR /usr/gamit/helpsetenv INSTITUTE ITPset path=($path /home/bin /usr/gamit/com /usr/gamit/gamit/bin/usr/gamit/kf/bin)保存文件，则软件路径及环境变量设置成功。到目前，整个GAMIT/GLOBK 软件已经安装成功。检测是否成功安装，可通过输入任意GAMIT/GLOBK
14、命令来检测，比如makexp,如果出现命令说明，基本可以证明软件已经成功安装，有异，则须排查改正错误所在或重新安装。以上方法，在不同的Linux/Unix 系统版本上只要稍作对应于系统的设置，即可成功借鉴。2.2.4 GMT 的安装虽然到上一步，对于GAMIT/ GLOBK 软件本身的安装已经完成，但想完整的运行GAMIT/GLOBK 则还需要调用绘图软件GMT。该软件可在：http:/gmt.soest.hawaii.edu/ 上下载代码手动安装或参照相关指导选择自动安装。在安装完成后，需要在c-shell 配置文件中加入软件命令调用路径，即将/usr/gmt/bin 加入.cshrc 文件
15、中，示例如下： set path=($path /home/bin /usr/gamit/com /usr/gamit/gamit/bin/usr/gamit/kf/bin /usr/gmt/bin )2 GAMIT/GLOBK对GPS观测数据的处理GAMIT/GLOBK 对于GPS 观测数据的处理是通过GAMIT 与GLOBK 两个模块分别完成。GAMIT 模块主要进行基线解算，生成单天解h 文件等。GLOBK 模块则完成对h 文件的后处理，它可对多天或多期或多种观测手段（比如VLBI、SLR 等）结果进行综合处理。对GPS 数据的处理，有分步处理和批处理两种方式25，这里介绍最为常用的批处
16、理方式。3.1 处理前的准备GAMIT/GLOBK 软件本身对于一些文件和数据提供网络下载途径，但是为了方便处理，在没有对相关设置分布充分了解的情况一下，最好在正式处理前做好准备。3.1.1 数据管理及工程目录的建立对于所有参与解算GPS 数据，一般应分年并在年下按年积日保存，因为GAMIT/GLOBK对于数据的解算，是以日为单位分别进行计算的，且如此存储方便（众多）数据管理；GAMIT对数据的处理分工程进行，每次数据的处理都需要建立一个唯一的工程目录，在该目录下建立brdc，gfiles,rinex 三个目录，以存放处理过程中的所需和产生的文件。.1.2 数据的准备Rinex 格式的观测数据。对于非Rinex 格式的数据，需转换为R
