引言

由于近地面层的气象要素存在着空间分布的不均匀性和随时间变化的脉动性，因此地面气象观测记录必须具有代表性、准确性、比较性。地面气象观测在选择站址和仪器性能，确定仪器安装位置时要充分满足观测记录的代表性要求。观测记录要真实地反映实际气象状况。进行各种数据比较工作，从而能分别表示出气象要素的地区分布特征和随时间的变化特点。

目前我国主要有两类地面标准气象要素观测系统，一类是传统观测系统。这类系统一般服役时间较长，采用的传感器精度已经达不到现代化观测的需要，功能单一，性能和耐用度也较差，数据采集后通过无线数传和后期处理以及在线显示上急需更新。国外的系统总体性能*但存在造价高的问题，与国内气象观测的具体要求有一定的差异。

2 观测系统设计

2.1 目标

AZ-M0301地面标准气象要素观测系统采用的记录器和气象传感器，可自动采集空气温度，空气湿度，风速，风向，降雨量，太阳辐射，紫外辐射，气压，土壤温度，土壤水分，水位、水质等参数。对降雨可通过雨滴谱分析雨滴的形态，分布，降雨强度，总量，能见度等性质参数。使降雨分析得到了质的飞跃。

数据采集符合国家气象业务规范，系统采用太阳能供电方式，野外无需额外供电装置，内部蓄电池保证连续阴天20天的供电能力。记录器自动采集存储记录（每小时存储一次，可存储6个月的数据）。工作环境温度范围可达-40～+50 ℃。系统通过GPRS进行无线通信。数据汇总到中心服务器，统一进行处理，存储和实时显示。用户可通过互联网从任何地方进行访问，以便随时查看生态环境数据。

系统允许用户设立各种报警条件，超限的数据可通过邮件或短信发给用户。数据报告可通过邮件发送给用户，或定时发送到其它数据分析或专家系统。

2.2 观测场选择

观测场应设在能较好地反映本区较大范围气象要素特点的地方，避免局部地形的影响;观测场四周必须空旷平坦，避免设在陡坡、洼地或临近有公路、工矿、烟囱、高大建筑物的地方;观测场应设在最多风向的上风方向，边缘与四周孤立障碍物距离大于该障碍物高度的3倍以上;距成排障碍物距离应大于其高度的10倍以上；距较大的水体的水位线距离应大于100 m。观测场四周10 m范围内不能种植高杆植物。

对于冬季降雨较大的地区，观测场面积25m×25m；降雪较小或南方地区，观测场面积应为15m (东西向) ×25m (南北向)；不会出现降雪的地方，面积应为15m ×15m。

观测场的防雷必须符合《气象台（站）防雷技术规范》（QX4-2000）的要求。

在满足仪器安装要求的前提下，应该尽量保持下垫面自然状态。

2.3 观测场布设

风速传感器和风向传感器有专用安装横杆，设有对传感器控制加温的电路，电路安装在特制的接线盒中。传动轴心线要垂直地面，横杆指向正南北，风向传感器安装北边，风速传感器安装南边。

温、湿度传感器的横杆安装在自动气象站主风杆上，横杆放置方向与主风杆放倒方向垂直，一般是南北方向安放。横杆上安装温、湿度传感器和防辐射罩。

天气现象观测系统可同时作为大气降水测量仪，即可独立运行，也可作为传感器接入常规气象站数据采集器的数字通道。传感器安装在柱杆支架上，柱杆直径是48~102mm。柱杆应该是导体，与大地电位（地面）相连。可以用直径最小是6mm2的缆线与大地相连。柱杆的直径应该大些，而且用焊接的支柱固定在一个混凝土的下垫面上，放置传感器振动。

天气现象观测系统和附近障碍物之间的距离至少应该是障碍物高度的4倍。如果不可行，至少与周围的植物、建筑物等保持一个<>

2.4 数据采集

数据采样在数据采集器中完成，采样顺序为气温、湿度、降水、风向、风速、气压、地温、辐射、蒸发。气温、湿度、气压的采样速率为每分钟6次，去掉一个值和最小值，余下的4次采样值求算平均；1 min平均值为瞬时值。降水、蒸发量的采样速率为每分钟1次。

2.5 观测指标

天气现象（降水类型）、空气温湿度、风向、气压、总辐射、紫外辐射

风速: 采样速率1秒，有瞬时风速，2分风速和10分风(符合国家气象监测规范)，整点风速 包括整点瞬时，小时极值及极值出现时间

土壤温度:整点土壤温度，土壤温度（小时内），土壤温度出现时间，土壤温度（小时内），土壤温度出现时间

土壤水分:整点土壤湿度，土壤湿度（小时内），土壤湿度出现时间，土壤湿度（小时内），土壤湿度出现时间

降雨:雨滴粒径范围，粒子速度，降雨强度，降雨量，能见度，降雨类型

2.6 观测系统组成

观测系统由野外测点和数据采集单元组成.位于野外的记录器和传感器可自动采集空气温度，空气湿度，风速，风向，降雨量，太阳辐射，紫外辐射，气压，土壤温度，土壤水分等参数。也可测量水位水质等参数.

数据接收单元-ENVIdata 服务器软件通过GPRS无线网络可以同时连接1000台野外站，接收实时数据，接收的数据保存在服务器数据库中，并能够进行各种数据显示。用户只要能上网，可通过用户名和密码登陆进ENVIdata 生态环境信息系统.

3 数据处理

3.1 数据记录与结果显示

可通过用户名和密码登陆进ENVIdata 生态环境信息系统。进入系统后用户可查看实数据和历史数据，及系统的配置。多站点用户可在地图上显示各站点情况。

用户也可将数据发到大屏幕上，方便公众查看城市、旅游景点的生态环境状况。