GPS数据处理软件Bernese5.0应用

曲 超

GPS数据处理软件Bernese5.0应用

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Barnese是一款优秀的GPS定位和定轨软件，既能进行精密单点定位又能进行基线解算，对于大观测量的数据解算来说，具有运算速度快、质量优的特点。本文介绍了使用Bernese5.0软件处理数据的方法，并通过计算6个IGS跟踪站的数据将求差、非差结果与IGS结果进行了对比分析。

Bernese软件是瑞士伯尔尼大学人文研究所研究开发的高精度GPS数据处理软件，该软件同时还能处理GLONASS和SLR数据。Bernese软件既能处理GPS双差数据，也能处理GPS非差数据，其数学处理模型以及处理方法都是同行中领先的。这也使得CODE数据分析中心用该软件计算获得的数据产品在IGS数据综合时给予较高的权限。BERNESE是目前国际上比较成熟的高端GPS精密应用软件之一，其双差模型和非差模型都在GPS数据处理软件中取得了很大成就。不仅可以进行GPS精密定位定轨、电离层和对流层监测应用，还可以应用于低轨卫星定轨、卫星钟差计算、高精度时频比对等。

数据处理步骤

创建工程

Bernese软件安装配置好以后，双击桌面快捷方式运行Bernese。①选择菜单“Campaign-〉Edit list of campaigns”，添加自己的工程目录名（026），鼠标点击下方的“Save”保存。②选择菜单“Campaign-〉Select active campaign”，选择刚创建的026工程进行激活。③选择菜单“Campaign-〉Create new campaign”，鼠标点击下方的“Run”，创建工程目录以及子目录。

准备数据

本文选用了CHAN、DAEJ、KUNM、LHAZ、SHAO、TNML、WUHN六个IGS站2013年1月4日全天的数据。下载原始观测文件（o）、导航文件（n）IGS格式的精密星历文件（sp3）、IGS格式的精密钟差文件（clk）、地球自转参数文件（erp）、伪距间偏差文件（DCB文件），求差数据处理时还需要提供电离层文件（ION）和测站固定文件（FIX），另外还需要提供测站所在板块文件（PLD）、测站速度场文件（VEL）和测站坐标文件（CRD）等。

图1　下载数据

原始观测文件（o）放入ORX和RAW目录，精密星历文件（sp3）、伪距间偏差文件（DCB）和地球自转参数文件（erp）放入ORB目录，这里需要注意将erp文件的扩展名改为iep，精密钟差文件 （clk） 放入OUT目录，电离层文件（ION）放入ATM目录，板块文件（PLD）、速度场文件（VEL）和坐标文件（CRD）放入 STA目录。

本次数据处理下载2013年第127天的观测数据以及相对应的精密星历、精密钟差、电离层、测站坐标等文件。选取中国6个IGS跟踪站（wuhn、shao、guao、chan、bjfs、lhaz）的数据进行处理，下载后的数据见图1。

提取测站信息

选择菜单“RINEX-〉RINEX utilities-〉Extract station information”，从所有测站观测文件中提取测站信息，生成的测站信息保存在STA目录下面的*.STA文件中，之后需要对STA文件进行简单的编辑，可以直接打开STA目录下面的STA文件进行编辑，也可以通过菜单“Campaign-〉Edit station files-〉Station information”打开STA文件在程序界面上进行编辑，编辑前后发生变化的STA文件内容如图2所示。

图2　发生变化的STA文件内容

图3　参数设置界面

图4　非差处理结果

BPE非差数据处理

在进行数据处理之前需要首先设置好处理时段，选择菜单“Configure-〉Set session/compute date”，选择好日期（2012年1月26日）和处理时段号（Session Char），以第1处理时段为例，参数设置界面如图3。

接下来需要对BPE的程序控制文件PCF（其中包含了大量的参数，决定了程序处理的步骤和选择的计算模型）进行设置，选择菜单“BPE-〉Edit process control file”，选择非差处理控制文件PPP.PCF，若无特别要求，其中的大部分参数用户无需更改，只需翻到PCF文件的最后一页，对部分文件的文件名进行手动更改（V_ STAINF、V_PLDINF、V_CRDREF、V_PCV等）。

以上工作完成以后，就可以进行PPP非差数据处理了，选择菜单“BPE-〉Start BPE process”，点击下面的“Run”按钮，自动进行BPE批处理，非差处理结果见图4。

BPE求差数据处理

图5　求差处理结果

求差批处理的数据准备阶段与非差类似，但是求差相应需要电离层数据，基本步骤与非差数据处理相类似，只需要对时段表文件（SESSION.SES）进行编辑，设置好坐标固定文件（COORFIX.FIX），并将BPE的程序控制文件改成RNX2SNX.PCF即可，得到的求差结果见图5。

结果分析

我们将每个IGS跟踪站的求差处理结果、非差处理结果和IGS结果进行了比较，具体结果见表1。

从表1中对比结果可以看出，求差处理与非差处理所得结果相近，其结果与IGS公布的差异也多在厘米级范围，个别测站的某个坐标出现分米级差异，可能是所采用数据的质量出现问题，或因网型问题产生。结合本次处理，总体来讲非差处理所得到的数据与国际数据中心所提供的数据更为接近，相对更好，国际数据中心的解算精度非常高，因此以之作为标准参考数据比较科学合理。

结束语

通过对高精度GPS数据处理软件的使用，我们认为Bernese与GAMIT相比，其优点在于使用图形用户界面以及Windows操作系统平台，给初学者提供了很大方便。本文选取了6个IGS跟踪站2013年5月7日（年积日127）全天的观测数据分别进行了非差处理和差分处理，在软件运行过程中也出现了一些错误，不过随后都进行了改正，并最终得到了较好的结果。

同时，想要用好这款软件，需要对软件各部分的功能做到较好的了解。首先要做到的就是在处理过程中将文件存放在正确的位置，程序在运行过程中出现的大多数的错误都是由于文件准备或者文件存放位置不正确导致的。如果在批处理运行过程中出现错误，一般可以在BPE子目录下面生成的log文件中找到错误原因，然后就是需要根据具体的错误类型进行正确的判断和合理的处理。

表1　处理结果对比表

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.017