刘朝晖--地基gpsmet建设浅谈

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1、地基GPS/MET建设浅谈刘朝晖1，陈益玲2（1.山东省气象中心，山东济南250031；2.山东省气象局，山东济南250031）摘要：简要介绍了GPS/MET的观测原理和国内外发展状况，并从GPS/MET站点布设、设备选型以及基础设施建设等几个方面介绍了地基GPS/MET建设过程中应该注意的问题，对台站建设GPS/MET具有指导意义。关键词：地基；GPS；水汽；监测引言地基GPS（GlobalPositioningSystem）遥感大气技术是近年来迅速发展的一项新型大气探测技术，它具有常规大气探测所没有的探测精度高、时间分辨率高、经济高效等特点，对提高

2、天气预报（特别是灾害性天气预报）准确性、研究全球大气水汽和电离层电子浓度分布等有着十分重要的意义，因此，越来越多地被应用到气候监测分析、空间天气监测预警、人工影响天气、中尺度数值预报等领域。为进一步规范GPS大气水汽监测系统（以下简称GPS/MET）的建设，下面简要介绍地基GPS/MET的探测原理和国内外发展现状，并结合全国各省(区、市)气象局GPS/MET建设经验，重点就地基GPS/MET建设中站点布设、设备选型以及基础设施建设等问题进行说明。1探测原理GPS/MET根据GPS接收机所在空间位置，大致可分为地基、山基和空（天）基GPS/MET，其探测

3、原理不完全相同。地基GPS遥感大气技术的原理是利用地面接收设备接收GPS卫星信号，通过计算，消除信号传输过程中电离层、静力作用等对GPS信号产生的延迟，获得大气水汽对GPS信号产生的湿延迟，从而反演出大气可降水量。因此，地基GPS/MET能够不受降水和云层的影响，进行常年全天候的连续观测，且具有硬件集成化程度高，操作、维护简单等特点，由于其采样时间间隔较常规探空业务有很大提高，弥补了探空资料时空分辨率低的问题。2国内外建设情况2．1国外建设情况地基GPS/MET技术从上世纪八十年代发展以来，伴随GPS技术的迅速发展，得到广泛的应用。美国、日本等国家是较

4、早将GPS技术投入大气水汽探测应用的国家。目前，美国建有由1000个地基GPS站组成的GPS/MET观测网，已准业务运行，该网由多个小网组成，分别由美国海洋大气署、运输署、海岸警卫队等多个部门负责各自网的运行与维护。日本建有1200个地基GPS/MET站并组成全国GPS/MET观测网，由日本国土地理院负责观测网的运行与维护，在各部门内资源数据共享。2．2国内建设情况上世纪九十年代后期，我国就开始利用空基、山基和地基GPS信息反演大气参数方法的研究，并多次开展GPS/MET组网试验，中国气象局也先后组建了河北、北京等GPS/MET业务试验网。4二十一世纪

5、以来，为满足不断发展的地方经济建设需求，各省（区、市）气象局也陆续开始建设本地的GPS/MET观测网，如上海市建成19个地基GPS/MET站组成区域小网；深圳市建成10个地基GPS/MET站组成小区域网；香港特别行政区建成12个地基GPS/MET站组成小区域网等。截至2005年底，我国气象部门建成（包括与测绘、地震、交通等部门合作建设，测站地点选在气象部门的）并投入运行的GPS/MET已超过50部；根据中国气象局2005年制订《全球导航卫星系统空间大气探测基准站网建设规划（初稿）》，到2010年，将在我国建成由300个站组成的覆盖全国的国家地基GPS/

6、MET探测网。3站点的选择和布点地基GPS/MET是通过测量GPS信号在大气中的湿延迟量来遥感大气中的水汽总量，站点观测到的大气可降水量（PWV）是以站点为顶点，高度角15°（或10°）的倒锥体内的水汽平均，因此，站点应尽量选择视野开阔、高度角10°以上天顶范围无遮挡的地点，台站可参照《中国气象局全球导航卫星系统大气探测基准站网建设指南》进行选址。单站GPS/MET输出的产品主要是观测范围内水汽随时间变化的曲线，而3个以上的GPS/MET站即可组网形成覆盖范围内的水汽分布图，因而，组网后的GPS/MET更能够发挥建设效益。组网观测应根据建设单位对水汽观

7、测数据的处理需求，合理选择站间距，针对天气尺度的观测网站间距建议为150-250km，针对中尺度天气的观测网的理想站间距建议为30-50km，也可以考虑布设更小尺度天气的观测网；时间分辨率一般以0.5-1小时为宜。同时，站点的布点还要考虑当地的气候情况，当地强对流天气的主要路径上要加密布点。4设备的选型单站GPS/MET主要由卫星定位系统接收天线、观测墩、卫星定位系统接收机、计算机、通讯设备、气象设备、电源设备等组成，若进行组网，则还需建设数据通信网络、数据处理中心等。目前，国内气象部门所使用的地基GPS/MET设备主要有美国天宝（Trimble）、美

8、国拓普康（Topcon）、瑞士徕卡（Leica）等厂家的产品。GPS水汽监测系统设备价格约10