不同类型GPS数据处理软件的比较分析

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摘要: 为了弄清楚不同类型GPS 数据处理软件各自的特点，选取精密型软件GAMIT，商业型软件Bernese 和随接收机的通用型
软件HDS2003 三种类型的GPS 处理软件，处理同一组GPS 观测数据，运用对比分析的方法，比较商用软件、精密软件和接收机自
带软件处理结果的差异，总结出它们各自的优点和不足，为人们以后根据需要，选取合适的软件解算数据提供了参考依据。
关键词: GPS，数据处理，比较分析
中图分类号: TU198 文献标识码: A
0 引言
GPS 数据处理是GPS 研究的一个重要内容。目前市场上常
用的GPS 数据处理软件有三种类型: 商用型、精密型和接收机自
带的软件。尽管不同软件在数据处理方法上各有其特点，但它们
的总体结构基本上是一致的，即由数据准备、轨道计算、模型改
正、数据编辑和参数估计5 部分组成。
本文选取商用型Bernese 软件，精密型GAMIT/GLOBK 软件
和接收机自带的，国内比较常用的HDS2003 数据处理软件包。用
这三种软件，分别对同一组GPS 观测数据进行处理，比较分析它
们处理的结果，我们得出这些软件各自的优点和不足，为以后实
际的应用中，根据工程的目的和要求，选取合适的处理软件提供
了参考。
1 GPS 数据处理软件的类型
1． 1 精密型: GAMIT /GLOBK 软件
GAMIT 由美国麻省理工学院( MIT) 和美国加利福尼亚大学
Scripps 海洋研究所( SIO) 研制的综合分析软件包，可以估计卫星
轨道和地面测站的三维相对位置。
该软件由多个功能不同并可独立运行的程序模块组成，具有
处理结果准确、运算速度快、版本更新周期短以及精度允许范围
内自动化处理程度高的特点，利用GAMIT 可以确定地面站的三
维坐标和对空中飞行物的定轨，在有精密星历和高精度起算点的
情况下，基线的相对精度可以达到10 － 9 左右，短基线的精度可以
达到1 mm ～ 3 mm。GAMIT/GLOBK 软件采用双差模型，不能用于
精密单点定位( PPP) 。GLOBK 是一个卡尔曼滤波器，可以联合解
算空间大地测量和地面观测数据，处理的数据是原始观测值获得
的测站坐标、地球自转参数、轨道参数和目标位置等信息的估值
及其协方差矩阵。作为科研软件，GAMIT 供研究和教育部门无偿
使用，只需通过正式途径注册得到使用许可证就可使用。GAMIT
在我国应用的比较广泛，我国的A，B 级GPS 网的基线解算就是
用这种软件完成的。
1． 2 商用型: Bernese 软件
瑞士BERNE 大学研制的Bernese 软件包由数十个独立的程
序组成，各个程序通过文件被有机的结合起来。该软件的功能非
常强大，定位、定轨、估计地球自转参数，对各种有效改善定位/定
轨精度的方法广泛吸纳。Bernese 为非自由软件，它的每一次升级
都是功能方面的一次大的提高或完善，自1988 年推出以来，陆续
不断升级，功能也日益完善，尤其是1999 年11 月的4． 2 版本增加
了处理GLONASS 数据，到2004 年已经升级到了5． 0 版，目前的最
新版本是5． 5( 本文中的算例是用5． 0 版本进行处理的) 。
Bernese 既能处理GPS 双差数据，进行整体网平差; 也能处理
GPS 非差数据，进行精密单点定位。用户可以在其官网下载申请
表格，填写后经软件研发组审核，交纳一定费用即可获得，具有商
业的性质。
1． 3 通用型: HDS2003 软件
HDS2003 是由国内GPS 生产商开发的，用来处理静态GPS 数
据的软件，也是我们平常处理小范围GPS 控制网最常用的软件之
一。中海达GPS 数据处理软件由卫星预报、野外动静态采集、数
据传输、项目管理、静态基线处理、动态路线处理、闭合差搜索、网
平差、成果输出、坐标系管理及坐标转换等模块组成。可以处理
的点、线数仅受制于所使用计算机的内存。
2 对同一组观测数据进行处理的结果
GAMIT 只能处理双差观测值，HDS2003 只能处理静态的数
据，所以我们选取静态双频接收机连续24 h 的观测数据作为实验
值。基线结果随机选取一条( HDAO-HSYA) 来查看( 其他基线:
HDAO→QYLU，HDAO→XIAO，HSYA→QYLU，HSYA→XIAO，
QYLU→XIAO因篇幅有限省略) ，点位坐标选取HDAO 和HSYA
两点列出比较，见表1 ～ 表6。
表1 GAMIT 最终基线报告
Baseline vector(m):HDAO(Site 2)to HSYA(Site 3)
X
9 898． 163 62
± 0． 004 94
Y
16 624． 286 51
± 0． 007 46
Z
－ 12 870． 598 43
± 0． 006 43
L
23 237． 746 21
± 0． 002 36
N
－ 15 921． 635 55
± 0． 002 67
E
－ 16 926． 077 99
± 0． 002 27
U
－ 47． 478 69
± 0． 010 44
L
23 237． 746 21
± 0． 002 36
中误差:0． 002 4;相对中误差:10 － 7;ppm:0． 103 3;m =0． 000 1(验后单位权中误差)
nrms: 0． 208 22，周跳的修复比较好( 0． 2 附近是最佳值) 。
表2 HDS2003 最终基线报告
基线名DX/m DY /m DZ/m 距离中误差
HDAO→
HSYA
9 898． 151 8 16 624． 302 0 － 12 870． 593 0 23 237． 749 2 0． 007 8
dx /m dy /m dz /m ds /m 相对误差
0． 002 7 － 0． 012 9 － 0． 008 7 － 0． 003 3 1∶ 2 979 385
表3 GAMIT/GLOBK 平差后最终点位坐标
点名X/m Y /m Z/m
rms /cm
X Y Z L
HDAO － 2 595 181． 134 8 4 449 147． 185 9 3 749 191． 922 2 0． 01 0． 01 0． 02 0． 02
HSYA － 2 585 282． 971 2 4 465 771． 472 5 3 736 321． 323 8 0． 01 0． 01 0． 02 0． 02
Max( rms_X) =0． 01 cm; Max( rms_Y) =0． 01 cm; Max( rms_Z) =
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第38 卷第9 期
2 0 1 2 年3 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 9
Mar． 2012
文章编号: 1009-6825( 2012) 09-0285-03
CARD/1 新版本新特性
收稿日期: 2011-11-14
作者简介: 张胤(1982-)，男，工程师
张胤胡志伟
(安徽省交通规划设计研究院，安徽合肥230088)
摘要: 通过与CARD/17． 7 版本的对比，总结出CARD/18． 2 版本的几个特性，着重将自动化的互通立交设计模块和优化的土方
调配模块展开了论述，最后指出CARD/18． 2 版本在操作界面和设计过程中均进行了优化，减轻了设计难度，提高了设计效率。
关键词: CARD/1，互通设计，调配模块
中图分类号: TU201． 4 文献标识码: A
0 引言
CARD/1 是一款国际化的线路设计专业软件，囊括了公路设
计、铁路设计( 含高速铁路、磁悬浮、地铁、轻轨) 、测绘和市政管网
设计，亦可用于垃圾处理场、机场、港口、码头的路线设计。
CARD/18． 2 版本相对原CARD/17． 7 版本主要有下面几个新
特点
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
。
0． 02 cm。
表4 GAMIT/GLOBK 平差后经纬度坐标
点名B L H/m
HDAO 6 142． 644 75 1 201 517． 821 78 32． 699 7
HSYA 360 525． 559 94 120 041． 236 20 27． 590 2
表5 HDS2003 平差后最终点位坐标
点名N rms N E rms E H rms H rms
HDAO 36:14:02． 645 87 0． 002 3 120:15:17． 817 01 0． 001 5 32． 710 4 0． 004 1 0． 004 9
HSYA 36:05:25． 560 83 0． 002 0 120:04:01． 231 53 0． 001 2 27． 619 8 0． 003 3 0． 004 0
表6 Bernese 精密单点定位最终解算坐标
点名HDAO 修正值中误差HYSA 修正值中误差
X － 2 595 181． 123 0 0． 000 1 0． 001 2 － 2 585 282． 967 1 0． 000 1 0． 001 2
Y 4 449 147． 181 3 0． 000 2 0． 001 5 4 465 771． 475 9 0． 000 3 0． 001 4
Z 3 749 191． 917 8 0． 000 1 0． 001 3 3 736 321． 326 8 0． 000 2 0． 001 1
U 32． 689 1 0． 000 5 0． 002 1 27． 592 7 0． 000 5 0． 001 9
N 36 142． 644 826 0． 000 1 0． 000 5 36 525． 560 003 0． 000 0 0． 000 5
E 1 201 517． 821 465 0． 000 3 0． 001 0 12 041． 235 988 0． 000 3 0． 001 0
3 比较分析
本次实验采用了IGS 精密星历，所以GAMIT 基线的精度达到
了2 mm 左右，这也是有精密星历或者是有高精度起算数据时，
GAMIT 的预期结果精度。HDS2003 的结果和GAMIT 比较，无论
是基线的三维方向，还是在长L 上，GAMIT 解算的中误差都要小，
结果优于HDS2003。HDS2003 点位中误差在毫米级，而GAMIT
却能达到亚毫米级，这就体现出精密软件在精确定点上的优势;
Bernese 软件在这次试验中因为没有更高级的精确的起算数据，所
以采用非差模式，点位结果坐标与HDS2003 自由网平差坐标的结
果十分的相近，与GAMIT 相比，差别在厘米级，符合国际上精密
单点解算精度要求。
4 结语
从这次实验，我们可以看出，关于GPS 数据处理软件，无论是
精密软件、商用软件还是普通的接收机自带的软件，都有各自的
特点: 以HDS2003 为代表的普通软件处理小范围的控制网，速度
快，精确度比较低，一般能满足我们普通的工程需要，操作界面是
可视化的，比较容易实现; 以GAMIT 为代表的精密软件，结果精
度高，可以用来做高精度控制网或者处理中长基线。缺点是只能
处理双频数据，而且操作比较复杂; Bernese 准确的数学模型、详细
的计算过程参数控制、强大的自动化批处理、国际标准适应性和
模块化设计，确定了它在GPS 软件领域的领先地位，发展前景广
阔。缺点是它的操作更加困难，虽然与GAMIT 相比，操作界面转
为可视化，可是Bernese 有两种处理模式，支持多种观测量，所以
其结构较GAMIT 更为复杂，以至于很难给出一个详尽的数据处
理流程。
参考文献:
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［3］ 鄂栋臣，詹必伟，姜卫平，等． 应用GAMIT/GLOBK 软件进行
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道精度分析［J］． 测绘工程，2006，15( 6) : 24-26．
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版社，2006: 116-123．
Comparative analysis of different types of GPS data processing software
YANG Jiu-dong LI Jian-gang
Abstract: In order to clarify the characteristics of different types of GPS data processing software，this article selects three types of GPS data processing
software that the precision-type software GAMIT，the commercial-type software Bernese，and the common software which the GPS receiver
hold HDS2003，processing the same set of GPS observational data，using comparative analysis method to compare the differences of processing
result of the commercial software，the precision software and the GPS receiver holds software，summarizes their advantage and disadvantage． This
article provides a basis for people to choose the suitable GPS data processing software under by necessary．
Key words: GPS，data processing，comparative analysis
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第38 卷第9 期
2 0 1 2 年3 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 9
Mar． 2012】
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