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摘要：当前，随着社会经济和科学技术的快速发展，地面气象观测工作取得了长足进步，但技术方面仍存在很大的发展空间。因此，需要通过技术发展研究来展望未来技术趋势，不断提高地面气象观测的准确性和有效性，以推动气象业务水平的提升。本文将基于地面气象观测原理和处理，针对国内地面气象监测仪器现状进行了分析，从而展望了地面自动气象观测技术发展，以期促进我国地面气象观测技术的自动化、智能化、科技化发展。
关键词：地面气象观测；观测技术；发展趋势
前言：
近年来，随着网络科学技术的不断发展与信息技术的普及，计算机技术模式逐渐的取代人类的人工工作模式，在现代化的气象观测建设与发展中发挥了重要作用。利用科学技术的先进手段，大大提升了地面气象观测工作效率和质量，可以为用户提供更全面的服务。随着现代化科学技术在气象台站气象观测工作中的运用，降低了气象观测工作人员的工作难度，观测人员拥有了更多的精力投入到气象观测结果处理与分析上。气象信息是用户用来准确判断气象情况的一个重要依据，气象信息获取与发布务必要全面、准确、时效性强等。而先进的现代传输技术，可以加快气象信息的传输，体现了现代地面气象观测技术的重要价值。高科技技术和软件的应用，促进了地面气象观测技术的发展由人工化走向了智能化，在满足自身发展需要的同时，还适应了时代的发展。
1、地面气象观测概述
1.1观测原理
所谓地面气象观测工作，是指采用专业测量仪器对当地天气情况进行有效的测量，进而获取准确实效的气象要素信息。在实际测量时，观测方法的选择可根据仪器观测原理的不同来定，一般可分为直接测量和遥感测量。另外，还可根据观测的内容和用途来进行分类，如天气观测、气候观测、专业气象观测等方法，进而通过这些方法来获取实际气温、气压、湿度、风速风向、云况、能见度和降水量等信息，而不同观测仪器所产生的观测结果也是不尽相同的。其中，直接探测的运行原理是利用感应元件与被测量物体进行直接接触来获取相应气象信息；遥感探测则是利用大气中的声、光和电等信号，通过观测其在传播过程中质的变化，来测量大气要素值的变化。
1.2数据处理
观测资料质量是以满足用户的需要为标准的，现阶段我国地面气象观测工作已由传统常规化逐渐向自动化遥测上靠拢，对应的观测方法也随着观测方式的不断变化而发生改变，使所获取的观测资料因仪器变更等因素影响可能出现较大误差。因此，要保证观测资料的高质量，建立规范、完整的元数据，保持观测资料的均一性，及时对数据资料进行处理和质量质控显得尤为重要。同时，观测人员及时掌握观测系统运行状态，发现和处理观测业务运行中的故障和影响观测质量的突发事件，并准确记录登记，也是资料处理过程中的重要参考依据。
2、国内地面气象监测仪器现状
我国的气象监测仪主要有两种类别第一个是人工监测仪器，第二个是地面自动气象站。对于现在而言，气象系统主要用的地面气象仪器有EN2型测风数据处理仪，SJ1型虹吸式雨量计，DWJ1型自动温度计，DHJ1型自动湿度计和自动气象站等。气象仪器发展的趋势呈数字化、智能化、集成化。下面只介绍两种：
2.1EN2型测风数据处理仪
EN2型测风数据处理仪主要用于气象台站针对地面风进行观测记录，其优势在于：可以应用在强风的地区，风速测量的覆盖面积广，风向观测的准确率较高；观测获取的相关数据可以记录存储两个月，当仪器出现故障时，也可以针对原始数据进行查询；实施了4个报警风速点的安装；数据处理仪操作来讲简单便捷。
2.2自动气象站
自动气象站是国内气象仪器中比较先进的气象探测仪，能够自动收集、运算、处理、存储和通信多种气象，其要素包括气压、气温、相对湿度、风向、风速和降水量，该自动气象站的主要性能技术指标如表1所示。
3、地面气象观测技术的发展与展望
3.1自动与智能地面气象观测技术
地面气象观测自动化技术的发展主要是气象观测传感器的发展。对于部分已实现自动化观测的传感器而言，采用MEMS技术开发高精度、小型化的智能传感器将是未来的主要发展方向。温度传感器中提出的阵列式温度传感器可作为发展趋势，以提高观测精度；在湿度传感器中，低温低湿、高温高湿条件下的湿度测量仍是发展热点之一；气压传感器中的硅谐振技术向着规模化方向发展；风向风速测量中，固态测风技术我国已逐步用于军事发展，其应用前景广阔，可进一步研究；对于降水传感器而言，由于其实际测量中准确度有限，因此可以从减小误差、提高降水量和降水强度的测量准确度入手，充分利用光学技术等非接触式方法，研发新原理新方法的降水微观参数测量仪器；蒸汽测量可利用水分平衡法、能量平衡法等建立测量实际蒸散率和潜在蒸散率的关系，进而得出实际的蒸散率；气象辐射测量中分光谱和精细化复合测量仪器也是未来的一个方向。
3.2专用和通用地面气象观测技术
专用地面气象观测技术主要是专用于水利、农业、交通、能源等气象观测技术。例如农业气象观测技术，主要观测农业生物的生长发育动态，农业生长过程及其气象、土壤、生物环境所进行观测的技术，未来可对作物生长情况实现实时监测，比如监测小麦的生长，通过各个传感器检测到小麦当前生长的土壤水分、温度、光照辐射等参数，将数据传输给控制平台，提前在控制平台输入适合小麦生长的各个参数区间与检测到的数据对比，若某个参数不在正常范围内可报警，或者可在试验田中采用网格化方法精准监控出生长不良的作物。
3.3专业和大众地面气象观测技术
专业地面气象观测的特点是观测站少、密度较小、观测代表性较高。因此，专业地面气象观测未来发展的趋势更主要的是保证观测的准确度和在恶劣环境中观测的稳定性。大众地面气象观测技术特点主要是小型化、便携化、移动化，例如目前的手持气象站、移动气象站等。为了保证大众实时了解小范围区域的气象情况，未来可在共享单车、城市公交、出租车或私家车等交通设备上设置微型气象站，监测温度、湿度等几个常规的要素，由于各个城市交通分布较广，可测的范围也更大，另外也可在汽车雨刷上放置传感器，根据汽车雨刷一定时间内摆动的强度和频率来判断当前各个区域中雨量的大小，或者在雨伞上集成传感器，通过雨打到伞上的力度和密度，可判断各个区域的降雨强度，最后再通过地理信息系统将各个地区通过以上不同的方式获得的数据传到总站，以此增加观测预报的准确性。
结语：综上所述，地面气象观测无论是对人民生活还是国家社会的发展进步都有着重要的意义。随着数字化、智能化技术的不斷发展，我国的地面气象观测技术将朝着全自动的观测方向发展，在观测数据全面性和准确性的技术上，满足社会发展的各种需求。
参考文献：
[1]沈军.气象自动观测站数据处理方法研究[D].中南大学，2012.
[2]王宗海，宿秋兰.地面气象观测仪器有关问题的探讨[J].气象水文海洋仪器，2010，27（01）：121-123.
[3]杨富莲.地面综合气象观测能力提升对策[J].科技与创新，2017（09）：47+52.
[4]王娜，邱海芝.地面气象观测在气象研究中的价值研究[J].黑龙江科学，2017，8（06）：54-55.
关键词：地面气象观测；观测技术；发展趋势
前言：
近年来，随着网络科学技术的不断发展与信息技术的普及，计算机技术模式逐渐的取代人类的人工工作模式，在现代化的气象观测建设与发展中发挥了重要作用。利用科学技术的先进手段，大大提升了地面气象观测工作效率和质量，可以为用户提供更全面的服务。随着现代化科学技术在气象台站气象观测工作中的运用，降低了气象观测工作人员的工作难度，观测人员拥有了更多的精力投入到气象观测结果处理与分析上。气象信息是用户用来准确判断气象情况的一个重要依据，气象信息获取与发布务必要全面、准确、时效性强等。而先进的现代传输技术，可以加快气象信息的传输，体现了现代地面气象观测技术的重要价值。高科技技术和软件的应用，促进了地面气象观测技术的发展由人工化走向了智能化，在满足自身发展需要的同时，还适应了时代的发展。
1、地面气象观测概述
1.1观测原理
所谓地面气象观测工作，是指采用专业测量仪器对当地天气情况进行有效的测量，进而获取准确实效的气象要素信息。在实际测量时，观测方法的选择可根据仪器观测原理的不同来定，一般可分为直接测量和遥感测量。另外，还可根据观测的内容和用途来进行分类，如天气观测、气候观测、专业气象观测等方法，进而通过这些方法来获取实际气温、气压、湿度、风速风向、云况、能见度和降水量等信息，而不同观测仪器所产生的观测结果也是不尽相同的。其中，直接探测的运行原理是利用感应元件与被测量物体进行直接接触来获取相应气象信息；遥感探测则是利用大气中的声、光和电等信号，通过观测其在传播过程中质的变化，来测量大气要素值的变化。
1.2数据处理
观测资料质量是以满足用户的需要为标准的，现阶段我国地面气象观测工作已由传统常规化逐渐向自动化遥测上靠拢，对应的观测方法也随着观测方式的不断变化而发生改变，使所获取的观测资料因仪器变更等因素影响可能出现较大误差。因此，要保证观测资料的高质量，建立规范、完整的元数据，保持观测资料的均一性，及时对数据资料进行处理和质量质控显得尤为重要。同时，观测人员及时掌握观测系统运行状态，发现和处理观测业务运行中的故障和影响观测质量的突发事件，并准确记录登记，也是资料处理过程中的重要参考依据。
2、国内地面气象监测仪器现状
我国的气象监测仪主要有两种类别第一个是人工监测仪器，第二个是地面自动气象站。对于现在而言，气象系统主要用的地面气象仪器有EN2型测风数据处理仪，SJ1型虹吸式雨量计，DWJ1型自动温度计，DHJ1型自动湿度计和自动气象站等。气象仪器发展的趋势呈数字化、智能化、集成化。下面只介绍两种：
2.1EN2型测风数据处理仪
EN2型测风数据处理仪主要用于气象台站针对地面风进行观测记录，其优势在于：可以应用在强风的地区，风速测量的覆盖面积广，风向观测的准确率较高；观测获取的相关数据可以记录存储两个月，当仪器出现故障时，也可以针对原始数据进行查询；实施了4个报警风速点的安装；数据处理仪操作来讲简单便捷。
2.2自动气象站
自动气象站是国内气象仪器中比较先进的气象探测仪，能够自动收集、运算、处理、存储和通信多种气象，其要素包括气压、气温、相对湿度、风向、风速和降水量，该自动气象站的主要性能技术指标如表1所示。
3、地面气象观测技术的发展与展望
3.1自动与智能地面气象观测技术
地面气象观测自动化技术的发展主要是气象观测传感器的发展。对于部分已实现自动化观测的传感器而言，采用MEMS技术开发高精度、小型化的智能传感器将是未来的主要发展方向。温度传感器中提出的阵列式温度传感器可作为发展趋势，以提高观测精度；在湿度传感器中，低温低湿、高温高湿条件下的湿度测量仍是发展热点之一；气压传感器中的硅谐振技术向着规模化方向发展；风向风速测量中，固态测风技术我国已逐步用于军事发展，其应用前景广阔，可进一步研究；对于降水传感器而言，由于其实际测量中准确度有限，因此可以从减小误差、提高降水量和降水强度的测量准确度入手，充分利用光学技术等非接触式方法，研发新原理新方法的降水微观参数测量仪器；蒸汽测量可利用水分平衡法、能量平衡法等建立测量实际蒸散率和潜在蒸散率的关系，进而得出实际的蒸散率；气象辐射测量中分光谱和精细化复合测量仪器也是未来的一个方向。
3.2专用和通用地面气象观测技术
专用地面气象观测技术主要是专用于水利、农业、交通、能源等气象观测技术。例如农业气象观测技术，主要观测农业生物的生长发育动态，农业生长过程及其气象、土壤、生物环境所进行观测的技术，未来可对作物生长情况实现实时监测，比如监测小麦的生长，通过各个传感器检测到小麦当前生长的土壤水分、温度、光照辐射等参数，将数据传输给控制平台，提前在控制平台输入适合小麦生长的各个参数区间与检测到的数据对比，若某个参数不在正常范围内可报警，或者可在试验田中采用网格化方法精准监控出生长不良的作物。
3.3专业和大众地面气象观测技术
专业地面气象观测的特点是观测站少、密度较小、观测代表性较高。因此，专业地面气象观测未来发展的趋势更主要的是保证观测的准确度和在恶劣环境中观测的稳定性。大众地面气象观测技术特点主要是小型化、便携化、移动化，例如目前的手持气象站、移动气象站等。为了保证大众实时了解小范围区域的气象情况，未来可在共享单车、城市公交、出租车或私家车等交通设备上设置微型气象站，监测温度、湿度等几个常规的要素，由于各个城市交通分布较广，可测的范围也更大，另外也可在汽车雨刷上放置传感器，根据汽车雨刷一定时间内摆动的强度和频率来判断当前各个区域中雨量的大小，或者在雨伞上集成传感器，通过雨打到伞上的力度和密度，可判断各个区域的降雨强度，最后再通过地理信息系统将各个地区通过以上不同的方式获得的数据传到总站，以此增加观测预报的准确性。
结语：综上所述，地面气象观测无论是对人民生活还是国家社会的发展进步都有着重要的意义。随着数字化、智能化技术的不斷发展，我国的地面气象观测技术将朝着全自动的观测方向发展，在观测数据全面性和准确性的技术上，满足社会发展的各种需求。
参考文献：
[1]沈军.气象自动观测站数据处理方法研究[D].中南大学，2012.
[2]王宗海，宿秋兰.地面气象观测仪器有关问题的探讨[J].气象水文海洋仪器，2010，27（01）：121-123.
[3]杨富莲.地面综合气象观测能力提升对策[J].科技与创新，2017（09）：47+52.
[4]王娜，邱海芝.地面气象观测在气象研究中的价值研究[J].黑龙江科学，2017，8（06）：54-55.