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生态环境监测技术与环境污染防治研究
Research on Ecological Environment Monitoring Technology and
Environmental Pollution Prevention and Control
射计的研制与试验成功，拓展了获取高空三维空间气象信息的手段。国际先进的高空
气象探测装备包括气象无人机、无线电经纬仪、下投式探空测风系统、外军气象雷

达、GPS 探空测风系统以及掩星大气探测系统等。由于具有全天候、不受天气变化的
影响，GPS 系统在气象上的应用成为当前研究的热点。GPS 即全球定位系统（Global
Positioning System）具有在海陆空进行全方位实时三维导航与定位的新一代卫星系统。

传统的采集气象数据来测量大气水汽的手段主要包括无线电气象探空仪、微波辐射计
（Microwave Radiometer）和气象卫星。由于各方面的限制，已不能满足当今各种天
气和气候应用的需要。GPS 气象学包括两个方面的内容，一方面是利用 GPS 系统定
位卫星所发出的电磁波在空中受水汽等折射所造成的延迟来遥测大气气象要素，包括
温度和湿度的垂直分布，典型的应用包括 GPS-LEO 掩星大气探测系统；另一方面是

GPS 探空设备，GPS 在气象探空中主要是提供探空气球的高精度三维位置信息，推算
出不同高度的风速和风向，实现高空测风。结合温度、湿度和压力传感器，能够得到
不同高度层的温度、湿度数据和不同等压面的风速和风向，实现气象探空。

为了观测大气层各高度上的气压、温度、湿度、风等要素，传统的方法是将观测
仪器配置无动力升空设施，通常是气象气球，用橡胶或聚酯薄膜材料制成球皮，充以
比空气密度小的氢气或氦气，用以携带仪器升空，进行高空气象观测的平台。用橡胶
或塑料等材料制成球皮，充以氢、氦等比空气轻的气体，携带仪器升空，进行高空气
象观测的观测平台。它具有廉价无动力升高的特点。将无线电探空仪随氢气球升入高

空，并将所测的各高度上的气象要素通过仪器上的无线电发报机将气象要素信息传回
地面，由地面收报机接收，从而获得高空气象资料的一种装置。它体积小巧，观测简便，
探测结果可靠，探测高度一般达到 10~15km，因而很快成为高空气象观测普遍使用的

工具。后来进一步发展到用定高气球、飞机、气象火箭下投降落气象仪器。
用飞机携载气象仪器对大气进行探测可为日常天气分析预报和各种规模的气象试
验活动提供大量探测数据，尤其是在海洋或地面台站稀少地区。气象飞机的机种要根
据任务性质来选择。远程大中型机适用于探测台风、强风暴等天气系统的内部结构；
中小型机、装甲机和直升飞机等适用于中小尺度天气系统和云雾物理的探测；民航飞

机可兼作航线气象观测；U-2 型等高空侦察机可用于高层大气的探测。
气象火箭探测的应用，可以将探测高度扩展到 100km。美国于 1960 年 4 月 1 日
发射的第一颗气象卫星 TRISO-1，并且在 20 世纪 90 年代建立了由极轨气象卫星和静

止气象卫星组成的全球观测网，气象卫星在观测技术、业务化和应用等方面取得了长
足的进步。
2. 低空无人机的发展和应用
尽管我们人类已经掌握了各种科技手段来观测地球，包括在太空有超过一千颗工

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