基于虚拟机的GAMIT软件安装与应用

基于虚拟机的GAMIT/GLOBK软件安装与运行康胜军1、2何志堂2任秀波2李俊义21武汉大学测绘学院湖北武汉4300792国家测绘地理信息局第一大地测量队陕西西安710054摘要：本文介绍了一种基于虚拟机系统的GAMIT/GLOBK10.50安装与运行的方法，重点对安装过程中的难点及可能出现的问题进行了分析，最后通过实例进行了验证。结果说明该方法完全可以满足GPS解算的要求，并能显著提高工作效率。关键词：虚拟机系统，GAMIT/GLOBK，GPS数据解算1、引言随着GPS技术应用领域的不断扩展，高精度的GPS数据处理也越来越受到人们的重视。目前国际上比拟成熟的GPS数据处理软件有瑞士Bernese大学的Bernese软件、美国MIT/SIO的GAMIT/GLOBK软件、德国GFZ的EPOS和美国JPL的GIPSY等[1]。其中GAMIT/GLOBK以双差方法处理GPS观测值，用最小二乘算法进行参数估计，该方法可以完全消除卫星钟差和接收机钟差的影响，也可以明显减弱诸如轨道误差、大气折射误差等系统性误差的影响。同时由于该软件的免费性,代码的开放性，使得该软件广泛应用于科研机构、高校教学等。GAMIT/GLOBK是基于类UNIX操作系统[2]开发的GPS数据处理软件，其安装和使用必须在类UNIX操作系统中进行。由于类UNIX操作系统与通用的WINDOWS操作系统的差异，使得GAMIT/GOLBK软件的入门较难，同时，GPS数据解算前的数据准备及后期的成果报表制作等也经常要在WINDOWS下进行，因而两种系统是需要并存的，且应具有易于相互访问的条件。多台电脑时可借助网络效劳轻松实现，但单台电脑时，借助虚拟机软件应是不错的选择。虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。通过虚拟机软件，我们可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作，例如我们可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等等。通常，运行虚拟机软件的操作系统叫宿主系统，在虚拟机里运行的操作系统叫来宾系统。目前流行的虚拟机软件有VMware、VirtualBox和VirtualPC等，它们都能在WINDOWS系统上虚拟出多个计算机系统。本文选择在VMwareWorkstation虚拟机中安装opensuseLINUX操作系统，然后介绍在该来宾系统中安装GAMIT/GLOBK、GCC、GMT等软件的方法，最后通过实例验证GAMIT/GLOBK进行GPS数据解算的过程。2、虚拟机中LINUX操作系统的安装本文选择的虚拟机是VMWareWorkstation10.0，类UNIX操作系统是opensuse13.1。该操作系统是Novell的开源LINUX工程，旨在推进LINUX的广泛使用，软件源码可在./zh-cn/网站免费下载。其最大的特点就是简单易用，尤其是YAST系统控制软件，可使得原本复杂的配置轻松实现。VMWareWorkstation10.0的安装很方便，按软件提示进行即可。虚拟机中安装opensuse13.1的过程也相对较容易，但需要注意以下几点：1〕安装前，先将电脑硬盘转换为ntfs格式，以便于存储大于4G的iso文件。2〕opensuse13.1系统的硬盘空间至少为30G。3〕系统中确认安装的内容有：kernel-source、binutils、make、GCC、gfortran、libX11-devel等。4〕虚拟机的网络连接设置为NAT，即来宾系统网络采用共享宿主系统的IP。来宾系统与宿主系统的数据交换的方法很多，最简便的方法就是安装VMwaretools，安装后就可通过复制或粘贴实现数据交换。就本文的VMWare与opensuse的版本，在安装VMWaretools时需要同时安装补丁，以确保复制或粘贴及共享文件夹均能正常使用。另外还可通过ISO文件、移动介质或LINUX系统中的网络效劳实现来宾系统与宿主系统的数据交换。3、GAMIT/GOLBK的安装GAMIT/GLOBK是源代码开放的软件，可在网站申请并免费下载。GAMIT的最新版本为10.50，最新的更新包日期为2023年12月6日。本文以最新软件及更新包的安装、应用进行说明。GAMIT软件的安装是对源代码配置、编译、安装的过程。软件建议使用GCC4.2(含GFORTRAN)以上版本编译器，低版本GCC亦然可以使用，但不能使用的版本有4.0、4.1.1、4.3等。本文先就GCC的安装进行说明。3.1GCC的安装说明GCC的配置、安装依赖关系复杂，因为它是建立在多种程序库的根底上，尽管大多数程序库已默认安装在LINUX系统中，但是仍有一些需单独安装或更新。一般情况，需要单独安装的程序库有：GMP、MPFR、MPC、ISL、CLOOG、PPL等。随着GCC版本的不同，所需程序库的版本也不同，可通过GCC软件的安装说明文档详细查看，同时该说明文档中亦有各程序库的下载地址及安装步骤。由于各程序库间亦存在一定的依赖关系，因此安装时一般应按上述顺序进行。GCC安装过程中，应将相应的程序及库文件路径添加到环境变量和动态函数库中。环境变量的更新通常只需更改用户根目录下的.bashrc文件，如添加/usr/local/lib到环境变量中，只需增加exportPATH=$PATH:/usr/local/lib即可。动态函数库的更新经常被忽略，由此会引发一些意想不到的问题。通常在安装完所有程序库后需要更新动态函数库，更新的方法如下：假设安装程序的库文件存放在/usr/local/lib目录中，先将/usr/local/lib添加到/etc/ld.so.conf文件中，再执行sudo/sbin/ldconfig–v即可。GCC安装完成后，还需建立新版本程序的链接，这样才可被GAMIT的安装程序调用。假设GCC安装在文件中，那么建立gfortran程序的链接，执行如下命令：同样，可建立gcc、g++、c++、cpp等程序的链接。在建立链接前应注意备份老版本程序，以备后用。至此，GCC安装完毕，可用命令gfrotran–v查看GCC是否正确安装。GCC作为系统中必备的编译器，其还有更为简便的安装方法，尤其是在opensuse系统中，只需在YAST的软件管理系统中输入GCC，可根据提供的列表选择需要安装的GCC版本，系统会自动下载、安装。使用YAST软件管理系统的前提是，你已经配置好软件源。3.2GAMIT软件的安装GAMIT软件的主要组件如下：install_software〔安装批处理脚本〕、install_updates〔升级批处理脚本〕、gamit.10.50.tar.gz〔GAMIT软件安装包〕、com.10.50.tar.gz〔外部组件安装包〕、kf.10.50.tar.gz〔卡尔曼滤波软件安装包〕、libiaries.10.50.tar.gz〔数据模板安装包〕、tables.10.50.tar.gz〔表文件安装包〕、help.10.50.tar.gz〔帮助文件安装包〕、maps.10.1.tar.gz〔地图数据安装包〕、〔地形数据安装包〕、example.10.50.tar.gz〔例如安装包〕、〔例如数据下载安装包〕、cron.sp3u〔精密星历自动下载脚本〕、trackRT_pbod〔实时定位脚本〕、〔软件更新安装包〕。下面以用户kang为例进行GAMIT软件的安装。安装的步骤如下：mkdir/home/kang/gamit10.50从下载目录中复制GAMIT所有组件到/home/kang/gamit10.50/中；cd/home/kang/gamit10.50./install_software解压缩完成后，扫描系统的libX11-devel的安装目录，实质是：X11LIBPATH等于libX11.a或libX11.so或libX11.dylib的路径。LINUX下的库文件分为两大类：分别是动态函数库〔以.so或.dylib结尾〕和静态函数库〔以.a结尾〕，两者的差异仅在于程序执行时函数库是否已参加到程序中，因此，两种库文件的选用是随意的；X11INCPATH等于Xlib.h的路径，并且路径已缺省包含了X11目录，即假设实际目录为/usr/lib/X11,那么X11LIBPATH=/usr/lib。查看最大测站数MAXSIT、最大卫星数MAXSAT、最大天顶延迟参数MAXATM、最大历元数MAXEPC等参数是否适宜，假设需修改可按ctrl+c终止程序，修改/libraries/Makefile.config文件中的相关内容，重新执行./install_software即可。配置过程中，假设出现如下错误提示：sorry,unimplemented:64-bitmodenotcompiledin,这主要原因是错选了64位系统的Makefile.config文件，只需更换为32位系统的文件即可，或将libraries/Makefile.config以下内容中的m64更改为m32。###GCCV4gfortranflags###FTN=gfortranFFLAGS=-O3-Wuninitialized-fno-f2c-ffast-math-fno-automatic-fno-backslash–m64CC=gcc#For64-bitmachines:CFLAGS=-g–m64-DADD64BIT同时将gamit/solve/Makefile.generic以下内容中的m64更改为m32。FFLAGS=-O3-Wuninitialized-Wunused-fno-f2c-ffast-math–m64#gftn修改完成后，重新执行./install_software即可。安装完成,程序会自动建立安装目录的字符链接，如下：ln-s–f/home/kang/gamit10.50～/gg在用户kang的根目录下翻开.bashrc文件，并添加如下内容：exportHELP_DIR=/home/kang/gg/help/exportGAMITHOME=/home/kang/ggexportPATH=$PATH:$GAMITHOME/com:$GAMITHOME/kf/bin:$GAMITHOME/gamit/bin执行soruce/home/kang/.bashrc将立即更新环境变量。用命令globk–v查看gamit是否正确安装。3.3GMT软件的安装GMT是通用绘图软件，其与GAMIT的结合较为紧密，gamit软件中也提供了很多用GMT绘图的程序，因此GMT软件的安装与应用必不可少。GMT的编译和运行依赖的程序主要有：cmake、NETCDF、ghostscript等，通常系统在安装时已安装了cmake和ghostscript，因此只需要安装NETCDF〔网络通用数据格式〕软件，同时还需下载GSHHS(全球海岸线数据)——后已更名为GSHHG。本文以用户kang为例进行的安装说明。,步骤如下：tar–./configure--prefix=/home/kang/NETCDF--disable–netcdf-4makesudomakeinstall然后是GMT-4.5.7.tar.bz2的安装，步骤如下：tar–zxvfcd./configure--enable-netcdf=/home/kang/NETCDFmakesudomakeinstall最后将GSHHS复制到目录中，并解压缩即可。安装完成后，还需修改环境变量，只需在.bashrc文件中添加如下内容：exportGMTHOME=/home/kangexportPATH=$PATH:$GMTHOME/bin至此，GMT-4.5.7安装完成，可用命令psxy–-help查看GMT是否正确安装。4、GAMIT/GLOBK软件的运行GAMIT/GLOBK软件运行前的数据准备，对于很多不熟悉LINUX系统用户而言是比拟复杂的，但是基于虚拟机的GAMIT/GLOBK软件运行，使得用户能方便的利用WINDOWS或LINUX系统中熟知的工具或技巧解决问题，将主要的精力集中在GAMIT/GLOBK软件学习和使用上，可提高应用的效率。本文选取中国境内9个IGS站〔wuhn、shao、chan、bjfs、guao、urum、lhaz、tnml、twtf)2023年12月9日至14日的数据进行数据处理。其中CHAN、GUAO、URUM、LHAZ、TNML、TWTF等6点作为控制点并进行0.0001m的约束，WUHN、SHAO、BJFS三个点位作为未知点三进行10m的约束[3]。准备好数据及表文件后，运行解算批处理命令cshauto进行解算，其中auto批处理文件是根据单步解算命令makexp编制，同时还添加了平差处理、成果汇总等[4]。平差的结果见表1。表1平差结果〔单位m〕点名XYZΣxΣyΣzWUHN-2267749.7405009154.2683221290.6530.00150.00280.0018BJFS-2148744.3644426641.2134044655.8560.00090.00160.0013SHAO-2831733.7764675665.8343275369.3160.00120.00180.0013CHAN-2674427.4883757143.1284391521.5810.00010.00010.0001TWTF-2994428.4274951309.1432674496.7720.00010.00010.0001TNML-2982779.3714966662.5222658805.6370.00010.00010.0001LHAZ-106941.8575549269.8153139215.1350.00010.00010.0001URUM193030.3514606851.3004393311.5250.00010.00010.000