曲 超

GPS數(shù)據(jù)處理軟件Bernese5.0應(yīng)用

曲 超

Barnese是一款優(yōu)秀的GPS定位和定軌軟件，既能進(jìn)行精密單點(diǎn)定位又能進(jìn)行基線(xiàn)解算，對(duì)于大觀測(cè)量的數(shù)據(jù)解算來(lái)說(shuō)，具有運(yùn)算速度快、質(zhì)量?jī)?yōu)的特點(diǎn)。本文介紹了使用Bernese5.0軟件處理數(shù)據(jù)的方法，并通過(guò)計(jì)算6個(gè)IGS跟蹤站的數(shù)據(jù)將求差、非差結(jié)果與IGS結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。

Bernese軟件是瑞士伯爾尼大學(xué)人文研究所研究開(kāi)發(fā)的高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件，該軟件同時(shí)還能處理GLONASS和SLR數(shù)據(jù)。Bernese軟件既能處理GPS雙差數(shù)據(jù)，也能處理GPS非差數(shù)據(jù)，其數(shù)學(xué)處理模型以及處理方法都是同行中領(lǐng)先的。這也使得CODE數(shù)據(jù)分析中心用該軟件計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)品在IGS數(shù)據(jù)綜合時(shí)給予較高的權(quán)限。BERNESE是目前國(guó)際上比較成熟的高端GPS精密應(yīng)用軟件之一，其雙差模型和非差模型都在GPS數(shù)據(jù)處理軟件中取得了很大成就。不僅可以進(jìn)行GPS精密定位定軌、電離層和對(duì)流層監(jiān)測(cè)應(yīng)用，還可以應(yīng)用于低軌衛(wèi)星定軌、衛(wèi)星鐘差計(jì)算、高精度時(shí)頻比對(duì)等。

數(shù)據(jù)處理步驟

創(chuàng)建工程

Bernese軟件安裝配置好以后，雙擊桌面快捷方式運(yùn)行Bernese。①選擇菜單“Campaign-〉Edit list of campaigns”，添加自己的工程目錄名（026），鼠標(biāo)點(diǎn)擊下方的“Save”保存。②選擇菜單“Campaign-〉Select active campaign”，選擇剛創(chuàng)建的026工程進(jìn)行激活。③選擇菜單“Campaign-〉Create new campaign”，鼠標(biāo)點(diǎn)擊下方的“Run”，創(chuàng)建工程目錄以及子目錄。

準(zhǔn)備數(shù)據(jù)

本文選用了CHAN、DAEJ、KUNM、LHAZ、SHAO、TNML、WUHN六個(gè)IGS站2013年1月4日全天的數(shù)據(jù)。下載原始觀測(cè)文件（o）、導(dǎo)航文件（n）IGS格式的精密星歷文件（sp3）、IGS格式的精密鐘差文件（clk）、地球自轉(zhuǎn)參數(shù)文件（erp）、偽距間偏差文件（DCB文件），求差數(shù)據(jù)處理時(shí)還需要提供電離層文件（ION）和測(cè)站固定文件（FIX），另外還需要提供測(cè)站所在板塊文件（PLD）、測(cè)站速度場(chǎng)文件（VEL）和測(cè)站坐標(biāo)文件（CRD）等。

圖1　下載數(shù)據(jù)

原始觀測(cè)文件（o）放入ORX和RAW目錄，精密星歷文件（sp3）、偽距間偏差文件（DCB）和地球自轉(zhuǎn)參數(shù)文件（erp）放入ORB目錄，這里需要注意將erp文件的擴(kuò)展名改為iep，精密鐘差文件 （clk） 放入OUT目錄，電離層文件（ION）放入ATM目錄，板塊文件（PLD）、速度場(chǎng)文件（VEL）和坐標(biāo)文件（CRD）放入 STA目錄。

本次數(shù)據(jù)處理下載2013年第127天的觀測(cè)數(shù)據(jù)以及相對(duì)應(yīng)的精密星歷、精密鐘差、電離層、測(cè)站坐標(biāo)等文件。選取中國(guó)6個(gè)IGS跟蹤站（wuhn、shao、guao、chan、bjfs、lhaz）的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，下載后的數(shù)據(jù)見(jiàn)圖1。

提取測(cè)站信息

選擇菜單“RINEX-〉RINEX utilities-〉Extract station information”，從所有測(cè)站觀測(cè)文件中提取測(cè)站信息，生成的測(cè)站信息保存在STA目錄下面的*.STA文件中，之后需要對(duì)STA文件進(jìn)行簡(jiǎn)單的編輯，可以直接打開(kāi)STA目錄下面的STA文件進(jìn)行編輯，也可以通過(guò)菜單“Campaign-〉Edit station files-〉Station information”打開(kāi)STA文件在程序界面上進(jìn)行編輯，編輯前后發(fā)生變化的STA文件內(nèi)容如圖2所示。

圖2　發(fā)生變化的STA文件內(nèi)容

圖3　參數(shù)設(shè)置界面

圖4　非差處理結(jié)果

BPE非差數(shù)據(jù)處理

在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前需要首先設(shè)置好處理時(shí)段，選擇菜單“Configure-〉Set session/compute date”，選擇好日期（2012年1月26日）和處理時(shí)段號(hào)（Session Char），以第1處理時(shí)段為例，參數(shù)設(shè)置界面如圖3。

接下來(lái)需要對(duì)BPE的程序控制文件PCF（其中包含了大量的參數(shù)，決定了程序處理的步驟和選擇的計(jì)算模型）進(jìn)行設(shè)置，選擇菜單“BPE-〉Edit process control file”，選擇非差處理控制文件PPP.PCF，若無(wú)特別要求，其中的大部分參數(shù)用戶(hù)無(wú)需更改，只需翻到PCF文件的最后一頁(yè)，對(duì)部分文件的文件名進(jìn)行手動(dòng)更改（V_ STAINF、V_PLDINF、V_CRDREF、V_PCV等）。

以上工作完成以后，就可以進(jìn)行PPP非差數(shù)據(jù)處理了，選擇菜單“BPE-〉Start BPE process”，點(diǎn)擊下面的“Run”按鈕，自動(dòng)進(jìn)行BPE批處理，非差處理結(jié)果見(jiàn)圖4。

BPE求差數(shù)據(jù)處理

圖5　求差處理結(jié)果

求差批處理的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段與非差類(lèi)似，但是求差相應(yīng)需要電離層數(shù)據(jù)，基本步驟與非差數(shù)據(jù)處理相類(lèi)似，只需要對(duì)時(shí)段表文件（SESSION.SES）進(jìn)行編輯，設(shè)置好坐標(biāo)固定文件（COORFIX.FIX），并將BPE的程序控制文件改成RNX2SNX.PCF即可，得到的求差結(jié)果見(jiàn)圖5。

結(jié)果分析

我們將每個(gè)IGS跟蹤站的求差處理結(jié)果、非差處理結(jié)果和IGS結(jié)果進(jìn)行了比較，具體結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1中對(duì)比結(jié)果可以看出，求差處理與非差處理所得結(jié)果相近，其結(jié)果與IGS公布的差異也多在厘米級(jí)范圍，個(gè)別測(cè)站的某個(gè)坐標(biāo)出現(xiàn)分米級(jí)差異，可能是所采用數(shù)據(jù)的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，或因網(wǎng)型問(wèn)題產(chǎn)生。結(jié)合本次處理，總體來(lái)講非差處理所得到的數(shù)據(jù)與國(guó)際數(shù)據(jù)中心所提供的數(shù)據(jù)更為接近，相對(duì)更好，國(guó)際數(shù)據(jù)中心的解算精度非常高，因此以之作為標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)比較科學(xué)合理。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件的使用，我們認(rèn)為Bernese與GAMIT相比，其優(yōu)點(diǎn)在于使用圖形用戶(hù)界面以及Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)，給初學(xué)者提供了很大方便。本文選取了6個(gè)IGS跟蹤站2013年5月7日（年積日127）全天的觀測(cè)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了非差處理和差分處理，在軟件運(yùn)行過(guò)程中也出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤，不過(guò)隨后都進(jìn)行了改正，并最終得到了較好的結(jié)果。

同時(shí)，想要用好這款軟件，需要對(duì)軟件各部分的功能做到較好的了解。首先要做到的就是在處理過(guò)程中將文件存放在正確的位置，程序在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的大多數(shù)的錯(cuò)誤都是由于文件準(zhǔn)備或者文件存放位置不正確導(dǎo)致的。如果在批處理運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，一般可以在BPE子目錄下面生成的log文件中找到錯(cuò)誤原因，然后就是需要根據(jù)具體的錯(cuò)誤類(lèi)型進(jìn)行正確的判斷和合理的處理。

表1　處理結(jié)果對(duì)比表

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.017