在Linux作業系統下安裝與執行GAMIT軟體

本文主要介紹了Linux作業系統中GAMIT的安裝過程，並結合範例介紹了其使用方法。

1、引言

隨著GPS技術的發展，在大地測量、工程測量、地球動力學、GPS氣象學等多種學科中得到廣泛的應用，精密解算GPS觀測資料的軟體也得到了重視與發展。國內外開發了許多GPS資料處理軟體，主要有著名的美國麻省理工學院（MIT）和斯克里普斯海洋研究所（SIO）開發的GAMIT軟體，美國宇航局（NASA）噴氣推進實驗室（JPL）研發的GIPSY-OASIS軟體，以及瑞士伯爾尼大學天文研究所研製的BERNESE軟體等幾種。本文主要介紹GAMIT軟體，其最主要的特點是其解算精度高，且免費開放原始碼，使用者可以根據需要對源程式做相應的修改，以便於科研工作。

2、GAMIT簡介

GAMIT可以解算衛星軌道、測站坐標、大氣延遲、整周模糊度等。它主要由以下幾個模組組成：ARC（軌道積分）、MODEL（組成觀測方程）、SINCLN（單差自動修復周跳）、DBLCLN（雙差自動修復周跳）、CVIEW（人工互動式修復周跳）、CFMRG（用於建立SOLVE所需的M檔案）、SOLVE（利用雙差觀測按最小二乘法求解引數）。

GAMIT軟體所需的資料是RINEX格式的，可以處理各種不同型號的GPS接收機採集的資料。目前，GAMIT軟體支援在UNIX和LINUX作業系統上執行，本文以GAMIT 10.2和LINUX RedHat 9.0為例來講解其安裝與使用過程。

3、軟體的安裝

3.1 LINUX系統的安裝

首先確保電腦上有足夠的空間來安裝LINUX，在這推薦至少有10G的空閒空間。LINUX系統的安裝可選擇從光碟安裝，硬碟安裝或網路安裝，一般選擇從光碟安裝。在光碟機中插入安裝光碟，從光碟引導後，根據安裝嚮導的提示，就能完成LINUX系統的安裝。

3.2 LINUX編譯器的更新

LINUX系統的C和Fortran編譯器系統預設的檔案選項中MAXUNIT為100，而GAMIT軟體原始碼中則要求MAXUNIT為10000。如果不進行修改而直接進行GAMIT軟體的安裝，則會產生很多的警告性錯誤，造成安裝後無法正常執行。安裝GCC的步驟如下：使用者可以從網站上（http://gcc.gnu.org）下載GCC編譯器2.95.3或以上版本的原始碼，拷貝至/usr/gcc目錄下,進入該目錄，用tar zxvf 命令將其解壓後，找到gcc-2.95.3/libf2c/libI77/目錄下的fio.h檔案，用vi命令開啟，將#define MAXUNIT 100這一行改為10000，儲存後，退到/usr/gcc目錄，重新進行編譯和安裝GCC。

3.3 GAMIT系統的安裝

從麻省理工學院的FTP伺服器（http://bowie.mit.edu）下載GAMIT軟體包，其中包括了軟體原始碼和安裝包。在LINUX系統中建立/usr/gamit目錄，將GAMIT安裝包目錄/source下的檔案拷貝至此，其中有安裝批次檔install_software和幾個以.tar.Z結尾的壓縮檔案，以10.2版為例，分別為：

install_software 安裝批次檔

com.10.2.tar.Z 元件壓縮包

gamit.10.2.tar.Z gamit軟體壓縮包

help.10.2.tar.Z 幫助系統壓縮包

kf.10.2.tar.Z kf軟體壓縮包

libraries.10.2.tar.Z 庫檔案壓縮包

templates.10.2.tar.Z 資料模組壓縮包

maps.10.2.tar.Z 地圖資料壓縮包

在安裝軟體前，要做一些相關設定。首先，要對安裝程式的組態檔Makefile.config進行修改。與系統相關的設定主要是庫檔案和編譯器的路徑設定，在linux redhat 9.0下設定的路徑為：

X11LIBPATH /usr/X11R6/lib

X11INCPATH /usr/X11R6/include/X11

與GPS資料處理相關的幾個引數為：

MAXSIT 最大測站數 預設值45

MAXSAT 最大衛星數 預設值30

MAXATM 最大天頂延遲引數 預設值49

MAXEPC 最大曆元數 預設值2880

以上幾個引數可根據使用者的實際研究需要作相應的修改。其次，由於install_software是用C shell寫的安裝指令碼，所以在執行install_software前要確保命令解釋程式為C shell，且install_software具有可執行的屬性，可用命令chmod +x為其新增可執行屬性。

做好這些準備就可以安裝軟體了，進入/usr/gamit目錄，執行命令./install_software，然後根據螢幕給出的提示給予回應，就可以完成安裝。

3.4 設定軟體路徑

等待上述安裝過程結束之後，並不能正常執行GAMIT軟體，要對.cshrc檔案設定。把路徑/usr/gamit/com、/usr/gamit/gamit/bin、/usr/gamit/kf/bin，加入到path。這樣做是因為我們在控制台中執行程式時，使用的是bash shell，若不改寫C shell組態檔，會導致系統無法從路徑中呼叫到GAMIT的命令。這樣GAMIT軟體才算真正地完成了安裝。

4、執行範例

本文選取了2006年，年積日為100天的安徽黃山（ahhs）、安徽馬鞍山（ahma）、江蘇常州（jscz）、江蘇高郵（jsgy）、上海奉先（shfx）、上海浦東（shpd）6個國內的GPS觀測站的觀測資料。

4.1 資料準備

建立rinex、eph、tables目錄和以年積日100命名的工作目錄。在rienx目錄中準備該天的所選用的各個觀測站的觀測檔案o-files。在eph目錄中準備導航檔案auto1000.06n，GPS衛星星曆igu13701.sp3，極移表pole.，TAI-UT1國際時間系統表ut1.，壞衛星資訊檔案svs_exclude.txt。在tables中建立：測站資訊檔案station.info,測段資訊控制檔案sestbl., 測站資訊控制檔案sittbl.,天線相位中心改正表antmod,dat,周跳的自動探測和修改命令表autcln.cmd，地球形狀參數列gdetic.dat，跳秒表leap.sec，月亮表luntab.，章動表nutabl.，太陽表soltab.，星號對照表svnav.dat，接收機及其天線型號對照表rcvan.dat。

上述的檔案，可以在網站（ftp://lox.ucsd.edu）下載2006年底100天的衛星星曆，以及2005年的太陽表、月亮表和章動表（這些表每年都要更新，因此要下載所處理資料當年的），其餘的檔案在安裝GAMIT時是自帶的，複製到對應的資料夾下即可。需要注意的是， station.info, sestbl., sittbl.這三個檔案，應該根據實際處理的情況做相應的修改。

編輯station.info檔案：首先開啟o-files,記錄每個選用台站的X、Y、Z方向的高度和接收機型號、天線型號，然後來校正station.info檔案中的資料，以求每一個站都有正確的天線高度等資訊。開始和結束時間形如：0 0 0 0 24 0 0，則天線資訊不僅適用於這一天，而且適用於以後的天，直到有更新的資訊。同一站的資訊可以出現多次，但不必相鄰，但必須是按時間先後順序排列的。

編輯sestbl.檔案：檔案選擇計算方案和設定與計算方案相應的引數。主要設定下面幾項：

A、Choice of Experiment

RELAX：定軌、定位、解ERP；

BASELINE：僅僅定位。

B、Choice of Observable

LC_HELP:用LC觀測解模糊度；

LC_RANGE:用LC觀測模糊度，但更強調偽距的作用；

LC_ONLY:用LC觀測，不解模糊度；

L1_ONLY:僅僅使用L1，解模糊度，對於幾公里的小網；

L2_ONLY:僅僅使用L2，解模糊度，對於幾公里的小網；

C、Zenith Delay Estimation

YES：解算天頂延遲估計；

NO：不解算天頂延遲估計。

D、Interval Zen

解算天頂延遲引數的時間間隔。

編輯sittbl.檔案：首先檢查是否包括每個選用測站的資訊，缺少的資訊要補全，然後對每一個站設定先驗約束。這裡主要是對台站在X、Y、Z方向擺動的作限制。

4.2 資料處理步驟

（1）用ln命令連結../rinex，../eph，../tables內的檔案到work；

（2）執行makexp程式建立所有準備檔案的輸出及一些模組的輸入檔案。系統會提示讓輸入試驗名、軌道名、year、doy、session number、概略坐標檔案、導航檔名，系統還會提示輸入取樣間隔、起始時間、歷元數。這樣，我們依次輸入pgga，pgga，2006，100，0，lpgga，auto1000.06n，60 0 0 1440即可。

（3）sh_sp3fit –-f igu13701_18.sp3 –-d 2006 099 100 –-t tpgga6.100

並將生成的*.099檔案改名為*.100

（4）makej auto1000.06n jauto6.100

（5）makex pgga.

（6）fixdrv dpgga6.100

（7）csh b*.bat

以上pgga為工程名稱，可以根據需要進行替換。

4.3 資料處理結果分析

此次資料處理例子是解算對流層天頂延遲的。結算的精度與可靠性主要看兩個方面：

（1）是否使用了足夠的資料。所得基線分量的精度是衡量這個標準是否滿足的標誌。此例中基線邊解算精度的統計如表1所示。

由表1可以看到，GAMIT解算得到的基線相對精度均優於對台站坐標和衛星軌道所加的約束10-3。

（2）對資料的擬合模型是否達到它的噪聲水平。滿足這個條件的判據是解的nrms（normalized rms）,即每個自由度的chi-square的平方根。其理論值是1，但實際上這個值在0.25左右才算正常，本例中nrms=0.28。如果這個值大於0.5，則意味著有殘餘的周跳，或是有嚴重的其它問題。

表 1

基線邊	基線長（m）	精度（m）	相對精度
AHHS- AHMA	221380.31016	0.00386	1.74×10-8
AHHS- JSCZ	288514.33161	0.00344	1.19×10-8
AHHS- JSGY	358731.77533	0.00354	0.99×10-8
AHHS- SHFX	335520.06794	0.00456	1.36×10-8
AHHS- SHPD	355131.54150	0.00496	1.40×10-8
AHMA- JSCZ	139674.63390	0.00490	3.51×10-8
AHMA- JSGY	149475.83358	0.00417	2.79×10-8
AHMA- SHFX	294612.54009	0.00580	1.97×10-8
AHMA- SHPD	293058.38336	0.00645	2.20×10-8
JSCZ- JSGY	114012.99629	0.00343	3.01×10-8
JSCZ- SHFX	176465.95374	0.00508	2.88×10-8
JSCZ- SHPD	165474.09440	0.00610	3.69×10-8
JSGY- SHFX	281897.78401	0.00498	1.77×10-8
JSGY- SHPD	264050.84049	0.00603	2.28×10-8
SHFX- SHPD	32751.45431	0.00630	1.92×10-7

5、結論

讀者可以根據以上的步驟進行GAMIT軟體的安裝與執行，不同的硬體設定，處理結果可能有微小的差異。從以上可以得到結論，GAMIT在LINUX系統上的處理結果是可靠的。然而，GAMIT為一複雜的GPS處理軟體，在實際使用時，會遇到各種各樣的問題，這就需要在實踐中不斷地摸索總結，這樣，才能熟練掌握它。