【 摘 要 】 文章介绍了福建省水汽反演系统项目建设情况，因福建省GPS气象监测网涉及到跨部门数据传输，同时介绍了构建数据传输、处理、监控的硬件和网络环境。本文最后通过两种方法对比分析了水汽反演系统在2011年9月福建暴雨过程中的应用，表明该系统在降水预报中可以提供参考作用。

【 关键词 】 GPS；水汽反演

【 Abstract 】 This paper briefly introduced the condition of Fujian province water vapor retrieval system construction. Because of Fujian province GPS meteorological monitoring network relates to the cross-sectional data， and introduces the construction of data transmission， processing， monitor hardware and network environment. Finally， through a comparative analysis of the two methods of water vapor retrieval system in September 2011 during heavy rain in Fujian， Precipitation forecasts show that the system can be provided in the reference.

【 Keywords 】 gps；water vapor retrieval

1 引言

GPS/MET 观测资料由于能够提供高时间密度、高空间密度的大气水汽总量信息，给精细化天气预报提供了有力的基础。目前，全国已经建立了大量的GPS/MET 基准站，所采集的数据资料被广泛应用于气象业务研究和预报服务工作，对提高短时局地强降水预报能力，起到了积极的促进作用。

根据建设及发展需要，2010年福建省气象局依托监测预警工程建立了7个GPS监测站点。同时，随着部门间合作进一步加强，福建省气象局通过跨部门合作方式，实现与省测绘局30个GPS站点数据、市勘测设计研究院9个GPS站点数据的共享。外部门GPS站点以及省气象局自建7个GPS站点，组成福建省GPS气象监测网。按照业务安排，省气象信息中心负责上行监测预警工程7个GPS站点，以及外部门39个GPS站点数据的收集、上行、共享以及构建福建省水汽反演系统等建设任务。通过构建福建地区大气水汽模型，建立福建省水汽反演系统，利用高精度的GPS观测，利用国家大探中心开发的准实时的GPS水汽处理系统，获取福建省每小时的GPS水汽变化信息，为福建省气象业务研究和预报工作提供服务。

2 数据采集流程及其设计

福建省GPS气象监测网涉及跨部门数据传输，其中省测绘局数据通过政务线路传输，市勘测设计研究院数据通过Internet外网传输。福建省气象局监测预警工程7个GPS站点数据，通过气象系统业务内网传输。因此如何构建数据传输硬件和网络环境，集中收集处理多部门GPS观测数据文件，数据如何既要实现本地水汽反演建设应用以及满足上行国家信息中心考核任务，是福建省水汽反演系统建设必须解决的问题。

如图1所示，通过构建数据收集、分发PC的网络环境，实现放置在业务内网的数据收集、分发PC能够监控和处理来自政务网接收服务器、外网接收服务器、业务内网服务器的数据。数据收集、分发PC实现将各部门GPS原始数据文件（观测文件、导航文件）、自动站数据，分发到本地水汽处理服务器，同时负责提取GPS站点对应气象自动站数据要素（气压、温度、湿度），生成气象文件，并且将各部门GPS原始数据文件（观测文件、导航文件）和气象文件压缩命名并上行，同时分发到新一代通信系统上行服务器。

由于需要将多部门GPS传输数据文件下载，因各部门数据传输方式存在差异，福州市勘测院采用FTP实现数据传输下栽，省测绘局数据、省气象局GPS数据通过登陆服务器方式实现数据下载。系统采用 dephi7.0 开发平台设计下载工具实现逐小时、分目录GPS原始数据下载。同时采用dephi7.0开发平台设计转换工具，实现每小时提取GPS站点自动站数据要素（气压、温度、湿度），生成指定格式的气象文件。

3 水汽反演系统本地化及其应用分析

通过构建数据处理硬件和网络环境，其中系统收集、分发PC机通过内网与数据处理服务器连接，并监测数据达到情况和数据处理状态，本地水汽反演数据处理服务器需要Internet和内网的连接，用来获取GPS区域网的观测数据和互联网辅助数据。 反演系统综合利用这些数据进行计算、处理，并形成数据和图形产品供业务运行使用。在系统的本地应用中，主要采取了PWV曲线变化和GPS水汽等值线分布图两种方式来展示福建上空的水汽含量。下面详细介绍这两种方式在业务中的应用及其分析。

基于各部门GPS数据，通过构建基于Linux系统的水汽处理平台，处理和演算平台如图2所示。该图显示了2011年8月31日到2011年9月2号福建省暴雨过程的GPS水汽反演数据，以曲线的方式显示整个降水过程的水汽变化。从水汽反演处理平台PWV曲线变化来看，符合在降水过程频繁的时段，对应PWV显现高值短波震荡时段，反映了足够的水汽量是造成降水的必要条件。

同时，为将水汽反演系统处理结果转换成更直观的等值线分布图，省气象信息中心开发了基于Surfer软件的水汽等值线处理平台，实时处理水汽反演系统的处理结果。2011年9月初福建省暴雨过程，根据201109010000—201109010300时次水汽反演系统处理的PWV值，基于 Surfer软件处理生成福建省对应时次水汽等值线分布图，如图3所示。该结果与2011年9月1日00时到03时实际降水分布图进行比较分析，结果发现两者分布特征基本一致。可见，GPS/PWV资料为实时监测水汽的分布和变化提供了一个有效的工具，与常规探空观测相比较，高时空密度的GPS/PWV资料在详细反映大气水汽的时间连续变化及空间分布的不均匀性方面具有一定的优越性。

4 结束语

本文通过介绍福建省GPS水汽反演系统建设，建立福建地区利用GPS确定倾斜路径水汽含量的方法，获取福建地区整层水汽和三维水汽分布。对研究暴雨天气条件下的GPS水汽发生发展的变化规律，提取对暴雨预报有指示意义的特征量，并研究如何利用这些特征进行短临天气预报具有重要参考意义。

GPS水汽探测方法的研究，不仅可以进一步推进我国气象探测现代化发展，而且对水汽探测资料的综合应用，可以改善气象数值模式的降水预报，提高对灾害性天气的监测和预报水平，增强福建省防灾减灾的能力，具有很好的经济和社会效益。

参考文献

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作者简介：

郑志兴（1982-），男，硕士，工程师；主要研究方向和关注领域：系统保障和系统开发。