基于GAMIT的北京市CORS网高精度GPS基线解算
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【摘 要】本文使用高精度GPS数据处理软件GAMIT对北京市CORS网基准站数据进行了处理，介绍了运用GAMIT进行GPS数据处理的方法和解算用到的控制参数的设置，总结了数据准备和处理过程的一些经验和技巧；引入合适数量的IGS全球站参与联合解算，得到了毫米级的高精度基线解算成果。
【关键词】GPS；GAMIT；连续运行参考站系统；基线解算
随着GPS测量与定位技术的快速发展和普及应用，它在城市测量中所起的作用已越来越重要。当前，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位参考站系统（Continuous Operational Reference System，CORS）已成为城市GPS应用的发展热点之一，不但发达国家已建立或正在建立及扩充CORS系统，我国部分省份及发达地区主要城市也已建成或正在建立省、市级CORS系统。CORS基准站作为CORS系统的基础，它可以作为城市各级GPS控制网的基准点，随着CORS基站的建设和连续运行，就形成了一个以永久基站为控制点的网络，可以大大提高城市测量的速度与效率。因此如何高精度的处理各基准站组成的城市CORS网的GPS观测数据，得到高精度的基线解算成果就成为了城市GPS测量和相对定位需要解决一个问题。
1 北京市CORS网基本情况
北京市连续运行参考站综合服务系统于2006年开始正式投入运行，包含15个基准站和1个中心站， 在全市范围内均匀分设。基准站主要负责GPS观测数据的采集，并将数据实时传输到中心站， 由中心站以实时和后处理两种模式进行解算及结果。
2 GAMIT软件的介绍
随着GPS 技术在大地测量学、精密工程测量、地壳形变监测、GPS气象学及地球动力学等领域的广泛应用， GPS数据的精密处理技术得到了广泛的重视。国内外研制出了很多优秀的GPS 数据精密处理软件， 其中包括伯尔尼天文研究所开发研制的BERNESE 软件， 美国国家航空航天局（NASA）喷气推进实验室（JPL）开发的GIPSY软件， 以及麻省理工学院（MIT）和斯克里普斯研究所（SIO）共同开发的GAMIT 软件[4]。
GAMIT高精度GPS数据解算软件具有免费申请获取及使用、解算精度高、自动化处理程度高、开放源代码等优点，在国内得到了广泛的使用。
2.1 GAMIT的组成
GAMIT数据处理软件由以下七个主要模块组成：
ARC 轨道积分程序，根据给定的卫星轨道初值和动力模型参数用数值积分的方法给出卫星轨道和变分方程的数值解[1]；
MODEL 观测值模型程序，由观测数据文件组成观测方程；
SINCLN 单差自动修复周跳程序，基于非差和星间单差观测值线性拟合发现及修正周跳[1]；
DBCLN 用双差线性拟合进一步修正周跳；
CVIEW 人工交互的方式修复周跳和删除不好的观测值；
SOLVE 利用双差观测按最小二乘法求解参数[1]；
CFMRG 创建SOLVE程序所需的M-file文件[1]
对GPS观测数据进行解算的过程就是通过一次或多次使用这些模块或程序，按步骤依次对观测数据进行处理，以得到需要的结果。
2.2 gamit所使用的数据类型
GAMIT软件所使用的数据类型可以分为三类，如表1至表3所示。
可见GAMIT软件正常解算所需的数据种类复杂，故数据准备工作十分重要，这也反映了GAMIT软件的精密程度很高，因此需要大地测量学和天文学等学科提供的各类数据文件。
从北京市政务网络中心获得了2012年7月份的9个CORS基准站的GPS观测数据，这九个基准站分别是BISM十三陵、DAXN大兴、DSQI东三旗、MYUN密云、PING平谷、THKO汤河口、XIJI西集、YANQ延庆、ZHAI斋堂。这些站点的接收机类型有5个为TRIMBLE 5700，2个为TRIMBLE NETR5，2个为LEICA GRX1200；均为24小时全天候观测，采样时间间隔为15s。GAMIT使用的观测数据为Rinex格式，如果所得观测数据不是Rinex格式，则使用dos2unix命令将其转换为Rinex格式。
国际GNSS服务组织（International GNSS Service，IGS）在东亚区域有足够的全球跟踪站提供全天24小时的观测数据，为了获得高精度的基线解算结果，我们一般需要引入具有准确先验坐标的IGS全球站参与联合解算，为此本文引入了BJFS北京房山、CHAN吉林长春、GUAO乌鲁木齐、KUNM云南昆明、LHAZ拉萨、SHAO上海佘山、TWTF台湾新竹、ULAB蒙古乌兰巴托、WUHN湖北武汉等9个IGS全球站参与联合解算。这些全球站的gps观测数据可以从IGS官方站点（ ftp： //garner/uscd/edu /pub或ftp：//cddis.gsfc.nasa.gov/pub）下载，数据格式为压缩形式，通过常规解压获得形如bjfs2000.12d的d文件，再使用GAMIT自带的CRX2RNX命令对其进行转换化为形如bjfs2000.12o 的o文件。
引入IGS全球站的地理位置分布情况如图1所示。
3.1 对测站及控制文件重新配置
表2中的4种测站及控制文件需要和进行处理的GPS数据相匹配，才能保证解算过程不出现错误。为此对从IGS资源服务器下载的station.info、session.info、sestbl.、sittbl. 文件进行重新配置。
（1）station.info文件。该文件记录了测站的接收机型号、天线类型、天线高、设备运行的起始时间等信息。IGS全球站已全部包含在内，需要我们自己添加本地CORS站点的相关信息，这些信息可以参照CORS站的GPS观测数据文件o文件中的信息。