时间：2022-04-07 10:40:46
摘 要：GPS探测水汽具有高精度、高分辨率、易于维护以及可全天候观测等优点。介绍利用地基GPS资料反演大气可降水量（PWV）的原理及方法。以珠海GPS/MET为例，探讨GAMIT在ubuntu上的安装、参数表文件的设置、天顶总延迟的解算以及PWV的反演等步骤。
关键词：GAMIT 大气可降水量 GPS/MET
中图分类号：P457 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0249-01
近年来，GPS作为一种新的大气探测手段，在反演大气可降水量（PWV）中的应用中受到极大地重视。由于GPS探测水汽具有高精度、高分辨率、易于维护以及可全天候观测等优点，自20世纪90年代后期以来，许多国家和地区相随继建立了国家级和地区级的GPS观测网[1]。随着GPS/MET技术的发展，我国不断大力开展相应的应用研究和业务试验。
1 地基GPS资料反演大气可降水量的原理
GPS卫星信号越过大气层时，受到电离层和对流层的折射影响造成信号的延迟。大气的延迟分为电离层延迟和天顶总延迟（ZTD）。电离层延迟可忽略不算。ZTD由静力延迟（ZHD）和湿延迟（ZWD）构成。ZTD一般通过GPS数据处理软件解算，而ZHD可由相关模型算得。ZTD减去ZHD得到相应的ZWD，再通过ZWD与PWV之间的转换关系即可得到大气可降水量。
2 GAMIT的安装与配置
目前高精度解算GPS观测数据的软件主要有GAMIT、Bernese以及GIPSY/OASIS。GAMIT由于具备可免费申请获取、开放源代码、更新速度快、解算精度高等特点，在我国应用相当广泛。
2.1 GAMIT的组成
GAMIT解算程序由7个模块[2]组成：ARC、MODEL、SINCLN、DBCLN、CVIEW、CFMRG、SOLVE。GAMIT利用双差观测值，组成与观测值和参数相关的非线性数学模型，采用最小二乘算法反复迭代来估计测站的相对位置轨道和地球自转参数对流层天顶延迟参数大气水平梯度参数，得到的载波相位整周模糊度分别为实数和整数的约束解及松弛解。
2.2 GAMIT的安装
文中采用最新版的GAMIT 10.4，运行在ubuntu 12.10操作系统上[3]。在ubuntu系统的/opt/目录下建立gamit文件夹，存放从ftp：//chandler.mit.edu/updates/source 下载gamit所需的安装文件。在/opt/gamit/目录下，运行终端命令：csh./install_software，进行安装。然后将/opt/gamit/com、/opt/gamit/gamit/bin和/opt/gamit/kf/bin加入到ubuntu的PATH中以及将/opt/gamit/help加入.bashrc文件中。
2.3 参数表文件的设置
2.3.1 sites.defaults文件
本文配置不使用FTP自动下载，并设置station.info文件不自动更新等。
2.3.2 process.defaults文件
本文设置使用RINEX头文件中坐标，采样频率为30s，历元数目为2880等。
2.3.3 station.info文件
本文中的时间信息Session Start设置为2012 202 0 0 0、Session Stop设置为2012 202 23 59 59。
3 以珠海GPS/MET为例的解算过程
3.1 资料说明
以珠海GPS/MET[4]为例，选取2012年7月20日（年积日为202）0时0点至23时59分（UTC时间）作为解算时间段。用TEQC软件对观测数据进行质检、合并以及修改采样频率。并选取北京房山、上海、昆明等4个国际跟踪站的相应数据参与计算。
3.2 天顶总延迟的解算
在ubuntu系统中建立/home/rinex目录，并放入相应的RINEX文件。利用GAMIT的自动批处理sh_gamit程序的解算步骤如下。
（1）在/home/work下，运行命令： sh_setup-yr 2012
（2）tables目录下修改sites.defaults、process.defaults、station.info等表文件。
（3）在/home/work下，运行命令：sh_gamit-expt scal-d 2012 202 orbit IGSF
在work/202下生成oscala.202。用sh_nrms程序检查其的可靠性。本例中nrms的平均值为0.1896，符合标准。
3.3 GPS/PWV的反演
终端运行命令：sh_metutil-f oscala.202-m*2020.12m-i 3600。其中，*2020.12m为对应的气象文件；-i为时间间隔，3600表示1小时。得到含大气可降水量met_qscal.12202。
4 结语
GAMIT软件的安装对于不同版本的linux操作系统会有一定的差别，但参数表文件的配置是一致的。
GAMIT软件是一款高精度、开源的GPS大型解算软件，十分适合科研应用。在使用过程中会遇到各种的问题，需要在实践中不断摸索和研究。
GAMIT 批处理程序sh_gamit在配置完相关参数表文件后，即可自动从原始数据文件解算出结果，非常方便快捷。
参考文献
[1] 赵文化，曹静，毛田，等.华南地区GPS-TEC监测产品分析与设计[J].广东气象，2008（5）：8-11.
[2] 俞炳，周媛，闻春华.江西省GPS/MET水汽监测系统设计[J].气象与减灾研究，2010（2）：60-63.
[3] 刘志广，占伟，孟宪刚.Ubuntu系统平台的GAMIT/GLOBK 10.35安装详解[J].全球定位系统，2009（5）：52-56.
[4] 任文斌.地基GPS/MET探测设备维护及产品应用[J].广东气象，2011（6）：64-65.