GPS^[1]数据处理主要依靠专业的GPS数据处理软件，根据观测目标和要求精度的不同，应采用相应功能的软件，例如：个人用户手机导航只需打开手机的GPS定位功能，则内置于手机的导航软件会自行计算确定位置，无需人工干预；在工程上，一般会将数据从GPS接收机导入电脑，然后利用各接收机厂商自带的商业软件(如TGO)进行人工干预处理；而对于主要应用于地壳运动监测、大尺度国家测绘基准建设等领域的高精度毫米级定位来说，则需要借助专业的、人工参与度较高的高精度数据处理软件来实现，例如GAMIT/GLOBK软件、BERNESE以及GIPSY等。本文即以目前最具代表性、应用最为广泛的GAMIT/GLOBK软件为例，向读者全面详细地演示如何在Linux操作系统下搭建一个高效稳定的高精度GPS数据处理平台。GAMIT/GLOBK是一款科研性质的软件，没有商业支持，而且只有UNIX和Linux版本，没有Windows版的，在安装和使用时，都是以命令行的形式完成，没有操作界面，初学者在安装该软件时，会遇到各种各样的问题，比如不知道怎样配置、编译过程不断出错而找不到原因、路径设置等等，最终导致安装失败。本文的目的就是为了让刚刚步入高精度GPS数据处理领域从事应用研究工作的人员，能够在较短时间内从原理上掌握GAMIT/GLOBK软件的安装，尽量在安装软件上少走弯路，提高工作效率。

1 软件介绍 1.1 GAMIT/GLOBK

GAMIT^[2]软件最初在UNIX操作系统下设计运行，后期的版本通过不断完善，既可以在UNIX操作系统下运行，也可在Linux、Sun、HP以及Red Hat等操作系统下运行。1987年完成了基于UNIX操作系统的GPS数据处理软件，1992年研制人员对该软件进行改进，提高其自动化程度，并利用它进行IGS跟踪站网的GPS数据处理。GAMIT/GLOBK高精度数据处理软件不但精度高，而且开放源代码，使用者可以根据需要进行源程序的修改。目前，它已广泛应用于长距离、高精度、长时间的GPS数据处理，可用于解算卫星轨道参数、地面测站在某坐标系下的三维坐标、钟差、地球定向参数以及大气延迟等参数。GAMIT主要由MAKEX、ARC、MODEL、CLEAN、CFMRG以及SOLVE等几个主要程序模块及其他相关程序组成。其主要目的是综合处理多元测量数据，主要用于处理经过GAMIT解算后的GPS测量结果和用于处理SLR (人卫激光测距)数据及SINEX数据，其输出主要有测站坐标的时间序列、测站平均坐标和多时段轨道参数。

1.2 Ubuntu

Ubuntu^[3]是一个由全球化的专业开发团队建造的操作系统。Ubuntu项目完全遵从开源软件开发的原则，并且鼓励人们使用、完善和传播，因此使用该软件是完全免费的。目前已有大量各种各样基于GNU/Linux的操作系统，例如Debian、SuSE、Gentoo、RedHat以及Mandriva等。其中Debian是一个广受称道、技术先进且有着良好支持的发行版，Ubuntu正是基于Debian创建的一个可以为桌面和服务器提供最新且一贯的Linux系统。Ubuntu囊括了大量从Debian发行版精挑细选的软件包，同时保留了Debian强大的软件包管理系统，以便简易的安装或彻底的删除程序。与大多数发行版附带数量巨大的可用可不用的软件不同，Ubuntu的软件包清单只包含那些高质量的重要应用程序。Ubuntu提供了一个健壮、功能丰富的计算环境，既适合家用，又适用于商业环境，目前，Ubuntu包括桌面版、服务器版以及手机版等，在其官方网站均可免费下载获得安装文件。

1.3 gFTP

FTP是数据处理中常用到的一个普通功能，主要用于各类数据在不同平台间的上传下载。gFTP是一个在*NIX上使用的(UNIX、Linux、BSD等等)自由的多线程FTP客户端，它与Windows下运行的CuteFTP等FTP工具极为类似，是一个完全免费的、开放源代码的ftp软件，具有非常高的安全性、带宽限制、良好的可伸缩性、可创建虚拟用户、支持IPv6、速率高等特性。

1.4 C shell

C shell^[4]是一个交互式命令解释器和一种命令编程语言，采用的语法类似于C编程语言，用于编写shell程序, 以实现各种功能和完成任务。C shell的shell程序(通常称为shell脚本)包含将由shell执行的一系列命令并存储在Linux普通文件中，并且带有程序控制流命令或语句，以实现多路分支和命令块的重复执行。运行C shell脚本一般有3种方式：第1种是利用命令chmod将脚本文件可执行，然后在C shell环境下直接运行脚本文件即可；第2种是直接运行/bin/csh命令, 并将脚本文件名作为它的参数；第3种是最常用的方法，即不管当前是哪一种shell，强制脚本在C shell中执行，可以通过在脚本文件开始处添加#!/bin/csh来实现，然后为脚本文件增加执行权限后直接运行即可。

1.5 QOCA

QOCA^[5]是美国宇航局(NASA)喷气推进实验室(JPL)科研人员开发的空间大地测量资料、特别是GPS资料的后处理软件。具有灵活、计算速度快、功能多等优点，适用于以地形变化分析为主导的地球物理、构造运动及整体地球动力学研究，目前世界上约有40个国家的科研人员在使用，在其官方网址可申请下载该软件的安装文件。

1.6 TEQC

TEQC^[6]软件是美国的UNAVCO科研机构开发的用于GPS观测数据预处理的公开免费软件，该软件操作简单，功能强大，可对GPS观测数据的质量进行评定，是GPS数据处理中最常用到的一款软件。该软件的主要功能包括数据格式转换、数据编辑、数据质量检查等。

1.7 GMT

GMT^[7]是一款专业绘图软件，被广泛地应用于地球物理等相关学科，该软件功能非常强大，可用于绘制各种地理图，如地表高程图、各类等高线图以及海底地形图等等。该软件主要在Linux环境下使用，也有Windows版本的，但需要预先安装Cygwin等模拟软件。GMT使用起来和GAMIT类似，都是纯命令行方式，没有操作界面，用户需要输入各类命令和参数，然后根据资料库中的地理信息，生成ps格式的地图文件。

2 搭建流程及相关配置

在官方网站(http://releases.ubuntu.com/lucid/)下载稳定版本Ubuntu 10.04.4 LTS (Lucid Lynx)的安装文件，其中有两个版本可供选择，一个是适用于几乎所有基于Intel、AMD等处理器的个人电脑，以及基于Intel处理器的苹果个人电脑；另外一个则适用于64位处理器的电脑。一般情况下选第一个即可，即在网页上点击PC (Intel x86) server install CD即可下载镜像文件，大小约670 MB。下载好后，需要制作成安装光盘，利用光盘刻录软件(例如光盘刻录大师，用360软件管家即可自动免费下载安装)，选择刻录光盘映像功能，添加下载的映像文件(后缀名为iso)，在具有刻录功能的光驱里放入CD光盘，即可完成制作。

选择一台准备用做数据处理的服务器、台式机或者笔记本，建议最好是将Ubuntu安装在一个没有其他操作系统的电脑上，尽量不要安装双系统，比如一台电脑既有Windows，又有Linux，如果是这种情况，常规都是首先安装Windows，然后预留一块空白磁盘区域安装Linux，这样一旦安装Linux失败，会导致Windows无法启动，更严重的情况是有可能导致Windows文件系统的数据丢失。因此建议直接用一台单独的电脑安装Ubuntu，以目前行情一台5 000元左右常规配置的台式机，足可以满足200个左右GPS连续观测站的日常数据处理工作需要。

在安装前，最好为电脑接上可以上网的网线，这样在安装过程中Ubuntu会自动配置网络设置并接入Internet。将Ubuntu安装光盘插入准备好的电脑光驱中，在BIOS里将电脑设置为首先从光盘启动，重启，进入Ubuntu安装界面，根据提示选择“中文(简体)”，之后系统开始自动安装，中途会暂停数次要求用户做相应的操作，依次为：选择“安装Ubuntu服务器版”-为Ubuntu设置主机名(例如GPS-pc)-选择“向导-使用整个磁盘并配置LVM”-选择要分区的磁盘(选择整个磁盘)-选择“移除现有的逻辑卷数据”-选择“安装全新的Ubuntu操作系统”-为Linux设置一个用户名和相应的密码-选择“自动安装安全更新”(如果已联网)，至此，如果一切顺利的话，Ubuntu就安装成功了，具体安装时间与电脑配置及网速有关，一般耗时约半个小时。系统自动重启后便进入了Ubuntu操作系统。用户会发现刚进入的系统里没有任何界面，完全是命令行模式，这是因为这个版本的Ubuntu只具备最基本的Linux操作系统功能，用户可以根据自己的喜好选择不同风格类型的桌面进行安装，推荐安装经典的GNOME桌面。安装时，要确保电脑已经联网，并且以下提到的所有安装过程都是基于电脑已联网的前提。

Ubuntu与其他Linux操作系统相比，一个明显的优势是安装软件非常方便，只要配置好软件源(一般系统默认配置即可)，直接输入软件名称，系统就会自动下载软件安装文件、自动编译、自动安装、自动设置路径，无需用户干预，用户需要做的仅仅是了解自己的需求，找到能够满足需求的软件以及如何使用该软件。在终端输入：sudo apt-get install ubuntu-desktop，即可安装GNOME桌面环境，由于要下载大量的安装文件，安装过程可能耗时较多，主要取决于网速，用户有时需要耐心等待。安装完成重启后便可进入经典的GNOME桌面系统，该桌面是一种让使用者容易操作和设定电脑环境的工具，目标是基于自由软件，为UNIX或者类UNIX操作系统构造一个功能完善、操作简单以及界面友好的桌面环境，其某些方面类似于Windows，对于习惯了Windows操作风格且具备一定Linux基础知识的用户来说，使用GNOME桌面会十分得心应手，并且能够很快找到与自己专业领域结合的切合点，高效地为项目服务。第一次进入系统默认是英文环境，在系统-管理-语言支持中，选择“自动下载安装完整的中文支持”，重启后即可切换为中文环境。

在Linux系统下，一般都是利用各种命令来实现预定的功能，因此会经常用到终端，在应用程序附件中点击“终端”即可启动终端，或者使用快捷键ctrl+alt+T。当需要频繁启动终端时，使用快捷键的一个弊端是：打开的终端均在主目录下，还需要在终端中进行目录切换。因此为了方便使用，应把终端添加到右键菜单上，在终端输入如下命令即可实现：sudo apt-get install nautilus-open-terminal，这样在需要调用终端时，在工作目录点右键即可打开终端，并且打开的终端路径位于工作目录下。

在Ubuntu系统中，要想获得管理员权限，应使用sudo命令，而不是以root身份登录。sudo是一个允许系统管理员授权让普通用户执行部分或全部root命令的工具，这样可以减少root登陆系统的频率，以提高系统的安全性。sudo使一般用户不需要知道超级用户的密码即可获得root权限，在一般用户需要取得高级权限时，可在执行命令前加上sudo，此时系统将会询问该用户自己的密码，以确认终端前是否为该用户本人，回答正确后系统即将该命令的进程以超级用户的权限运行，之后的一段时间内(默认为5 min，可在/etc/sudoers自定义)，使用sudo不需要再次输入密码。当使用鼠标打开某个文件夹时，会碰到需要以管理员的身份打开某个root权限的文件夹，为了使用方便，可以在右键添加“以root权限打开文件夹”，在终端输入如下命令即可实现：sudo apt-get install nautilus-gksu。

安装各种压解/解压缩工具，在终端输入：sudo apt-get install ncompress unrar p7zip-full unzip。

安装FTP工具，在终端输入：sudo apt-get install gFTP。

安装GMT绘图软件，在终端输入：sudo apt-get install GMT。

Linux和Windows生成的文本文件，回车符是不同的，在Windows下回车符是\\r\\n，在Linux下回车符是\\n，当在一种系统下生成的文件应用于另一种系统时，两者需要转换，一般使用dos2unix、unix2dos命令进行相互转换，但是从Ubuntu10.04开始不再使用这两个命令，而是改为todos和fromdos，用法和功能不变，在终端输入如下命令即可安装这两个小程序：sudo apt-get install tofrodos。

安装libx11-dev，在终端输入：sudo apt-get install libx11-dev。

安装gfortran，在终端输入：sudo apt-get install gfortran。

安装csh，在终端输入：sudo apt-get install csh。由于Ubuntu默认是bash，而GAMIT要求默认shell环境为csh，因此需将默认shell改为csh，在终端输入：chsh-s /bin/csh，重新登录后即可。在终端输入：echo $SHELL，即可显示当前shell状态。配置好以后，还要对C shell环境变量进行设置，一般情况下，在主文件夹下，会有一个.cshrc的隐藏文件用来控制C shell，如果没有，用户可以自己在主文件夹下新建一个同名的文件，并在里面输入配置信息。主要的配置内容和含义如下：

set path=(./bin/sbin/usr/bin/usr/sbin/usr/local/bin/usr/local/sbin/usr/games)，设置系统搜索路径；

set path=($path/opt/gamit10.4/com)；

set path=($path/opt/gamit10.4/gamit/bin)；

set path=($path/opt/gamit10.4/kf/bin)，设置GAMIT路径；

set path=($path/usr/lib/gmt/bin)，设置GMT路径；

set path=($path/opt/qoca)，设置QOCA路径；

set path=($path/opt/teqc)，设置TEQC路径；

setenv HELP_DIR /opt/gamit10.4/help/，设置GAMIT帮助路径；

setenv INSTITUTE CEA，设置组织机构名称。

以上安装过程都顺利完成以后，就具备了安装GAMIT的基本环境，其中csh、libx11、gfortran是安装GAMIT的必备条件，必须要首先将这3个工具安装好，安装GAMIT才有可能成功。在安装GAMIT的时候，要特别注意的是，一定要以普通用户的身份去安装，而不是管理员root权限去操作，否则在以后使用GAMIT的时候，会出现调用上的困难，因为普通用户是无法调用root权限文件的。

GAMIT的安装不同于上述其他软件，虽然GAMIT也是免费软件，但是在使用前需要获得授权，给GAMIT联系邮箱发电子邮件进行申请，审核通过后会获得一组用户名和密码，利用用户名和密码即可在指定的FTP站点下载GAMIT安装文件。Linux中一般默认将第三方软件安装在/opt目录下，因此在/opt目录下新建一个文件夹，并根据GAMIT版本号命名(如gamit10.4)，由于/opt属于root权限目录，因此要使用管理员权限才能在此目录下新建文件夹，建好之后，将新建文件夹权限放开，即设置为普通用户可读写，再以普通用户身份进入这个文件夹，将安装文件复制到当前目录，找到脚本文件install_software，为其赋予可执行权限，在终端输入：./install_software，之后安装程序会自动解压全部安装文件并执行安装，整个过程基本不用人工干预，只需根据提示输入是(y)或者否(n)。

GAMIT的安装对平台环境很敏感，经常会由于缺少某些库函数或者环境不具备而频繁报错退出，这时就需要读者根据报错提示查找原因，本文所述的安装过程及配置经过了多次测试，如果按照本文的安装步骤及要求进行操作，一般会顺利完成GAMIT的安装。需要注意的是，在解压安装文件之后，需要手动更改文件/libraries/Makefile.config的配置，用文件编辑器打开该文件，将其中的一组参数修改为：MAXSIT 99，MAXSAT 32，MAXATM 25，MAXEPC 2880。其中MAXSIT表示同时最多可解算的测站数，由于GAMIT的基本原理是大网解算，即将所有待估参数置于同一矩阵一次完成解算，随着测站数的增加，解算时间会成几何倍数增加，因此要同时兼顾一个网中的最多测站数和时间成本，测站数不宜太多，根据目前电脑的计算能力和经验，99为一个可接受的最大值。如果一个工程中测站太多，或者同时需要解算许多个测站，则应考虑分区解算，即分多个网单独解算，最后在GLOBK阶段进行合并。

3 平台测试

选取中国地壳运动观测网络^[8]27个测站1天数据进行平台测试，主要内容为测试平台的稳定性及各个软件的可用性。利用GAMIT软件进行数据处理时，数据准备是一项庞大而又繁重的工作，必须把所有需要的文件都一一准备好，缺少任何一个文件，程序都会报错退出^[9]。有时可以通过错误报告找到具体缺少哪个文件，有时则需要根据经验来判断出错的原因。解算时需要的文件如表 1所示(以处理2008年年积日为123这天的数据为例)。

一般情况下，按照GAMIT软件的惯例，首先要建立年/年积日的工作目录，然后将上述所有文件拷入目录下，每天1个目录，每期1个大目录。文件都准备好以后，以2008年年积日为123这天为例说明如下：①在年积日目录下打开终端，输入命令makexp，根据程序提示依次输入工程名cgs0、轨道名cgs0、年2008、年积日123、L文件名lcgs08.123、导航文件auto1 230.08 n、采样间隔30 s、起始时间0 0、历元数2 880；②生成星历表T文件，输入命令sh_sp3fit-f igs14772.sp3-o cgs0；③检查G文件，输入命令sh_check_sess-sess 123-type gfile-file gcgs08.123；④生成卫星时钟文件J文件，输入命令makej auto1230.08n jauto8.123；⑤检查J文件，输入命令sh_check_sess-sess 123-type jfile-file jauto8.123；⑥生成测站时钟K文件和观测值X文件，输入命令makex cgs0.makex.batch；⑦执行fixdrv命令生成批处理文件，输入命令fixdrv dcgs08.123；⑧执行批处理命令csh bcgs08.bat。

至此，GAMIT开始进行自动批处理解算，耗时与测站数量、数据质量、参数配置以及硬件条件等有关^[10]，本次解算耗时约2 h。解算完成后，屏幕显示Normal Stop，同时会生成各种结果文件，包括q文件、o文件和h文件等。通过各项精度指标分析结果均正常，接着开始进行整体平差生成时间序列，主要步骤如下：①利用htoglb命令生成GLOBK可以识别的二进制h文件；②利用glred命令将各网合并，生成大H文件；③利用globk命令计算得到测站坐标；④给出测站时间序列；⑤计算速度场。

通过顺利完成计算，可以得出结论，该计算平台运行稳定，在运行过程中，既没有报错，也没有死机，得到了需要的结果，证明所有的安装操作都是正确的，该平台可用于GPS数据的日常处理工作之中。

4 结束语

GAMIT几乎可以装在任何版本的Linux上，比如SUSE、红帽子以及Fedora等等。笔者也曾在这些主流的Linux上安装使用GAMIT，对比发现，还是Ubuntu更好用一些，原因如下：Ubuntu系统永久免费使用，可以在其官方网站任意下载，无论是单位还是个人用户在使用时，都不需要考虑版权事宜，并且有一个专业的商业团队在持续开发和维护，有稳定的技术支持；Ubuntu界面友好，尤其是对于习惯了Windows操作风格的初学者，Ubuntu经典的GNOME桌面基本类似于Windows，文件管理、应用程序使用及系统配置等等都与Windows相近，用户很容易上手；Ubuntu支持绝大部分的硬件设备，几乎可以安装在任何配置的电脑上，用户一般不需要考虑驱动硬件的问题；Ubuntu用户众多，在使用过程中遇到任何问题，都可以在各种相关的论坛上找到解决方案和帮助，提高了项目执行的效率。

还有一个很重要原因，就是Ubuntu强大的软件管理功能及其海量的源，一般常用的软件，在确保源设置正确并且联网的前提下，用户只需要输入软件名称，系统即可自动完成分析、下载、安装、编译以及路径设置等工作，整个过程无需用户干预，高效方便，简单易用，对于非Linux开发人员来说，这种方式大大提高了工作效率。而且Ubuntu涵盖了海量的软件，即使像非常用的地球物理学领域专业软件GMT，亦可在Ubuntu软件管理器中找到，可见其覆盖面之广。

Ubuntu版本更新较快，一般每半年发布一个新版本，每个版本都有版本号和代号，例如Ubuntu 10.04.4 LTS，代号为Lucid Lynx，其中带有LTS的表示该版本是长期支持版。笔者曾经测试过在目前最新版本Ubuntu 14.04 LTS上安装GAMIT，整个安装过程都比较正常，没有报错，但是在使用时，会出现GAMIT部分模块无法正常运行的情况，例如当运行solve模块时，程序会停滞，既不报错退出，也不进行解算，这种问题对于初学者来说，很难发现和解决，出现这种问题的原因可能是在安装编译GAMIT某些模块的时候，就已经出错，但是安装程序并没有报错退出。GAMIT自2012年以来没有再推出新版本，根据/libraries/Makefile.config第283行可以发现，目前只测试到Linux内核3.0.0为止，而通过uname-a命令查看到最新版的Ubuntu内核是3.1.10，已经超出GAMIT的测试范围，因此在安装使用时容易出现问题。建议读者安装稳定的内核为2.6.32的Ubuntu 10.04.4 LTS。