VLBI数据处理软件OCCAM6.3使用简介

VLBI数据处理软件OCCAM6.3使用简介摘要：OCCAM是一种用于VLBI数据处理的常用软件，本文介绍了该软件的最新版本V6.3的安装、使用及一些注意事项，以期为使用OCCAM软件的研究人员提供一些参考。关键词：OCCAM;VLBI；NGS；卡尔曼滤波随着深空探测计划的不断开展，VLBI以其极高的测角精度在深空探测活动中发挥着越来越大的作用，越来越多的学者或研究机构投入到VLBI的相关研究中。目前常用的处理VLBI数据的软件系统主要有OCCAM、SOLVK＼CALC、GLOBAK、GLORIA、MODEST、GEOSAT等，其中OC-CAM是比较常用的一种VLBI数据处理软件，它源于CampbellJ等人研制的SoftwareforanalyzingMKIIVLBIdata(1979)，后来经过大量学者的不断改进与发展，OCCAM软件的功能越来越强大，目前软件已经发展到6.3版本。鉴于OCCAM在VLBI数据处理中的广泛应用和最新版本V6.3操作说明资料之匮乏，本文介绍了该软件的最新版本V6.3的安装、使用及一些注意事项，以期为使用OCCAM软件的研究人员提供一些参考。一软件安装OCCAMV6.3软件可从网站下载，将软件包解压后放于用户自定义的目录下。由于软件本身是利用bat文件组织clos命令来调用可执行程序进行数据处理，因此在执行命令时需要告诉可执行程序的路径，这就需要将软件存放的路径告诉程序，随着用户存放软件的路径不同需要对bat文件进行相应的修改。需要修改的bat文件有：(1)软件包中WORK目录下的OCCAM．BAT文件；(2)软件包中BAT目录下的所以bat类型文件。首先利用记事本程序打开WORK目录下的OCCAM.BAT文件，将文件中显示的存放OCCAM软件的路径改为用户自定义目录的路径。如文件中原来路径显示为“C：OCCAM6_2＼BAT\OCCAM1．BAT”，而用户自定义的目录为“E：＼VLBI＼OCCAM6_3”，则需要将上面路径改为E：＼VLBI＼OCCAM6_3＼BAT＼OCCAM1．BAT。将文件中的所有路径都做上述修改。最后打开软件包中的BAT目录，将里面的所有bat类型的文件都做上述修改。这样软件就可正常运行使用了。二数据处理（一）数据准备OCCAM使用的是NGS格式的VLBI观测数据，标准NGS格式数据文件包含的内容有：测站坐标、射电源赤经赤纬、观测的参考频率、观测延迟及延迟率误差、测站系统温度、电缆改正、大气温度、大气压力、电离层改正等参数，由首单、测站数据单、射电源数据单、辅助参数单和观测数据单组成n1。NGS格式的数据可从网站下载，如果用户的数据不是NGS格式，则需要转化为NGS格式才能利用OC-CAM处理。另外，利用OCCAM处理VLBI数据还需要的一些文件有：(1)目录文件(CATALOG)，在WORK目录下有许多。．cat格式的文件，包含了在各种坐标系统下VLBI测站和射电源的位置，用户可按照自己的需要选择。(2)历表文件(EPHEMERISTABLE)，每次数据处理都需要建立一个名为EPHEM．DAT的文件，它包含EOP与太阳、地球及月球的历表数据。OCCAM软件可自动生成EPHEM．DAT文件，但用户必须提供当年完整的星历数据目录与EOP文件。文件名必须为EPHEM．ye与EOP．ye，ye代表年份（如01代表2001年）。它们必须存放在．．＼OCCAM6.3＼EPHEM子目录下。(3)海洋负荷数据文件(OCEANLOAD-INGDATA)，文件名为LOADING．OCE，该文件提供了每个测站的主潮汐振幅与相位数据。(4)天线热形变数据文件(THERMALDEFORMATONDATA)，文件名为THERMAL.DEF。(5)大气负荷数据文件(ATMOSPHERICLOADINGDATA)，包含了各测站上大气负载的时间序列改正。文件名为[测站名]．ATM，存放在子目录．．＼OCCAM6.3＼ATM中。(6)降雪负载数据文件(SNOWLOADINGDATA)，土壤水分负载数据文件(SOILMOISTUREDATA)，非潮汐海洋负载(NONTIDALOCEANLOADINGDATA)，分别存储于子目录．．＼OCCAM6.3＼SNO、＼OCCAM6.3＼SOI以及．．＼OCCAM6.3＼OCE中，但是OCCAM软件本身并未提供上述三项数据，因此如需考虑上述三项改正则要与Johan-nesBoehm联系。(7)映射函数参数文件(MAPPINGFUNC-TIONPARAMETERS)，OCCAM中可用的映射函数模型有VM1和IMF，在OCCAM6.3目录中已经存在：VMl_ALL、VM1、IMF_ALL和IMF四个子目录，使用时从站点复制所有文件至VMl_ALL中，从站点复制所有丈件至IMF_ALL中。(8)控制文件(CONTROLFILES)，如KVLBI．OPT、KV-LBI_IE．OPT、COLLOCAT．OPT及LSM．OPT等，它们是执行平差计算所必须的文件。(10)其它文件，如标准数据文件(SDF)和时钟模型文件。另外，有时还需要公用程序文件。（二）软件启动准备好所需数据后，进入软件包中的WORK目录下，找到并运行OCCAM．BAT文件将启动软件界面，按提示输入“1”并按回车键，进入软件主界面，如图1所示。（三）数据处理1)按提示输入数字“1”进入模型计算及标准数据文件生成部分，软件将显示如图2所示界面。按图2所示，可以输入不同的数字进入不同的选项，输入数字“1”将进入自动计算，也可以从1.2到1.5分步进行选择计算。下面将演示分步计算过程。(1)输入数字“2”进入数据处理(DataHandling)选项，该选项的作用是读取NGS格式的VLBI数据文件，将其转换成其它选项中使用的OCCAM标准数据文件(SDF)，并读取星历和EOP目录，为本次实验建立EPHEM．DAT文件。软件首先将依次提示输入本次实验名称、射电源及测站坐标目录文件和观测文件名，实验名称用户可随意输入，要求8个字符；射电源及测站坐标目录文件即上文提到的cat文件，用户可按需要选择输入，如FULL.CAT；观测文件即NGS格式文件，要求必须放在WORK目录下。输入完毕后软件将显示NGS文件中的VLBI测站列表并提示是否生成OPT文件，如果需要生成则输入字母“Y”，此时软件将提示输入一个测站名作为参考站，用户可从软件显示的测站列表中选择一个输入。此时软件将生成标准数据文件(SDF)，包括：SORTIM、STATIM、BASTIM、BATCH、DICTIO、STACAT和METEO。如果选择“N”，软件将自动选择测站第一个测站为参考站并生成SDF文件。(2)数据处理结束后软件自动跳入模型计算菜单(图2)，输入数字“3”进入岁差与章动选项。该部分主要是有关岁差章动的一些模型的选择，用户可一直按回车键作默认选择，也可自行选择。首先是UT1的短周期变化和潮汐对UT1与极移的影响模型的选择，程序默认两项都选择，用户可根据需要忽略一项。然后是岁差模型：RAYMODELIERS96与EANESMODELIERS2000，默认选项为EANESMODELIERS2000。接下来是章动模型：IAU1980与MBH2000，默认为IAU1980。然后是两种UT1短期变化的处理模型的选择，一种为IERSstandards(1989)提供的提取周期小于35d的短周期项，一种是IERSconventions(1996)提供的提取5d到18.6a的短周期和长周期项，默认选择为第一种。接下来是按观测历元计算的星历计算方法，一种为插值，一种为直接解算（需要DE405星表文件），默认为第二种。然后是EOP的插值计算方法，第一种为拉格朗日插值，第二种为线性插值，默认为线性插值。(3)测站改正与偏导数选项，在图2所示界面输入数字“4”进入该选项。软件将显示“BYDEFAULTALLCOR-RECTIONSWILLBEADDEDTOTHEDATABASES.DOYOUWANTTOCHANGETHIS？”，用户可输入字母“N”表示考虑所有改正；如输入“Y”，软件将显示：THISCORRECTIONSAREAPPLIED...A．ANTENNADEF.B．OCEANLOAD.C．ATMOS．LOAD.D．POLETIDE．E．SNOWLOADING．F．SOILMOISTUREG。OCEANLOADINGlSELECTTHECORRECTIONSYOUWANTTONEG-LECT显示的七项改正分别为天线热形变、海洋负荷、大气负荷、极潮、降雪负载、土壤湿度负载和非潮汐性海洋负载引起的改正，用户可按照需要输入要忽略的改正。(4)几何模型选项，在图2所示界面输入“5”进入该选项。软件将提示相对论模型的选择，显示为：SELECTTHERELATIVISTICMODELTOBEAPPLIEDA．一IERS-1992MODELB．-IAU-1997MODELEnteryourselection((A)/B)默认为IERS1992MODEL，用户可根据需要选择。(1)利用卡尔曼滤波法可进行多基线的数据分析，以获得测站位置、EOP以及章动改正数的最小二乘解，同时，时钟参数与大气项可看作随机项进行处理。该平差程序由文件KVLBI．OPT控制，程序的最终结果存放在文件KV-LBI．RES中，并能够直接打印。从文件KVLBI中可以看到参数连续滤波过程中的迭代变化信息。其它的输出文件还有：SINEX．TXT，存储每个测段的处理结果；SESS．DAT，存放EOP先验值的改正数；STA_DEC．DAT，存放各测站笛卡尔坐标的平差值；STA_SPH．DAT，存放各测站天球坐标的平差值。(2)利用最小二乘配置方法可解得射电源位置、测站坐标周日时间序列、周日EOP、与VLBI观测时延率有关的周日EOP变化、与VLBI观测时延率有关的钟差补偿以及湿延迟和湿延迟梯度和残差验后值。计算过程分为两步，第一步只能解得射电源位置，其余结果在第二步中计算得到。程序的结果文件有：STATIST．DAT、WEIGHTS．DAT、SOURCES.DAT、STAT—NAM.SPH、EOP.DAT、NUTA-TION．DAT、EOP_VAR．DAT以及[STAT_NAM]．EPS，各文件详细内容见文献。(3)利用最小二乘方法可解算测站坐标、湿天顶延迟、水平梯度、钟的二次函数以及EOP参数。此外还可进行自由网平差，但必须利用LAPACK软件进行矩阵求逆。运行LSM必须有三个辅助文件，即lsm_opt．in（用于为所有测站进行快速参数设置）、lsm．opt(用于为每个测站选择所有选项)和lsm0．opt。输出的结果文件有：OUT．DAT、indices．dat、Jac_sta.dat、jac_aux.dat、obs.dat、var.dat、n_mnkl.dat、basl及其它txt格式文件，各文件详细内容同样见文献。应用程序包括了在标准数据处理中不常使用，但在某些情况下可能非常有用的一些程序。包括从OCCAM标准文件中获取数据和从OBS-CALC文件中摘录数据。由于较少使用，在此不再赘述。三结语以上介绍了OCCAMV6.3的安装和简要使用流程，用户可以使用批处理的方式处理大量观测数据，以提高工作效率，但需要注意的是，批处理文件只能应用在WINDOWS系统下，而不能用于LINUX系统。因篇幅有限，文中对平差处理过程只做了简要介绍，详细过程请参阅相关文献。