GPS數(shù)據(jù)處理軟件Bernese5.0應用

曲 超

GPS數(shù)據(jù)處理軟件Bernese5.0應用

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Barnese是一款優(yōu)秀的GPS定位和定軌軟件，既能進行精密單點定位又能進行基線解算，對于大觀測量的數(shù)據(jù)解算來說，具有運算速度快、質(zhì)量優(yōu)的特點。本文介紹了使用Bernese5.0軟件處理數(shù)據(jù)的方法，并通過計算6個IGS跟蹤站的數(shù)據(jù)將求差、非差結(jié)果與IGS結(jié)果進行了對比分析。

Bernese軟件是瑞士伯爾尼大學人文研究所研究開發(fā)的高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件，該軟件同時還能處理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算獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)品在IGS數(shù)據(jù)綜合時給予較高的權(quán)限。BERNESE是目前國際上比較成熟的高端GPS精密應用軟件之一，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。不僅可以進行GPS精密定位定軌、電離層和對流層監(jiān)測應用，還可以應用于低軌衛(wèi)星定軌、衛(wèi)星鐘差計算、高精度時頻比對等。

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），鼠標點擊下方的“Save”保存。②選擇菜單“Campaign-〉Select active campaign”，選擇剛創(chuàng)建的026工程進行激活。③選擇菜單“Campaign-〉Create new campaign”，鼠標點擊下方的“Run”，創(chuàng)建工程目錄以及子目錄。

準備數(shù)據(jù)

本文選用了CHAN、DAEJ、KUNM、LHAZ、SHAO、TNML、WUHN六個IGS站2013年1月4日全天的數(shù)據(jù)。下載原始觀測文件（o）、導航文件（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)處理時還需要提供電離層文件（ION）和測站固定文件（FIX），另外還需要提供測站所在板塊文件（PLD）、測站速度場文件（VEL）和測站坐標文件（CRD）等。

圖1　下載數(shù)據(jù)

原始觀測文件（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）、速度場文件（VEL）和坐標文件（CRD）放入 STA目錄。

本次數(shù)據(jù)處理下載2013年第127天的觀測數(shù)據(jù)以及相對應的精密星歷、精密鐘差、電離層、測站坐標等文件。選取中國6個IGS跟蹤站（wuhn、shao、guao、chan、bjfs、lhaz）的數(shù)據(jù)進行處理，下載后的數(shù)據(jù)見圖1。

提取測站信息

選擇菜單“RINEX-〉RINEX utilities-〉Extract station information”，從所有測站觀測文件中提取測站信息，生成的測站信息保存在STA目錄下面的*.STA文件中，之后需要對STA文件進行簡單的編輯，可以直接打開STA目錄下面的STA文件進行編輯，也可以通過菜單“Campaign-〉Edit station files-〉Station information”打開STA文件在程序界面上進行編輯，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

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

接下來需要對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算模型）進行設(shè)置，選擇菜單“BPE-〉Edit process control file”，選擇非差處理控制文件PPP.PCF，若無特別要求，其中的大部分參數(shù)用戶無需更改，只需翻到PCF文件的最后一頁，對部分文件的文件名進行手動更改（V_ STAINF、V_PLDINF、V_CRDREF、V_PCV等）。

以上工作完成以后，就可以進行PPP非差數(shù)據(jù)處理了，選擇菜單“BPE-〉Start BPE process”，點擊下面的“Run”按鈕，自動進行BPE批處理，非差處理結(jié)果見圖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)準備階段與非差類似，但是求差相應需要電離層數(shù)據(jù)，基本步驟與非差數(shù)據(jù)處理相類似，只需要對時段表文件（SESSION.SES）進行編輯，設(shè)置好坐標固定文件（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)果見圖5。

結(jié)果分析

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

從表1中對比結(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范圍，個別測站的某個坐標出現(xiàn)分米級差異，可能是所采用數(shù)據(jù)的質(zhì)量出現(xiàn)問題，或因網(wǎng)型問題產(chǎn)生。結(jié)合本次處理，總體來講非差處理所得到的數(shù)據(jù)與國際數(shù)據(jù)中心所提供的數(shù)據(jù)更為接近，相對更好，國際數(shù)據(jù)中心的解算精度非常高，因此以之作為標準參考數(shù)據(jù)比較科學合理。

結(jié)束語

通過對高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件的使用，我們認為Bernese與GAMIT相比，其優(yōu)點在于使用圖形用戶界面以及Windows操作系統(tǒng)平臺，給初學者提供了很大方便。本文選取了6個IGS跟蹤站2013年5月7日（年積日127）全天的觀測數(shù)據(jù)分別進行了非差處理和差分處理，在軟件運行過程中也出現(xiàn)了一些錯誤，不過隨后都進行了改正，并最終得到了較好的結(jié)果。

同時，想要用好這款軟件，需要對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程中將文件存放在正確的位置，程序在運行過程中出現(xiàn)的大多數(shù)的錯誤都是由于文件準備或者文件存放位置不正確導致的。如果在批處理運行過程中出現(xiàn)錯誤，一般可以在BPE子目錄下面生成的log文件中找到錯誤原因，然后就是需要根據(jù)具體的錯誤類型進行正確的判斷和合理的處理。

表1　處理結(jié)果對比表

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.017