软件 · GAMIT/GLOBK 10.7X 高精度GNSS数据后处理软件

GAMIT/GLOBK 10.7X 高精度GNSS数据后处理软件

一、软件概况与发展历程

GAMIT/GLOBK 是由麻省理工学院（MIT）、哈佛-史密森尼天体物理中心（CfA）、斯克里普斯海洋研究所（SIO）、澳大利亚国立大学（ANU）联合研发的高精度 GNSS（全球导航卫星系统）数据处理软件包，主要用于解算测站坐标与速率、震后形变参数、大气延迟、精密卫星轨道以及地球定向参数（EOP）等。GAMIT/GLOBK 经过 40 余年的技术积累，凭借毫米级定位精度、完备的物理改正模型、多源数据融合能力，成为高精度 GNSS 数据处理的核心工具，在大地测量、地球动力学、地震学、气象遥感等领域具有不可替代的作用。软件采用开源学术模式，由 MIT 官方持续维护，配套文档与社区生态完善，长期占据行业核心地位。未来随着多系统融合、智能化处理、高性能计算等方向的升级优化，其在科研与工程领域的应用范围将进一步拓展。

1.1 研发历程

软件核心算法具有较长的发展历史，轨道积分和理论相位观测值计算模块源自 20 世纪 60 年代林肯实验室 Michael Ash 等人编写的行星星历程序（PEP），后续由 MIT 团队持续改进完善。

GAMIT 模块于 20 世纪 80 年代由 MIT 的 Chuck Counselman、Yehuda Bock、King 等人开发，以 GPS 双差相位解算为核心功能，经过 Bock、Danan Dong、Peng Fang（SIO）、Herring、McClusky（ANU）等多名研究者的优化，形成当前稳定版本。

GLOBK 模块最初由哈佛-史密森尼天体物理中心的 Herring 与 Jim Davis 开发，用于 VLBI 数据联合解算，后经 MIT 改进，支持 GPS/GNSS 数据处理，可实现多源数据、多天及多年观测时序的卡尔曼滤波平差。

目前软件稳定版本为 10.7X（2020年3月9日发布 10.71），已从单一 GPS 系统扩展到支持 GPS、Galileo、北斗、GLONASS 多系统联合解算。资金支持方面，GAMIT 早期研发由美国空军地球物理实验室提供，GLOBK 由 NASA 资助，当前开发与社区维护主要依靠美国国家科学基金会（NSF）。

1.2 架构与运行环境

软件采用 Shell 脚本调度模式，脚本文件存放于 com/ 目录，文件名多以 sh_ 开头，用于调用 libraries/、gamit/、kf/ 目录下编译完成的 Fortran 和 C 语言程序，整体采用模块化设计。

运行系统支持所有搭载 X-Windows 的 UNIX 类操作系统，包括 Linux 和 macOS，不支持 Windows 原生环境，需通过 WSL 或虚拟机运行。

处理规模上，标准版默认支持 80 个测站，最大支持 99 个测站，运算量与参数数量的三次方成正比，测站数量超过 50 个时建议采用子网并行处理提升效率。实际应用中，MIT 的 IGS 数据处理可支持 300 余个测站，新墨西哥理工大学针对北美板块边界观测网可处理超过 1000 个测站。软件采用机构许可制，不面向个人授权，可获取源代码并用于学术修改。

二、官方安装包下载地址

2.1 授权申请入口（必须先获取账密）

GAMIT/GLOBK 仅对高校/科研机构开放非商业学术授权，个人无法直接下载，需提交机构申请获取下载账号/密码

授权申请页面：http://geoweb.mit.edu/gg/license.php
申请邮箱：联系 Dr. Robert W. King（rking@mit.edu），需提供：机构全称、地址、电话和传真号码
授权范围：通常一家高校/科研机构只会有1份账号和密码，如果你所在的机构已申请，只需联系申请人即可
商业用途：需通过 MIT 技术许可办公室申请商业授权

2.2 官方下载服务器（获取授权后访问）

网页下载入口（授权后）：https://chandler.mit.edu/gps/
FTP 下载服务器（推荐）：

FTP地址：chandler.mit.edu
用户名+密码：xxx（授权后获取专用账密）
路径：updates/source/10.7X/

官方主页（文档+下载指引）：http://geoweb.mit.edu/gg/

2.3 必需安装包（以10.71 版本为例）

下载以下核心压缩包（缺一不可）：

com.10.71.tar.gz（Shell 脚本）
gamit.10.71.tar.gz（GAMIT 核心源码）
kf.10.71.tar.gz（GLOBK 核心源码）
libraries.10.71.tar.gz（公共库）
tables.10.71.tar.gz（模型/参数表）
help.10.71.tar.gz（帮助文档）
test_install.10.71.tar.gz（安装测试文件）
incremental_updates_*.tar.gz（最新增量更新包）

2.4 辅助资源下载

潮汐/负荷网格数据：ftp://everest.mit.edu/pub/GRIDS/
tables 表文件更新：ftp://garner.ucsd.edu/archive/garner/gamit/tables/
快速安装指南：https://geoweb.mit.edu/gg/GG_Quick_Start_Guide.pdf

为了方便大家出于非商业目的学习GAMIT/GLOBK软件，维护了一套GAMIT/安装包和更新包订阅方式请查看文末【资料获取】一节

三、核心模块与技术原理

GAMIT 与 GLOBK 分工明确、流程衔接紧密，形成单日高精度基线解算—多日/多源时序融合—速度场解算与参考框架统一的完整处理流程。

3.1 GAMIT：高精度单日 GNSS 解算核心

GAMIT 以双差载波相位观测值为基础，采用加权最小二乘迭代解算，核心功能如下：

观测模型：处理双频相位与伪距观测值，构建电离层延迟（LC 组合）、对流层天顶延迟（ZTD）及梯度、潮汐、天线相位中心、地球自转等精密改正模型，减小系统误差影响。
参数估计：同步解算测站相对坐标、卫星精密轨道、相位模糊度整数固定、天顶对流层延迟、地球定向参数，输出含协方差信息的准观测文件（h-file）、基线解、残差及质量评定指标（NRMS、Postfit NRMS）。
自动化批处理：通过核心脚本 sh_gamit 完成观测数据下载、预处理、解算与质量控制全流程，支持接入 IGS 精密轨道、钟差及 GPT 气象模型。
多系统支持：10.61 及以上版本支持 GPS、北斗、Galileo、GLONASS 分系统解算，跨系统融合由 GLOBK 完成。

3.2 GLOBK：时序融合与全局平差引擎

GLOBK 基于平滑卡尔曼滤波算法，主要处理 GAMIT 输出的 h-file 或 SINEX 文件，实现以下功能：

多源/多时序融合：整合多天 GNSS 解算结果，以及 VLBI、SLR 等空间大地测量数据，建立统一参考框架下的坐标时序与速度场。
噪声建模：采用随机游走、白噪声、有色噪声模型，处理时序相关噪声，提高速度估计的可靠性。
参考框架实现：通过 glorg 程序定义参考框架原点与定向，绑定 IGS08、IGS14、ITRF 等国际通用框架，输出稳定的测站速度与形变参数。
核心工具：sh_glred 用于时序预处理与编辑，glred 用于解算重复度分析，globk 用于滤波平差，glorg 用于框架约束，可高效处理超过 1000 个测站的大规模观测网。

3.3 配套工具与文档

MIT GeoWeb 官方平台（http://geoweb.mit.edu/gg/）提供软件快速入门指南、参考手册、在线教程、版本更新记录及命令帮助文档，直接输入程序名（无参数）即可调用帮助文件。

软件内置残差分析、模糊度固定检验、时序绘图等质量控制与可视化功能，同时兼容 GMT 等第三方工具进行结果可视化处理。

四、核心优势与技术特点

超高解算精度：基线解算相对精度可达 10⁻⁸-10⁻⁹（毫米级），长基线及多年时序速度精度可达 0.1~0.5 mm/yr，满足地壳形变、板块运动、地震学等高精度科研需求。
改正模型完备：集成电离层、对流层、潮汐、负荷形变、天线相位中心、地球自转等全套精密改正模型，支持震后形变的随机模型与函数模型拟合。
多源数据融合：是目前少数可同时支持 GNSS、VLBI、SLR 联合平差的学术开源软件，能够构建统一的大地测量参考框架。
灵活可扩展：开源运行、脚本化调度、参数化配置，支持自定义模型、子网并行计算与批量处理，适用于区域小网至全球 IGS 级大网的解算。
社区生态成熟：历经 40 余年迭代更新，在全球科研机构与高校广泛应用，文档资料完善，持续更新兼容北斗三号等新一代 GNSS 信号。

五、典型应用领域

地球动力学与地壳形变监测：用于板块运动、断层滑动、震后松弛、火山活动、冰后回弹监测，已应用于汶川地震、尼泊尔地震及北美板块边界观测网（PBO）数据处理。
大地测量参考框架建设：维护与更新 ITRF、CGCS2000 等区域及国际坐标框架，提供全球/区域测站速度场，支撑大地测量基准建设。
大气与气象遥感：解算对流层天顶延迟，反演大气可降水量（PWV），应用于气象预报与极端天气监测。
卫星轨道与地球定向参数解算：解算精密卫星轨道、极移与日长变化参数，服务空间科学、卫星导航及深空探测研究。
工程与灾害监测：用于桥梁、大坝、高速铁路等大型工程的沉降与形变监测，以及滑坡监测、地震预警、海平面变化研究。

六、局限性与未来发展

6.1 主要局限

运行环境门槛较高：仅支持 UNIX/Linux/macOS 系统，Windows 环境需配置虚拟机或 WSL，依赖 Fortran/C 编译环境与 csh 脚本，入门部署较为复杂。
学习成本较高：参数配置文件种类多（sestbl、sittbl、process.defaults 等），改正模型复杂，质量控制流程繁琐，新手需要系统学习。
实时性不足：属于纯后处理软件，不支持实时或准实时解算，超过 100 个测站的大规模网络单节点运算速度较慢，需要并行优化。
多系统融合有待完善：GLONASS 频偏改正、北斗模型适配、多系统联合模糊度固定等功能仍有优化空间。

6.2 发展方向

多 GNSS 深度融合：实现相位与伪距级联合解算（下一代 11.0 大版本目标），提升多系统解算精度与稳定性。
自动化与智能化：优化自动质量控制、时序异常值检测、参数自动优化功能，降低软件使用门槛。
高性能并行计算：优化 GPU 加速与分布式并行处理，支持万站级全球观测网高效解算。
新模型集成：加入新一代对流层、电离层模型，非潮汐负荷及相对论改正模型，进一步提升解算精度。

七、资料获取

公众号后台回复【GAMIT】将持续更新，敬请关注

安装包：gamit10.71-20210102.tar.gz
更新包：incremental_updates.20260501.tar.gz