全球定位系统气象观测站观测规范（试行）

全球定位系统气象观测（GPS/MET）站 观测规范（试行） 中国气象局综合观测司 二〇一〇年十二月 前 言 全球定位系统气象观测（GPS/MET）站的原始观测资料通过通信网络连接到省级气象信息中心和国家气象信息中心，由国家气象信息中心将原始资料传中国气象局气象探测中心处理成水汽数据并进行质量控制，形成可用的数据产品。 本规范规定了GPS/MET站观测的基本要求、观测、技术要求、值班工作要求、实时监控和设备检定等内容，是GPS/MET站观测的业务规则和技术规定，观测工作中应严格遵守。有关GPS/MET站观测的具体使用方法、操作和维护由相关使用手册进行规定。 本规范由中国气象局综合观测司负责解释，自公布日开始实行。 目 录 1第1章 总则 1.1 观测目标 1 1.2 观测员的基本要求 1 第2章 观测要求 2 2.1 观测文件 2 2.2 观测方式 2 2.3 时制和日界 2 2.4 值班工作室 2 第3章 GPS/MET站 3 第4章 值班工作 3 4.1 基本要求 3 4.2 业务维护 3 第5章 运行监控和数据评估 4 5.1 运行监控 4 5.2 数据质量评估 4 附录1 GPS/MET站简介 5 1.1 GPS/MET站性能要求 5 1.2 结构及工作原理 5 1.3 硬件 6 1.4 业务软件 7 1.5 主要功能要求 8 1.6 安装要求 9 1.7 防雷要求 9 1.8 软件安装 9 附录2 GPS/MET站观测值班工作日记 11 附录3 GPS/MET站日维护记录表 12 附录4 GPS/MET站月维护记录表 13 第1章 总则 1.1 观测目标 全球定位系统气象观测（GPS/MET）站选择观测环境具有代表性并能保持长期稳定的观测场所，使用高稳定性、自动的观测仪器，来获取原始观测资料。每个GPS/MET站的原始观测资料通过通信网络连接到省级气象信息中心和国家气象信息中心，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。 1.2 观测员的基本要求 （1）应经过系统业务技术，参加业务主管部门定期组织的考核，取得相关部门认定的观测业务岗位资格。 （2）具有相关专业的知识，熟练掌握气象观测技术，能运用计算机处理有关信息资料。 （3）应掌握观测设备、计算机、网络的基本原理，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。 （4）负责观测仪器的日常维护，保持仪器处于良好状态。 （5）应按规定的数据格式按时发送观测数据，整理值班工作日记和仪器设备维护维修，及时归档各种记录簿表。 （6）应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。 第2章 观测要求 2.1 观测文件 GPS/MET站观测应包括：卫星导航文件，卫星观测文件和地面气象文件，文件格式由《地基GPS/MET数据传输规范（试行）》规定。观测项目的测量值要求如下表： 观测项目 测量值 单位 相位观测值 0.01周 周 码距观测值 0.001米 米 地面气压 0.1hPa hPa 地面温度 0.1℃ ℃ 地面湿度 0.1％ ％ 2.2 观测方式 全部观测项目均采取自动观测，由高可靠性技术设计和高精度测量的GPS/MET站完成，辅以必要的人工维护和干预。 2.3 时制和日界 观测项目均采用UTC世界协调时，以UTC时00时为日界。 2.4 值班工作室 值班工作室是安放GPS/MET站计算机终端、综合显示平台的场所和值班观测员的工作室。 （1）满足GPS/MET站与计算机终端通信要求， （2）安装集中控制和分配供电电源的配电箱， （3）防雷应符合QX30-2004《自动气象站场室防雷技术规范》的要求。 第3章 GPS/MET站简介 GPS/MET站的性能、结构、工作原理和设备配置介绍见附录1。 第4章 值班工作 4.1 基本要求 （1）台站的观测人员，应该在北京时间08，20时正点后30分钟内，每天2次检查台站系统，建立工作日记，并记录检查结果，见附录2。 （2）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，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。 （3）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。 （4）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（附录2）详细记录，并向下一班交待注意事项。 （5）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。 （6）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。 4.2 业务维护 （1）每天两次检查接收机电源，接收机卫星接收状况，计算机网络通信情况，记录在附录3。 （2）每月检查供电设施，保证供电安全，记录在附录4。 （3）定期检查、维护的情况应记入值班工作日记或相应的记录文档中。 （4）备份接收机软件和软件设置的技术文件，当有软件故障时及时恢复备份。 （5）定期按气象计量部门制定的检定规程进行接收机和温压湿气象仪的检定。 第5章 运行监控和数据评估 5.1 运行监控 建立实时监控系统，通过实时监控，实现对数据异常和设备故障的自动报警，及时指导台站进行处理。 5.2 数据质量评估 应建立数据质量评估体系，为GPS/MET站的观测质量评价提供依据。 附录1 GPS/MET站简介 1.1 GPS/MET站性能要求 1.1.1 总体要求 GPS/MET站基于高可靠性技术设计和高精度测量，应具有高可靠性、高精度、高稳定性和易维护等特点。 1.1.2 设备性能要求 GPS/MET站设备的检定应由专业检定人员采用标准设备和检定规程进行，检定要有书面记录，作为台站历史记录归档保存。 1.2 结构及工作原理 1.2.1 结构 GPS/MET站设备主要有：导航卫星接收机、导航卫星接收天线；数据采集计算机和地面气象观测设备组成，用来获取原始观测文件：导航文件、观测文件和气象文件，如图1。 SHAPE \* MERGEFORMAT 图1 地基导航卫星采集系统结构图 GPS/MET站应配置数据采集监控管理软件，进行观测数据的采集，并把它发送到数据处理中心进行处理。 1.2.2 工作原理 导航卫星（如GPS）发射的载波信号在穿过大气层时受到大气的影响而延迟，可以通过对这种延迟信号的测量来反演大气折射率，从而遥感大气水汽参数。GPS/MET站的数据采集就是通过测量导航卫星的码距和相位，来获取站点上空整个气柱的水汽含量。 1.3 硬件 1.3.1 设备 1.3.1.1 接收机 导航卫星接收机自动记录数据，具有内部存储器，应满足长期工作、快速记录、容量足够的需要；接收机同时有良好的输入输出串口,可供温湿压地面气象要素的输入和向计算机终端输出的功能。接收机能长期稳定运行，在外接电源接通后应能自动重启、自动跟踪、自动工作，并保持停电前的配置。导航卫星接收机要求采用双频高精度接收机，可以自动同时接收到4颗以上导航卫星的双频或多频波段的载波相位数据、码距、观测值。 1.3.1.2 天线 天线与前置放大器应密封为一体，以保障其在恶劣的环境下能正常工作，并减少信号损失；天线必须采取适当的防护与屏蔽措施，应选用具有良好的抗多路径效应的扼流圈天线，以减少多路径效应引起的相位观测误差。天线的相位中心，与其几何中心之间的偏差应尽量少，且保持稳定。 1.3.1.3 温湿压气象仪 地面气象传感器提供至少温度、气压和湿度三要素，采用与导航卫星接收机直接连接的气象仪，应能将气象数据直接记录到导航卫星接收机中；也可以使用台站自动气象站(至少具有气温、气压和湿度)来代替直接连接的气象仪，但GPS/MET站应能使用导航卫星气象文件的格式获取自动气象站的温、压、湿要素数据。 1.3.2 通信接口 采集器应具有采集电压、电流、频率、并行码、计数输入等信号的能力，以连接各种传感器，测量相应气象要素；并可进行扩展。 采集器应至少配置一个RS-485通信接口，一个RS-232通信接口和一个RJ-45接口。 RS-232通信接口既可以支持本地通信，又可以通过扩展其它通信设备实现远程通信。 RJ-45接口支持TCP/IP。 1.3.3 外围设备 根据不同的需要，配置的外围设备有：计算机、显示器、打印机等。 1.4 业务软件 业务软件安装在GPS/MET站的微机中。能够实现对GPS/MET站的监控、数据采集、数据质量控制、数据存储，通过业务平台局域网，在数据库服务器建立GPS/MET站观测数据库，能够对该数据库进行有效的操作和控制，对GPS/MET站实时数据和状态信息上传至上级资料处理中心和监控中心。 在业务软件中，卫星截止高度角置在5度。导航卫星观测文件的数据采样频率不低于每30秒一个历元。气象数据的采样率不低于数据传输的间隔。 1.5 主要功能要求 1.5.1 初始化功能 初始化功能是设备能正常工作的前提，操作员应可通过终端，输入或修改软件必要的业务参数，如GPS/MET站的地理位置、拔海高度，检定与维护记录、时间、设备参数等。 部分初始化则可在故障引起GPS/MET站运行临时中断时，自动恢复其正常运行而不丢失任何存储资料。 1.5.2 数据采集功能 计算机对接收机获取的数据进行记录，将获得的电信号转换成数据。 1.5.3 数据存储功能 计算机存储各种观测的文件，保存九十天。 1.5.4 数据传输功能 数据传输功能由计算机连接到网络上利用软件自动或手动运行。 1.5.5 质量监控功能 计算机软件应采用多种方法对采集的数据进行质量监控。主要包括以下内容： （1）出错报告与标识。 （2）失锁报告。 1.5.6 状态监测功能 软件可以监控： （1）电源电压监测。 （2）接收机工作状态。 （3）通信状态。 1.5.7 报警功能 软件提供各种报警功能，报警方式为主动发送，触发条件包括但不限于以下内容： （1）数据异常。 （2）供电异常。 1.6 安装要求 硬件设备安装应满足《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(试行)》的相关要求。 1.7 防雷要求 GPS/MET站的场室防雷应符合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，使天线在有效保护范围内。 低压配电系统应安装3级SPD进行保护。 1.8 软件安装 计算机需安装业务软件，其主要功能有： （1）运行操作。 （2）监控操作。 （3）数据下载。 （4）写入数据文件。 （5）数据上传。 附录2 GPS/MET站观测值班工作日记 年 月 日 工作时段 接班时间 值班员 仪器设备检查及处理 内容 状态及处理 班内工作情况 GPS/MET站 数据采集 GPS/MET站 数据传输 数据 备份 其他 仪器设备 更换情况 名称 型号 号码 厂名 检定 日期 使用 时间 备注 软件更换升级情况 交待注意事项 附录3 GPS/MET站日维护记录表 年 月 日 项目 检查情况 备 注 计算机检查 供电情况检查 市供电质量 正常 不正常 UPS、稳压电源 工作参数 正常 不正常 GPS/MET站主要技术参数及通信状态 通过监控软件 查看工作状态 通过软件日志检查工作情况 数据采集 正常 不正常 资料上输 正常 不正常 记录 归档 日维护记录 有记录 无记录 有存档 无存档 备注： 附录4 GPS/MET站月维护记录表 年 月 项目 检查情况 备 注 场室环境检查 供电设施检查 安全 不安全 防雷设施检查 正常 不正常 每年春季 观测场周围环境 无变化 变化情况 记录障碍物和出现时间 观测设施维护 接收机、天线标校情况说明 软件 系统 维护 对计算机内冗余的垃圾文件 处理 未处理 对计算机硬盘进行碎片整理 整理 未整理 数据文件归档 采集数据文件 完整 不完整 值班工作日记 完整 不完整 记录归档 月维护记录 有记录 无记录 有存档 无存档 备注： 气压传感器 气温传感器 湿度传感器 地面气象 采集器 GPS天线 GPS接收机 数据采集计算机 通讯 电源