GPS/MET站工作原理及日常維護

李 倩,陳 明,蓋曉波,陳洪利

（1.大連旅順口區氣象局,遼寧 大連 116041； 2.錦州市氣象局,遼寧 錦州 121001；3.大連市氣象局,遼寧 大連 116000；4.盤錦市氣象局,遼寧 盤錦 124011）

1 GPS/MET站工作原理

GPS衛星發出的無線電信號在穿越大氣層時，受到對流層折射影響，傳播路徑會發生彎曲和延遲。在GPS氣象學中，正式利用大氣折射量得到大氣折射率，進而通過折射率與溫度、氣壓和水汽壓之間的函數關系，最后估算出大氣層中的可降水分；連續工作的地基GNSS遙感水汽探測系統可用來估算測站上空的水汽總量、廓線、電子濃度總量等。全球定位系統氣象觀測站（GPS/MET）由衛星接收天線、機柜、UPS等構成，原始觀測資料通過通信網絡連接到國家氣象信息中心，由國家氣象信息中心將原始資料傳至氣象探測中心處理成水汽數據并進行質量控制，形成可用的水汽數據產品。

1.1 電離層的延遲

最大的大氣信號延遲來自電離層，距地面大約為50-500公里，這個層面含有大量的電離子；由于電離層折射與信號頻率直接相關，利用雙頻信號的線性組合即可消除其影響。這就是為什么GPS發射雙頻信號的一個主要原因，也是為什么在高端應用中要采用雙頻接收機的主要原因。

1.2 對流層的延遲

距地面高度50公里以下的被稱為中性大氣，在該區域發生的信號延遲主要是由于氣溫、氣壓和水汽的不斷變化所引起的；中性大氣所引起的延遲最主要來自于9-16公里以下的對流層中的水汽在含量與分布上的變化；由于對流層的延遲與信號頻率有關，并且是高精度GPS衛星大地測量與地球動力學的主要誤差源之一，因此，在GPS大地測量與地球動力學的精密計算中都需要把對流層的延遲作為誤差參數來進行解算和分離。

2 GPS/MET站日常維護一般安全預防措施

各臺站根據《關于印發全球定位系統氣象觀測（GPS/MET）站觀測規范（試行）的通知》文件精神，按照《全球定位系統氣象觀測（GPS/MET）站觀測規范（試行）》做好GPS/MET站的監測維護工作。

2.1 遠離通電電路

維修人員在任何時候都必須遵守所有安全條例。當電源接通時，不要在設備內部更換元件或者做調試。在某些情況下，由于電容儲存電荷，即使電源處于關的位置時也存在危險電壓。為了避免事故發生，任何時候接觸設備之前，都必須斷開電源，把電路接地和放電。錯接電子設備會導致主要的設備損壞。所以在維護操作時，如果重新連，應確保連接開關/顏色編號正確。

2.2 不要獨自檢修和調試

除非有能夠提供幫助的人員在旁邊，否則任何情況下任何人都不能獨自進入封閉的場所檢修或者調試設備。不要在外露部件附近使用金屬工具，在距離外露帶電部件的電氣設備1.5米之內不要使用帶金屬的刷子、掃帚或者其他工具。完成有關設備維護工作后，立即將所有連鎖開關恢復到正常工作狀態。在沒采用相應控制和安全措施的情況下，操控機械、移動物體或類似的檢測應用。

2.3 使用限制

儀器對環境條件的要求與人所能適應的環境條件相似：不適合在有腐蝕，易燃易爆的場合使用。在危險地區、與電力裝置接近的地區或類似地區工作時，儀器負責人一定要預先與當地的安全主管機構和安全專家取得聯系。

3 GPS/MET站日常維護注意事項

3.1 提高思想認識，做好日常維護。

室外天線外面不要增加金屬外殼，如果為了美觀可以增加玻璃鋼罩。內網和外網分開的站點，注意填寫網絡配置時不要填錯。更改頁面信息一定要做好記錄。天線與接收機的電纜接頭一定擰正擰緊。注意抻拉線纜時，不要太過用力導致電纜損壞。保持GPS/MET站設備處于正常連續的運行狀態，觀測人員在觀測正點10分鐘檢查觀測文件的傳輸情況，遇有接收機文件沒有生成等問題，臺站人員應及時通知維護和保障人員。遇有網絡通訊異常造成的文件未及時傳輸，臺站人員應在網絡連通后，進行數據的補傳。GPS/MET站的終端微機安裝正版防病毒軟件，并及時更新，確保終端微機和數據文件備份載體免受病毒的影響。

3.2 加強業務學習，及時總結經驗，加強業務交流。

業務人員應掌握觀測設備、計算機、網絡傳輸的基本原理，當觀測設備等出現一般故障時應能及時排除，出現大故障時能查找故障原因。積極參加業務主管部門組織的專項業務技術進修培訓，不斷掌握新的觀測業務技術知識和新儀器的使用維護方法。對新增的業務組織好學習和經驗交流，對儀器設備及運行中出現的各種問題及時總結，確保再次出現時能夠處理的及時準確。建立專用值班工作日記，當班人員認真填寫檢查處理的情況。當發現儀器故障時，應在值班工作日記詳細記錄，并向下一班交待注意事項。對儀器設備包括接收機、天線的更換和檢定，業務軟件的更新或升級，應進行詳細登記。注意觀測場周圍的環境變化，當有影響觀測環境保護的現象或可能影響觀測記錄的干擾源時，應及時報告。

3.3 做好設備防雷工作。

GPS/MET站的觀測場和值班室防雷應符合QX30—2004《自動氣象站場室防雷技術規范》的要求。GPS/MET站的雷電防護等級為一級。在觀測場盡可能安裝避雷針，使天線在設備的有效保護范圍內。低壓配電系統應安裝3級SPD進行保護。

[1]中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京:氣象出版社,2003.

[2]中國氣象局.地面氣象測報業務軟件操作手冊[M].北京:氣象出版社,2005.

[3]陳明.自動氣象站數據錯情分析與處理方法[J].遼寧氣象,2005(02):44-45.

[4]陳明,樊新宇，蓋曉波等.自動氣象站Z文件的異常處理及臺站級質量控制[J].貴州氣象,2011(03).