SP3精密星历简介

转自:JhonnyK-SP3精密星历简介


  IGS精密星历采用sp3格式,其存储方式为ASCII文本文件,内容包括表头信息以及文件体,文件体中每隔15 min给出1个卫星的位置,有时还给出卫星的速度。它的特点就是提供卫星精确的轨道位置。采样率为15分钟,实际解算中可以进行精密钟差的估计或内插,以 提高其可使用的历元数。

命名规则:

  常用的sp3格式的命名规则为:tttwwwwd.sp3
其中:
  ttt表示精密星历的类型,包括IGS(事后精密星历)、IGR(快速精密星历)、IGU(预报精密星历)三种;
  wwww表示GPS周;
  d表示星期,0表示星期日,1~6表示星期一至星期六。

  文件名如:igs12901.sp3,其中igs为计算单位名,1290为GPS周,1为星期一。
  以igr 开头的星历文件为快速精密星历文件,以igu开头的星历文件为超快速精密星历文件。三种精密星历文件的时延、精度、历元间隔等各不相同,在实际工作中,根据工程项目对时间及精度的要求,选取不同的sp3文件类型。
  IGS精密星历采用的是IERS(国际地球自转服务)发布的ITRF(International Terrestrial Reference Frame)框架,ITRF 的构成是基于VLBI、LLR、SLR、GPS和DORIS等空间大地测量技术的观测数据,由IERS中心局分析得到的全球站坐标和速度场。
  自1988 年起,IERS 已经发布ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF9 1、ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、ITRF2000、ITRF2005、ITRF2008、ITRF2014等全球参考框架。
  ITRF是通过对框架的定向、原点、尺度和框架时间演变基准的明确定义来实现的。
  WGS一84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统,GPS卫星发布的广播星历参数就是基于此坐标系统的。WGS一84坐标系统的全称是World GeodicalSystem-84(世界大地坐标系一84),它是一个地心地固坐标系统,由美国国防部制图局建立。WGS~84坐标系的坐标原点位于地 球的质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向,X 轴指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交点,y轴与X轴和Z轴构成右手系。

ITRF与WGS一84

  ITRF和WGS一84同属于现代意义上的大地测量基准,两者在概念上存在着一定的差异,但实际上站点之间的坐标差别很小。
  目前,IGS组织定期向用户提供以下两类数据:一是IGS全球跟踪站的观测数据;二是IGS的产品,包括:①GPS卫星的精密星历、快速星历预报星 历;②GPS卫星钟和站钟的信息;③地球自转参数;④IGS跟踪站坐标及其位移速度等(赖锡安等,2004)。IGS定期把这些数据存放在网站(ftp://garner.ucsd.edu)的FTP服务器上。

### 自动下载 SP3 精密星历的方法与工具 SP3精密星历是GNSS数据分析中常用的轨道产品,用于提供卫星的精确位置信息。自动下载SP3精密星历可以通过编写脚本实现,以下是一些常用方法和工具。 #### 方法一:使用 Python 脚本下载 Python 是一种强大的编程语言,可以用来编写自动化下载脚本。通过结合 `wget` 或 `requests` 库,可以轻松从 CDDIS 等数据服务器下载 SP3 文件。 以下是基于 Python 的脚本示例[^2]: ```python import os import argparse def download_sp3(year, doy, sp3dir): base_url = "https://cddis.nasa.gov/archive/gnss/products/" week = (year - 1980) * 52 + (doy // 7) filename = f"igs{week}{doy % 7}.sp3.Z" url = f"{base_url}/{week}/{filename}" if not os.path.exists(sp3dir): os.makedirs(sp3dir) file_path = os.path.join(sp3dir, filename) os.system(f"wget -O {file_path} {url}") os.system(f"uncompress {file_path}") if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description="Download SP3 files") parser.add_argument("-sp3dir", required=True, help="Directory to save SP3 files") parser.add_argument("-year", type=int, required=True, help="Year") parser.add_argument("-doy", type=int, required=True, help="Day of year") args = parser.parse_args() download_sp3(args.year, args.doy, args.sp3dir) ``` 此脚本支持通过命令行参数指定年份、年积日以及保存目录,并自动从 CDDIS 下载对应的 SP3 文件。 #### 方法二:使用 Shell 脚本批量下载 Shell 脚本适合在 Linux 或 macOS 系统上运行,能够批量下载多个周数的 SP3 文件。以下是一个示例脚本[^4]: ```bash #!/bin/bash for (( weeks=2034; weeks<=2086; weeks=weeks+1 )); do for (( day=0; day<=6; day=day+1 )); do filename=${weeks}${day}.sp3.Z wget -nd ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/gps/products/${weeks}/igs${filename} done done uncompress *.Z ``` 此脚本会遍历指定的 GPS 周范围,并下载每周的所有 SP3 文件。 #### 方法三:使用 Gamit 工具 Gamit 是一款广泛应用于 GNSS 数据处理的软件,内置了精密星历下载功能。通过配置 Gamit 的环境变量和任务文件,可以实现自动下载 SP3 文件。 #### 注意事项 - 在下载前需要注册 Earthdata 账号并完成相关认证[^1]。 - 需要确保网络连接稳定,并具备访问 CDDIS 数据库的权限。 - 如果需要合并多个 SP3 文件,可以参考提供的 Python 脚本进行处理[^2]。 ### 示例代码 以下是一个完整的 Python 脚本,用于下载并解压 SP3 文件: ```python import os import argparse def download_and_uncompress_sp3(year, doy, sp3dir): base_url = "https://cddis.nasa.gov/archive/gnss/products/" week = (year - 1980) * 52 + (doy // 7) filename = f"igs{week}{doy % 7}.sp3.Z" url = f"{base_url}/{week}/{filename}" if not os.path.exists(sp3dir): os.makedirs(sp3dir) file_path = os.path.join(sp3dir, filename) os.system(f"wget -O {file_path} {url}") os.system(f"uncompress {file_path}") if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description="Download and uncompress SP3 files") parser.add_argument("-sp3dir", required=True, help="Directory to save SP3 files") parser.add_argument("-year", type=int, required=True, help="Year") parser.add_argument("-doy", type=int, required=True, help="Day of year") args = parser.parse_args() download_and_uncompress_sp3(args.year, args.doy, args.sp3dir) ```
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