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GAMIT软件在高速铁路高精度GPS网基线解算中的应用

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GAM IT软件在高速铁路高精度 GPS网基线解算中的应用 : 匡团结   王兵海

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GAM IT软件在高速铁路高精度 GP S 网基线解算中的应用
匡团结   王兵海
(铁道第三勘察设计院集团有限公司 , 天津  300251 )

Applica tion of GAM I T Software in Processin g of GPS Con trol Network Ba seli e w ith High Accuracy for H igh Speed Ra ilway n
Kuang Tuanjie   ang B inghai W
       摘 要 简要介绍了 GAM IT软件数据准备和数据处理步骤 , 并结合某城际首级 GPS控制网数据 进行基线解算和精度分析 ,结果表明 GAM IT软件在中长基线解算精度上 ,完全满足我国高速铁路高精 度 GPS网建设的要求 。 关键词  GAM IT  高精度 GPS Unix    随着我国大规模 、 高标准铁路建设的不断发展 ,对 于首级 GPS控制网*面坐标精度的要求越来越高 ,由 最初的分米级 ,提高到目前的厘米级甚至毫米级 。由 于种种原因 , GPS接收机随机附带的基线解算软件 ,已 越来越不能满足这种高精度控制网计算的要求 。*年 来 ,随着计算机技术的不断提高 , 高精度 GPS 数据处 理软件也在不断发展 , 其中 , 国际上著名的软件有 : 瑞 士 Bernese大学的 Bernese 软件 、 美国的 GAM IT软件 、 德国的 EPOS软件等 。其中 GAM IT接*于自由软件 , 在国内拥有大量用户 , 它是由美国麻省理工学院编制 的高精度 GPS定位定轨软件 ,目前已广泛应用于长距 离、 高精度 、 长时间的 GPS 定位数据处理 。对于短基 线来说 ,用随机附带的软件 , 一般可以满足其精度要 求 ,而对于中长基线随机软件则不能满足其精度要求 , 本文主要介绍如何应用 GAM IT软件对我国某城际铁 路首级 GPS控制网进行高精度定位解算 。 及了极移 、 、 闰秒 章动 、 频移和有关轨道的各种摄动改 正等多种因素的影响 , 其代码由 Fortran 语言编写 , 具 有处理结果准确 、 运算速度快 、 版本更新周期短以及在 精度许可范围内自动化处理程度高等特点 。它由多个 功能 不 同 并 可 独 立 运 行 的 程 序 模 块 组 成 。利 用 GAM IT可以确定地面站的三维坐标和对空中飞行物 定轨 ,在利用精密星历和高精度起算点的情况下 ,基线 - 9 解的相对精度能够达到 10 , 解算短基线的精度优于 1 mm ,是世界上最优秀的 GPS软件之一 。 *年 来 , 该 软 件 在 Thomas Herring 教 授 , Robert King博士 , Simon M cC lusky博士和有关专家共同努力 下 ,在数据自动处理方面已做了较大的改进 。该软件 不仅可在基于工作站的 Unix操作*台下运行 ,支持 X - W indow s, 而且可以在基于微机的 L inux *台下运 行 ,最大 测 站 数 和 时 段 数 由 分 析 计 算 的 环 境 决 定 。 GAM IT的解算精度高 ,可免费获取 , 并开放源代码 , 使 用者可根据需要进行源程序修改 ,相对 B ernese、 EPOS 和 GIPSY来说 ,在国内应用更为广泛 。

1  GAM IT 软件简介
GAM IT是由美国麻省理工学院 (M IT) 和美国加 利福尼亚大学 SCR IPPS 海洋研究所 ( SI ) 研制 , 基于 O GPS双差观测模型 ,用于大地测量目的的 GPS定位和

2  GAM IT 数据解算
高精度的数据处理软件 , 在数据处理之前必须要 做的就是数据的准备工作 ,这一点非常重要 ,没有准备 好相关文件 ,软件在运行过程中就会连续出现错误 ,最 终导致解算失败 , GAM IT也不例外 。 GAM IT在解算过程中会出现*俑隽偈钡氖淙
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定轨数据处理软件包 。 GAM IT 软件在数据处理时顾
收稿日期 : 2008 2 2 11 11 第一作者简介 : 匡团结 ( 1981 —) ,男 , 2007 年毕业于武汉大学测绘学院 大地测量与测量工程专业 ,工学硕士 ,助理工程师 。

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铁      道 勘 察

2008 年第 6 期

输出文件 ,因此 ,首先要做的就是各文件的存放工作 , 同时还需考虑各误差对基线解算的影响 。并对钟差改 正、 电离层改正 、 对流层改正 、 大气参数模型 、 光压模型 等给予适当的选择和定义 。 首先建立工作目录 , 如以年 +年积日为目录名建 立目 录 , 同 时 在 该 目 录 下 建 立 / rinex (原 始 观 测 文 件 ) 、 igs ( sp3 文件 ) 、 brdc (精密星历文件 ) ; 同时在这 / / 一级建立 / tables 目录 。 Tables 中包存放含如下一些 表格 : ① 建立测站的初始坐标 L 文件 lfile. 。 ② 输入天线高度值和观测信息控制表格文件 : sta2 tion. info、 sestbl 、 . 。 . sittbl ③ 找到对应时段 (一般以年区别 ) 的各种参数文 件 ,包括 : pole. 极移参数 ; ut1. 表 : luntab. 月球星历表 ;
soltab. 太阳星历表 ; leap. sec 从 1982 年 1 月 1 日以来

的 TA I - UTC 值的跳秒值 ; gdetic. dat大地水准面参数 表 ; antm od. dat 天 线 高 及 相 位 中 心 偏 移 模 式 参 数 ; svnav dat卫星数目 、 . 编号等信息 ; rcvant dat接收机及 . 天线类型信息 。

②m akexp 程序建立所有准备文件的输出及一些 模块的输入文件 。 ③m akej程序读取观测文件 rinex格式 , 得到用于 分析的卫星时钟文件 J 文件 。 ④m akex生成接收机时钟文件 K文件和观测文件 X 文件 。 ⑤ 建立与执行批处理 。 ⑥ 进行批处理工作 。 ⑦ 数据处理完毕之后 ,查看 o 文件 , postfit nrm s需 小于 015; 另外 ,查看基线精度是否出现异常 。 ⑧ 接着利用 GLOB K 进行*差 , 或利用同济大学
TGPPS 等软件执行*差 。 W

3  某城际数据处理与结果分析

某城际铁路客运专线 GPS 首级控制网由 5 个点 组成 ,其中以北京房山作为国际 IGS跟踪站 , GPS首级 控制网点位示意图如图 1 所示 。每天 24 h 连续观测 , 共使用 5 台 GPS接收机 (均为 Leica1230 ) 分两个时段 观测 (年积日分别为 346、 ) ,共计 48 h数据量 ,其解 348 算结果如表 1 和表 2 所示 。

211   数据准备 212   数据处理

图 1  GP S 首级控制网点位布置  
年积日
346 348

表 1  基线解算精度
Nr s m

表 2  基线边相对精度统计
基线边长名
B JFS - GPS 2 B JFS - GPS 3 B JFS - GPS 4 B JFS - GPS 5 B JFS - GPS 1 GPS 1 - GPS 2 GPS 1 - GPS 3 GPS 1 - GPS 4 GPS 1 - GPS 5 GPS 2 - GPS 3 GPS 2 - GPS 4 GPS 2 - GPS 5 GPS 3 - GPS 4 GPS 3 - GPS 5 GPS 4 - GPS 5

基线长 L / km
1061296 1281210 1281734 1131905 881560 401658 491305 221477 891895 631106 271117 431665 651897 321902 781363

精度 σL /mm
119 210 118 119 119 117 119 119 117 117 118 116 119 118 118

数据处理的步骤为 : ① 在数据目录下 ,使用 links day年积日工程名与 . tables的表文件进行连接 。

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   均方根残差 ( n r s ) 是衡量基线解算质量的最主 m 要的指标之一 , 要求 n r s 的值原则上最好小于 013。 m 如果 n r s值大于 015,则说明本次处理中仍有大周跳 m 未被清除 , 还需要查看自动清除周跳的总结文件 au2
tcln. sum , 或使用 CV IEW 进一步 人工 剔除 。本例 中

从表 2 中可以看出 ,基线长度的相对精度均可以达到 - 8 10 ,因此应用 GAM IT进行基线解算的结果是完全可 以信赖的 。

4  结论

GAM IT软件是一个大型而复杂 GPS处理软件 ,对 于高精度 GPS定位解算的基线处理 ,特别是对于大数 据量的观测来讲 ,具有运算速度快的特点 ,在基线处理

中能达到很好的解算精度 ,完全能够满足我国高速铁
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n r s = 01205 7 01205 8, 满足原则上的要求 。此外 , m 和

01205 7 01205 8

相对精度 (σL /L )
1176 × - 8 10 2155 × - 8 10 1138 × - 8 10 1146 × - 8 10 4128 × - 8 10 2158 × - 8 10 5168 × - 8 10 1168 × - 8 10 1194 × - 8 10 4122 × - 8 10 3169 × - 8 10 7119 × - 8 10 2113 × - 8 10 2188 × - 8 10 6168 × - 8 10

GPS交切技术在隧道地区测设中的应用 : 陈泽远

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GP S 交切技术在隧道地区测设中的应用
陈泽远
(铁道第一勘察设计院 , 陕西西安  710043)

  GPS交切是 GPS 定位技术与交切测量技术的结 合 ,是目前隧道地区交切桩控制测量的一种全新测设 方法 。长大铁路干线经常穿越隧道 , 增建二线勘察设 *锥涡枰懈呔鹊慕磺泄嵬ú饬 。传统的全站 仪交切测量方法 ,在越岭地段受到地形限制很难实施 , 特别是植被茂密 、 山势陡峭的越领地段 (有些地段线 路穿越自然保护区 , 测区封山育林 , 植被茂盛无法穿 越 ) ,采用全站仪交切贯通实施相当困难 (需要大面积 砍伐植被 ) 。*几年来 , 随着新技术的发展 , GPS已经 在各行业中发挥其高效 、 精确的优势 ,特别是在测绘方 面 ,利用 GPS测量手段 ,布设高精度控制网 , 已成为最 佳选择 。利用传统的交切测设理论 , 结合 GPS定位技 术解决越领地段长大隧道交切控制桩贯通测量问题 , 取得了很好的效果 。

1  隧道地区 GP S 交切贯通测设原理

收稿日期 : 2008 2 2 09 24 作者简介 : 陈泽远 ( 1983 —) ,男 , 2004 年毕业于西安科技大学测绘工程 专业 ,助理工程师 ,工学学士 。

路建设精密工程测量的精度要求 。 参 考 文 献
内陆地震 , 2001, 15 ( 4) : 355 2 358

[ 1 ]     ,王晓强 . 应用 GAM IT软件进行高精度 GPS定位解算 [ J ]. 李 杰

[2]  王天应 ,施   . GAM IT在 PC 机上的安装和使用 [ J ]. 地理空间 闯

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Applica tion of GPS Cross2 Cuttin g Techn ique i Survey i g of Tunnel Area n n
Chen Zeyuan
      GPS交切技术是隧道地区交切桩控制测量的一种全新测设方法 ,主要针对传统的全站仪 摘 要 交切放线在越岭地段受到地形限制难以实施而提出的 (特别是植被茂密山势陡峭的越领地段 ) 。结合 生产实践 ,以西康铁路增建二线为例 , 介绍隧道地区 GPS 交切贯通测设原理和具体实施过程 , 主要包 括 : 建立 GPS区域独立工程控制网 ,设计理论中线的转换 ,区域独立工程控制网下确定中线 , 中线理论 坐标计算及放样等 。 关键词   长大隧道贯通测量  GPS  交切桩控制测量   直接投影法   区域独立工程控制网 采用 GPS测量技术 ,利用隧道区域线路控制网资

料建立 GPS工程独立网 ,将直线边控制桩纳入到工程 独立网 ,采用 84 工程椭球直接投影 , 选择相应的抵偿 高程面 ,使得长度投影变形值不大于 25 mm / km。将 *面图线路设计理论中线的交点坐标 , 隧道进出口控 制桩坐标投影到抵偿坐标系下 , 利用计算出的工程面 坐标反算距离及角度 。在区域工程独立网下按照抵偿 坐标系计算出的角度及距离 , 从隧道进口端控制桩开 始以设计偏角推算方位至出口端控制桩 , 将方位闭合 差调整到某一个交点偏角上 , 实现方位贯通 。以调整 后的交点偏角和抵偿坐标系长度计算交点坐标 , 最后 一个交点坐标采用控制桩边与倒数第二边实交的方式 确定 。以区域工程独立网下的交点坐标和设计曲线要 素计算中线理论坐标 ,推算至出口端的控制桩里程 ,其 差值作为断链处理 。 利用线路 GPS控制点的资料 , 在隧道中间斜井处 加密一对以上 GPS点 ,同时将隧道地区两侧进出口的 中线直线边控制桩 (间距大于 500 m , 可不通视 ) 纳入
GPS区域工程独立网 ,控制网布设示意如图 1 所示 。 GPS测量通常是通过坐标转换 ,将 W GS1984 地心

111   建立 GPS区域工程独立网
信息 , 2007, 5 ( 5) : 116 2 118

[3 ]  鄂栋臣 , 詹必伟 , 姜卫* , 等 . 应用 GAM IT_GLOBK软件进行高精 [ 4 ]     , 任   , 孟   . 使用 GAM IT进行高精度基线向量解算 徐 杰 超 黎

度 GPS数据处理 [ J ]. 极地研究 , 2005, 17 ( 3) : 174 2 182 的方法与实践 [ J ]. 海洋测绘 , 2007, 27 ( 6) : 29 2 32

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