GAMIT基线解算中天线高处理方法的探讨

何德平,郭彩立,王艳茹

（重庆市勘测院，重庆400020）

GAMIT基线解算中天线高处理方法的探讨

何德平,郭彩立,王艳茹

（重庆市勘测院，重庆400020）

天线高的计算是GPS数据处理过程中一个重要的环节，GAMIT软件提供了一系列函数和内部文件进行天线高的处理，这些函数根据内部文件中包含的接收机/天线信息进行天线相位中心改正，要保证基线解算过程顺利进行，需要明确GAMIT软件中与天线高有关的各文件之间的关系。该文在探讨了GAMIT中与天线高有关的各个文件之间的关系的基础上，总结出GAMIT处理天线高的大致流程，可为相关的工程实践提供一定的参考。

GAMIT；天线类型；天线高；天线相位中心；标石中心；量高方式

1 问题的提出

GPS测量点位是GPS接收机天线相位中心位置，为了得到测站标石中心的坐标，需要根据天线相位中心到标石中心的距离，将定位结果归算到标石中心。在外业测量中，仅能得到地面标石到天线参考点或天线上可量测的几何点之间的垂直高度或斜高。因此，在GPS数据处理过程中，需要将这个高度改化为天线相位中心与地面标石之间的距离。改化方法及结果对mm级精度的GPS应用有着非常重要的影响。例如，在通过联测IGS跟踪站传递高精度GPS网的基准坐标时，天线相位中心改化正确与否会对高程方向产生cm级的影响[1]。

GAMIT软件最初由美国麻省理工学院研制，后与美国SCRIPPS海洋研究所共同开发改进。该软件是世界上最优秀的GPS定位和定轨软件之一，采用精密星历和高精度起算点进行基线解算时，长基线的相对精度能达到10-9量级，短基线的精度能优于1mm，具有运算速度快、版本更新周期短、数据处理自动化程度高等优点，因此应用相当广泛。

GAMIT软件中提供了一系列的子程序进行天线高的处理，例如，hisub函数用于改正天线相位中心偏移；get-antpcv函数用于改正天线相位中心改正等。这些函数的执行需要依靠一些包含了接收机/天线信息的文件来实现，文件中的各项信息均对应于GAMIT软件赋予各个接收机/天线的代码。要正确处理天线高的各项参数，必须正确建立外业观测文件中接收机/天线型号与上述代码之间的对应关系。基于以上原因，该文详细阐述了计算天线高的几个文件之间的相互对应关系，以供参考。

2 GAMIT中与天线高有关的几个文件

作为GAMIT基线解算的重要步骤，station.info文件的准备涉及到GPS接收机、天线类型的定义或添加等问题，这就需要了解与天线高有关的station.info、guess_recant.dat、hi.dat、recant.dat、antmod.dat等文件的用途及相互关系。

2.1 测站信息表station.info文件

station.info文件为测站信息表，文件中记录了测站名、观测起止时间、天线高、量高方式、接收机类型、天线类型等信息（图1），可以使用GAMIT内部命令自动生成，前提是要保证Rinex观测文件中的接收机/天线类型正确；另外，也可以在原station.info文件的基础上手动生成。

图1 station.info文件（部分）示例

2.2 guess_recant.dat文件

由于转换软件、转换执行者习惯的不同，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、软件版本、天线类型等内容不规范和不统一，guess_recant.dat文件可以将Rinex文件中出现的接收机、天线类型对应于一个GAMIT代码，如图2中，将Rinex文件中TRIMBLE 5800对应TR5800，以保证后续数据处理过程的顺利进行。此处注意，空格的表示方法为“^”。

2.3 hi.dat文件

该文件中描述了各种天线类型的不同天线量高方式所对应的改正数，改正数是相对于天线参考点的（图3）。

图2 guess_recant.dat文件（部分）示例

图3 hi.dat文件（部分）示例

文件中各列分别代表：天线类型对应型号、天线GAMIT代码（6位）、量高方式、水平偏差、垂直偏差、相应的说明等。

（1）DHARP：直量至相位中心参考点，即前置放大器底部。

（2）DHBGP：直量至天线盘底部。

（3）SLBGP：斜量至天线罩外边沿底部。

（4）SLMGP：斜量至天线罩外边沿中部。

（5）SLTGP：斜量至天线罩外边沿上部。

（6）SLTGN：斜量至天线罩槽口顶部。

（7）SLBGN：斜量至天线罩槽口底部。

如果在hi.dat文件中没有项目中所使用的接收机、天线型号，可以参照其它接收机/天线型号格式进行添加。

2.4 recant.dat文件

recant.dat为接收机及天线名称对照表，GAMIT软件中对recant.dat文件的说明为：GAMIT receiver and antenna codes with IGS 20-character codes and description，也就是GAMIT接收机/天线代码（6位）与IGS接收机/天线代码（20字符）的对照表（图4）。

图4 recant.dat文件（部分）示例

2.5 antmod.dat文件

antmod.dat为天线相位中心参数文件（图5），GAMIT软件中对antmod.dat文件的说明为：Antenna phase center models for GAMIT processing:offsets and corrections as a function of azimuth and elevation（GAMIT软件解算天线相位中心模型：方位角和高度角表示的天线相位中心偏差及改正）。

图5 antmod.dat文件（部分）示例

3 GAMIT软件天线高处理方法

GAMIT软件基线解算过程中对天线高的处理方法大致可以总结如下（图6）：

图6 GAMIT天线高处理流程

（1）从Rinex观测文件中提取测站信息，并生成station.info文件；

（2）根据guess_recant.dat文件中接收机/天线型号与GAMIT代码（6位）的对应关系，将接收机/天线型号转换为GAMIT代码；

（3）在hi.dat文件中，根据量高方式和天线的GAMIT代码，将外业测量的天线高转换至天线参考点（ARP）上；

（4）调用hisub、get_antpcv等内部函数，按照天线GAMIT代码，在antmod.dat文件中读取相应的改正数，采用数学模型进行天线相位中心偏移和改正计算，从而将天线高改正至（瞬时）天线相位中心。

图6所示为GAMIT软件对天线高处理的大致流程，当然其过程要比图中所示复杂，尤其是在进行天线相位中心偏移及改正计算时还会涉及到不同计算模型的选择问题等，这部分内容可以参考GAMIT软件使用手册。

4 注意事项

（1）如果在RINEX文件头中有非标准的接收机或天线名称，需要添加这些信息到guess_rcvant.dat，当你运行sh_upd_stnfo时，这个文件会被自动链接到你的工作目录。

（2）处理国产接收机数据，可以采用替代方法，如果仪器高已用转换软件转到相位中心，则在sestbl.表中设置Antenna Model=NONE，不采用相位中心变化，然后在hi.dat文件中设置天线高量测参考点，最好采用直高。

（3）手动制作station.info文件时，注意格式等正确，这样才能被GAMIT正确识别，并在rcvant.dat中找到。

（4）如果recant.dat与guess_recant.dat中没有某个接收机或天线型号，需要手工修改添加这个型号（修改为近似的仪器型号，或者反馈至软件的维护者，让其添加该仪器型号），并修改recant.dat和hi.dat文件，特别注意水平偏差和垂直偏差的设置。

5 结论及建议

通过对GAMIT基线解算过程中天线高处理方法进行分析的基础上，可以得出如下结论：

（1）要正确处理GAMIT基线解算过程中的天线高问题，必须清楚与天线高设置或计算有关的几个文件的相互关系，在解算出现问题时才不至于无从下手。

（2）GAMIT软件是一较为复杂的GPS数据处理软件，该文只是探讨了有关天线高处理的相关问题，在实际使用过程中可能会遇到其它各种各样的问题，需要在实践中不断摸索和总结。

[1]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）：1143-1146.

[2]初东，王刚.GPS天线相位中心偏差的数学模型[J].测绘工程，2000（4）：55-57.

[3]T.A.Herring，R.W.King，S.C.MeClusky.GAMIT Reference Manual GPS Analysis at MIT[J].Engineering of Surveying and mapping，2009，10（3）:100-110.

责任编辑:李 红

On Treatment of Calculating Antenna Height with GAMIT Baseline

The calculation of antenna height is an important part in the GPS data processing.GAMIT provides a series of functions and internal files to treat HI.These functions correct the antenna phase center in accordance with the information about receiver/antenna in the files to.For ensuring the baseline processing successful,it is necessary to identify the relationship of files concerning HI in GAMIT.And based on the analysis of this relationship,the authors summarize the main flow of GAMIT processing the height of instrument in hope of providing some reference for similar engineering.

GAMIT;Antenna Type;height of instrument(HI);antenna phase center;markstone center;height measurement method

[TU195+.3]

A

1671-9107（2012）07-0046-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.07.046

2012-04-01

何德平（1972-），男，重庆人，本科，高级工程师，主要从事测绘工作研究。