GPS/MET站工作原理及日常维护

李 倩,陈 明,盖晓波,陈洪利

（1.大连旅顺口区气象局,辽宁 大连 116041； 2.锦州市气象局,辽宁 锦州 121001；3.大连市气象局,辽宁 大连 116000；4.盘锦市气象局,辽宁 盘锦 124011）

1 GPS/MET站工作原理

GPS卫星发出的无线电信号在穿越大气层时，受到对流层折射影响，传播路径会发生弯曲和延迟。在GPS气象学中，正式利用大气折射量得到大气折射率，进而通过折射率与温度、气压和水汽压之间的函数关系，最后估算出大气层中的可降水分；连续工作的地基GNSS遥感水汽探测系统可用来估算测站上空的水汽总量、廓线、电子浓度总量等。全球定位系统气象观测站（GPS/MET）由卫星接收天线、机柜、UPS等构成，原始观测资料通过通信网络连接到国家气象信息中心，由国家气象信息中心将原始资料传至气象探测中心处理成水汽数据并进行质量控制，形成可用的水汽数据产品。

1.1 电离层的延迟

最大的大气信号延迟来自电离层，距地面大约为50-500公里，这个层面含有大量的电离子；由于电离层折射与信号频率直接相关，利用双频信号的线性组合即可消除其影响。这就是为什么GPS发射双频信号的一个主要原因，也是为什么在高端应用中要采用双频接收机的主要原因。

1.2 对流层的延迟

距地面高度50公里以下的被称为中性大气，在该区域发生的信号延迟主要是由于气温、气压和水汽的不断变化所引起的；中性大气所引起的延迟最主要来自于9-16公里以下的对流层中的水汽在含量与分布上的变化；由于对流层的延迟与信号频率有关，并且是高精度GPS卫星大地测量与地球动力学的主要误差源之一，因此，在GPS大地测量与地球动力学的精密计算中都需要把对流层的延迟作为误差参数来进行解算和分离。

2 GPS/MET站日常维护一般安全预防措施

各台站根据《关于印发全球定位系统气象观测（GPS/MET）站观测规范（试行）的通知》文件精神，按照《全球定位系统气象观测（GPS/MET）站观测规范（试行）》做好GPS/MET站的监测维护工作。

2.1 远离通电电路

维修人员在任何时候都必须遵守所有安全条例。当电源接通时，不要在设备内部更换元件或者做调试。在某些情况下，由于电容储存电荷，即使电源处于关的位置时也存在危险电压。为了避免事故发生，任何时候接触设备之前，都必须断开电源，把电路接地和放电。错接电子设备会导致主要的设备损坏。所以在维护操作时，如果重新连，应确保连接开关/颜色编号正确。

2.2 不要独自检修和调试

除非有能够提供帮助的人员在旁边，否则任何情况下任何人都不能独自进入封闭的场所检修或者调试设备。不要在外露部件附近使用金属工具，在距离外露带电部件的电气设备1.5米之内不要使用带金属的刷子、扫帚或者其他工具。完成有关设备维护工作后，立即将所有连锁开关恢复到正常工作状态。在没采用相应控制和安全措施的情况下，操控机械、移动物体或类似的检测应用。

2.3 使用限制

仪器对环境条件的要求与人所能适应的环境条件相似：不适合在有腐蚀，易燃易爆的场合使用。在危险地区、与电力装置接近的地区或类似地区工作时，仪器负责人一定要预先与当地的安全主管机构和安全专家取得联系。

3 GPS/MET站日常维护注意事项

3.1 提高思想认识，做好日常维护。

室外天线外面不要增加金属外壳，如果为了美观可以增加玻璃钢罩。内网和外网分开的站点，注意填写网络配置时不要填错。更改页面信息一定要做好记录。天线与接收机的电缆接头一定拧正拧紧。注意抻拉线缆时，不要太过用力导致电缆损坏。保持GPS/MET站设备处于正常连续的运行状态，观测人员在观测正点10分钟检查观测文件的传输情况，遇有接收机文件没有生成等问题，台站人员应及时通知维护和保障人员。遇有网络通讯异常造成的文件未及时传输，台站人员应在网络连通后，进行数据的补传。GPS/MET站的终端微机安装正版防病毒软件，并及时更新，确保终端微机和数据文件备份载体免受病毒的影响。

3.2 加强业务学习，及时总结经验，加强业务交流。

业务人员应掌握观测设备、计算机、网络传输的基本原理，当观测设备等出现一般故障时应能及时排除，出现大故障时能查找故障原因。积极参加业务主管部门组织的专项业务技术进修培训，不断掌握新的观测业务技术知识和新仪器的使用维护方法。对新增的业务组织好学习和经验交流，对仪器设备及运行中出现的各种问题及时总结，确保再次出现时能够处理的及时准确。建立专用值班工作日记，当班人员认真填写检查处理的情况。当发现仪器故障时，应在值班工作日记详细记录，并向下一班交待注意事项。对仪器设备包括接收机、天线的更换和检定，业务软件的更新或升级，应进行详细登记。注意观测场周围的环境变化，当有影响观测环境保护的现象或可能影响观测记录的干扰源时，应及时报告。

3.3 做好设备防雷工作。

GPS/MET站的观测场和值班室防雷应符合QX30—2004《自动气象站场室防雷技术规范》的要求。GPS/MET站的雷电防护等级为一级。在观测场尽可能安装避雷针，使天线在设备的有效保护范围内。低压配电系统应安装3级SPD进行保护。

[1]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社,2003.

[2]中国气象局.地面气象测报业务软件操作手册[M].北京:气象出版社,2005.

[3]陈明.自动气象站数据错情分析与处理方法[J].辽宁气象,2005(02):44-45.

[4]陈明,樊新宇，盖晓波等.自动气象站Z文件的异常处理及台站级质量控制[J].贵州气象,2011(03).