高校毕业生专业优势在JLCORS网络解算中的应用

李 旸，刘俊清

（1. 长春大学，吉林 长春 130022；2.吉林省地震局，吉林 长春 130117）

高校毕业生专业优势在JLCORS网络解算中的应用

李 旸1，刘俊清2

（1. 长春大学，吉林 长春 130022；2.吉林省地震局，吉林 长春 130117）

应用GNSS后处理软件GAMIT/GLOBK对JLCORS网络参考站坐标进行解算。选择周边IGS站作为控制点，采用卫星轨道、站点松弛解策略。最终获得41个站近3年的单天解时间序列，东西向坐标NRMS值平均为1.35，WRMS值平均为2.50。同时对GAMIT处理单天解流程以及处理过程中应注意的有关问题做了较详细的讨论，对区域级CORS系统的高精度数据处理和分析具有重要参考价值。

GNSS；GAMIT；时间序列；ITRF08

P315.69

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2017.04.019

1674-8565（2017）04-0105-04

2017-07-07

2017-10-10

李旸（1988-），男，吉林省长春市人，毕业于长春工业大学，硕士，助教，现主要从事高校学生就业创业等方面的工作。E-mail: 1070911808@qq.com

0 引言

GNSS数据处理分为预处理与后处理，前者通常使用TEQC软件[1]把接收机输出的二进制格式数据转换为标准的RINEX格式，然后对站观测数据历元、周跳、多路径效应等进行检查与评估。数据预处理之后，可以输入后处理程序进行严格的去粗差、平差处理，获得测站坐标、测站运动速度及网边长等。目前主流的高精度后处理软件有GAMIT/GLOBK、GIPSY、BERNESE。

GAMIT/GLOBK软件[2]是目前全球三大高精度GNSS后处理软件之一，80年代由MIT（麻省理工学院）与加州理工学院的海洋研究所（SIO）联合开发，在UNIX操作系统的服务器上运行。GAMIT部分处理载波相位的双差观测量，参数估计方法使用最小二乘算法进行，GLOBK部分采用卡尔曼滤波算法，可以综合其它大地测量数据进行整体平差，使用精密星历及IGS站作为控制点，对于长基线的解算结果，公认的相对精度最高可达10-9[3,4]，较短基线的解算结果精度为毫米级。经过几代GNSS科学家的不懈努力，后处理程序的功能得到不断增强，目前是10.5版本，未来计划增加俄罗斯GLONASS系统及中国BEIDOU系统的数据后处理功能。这一软件是目前国内各大高校和研究机构使用的GNSS处理软件，大多用于教学及地球动力学研究。本文使用GAMIT/GLOBK软件进行JLCORS网络参考站后处理，详细介绍了处理方案。

1 GAMIT/GLOBK软件使用方法

GAMIT/GLOBK使用FORTRAN语言编写，由许多功能模块组成，这些模块均可以独立地运行。按其程序使用方法可分成两个大的部分，即数据准备和数据处理。另外，开发者开发了大量的linux shell脚本[5-7]，组织各个模块的运行。GLOBK软件实际上是卡尔曼滤波器(卡尔曼滤波理论是一种对动态系统进行数据处理的有效方法，它利用观测向量来估计随时间不断变化的状态向量)，他的主要功能是联合多种测量数据进行动态平差。GLOBK的主要输入是经GAMIT处理后的h-file和近似坐标，当然，它亦已成功地应用于综合处理其它的GPS软件（如Bemese和GIPSY）产生的数据以及其它大地测量和SLR观测数据。GLOBK的结果主要包括：测站平均坐标、测站时间序列、测站速度以及不同时段GNSS卫星的轨道参数，GLOBK的功能还包括有效地检验各种约束条件对结果的影响，通常在后处理中用非常宽松的约束条件，这是为了在GLOBK处理过程中可以根据不同需要进行相应参数的强约束。GAMIT在数据处理阶段有5个核心模块，其结构图如图1所示。

图1 GAMIT部分模块组成示意图Fig.1 The schematic diagram of GAMIT modules

图中，ARC对卫星轨道进行积分，卫星轨道的确定是用卫星运动方程进行数值积分的；MODEL模块是对观测方程求偏导数；AUTCLN自动修复周跳，周跳修复模块还包括：SINCLN(单站自动修复周跳)、DBLCLN (双站自动修复周跳)、CVIEW (人工修复周跳)；CFMRG的功能是为最后一个模块创建观测方程文件(M-file)，选择和定义相关参数；SOLVE模块是使用最小二乘法获得观测方程的最优解。还有一些辅助模块：MAKEXP是一个shell脚本，组织数据准备部分各个程序；MAKEJ用来生成GNSS卫星的钟差文件；MAKEX是标准化输入文件，其功能是把原始观测数据的格式（RINEX）转换成GAMIT的标准文件格式；BCTOT（NGS．TOT）将星历格式（RINEX、SP3、SP1）转换成GAMIT所需的文件格式；FIXDRV为在数据处理的最后阶段组织各个批处理脚本。

在GNSS数据后处理中的输入数据准备部分是非常重要的，也是工作量比较大的一个步骤，GAMIT部分处理过程大致可归结为两大部分，即输入数据准备和数据处理。

（1）输入数据准备部分：首先是JLCORS所有参考站30秒采样率的RINEX文件，然后测站先验坐标文件及测站观测信息文件的编辑，下载更新各种表文件及卫星轨道文件等。选择几个测站的观测数据进行解算，用来估计观测数据的质量，还可以在后面的处理中有目标的修改解算方案。

（2）数据处理部分：这部分主要执行一个程序（FIXDRV）生成批处理文件，这个过程中需要调用GAMIT部分的5大模块来完成。这些模块可以单独运行，如果出现错误以及结果不符合要求，需要单独运行相应的模块重新计算。

评定GPS测站坐标精度的一个重要指标是坐标重复率，在几个时段处理中使用，是观测网内符合精度的指标，它的值越小，坐标的内符合精度就越高，坐标质量就越好，反之，内符合精度越低，质量就越差。坐标重复率的计算公式[7]如下：

式中，n表示同一参考站同步观测时段数，Ci表示一个时段某一坐标分量或基线长度，为各时段的加权平均值，为该时段对于分量Ci的方差。

2 吉林省连续运行GNSS参考站系统（JLCORS）介绍

CORS系统理论源于上世纪八十年代，加拿大首先提出了一个“主动控制系统（Active Control System）”的概念。经过多年的发展，现在连续运行参考站系统（CORS）能够常年连续不断地运行。服务于地球动力学、地震监测、变形监测、高精度中短期天气状况的数值预报等。它不仅满足各种测绘、基准需求，还满足地震地壳形变监测需求[8-10]。目前，很多国家建立了国家级、区域级的CORS网络，吉林省连续运行参考站网络（Jilin Continuously Operating Reference Station，JLCORS）由吉林省测绘局建设（图1），图中黑色正三角表示设计参考站。是我国地区（省）级的连续运行的参考站网络系统，它通过在全省范围内建立的永久性参考站，通过网络互联，构成新一代的网络化的大地测量系统，把全球定位系统（GNSS）这一高新技术综合应用于吉林省的大地测量、工程测量、气象监测、地震监测、地面沉降监测以及城市地理信息系统等领域，2014年12月已经建成49个站并投入运行[11]。

图2 JLCORS基准站分布图Fig.2 The distribution map of JLCORS reference station

3 时间序列结果

GAMIT部分是处理GNSS观测的差分观测量，这种方法需要很多次迭代过程，计算时间较长。而且处理时间根据观测网内的观测站数量呈指数，一般40～50个站的网比较合适，如果测站数量大于这个数，需要分成多个网来处理。在单天解处理过程结束后，GAMI会同时给出待估计参数的紧约束和无约束结果。在JLCORS坐标时间序列研究中，需要单天无约束松弛解。需要指出的是，在处理过程中我们对卫星轨道和测站坐标均施加了一定的约束，其中部分测站予以水平向 5cm，垂向 10cm 的约束。单天松弛解在测量学中称为无基准解，还需要把单天解融入到一个无基准区域网，做坐标七参数相似变换将其转入ITRF2008参考框架，部分结果如表1所示。

表1 JLCORS参考站(EDAO)坐标时间序列

4 结论

GAMIT/GLOBK程序作为高精度GNSS后处理软件，适合处理40～50个站的中等规模的CORS网，对于网端基线需要引入对流层改正模型，可以设定每2小时计算一个改正数，对于网内相邻点，具有较短的基线长度，可以不考虑对流层折射影响。由于JLCORS网络参考站为连续观测站，数据量巨大，采用30s采样率参与计算，这样就可以剔除一些多路径影响严重的时段，提高解算精度。对于控制点的选择，可以搜索周边观测质量好的ISG站或者陆态网站，需要4个以上的基站就能满足精度要求。

[1]ESTEY L H，MEERTENS C M. TEQC: The Multi-Purpose toolkit for GPS/GLONASS Data [J]. Gps Solutions，1999，3（1）: 42-49.

[2]HERRING T，KING R，MCCLUSKY S. Introduction to Gamit/Globk [J]. Massachusetts Institute of Technology，Cambridge，2008.

[3]丰勇，郭义. GPS连续运行参考站系统（CORS）原理及应用 [J]. 内蒙古科技大学学报，2010，29（4）: 298-301.

[4]李克，刘俊清，盘晓东，等 . 2000—2007 年期间长白山天池火山区地壳变形监测与分析 [J]. 地震地质，2009，31（4）: 639-646.

[5]肖根如，甘卫军，殷海涛 . GIPSY 软件的 GPS 数据处理策略及应用 [J]. 地球物理学进展，2014，25（4）: 1508-1515.

[6]HUGENTOBLER U，SCH R S，FRIDEZ P，et al. Bernese GPS Software: Version 4.2 [M]. University of Berne，2001.

[7]李军，王继业，熊熊，等 . 东北亚地区 GPS 观测数据质量检测和分析 [J]. 武汉大学学报（信息科学版），2006，31（3）: 209-212.

[8]李晓亮. CORS系统的构建与应用 [D]; 中国地质大学（北京），2014.

[9]聂兆生，黄勇，刘刚，等 . 湖北 CORS 系统数据质量评估分析 [J]. 大地测量与地球动力学，2013，33（6）: 53-56.

[10]唐力明，李成钢，张建国，等 . GPS/CORS 精密区域地表位移动态监测技术研究 [J]. 测绘通报，2010，（5）:6-9.

[11]张晨侠，刘俊清，丁广. JLCORS 观测数据质量检测与评估 [J]. 防灾减灾学报，2015，31（3）: 71-75.

Application of Professional Advantages of College Graduates in JLCORS Network Solution

LI Yang1, LIU Jun-qing2

(1. Changchun University, Jilin Changchun 130022, China;2. Jilin Earthquake Agency, Jilin Changchun 130117, China)

We use the professional advantages of college graduates, and combine production organization to expand the practice and application. GNSS post-processing software GAMIT/GLOBK, the JLCORS network reference station to carry out the solution. Select the peripheral IGS station as a control point, using the satellite orbital relaxation solution strategy. Finally one day nearly 3 years of the 41 station sequence, something to coordinate NRMS for an average of 1.35, with an average of 2.50 WRMS. Should pay attention to the problem of GAMIT treatment process and single day solution treatment process is discussed in detail, the CORS system of high precision data processing and analysis has important reference value

GNSS; GAMIT; Time series; ITRF08