三章 GAMIT在GPS反演大气水汽中的应用3.1 GPS数据处理软件GPS定位技术的普遍使用和深入研究使GPS已广泛应用到各个领域，其软件科学的发展和定位导航的需要促进了GPS 定位软件研发，同时GPS 精度的要求使精密解算GPS 观测数据的软件不断改进创新。
现在国际上普遍使用且精度较高的大地测量数据处理软件有如下软件：德国GFZ 地学中心的EPOS.P.V3 软件，瑞士BERNE 大学研制的Bernese 软件，美国麻省理工学院和加州大学圣地亚哥分校Scripps 海洋研究所联合研制开发的GAMIT/GLOBK 软件和美国宇航局喷气推进实验室研制的GIPSY/OASIS 软件。
针对工程应用而研制的商业软件主要包括TGO、TBC、Pinnacle、LGO、SKI-Pro 、Kiss以及国内各GPS 厂商自带的随机基线解算软件[22]。
本文研究采用高精度数据解算软件，下面对几种GPS高精度软件做简单的介绍。
（1）Bernese 软件Bernese 软件的功能非常强大，除了能定轨、定位、估计地球自转参数之外，还大量吸收融合各种有效改善定轨、定位精度的方法。
Bernese 软件能处理GPS 的两种数据，即非差和双差，用非差方法可以进行严密单点定位，也可用双差方法进行基线解算和整网平差。
此外，处理GPS 数据的同时还能处理GLONASS 及SLR 数据，重要的是它还能对GPS 数据和GLONASS 数据同时处置。
相比于其他高精度软件，Bernese的最大特点就是它能利用GPS 数据估计接收机天线的相位中心偏差及变化，并能够处理SLR 和GLONASS 卫星观测数据。
该软件由约一千个数据处理程序和百来个菜单程序通过文件有机地结合而组成。
经实验证明BPE 具有自动批处理功能且能够满足高精度定位的作用。
此软件运算速度快并且解算精度高，在大批观测量的数据解算中更能体现出一定的速度优势。
该软件的主体源程序由FORTRAN、Perl 语言写成并可在Windows、Unix 等多种计算平台上使用。
此外，用户能够根据自己的需求修改程序，以满足不同的要求，因为Bernese 为其提供了各个程序的详细源代码。
（2）GIPSY 软件GIPSY 软件是一款GPS 数据处理软件，由美国喷气推进实验室JPL 研发的。
JPL 不论在GPS 整个系统与软件技术方面，还是空间技术的许多其他方面都处于世界领先地位。
美国政府给GIPSY 诞生提供了良好环境和支持，一大批富有创造力的科学家汇聚在麻省理工学院，为GIPSY 软件研制成功并走向世界应用领域提供必备条件。
GIPSY 是有限制的自由软件，主要在UNIX 内核下运行，通过FORTRAN 与C 语言等脚本程序实现程序的自动化处理。
在数据分析过程中，GIPSY 软件直接处理非差观测量，在其处理模式中，直接估算接收机钟差和卫星钟差。
对空间范围较大且测点不稠密的GPS 网来说，非差处理模式会使观测值个数较多，所以可以使用相位观测量作为精密单点定位。
但是，采用非差观测量也有很多明显的劣势：单差观测量增加了监测周跳和自动探测粗差的困难，它不能通过作差消除或减弱包括卫星钟差和接收机钟差在内的大部分共同误差源的影响；把卫星钟差和接收机钟差纳入待估参数，增加了未知数个数；单差观测需要至少有2 个点联合处理，才能采用双差解算整周模糊度。
GIPSY 没有像GAMIT/GLOBK 一样专门配置类似GLOBK 的滤波器，但它的参数估计采用了卡尔曼滤波的方法。
相对于GAMIT 软件的优势，GIPSY 软件除前面已经提到的非差处理模式外，还表现在：数据处理的时间只随观测点数而线性增长；以及能直观检查出验后残差中是否存在周跳。
（3）GAMIT/GLOBK软件基于UNIX 系统的GPS 综合分析软件包，即GAMIT/GLOBK 软件，主要用于估地面测站的三维相对位置和卫星轨道。
经过正式的手续注册并获得使用许可后，GAMIT/GLOBK是一种用于高精度定位的科研型软件，可以为教育科研部门无偿使用于高精度大尺度的相对定位和地球动力学研究提供支持，这是其区别于一般的商业性数据处理软件的方面。
该软件版本更新比较快，开放性较强，并提供源代码，用户可根据需要进行源程序的修改，这使得GAMIT/GLOBK在国内外得到不断改进和发展，同时这也是Unix，Linux系统不断完善更新和应用的制胜法宝。
GAMIT 软件用于处理双差观测量时，可应用最小二乘法进行参数估计，不仅可以人工手动干预处理，也可以调用软件的自动处理模块。
软件的定权方法主要包括与基线长度成反比或根据高度角定权、观测值等权等，推荐以根据高度角定权作为常用观测值定权方法，表示为高度角平方的反比。
因为日月引力和其他天体引力对地表海水和地球隆起部分的作用所产生的某些地球物理效应，包括岁差、章动、极移、潮汐等，GAMIT 软件可以采用适当的模型进行改正。
同时，GAMIT 软件可进行地球自转参数和卫星轨道的估计，计算地面测站点的相对位置。
此外，在估计大气水平梯度参数和求解对流层天顶延迟参数时，通常据观测时间自行确定参数个数并采用线性分段模型。
GLOBK 是一款应用灵活的软件，因其是一个卡尔曼滤波器，所以可根据不同时段的坐标结果评估观测质量。
其次，它综合了GAMIT 大地测量解算的初步数据处理结果，输入一些准观测量（如：地球自转参数、测站坐标、卫星轨道及它们的方差和协方差），然后完成数据的后处理从而获得测站坐标最佳估值，根据不同年份的坐标估计测站速度。
目前，GLOBK 经过不断完善和发展，不仅可以接受GIPSY 和Bernese 等其他GPS 数据处理软件的初步解算成果而且还可以使用经典大地测量和SLR 的探测数据和初步结果。
综上所述的软件都是一些高精度后处理软件。
众所周知，在GPS 静态定位领域中，GPS 卫星定轨和长距离大范围的联测定位等都需要对数据进行高精度处理，接收机随机携带的软件不能达到精度的要求，选用一种高精度的数据处理软件对于提高定位精度影响较大。
本研究的实验部分采用GAMIT/ GLOBK软件处理GPS 数据。
3.2 GAMIT安装与配置及相关数据的准备3.2.1 虚拟机以及Ubuntu系统的安装GAMIT/GLOBK软件目前实际可运行于几乎所有UNIX系统，包括SUN Solaris 及SunOS、DEC OpenVMS及OSF1、IBM AJX、SGI IRIX、HP HP-UX 及LINUX系统(RedHat、Mandrake、RedFlag、Suse等)，但不能运行于Windows或DOS系统。
因此想要安装GAMIT/GLOBK必须先安装LINUX系统。
本文基于Vmware虚拟机来安装Ubuntu10.04系统。
VMware工作站（VMware Workstation）是一款VMware公司销售的商业软件产品。
该软件包含一个可以用于兼容英特尔x86计算机的虚拟机套装，该软件允许在同一台电脑上创建和运行多个多个x86虚拟机。
每个虚拟机都可以独立运行其客户机的操作系统，例如Windows、Linux、BSD衍生版本等操作系统。
简而言之，VMware工作站允许在一台真实的电脑上同时运行多个操作系统。
其它VMware 产品帮助在多个主机和虚拟机之间移植或管理VMware虚拟机。
本文选择安装的是选择Vmware虚拟机7.14版本。
Ubuntu是以桌面应用为主的Linux操作系统之一，塔名称来源是非洲南部祖鲁语或豪萨语的“ubuntu”一词。
翻译为吾帮托或乌班图，其所包含的意思是“人性”、“我的存在是因为大家的存在”，这是一种传统的非洲值观，类似中国思想中的“仁爱”思想。
Ubuntu由Debian发行版和GNOME桌面环境建立起来，Ubuntu它每6个月会发布一个新版本，这点与Debian的有所不同。
Ubuntu系统的目标是为一般用户提供一个最新的，于此同时又相当稳定的，主要由自由软件构建而成的操作系统。
Vmware软件的安装，根据提示运行Vmware软件的可执行安装包，根据提示选择你所需安装系统的镜像文件所在目录，本文安装的是Ubuntu10.04LTS版本，选择已下载好的Ubuntu10.04LTS的ISO镜像文件，按照Vmware软件的提示进行安装即可。
需要注意的地方是，在选择内存大小以及硬盘空间时需要根据自身电脑的配置情况来确定。
一般内存选择不超过电脑本身内存的二分之一，若电脑内存是2G，则在安装过程中选择分配给虚拟机的内存最好不要超过1G,以免出现虚拟机内存需求与主系统需求矛盾的情况；选择分配给虚拟机的硬盘空间也是根据自身电脑硬盘空间的大小来定，若硬盘空间足够最好保持分配给虚拟机的硬盘空间在15G以上，以免后续解算资料增多时虚拟机硬盘空间不足。
本文选择安装GAMIT10.04版本。
3.2.2 GAMIT安装3.2.2.1 GAMIT的下载GAMIT软件可以到ftp：//的地址下载，最新版本的GAMIT 软件的版本号是10.04。
完整的GAMIT/GLOBK软件至少包含7个打包（tar）文件及一个版本说明文件，一个安装说明文件及一个可运行的安装脚本文件，我们可以直接从SIO网站得到或从光盘得到。
各文件说明如下：1.install_software：可运行的UNIX/LINUX安装脚本文件；2.renote.××××：GAMIT软件新版本说明；3.readme：GAMIT软件安装说明；.tar.Z：GAMIT所有运行脚本（Shell Scripts）集合；5.gamit.tar.Z：GAMIT软件源程序各模块及Makefile文件；6.kf.tar.Z：GLOBK源程序各模块及Makefile文件；7.libraries.tar.Z：GAMIT/GLOBK软件共用模块源程序；8.maps.tar.Z：用于数据分析的辅助数据及参数；9.tables.tar.Z：GAMIT/GLOBK共用表格文件；10.templates.tar.Z：GAMIT/GLOBK共用参数设置模板文件。
图3.1 GAMIT/GLOBK软件安装包中所包含的文件3.2.2.2 GAMIT软件的安装1、系统软件准备在安装GAMIT之前要先下载安装几个系统所需软件。
Gfortran 4. 2编译器、libx112dev客户库、CSH和TCSH 命令解译器、FTP数据传输软件、GMT绘图工具。
在终端中依次输入：sudo apt-get install gfortran 、sudo apt-get install libx11 、sudo apt-get install csh 、sudo apt-get install tchs、sudo apt-get install gmt、sudo apt-get install filezilla，在运行上述命令时，系统会提示输入你自己设置的ubuntu系统的密码，注意此处输入密码时终端中并不显示密码。