GAMIT软件在天线高处理中的关键应用

GAMIT软件在天线高处理中的关键应用
王振辉;李富强;林韬;冯学胜
【摘要】对GAMIT软件与天线高处理有关的重要文件及参数之间的关系进行探讨，对基线解算结果文件（h文件）中GAMIT软件天线高改化结果进行分析，提出天线高改化的关键应用，为测绘用户在工程中运用GAMIT软件提供重要参考。

【期刊名称】《地理空间信息》
【年(卷),期】2015(000)005
【总页数】3页(P50-52)
【关键词】GAMIT;GNSS;天线高;量高方式;天线类型
【作者】王振辉;李富强;林韬;冯学胜
【作者单位】国家测绘地理信息局第七地形测量队，海南海口 570203;国家测绘地理信息局第七地形测量队，海南海口 570203; 海岛礁测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室，山东青岛 266510;国家测绘地理信息局第七地形测量队，海南海口 570203; 海岛礁测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室，山东青岛266510;国家测绘地理信息局第七地形测量队，海南海口 570203
【正文语种】中文
【中图分类】P228.41
海南连续运行卫星定位综合服务系统（简称HiCORS）自2011-07正式试运行以来，为岛内的用户提供了广泛的服务并得到认可。

基于HiCORS的GNSS数据精密后处理是提供的服务之一。

GNSS数据精密后处理采用GAMIT软件进行基线解
算。

目前的商用软件，如天宝TBC、徕卡LGO、南方STC、中海达HGO等，对
天线高的处理是根据美国国家大地测量局（NGS）公布的GPS天线参数以及国内各厂家的天线参数，通过软件自动进行天线高改正。

但是各商用软件所提供的GPS天线类型未能包含全部类型的天线，尤其是各厂家之间的GPS天线。

另外，考虑到在长基线数据解算中精度的可靠性和计算速度，因此，基于CORS的GNSS数据精密后处理采用GAMIT软件进行基线解算。

天线高的正确处理是GNSS数据精密处理的前提，本文对GAMIT软件天线高处理方法进行了深入研究。

对GAMIT中station．info、guess_rcvant．dat、hi．dat、rcvant．dat和antmod．dat等5个与天线高处理有关的重要文件及参数之间的关系进行了研究，对基线解算结果文件（h文件）中GAMIT软件天线高改化结果进行分析。

并通过实例，提出天线高改化的关键应用，为测绘用户运用GAMIT软件提供重要参考。

GAMIT根据上述5个文件中包含的GNSS接收机 /天线信息及参数进行天线相位中心改正。

这5个文件的准备涉及到GNSS接收机类型和天线类型的设置，因此，在天线高处理时应熟悉这些文件的用途及关系。

station．info为测站信息表，可在原文件格式的基础上手动生成，也可使用GAMIT的内部命令（sh_upd_ stnfo -files ．/rinex/*14o）自动生成。

无论以哪种方式，前提是rinex数据文件中的接收机类型和天线类型必须为美国国家大地测量局（National Geodetic Survey，简称NGS）官方网站上公布的类型[1,2]。

如果在实际工作中，所使用的GNSS仪器设备（如国产设备）类型及相关参数没
有在NGS上公布，可以先进行相位中心改正（利用该设备的天线参数），再将rinex文件中的天线高设置为相位中心高、接收机类型和天线类型设置为NGS所
公布的任意类型，最后在station．info文件中的量高方式（HtCod）设置为相位中心高的相应代码，如L1PHC。

GAMIT软件则会直接应用该天线高作为相位中心高而不再调用天线参数进行天线高改正。

guess_rcvant．dat可以将rinex文件中出现的接收机、天线类型对应至GAMIT 内部代码[1]。

在实际工作中，有时需要将各GNSS设备的原始观测文件格式转换成国际标准格式rinex进行数据处理。

由于转换软件、作业员习惯的不同，可能导致由原始观测文件转换成的rinex观测文件中接收机型号、天线类型等内容的不规范和不统一[3]。

通过此对应关系，确保GAMIT软件在后续数据处理过程能够顺利进行。

hi．dat文件包含了各种天线类型的不同天线量高方式所对应的相对于天线相位中心的改正数[3]。

GAMIT软件中针对不同的设备一共有35种量高方式，其中常用量高方式有以下3种：
1）DHARP，直量至前置放大器底部。

2）DHBCR，直量至天线座底部。

3）SLBCR，斜量至天线罩外边沿底部。

如果在hi．dat文件中没有项目中所使用的接收机、天线型号，可以参照其他接收机型号和天线类型的格式进行添加。

由上可知，GAMIT软件从rinex观测文件中提取测站信息，并生成station．info 文件，根据guess_recant．dat文件将接收机/天线型号转换为GAMIT代码，然后通过hi．dat文件将外业测量的天线高转换至天线相位中心，最后调用hisub、get_antpcv等内部函数以及antmod．dat文件，采用数学模型进行天线相位中心偏移和改正计算，从而将天线高严格改正至（瞬时）天线相位中心。

由上文可知，hi．dat文件共有35种量高方式，因此，在工程实践中，要使用hi．dat文件中对应设备的量高方式，避免天线高计算错误。

本文通过数据处理实例，提出GAMIT软件在天线高改正时所需要注意的事项。

本实例中数值的单位为m，实例的思路如下：
利用一个由4个控制点构成的同步环数据，针对观测数据所采用的仪器设备，利
用随机软件和NGS公布的天线参数分别进行天线高改正，得出改正后的天线相位中心高度。

再运用GAMIT软件，采用2套计算方案进行天线高改正，最后总结出正确的天线高改正方法及注意事项。

正确修正观测数据中的周跳和删除大残差观测值的数据编辑采用GAMIT软件里的AUTCLN模块自动运行[1]。

数据编辑工作完成后，生成干净的观测数据文件（X-文件），用于基线解算。

求解的基线向量全部为双差固定解。

基线解算采用IGS 精密星历，GAMIT软件中的主要模型和参数设置如下：
1）卫星钟差模型改正（用广播星历中的钟差参数）；2）接收机钟差模型改正（用根据伪距观测值计算出的钟差）；
3）电离层折射影响用LC观测值消除；
4）测站位置潮汐改正；
5）截止高度角为15°，历元间隔为10 s；
6）不考虑卫星轨道误差，即固定IGS轨道。

2.1 计算天线高真值
利用随机软件和NGS官方网站公布的天线参数改正后的天线高如表1所示，其中南方的设备是根据南方公司的软件进行改正的。

2.2 实验方案
2.2.1 方案一
将0418量高方式设置为天线座底部（代码为DHPAB），将0447、D110设置为前置放大器底部（代码为DHARP），将D075设置为相位中心高（代码为
L1PHC），如表2，并将station．info文件中各点的天线高设置为表2中的粗体数值，同时，各点rinex文件中的天线高要与station．info文件对应。

进行计算后，生成的结果文件（h文件）中的天线高改正见图1。

图1中，Offset（U,N,E for ARP）表示改正至天线座底部的高度，Offset
（U,N,E for L1）表示改正至L1相位中心的高度，Offset（U,N,E for L2）表示改正至L2相位中心的高度。

可知，GAMIT软件为了提高大地高的精度，默认让用
户将天线高改正至天线座底部，再通过NGS公布的天线参数进行精确改正至相位中心高。

从图1可知，4个控制点无论是采用DHPAB还是L1PHC、DHARP，改正后的
L1相位中心高与天线高均是0．091的差值。

0418和0447两个点改正正确，其他2个点改正错误。

可知，对于方案一，以相位中心高进行计算时，量高方式的
设置并没有正确改正天线高。

2.2.2 方案二
针对方案一的情况，本方案先对hi．dat文件进行分析。

hi．dat文件中
TRM29659．00天线类型的改正参数如表3所示。

由表3可知，TRM29659．00天线类型在GAMIT软件中的量高方式有4种：DHARP、DHBCR、SLBCR和DHTCR。

而方案一并没有按软件中的规定进行量高方式的设置，这是导致改正不正确的原因。

因此，将0418量高方式设置为前置放大器底部（代码为DHARP）；为了实验，将0447设置为斜高（代码为SLBCR）；将D075设置为相位中心高（代码为
L1PHC）；将D110设置为天线座底部（代码为DHBCR），如表4。

并将station．info文件中各点的天线高设置为表4中粗体的数值，同时，各点rinex
文件中的天线高要与station．info文件对应。

进行计算后，生成的结果文件（h
文件）中的天线高改正见图2。

从图2可知，按照hi．dat文件规定进行量高方式设置的控制点的天线高改正是
正确的，如0418和0447。

D110改正错误的原因是软件先将DHBCR的方式改
正至DHARP（1．338～0．035），再进行计算，这是对参数理解不透彻的原因，应设置为DHARP；而D075改正错误的原因是hi．dat文件的TRM29659．00
天线类型并没有L1PHC的方式，软件则默认按DHARP进行计算，因此对于此类情况（直接用相位中心高进行计算），计算前应该将TRM29659．00天线类型的常数（相位中心至前置放大器底部的距离为0．091）去除，如本实例应该用1．171（1．262～0．091）进行计算。

需要注意的是，在方案一中的0418设置为DHPAB的改正结果也是正确的，那是因为TRM29659．00天线类型并没有DHPAB的方式，软件则默认按DHARP进行计算。

2.3 实验分析
综上所述，可总结出GAMIT软件天线高处理的注意事项：
1）在工程实践中，在建立station．info文件时，针对不同的设备，应根据其天线类型，查看hi．dat文件中相应的量高方式及定义。

2）如果所采用设备的天线类型并没有在GAMIT中定义,那么先根据厂家提供的天线参数将天线高改正至相位中心高，然后选取GAMIT中已定义的任一种天线类型并确认此天线类型的参数，如TRM29659．00由前置放大器底部至相位中心的距离为0．091，再以该天线类型和改正后的天线高进行计算，并注意设置量高方式为前置放大器底部。

本文对GAMIT软件天线高处理方法进行实验研究，得到以下结论。

1）运用GAMIT正确地处理天线高改正，必须对 station．info、
guess_rcvant．dat、hi．dat、rcvant．dat和antmod．dat等5个与天线高处理有关的重要文件及参数之间的关系有清楚的认识。

2）在处理GAMIT中没有定义的天线类型时，必须对天线高改正后的结果进行比对分析，确保天线高改正结果的正确性。

【相关文献】
[1] Herring T A,King R W,Mcclusky S C． GAMIT Reference Manual GPS Analysis at MIT [M]． USA：Department of Earth,Atmospheric,and Planetary Sciences，2010
[2] 李义先．天线相位中心偏差对于GPS高程影响问题分析[J]．北京测绘，2012(2):59-61
[3] 何德平，郭彩立，王艳茹． GAMIT基线解算中天线高处理方法的探讨[J]．重庆建筑，2012(7):46-48
[4] 郭际明，史俊波，汪伟．天线相位中心偏移和变化对高精度GPS数据处理的影响[J]．武汉大学学报:信息科学版,2007(12):43-46
[5] 谭家兵，姚刚，刘星,等．天线高对GPS定位的影响初探[J]．测绘通报，2003(9):37-38
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[7] 吴正，胡友健，敖敏思,等． GPS天线相位中心改正方法研究[J]．地理空间信息，
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