GAMIT 软件在高速铁路中的应用

杨志强 耿涛

（中铁一局集团第二工程有限公司 河北唐山063000）

1 引言

GAMIT 软件是由美国麻省理工学院和美国加利福利亚大学海洋研究所共同研制的，它主要是用于定位和定轨的GPS 数据分析软件包，也是全球GPS 精密数据处理软件之一，主要针对长基线的使用，其解算出的长基线精度可以达到10-9的数量级。目前在高速铁路中除了框架网（CP0）能用到外[1-2]，由于CPI、CPII 基线较短，且观测时间短，常用的商业随机软件有LGO、TBC 等，通过使用商业软件也可以达到精度的要求。由于短基线，其对流层、电离层相关性好，通过双差原理[3]，可以基本消除对流层、电离层的影响，但在解算短基线时加入其模型的改正，反而会引起一些误差影响解算精度[3-4]，如何获得高精度基线解，是当前重要的一个研究领域。一些研究人员也做了一些实验如在文献[5]中提到有关基线长与观测时间及解算模型的关系分析与结论。

在铁路工程也常常遇到这种问题，因各种复杂因素多，地理环境复杂，高差较大，模型改正与双差也不能完全消除对流层延迟对短基线的的影响。如隧道贯通控制测量需要考虑对流层延迟估计对高差较大短基线解算的影响[6]，一些商业软件无法做到全面，因GAMIT 软件考虑因素比较全面，持续更新升级，高精度的特点[7]，因此需要应用GAMIT 高精度科研软件进行处理数据。随着高铁建设步伐不断的加快，笔者认为掌握一门高精度软件很有必要，以获得高精度成果，保证工程质量。

2 软件数据处理流程

GAMIT 软件的使用在国内已经使用很成熟，使用GAMIT 软件处理GPS 数据首先最重要的就是数据准备[8-11]，数据准备好后，一般情况下就可以在不需要人工干预的情况下自动对数据进行处理。数据准备大致分为原始观测数据的准备与数据处理的工程文件准备，原始观测数据必须为GAMIT 可识别的RINEX 格式，对于Compact RINEX 格式的数据，要借助GAMIT 自带的sh_crx2rnx 命令进行转换。具体GAMIT 软件数据处理流程如图1 所示：

图1 GAMIT 软件数据处理流程图

3 实例分析

某高速铁路CPⅠ控制网复测，全网共有6 个点，采用4 台TRIMBLE SPS781 接收机边联方式同步观测，按照高铁测量规范二等要求[1]，各观测两个时段（年积日343、344、345），共观测6 个时段，每个时段有效时段长90 min，共24 条基线，观测后全转换成rinex 文件，在Sestbl 文件中解算策略：L1,L2_INDEPENDENT（双频观测中独立的L1,L2 解）,并设置对流层延迟估计,采样间隔10 s;高度角15°；使用rinex 文件的近似坐标。其解算成果见表1～表3所示

表1 各时段nrms 对照表

表2 GAMIT 基线相对精度分析表

表3 GAMIT 重复基线长度差值比较

(续表2)

均方根残差（nrms）是衡量基线解算质量的参考指标之一，要求原则上最好nrms<0.3。如果nrms>0.5,说明本次解算仍有大的周跳未处理[2]。从表1～表3 可以得出结论：表明nrms 与结果质量是有一定的关系的，结果质量不好时，nrms 越大，但反过来却不一定成立。并且基线相对精度达10-7，达到高速铁路测量规范要求。

为了更好的验证GAMIT 基线解算成果的可靠性，本次还用商业软件徕卡LGO 进行解算基线，然后再用COSAGPS 软件平差计算出了结果，在平差时采用3020、3025 两点进行二维约束平差，本次复测数据先与设计值作对比, 然后两种软件计算的成果再比对,如图2～图6 所示。

图2 GAMIT 与设计值成果X、Y 的较差

图3 LGO 与设计值成果X、Y 的较差

图4 LGO 与GAMIT 成果X、Y 的较差

图5 LGO 与GAMIT 基线长度较差

图6 LGO 与GAMIT 基线相对精度

从图2～图6 可以得出结论：

1）本次复测数据采两种不同软件计算的成果与设计值对比匀满足高速铁路测量复测要求。

2）GAMIT 与LGO 的坐标和基线长较差基本上在±3 mm 范围，最大不超过±5 mm。

3）LGO 与GAMIT 基线相对精度两者相差微小，且均满足高速铁路测量要求。

4 结束语

通过实例表明，用GAMIT 软件在高速铁路基线解算的成果与其它商业软件基本相符，证实了软件的可靠性，掌握一门高精度软件很有必要，在特殊情况能考虑全面，能解决其它软件不能解决的问题，其次是软件更新快，源码开发，便于学习。与其它软件相比但目前还存在不足之处应用该软件必须精通专业知识，在数据质量不好的情况下，要先用相关软件预处理。