第1章绪论

1.1研究的背景和意义

气象能见度是一个非常重要的气象观测要素，气象部门的气象能见度的观测和记录由来巳久，但气象部门的能见度的观测方法，目前以人工目测方式为主：气象观测员选取离气象观测站点多个距离不同但是距离可知的目标物作成能见度目标对应表，作为目测能见度的依据。白天以肉眼能看到的山、建筑物等作为固定目标物，肉眼能看到的最远距离的目标物的距离对照固定目标对应表来观测和记录白天的能见度数据，晚上则会选择站点周围亮度一定的固定光源作为目标物，通过估计灯光的能见度，再根据不同的灯光强度换算成相应的白昼条件下的气象能见度数据。人工记录的数据再根据观测的相关规定编成报文传给上级部门，用于能见度数据的监测和预测预报等气象业务”。气象能见度过低会影响到交通运输（尤其是航空、轮渡以及高速运输）、电力供应以至于市民的日常生活、生产，甚至影响到人们的生命财产安全。近年来，许多重大交通事故都是因气象能见度过低而人们又不了解的情况下没有防备而造成的。随着世界科技和经济的高速发展，低气象能见度天气现象带来的影响日益明显。海陆交通、航空航天、国防部门及环境监测等部门，对气象能见度的精确测报和预报要求越来越高，这些仅仅依靠气象观测员的目测无法满足。这就需要人们去发明一种能够自动监测气象能见度的仪器来代替人工观测。世界许多国家已经关注气象能见度的观测及其仪器的研制。

随着国民经济的高速腾飞、航空航天事业的飞速发展以及全国高速公路网的不断壮大，近年来人们对气象能见度的监测和预报的需求不断增大，要求也不断提高。为了贯彻执行中国气象局气象业务现代化建设的相关要求，加速气象能见度自动监测网的现代化建设，提高对低气象能见度天气现象灾害的整体防御能力和水平，为国家经济建设、社会的发展以及人民的生命财产安全提供重要保障。因此，为提高全省交通安全气象保障能力，保障人民生命财产安全，减少和避免低能见度造成的重大交通事故，省级气象部门纷纷加快了气象能见度监测网的建设。

1.2国内外研究现状和发展趋势

1924年Ko-chmieder建立了能见度测量的基本理论，后来国内外许多能见度测量方面的专家也都致力于研制能见度测量仪器的工作，经过多年的努力，能见度测量仪器无论从理论上还是从实际中已日渐成熟，能见度测量仪器也在不断更新换代，这都是得益于计算机的普及和计算机技术的发展以及集成电路的推广应用。50年代能见度测量仪器只有少量应用于机场主要是为了替代主观目测，目前各类气象台站、环保、公路、铁路、机场、港口、桥梁、森林及国防部门已经大量应用安装了能见度测量仪器。

世界上许多国家都在对气象能见度自动观测仪器进行实验研究，以满足公路、航空、军事和生活等各个方面的需求并己经取得了相当大的进展。美国在能见度仪器方面的研发工作起步最早，因此技术也比较先进应用也较广泛。德国在能见度仪器研发方面也有很高的声誉，应用的领域也比较广泛，因为其每一代产品的出现都是某种理论和技术的产物。PWD20和FD12P能见度监测仪是芬兰VAISALA公司生产的，性能比较可靠、工作稳定。日本的能见度仪器因质量上乘和工艺精湛，在世界许多国家有着一定的市场，如同其他产品一样而为许多用户所接纳。

我国目前能见度监测传感器的研究起步较晚，加上传感器技术水平和生产工艺的缺陷，还与国外先进的国家有着很大差距，因此我国近年来从国外引进了多种型号的能见度仪用于气象能见度的监测和研究。山东省气象部门引进应用的是芬兰VAISALA公司生产的一种前散射能见度传感器——PWD20能见度传感器，因为该仪器安装方便、维护简单，具有一体化设计、占地面积小等优点。

从应用市场来看，世界经济的发展和发展中国家的经济的飞跃，高速公路、机场、大型港口和桥梁的大批修建，都扩大了能见度仪器的应用市场。随着应用市场、领域的不断扩大，能见度测量仪器将越来越受到人们的重视。各种技术的发展、各仪器公司厂家之间的竞争、性能的改进以及各类元器件精度的提高等都使能见度仪器的开发、研制和应用受到瞩目。自动气象站和计算机系统将将随着整个社会的科技经济发展，代替气象能见度观测中除观测人员一般职能外的全部工作，而能见度监测也将向着系统化趋势发展。

第2章气象能见度测量技术基础

2.1气象能见度基本概念

能见度是指目标物的能见距离，能见度是一个非常重要的气象观测要素，它反应了大气的浑池程度。气象能见度与当时的天气状况密切相关，大气透明度、灯光强度等是影响气象能见度的主要因子。气象能见度过低会会影响到交通运输尤其是航空、轮渡以及高速运输）、电力供应以至于市民的日常生活、生产，甚至影响到人们的生命财产安全。

2.2气象能见度的測量原理和方法比较

3.1系统需求分析.........11

3.2省级气象能见度监测系统设计原则和思路.......11

3.2.1省级气象能见度监测系统设计原则.......11

第4章省级气象能见度监测系统设计与实现........15

4.1系统设计概述........15

4.2能见度子站系统设计与实现.......15

第5章省级气象能见度监测数据分析与应用.......38

5.1山东省气象能见度监测数据资料分析........38

5.2省级能见度监测系统在山东省气象部门的应用......43

第5章省级气象能见度监测数据分析与应用

5.1山东省气象能见度监測数据资料分析

省级气象能见度监测系统建成后，将给全省气象部门的能见度监测以及气象服务提供很好的依据。气象能见度监测系统能够实时获取多个站点的数据，且不受人为目测误差的影响，但是这要求系统的数据能够可信可用，因此很有必要将气象能见度监测系统的监测数据与目前气象部门业务化运行的目测能见度资料进行对比分析。因此以山东省气象能见度监测系统为例，应用省级能见度监测系统获取的数据与对应台站气象人员人工观测数据进行了对比。为保证能见度监测数据资料的客观，我们在山东省能见度监测网建成后，选取2008年6月-8月期间取得的数据资料与人工观测数据进行了对比分析，对比时次选择人工观测有数据的时次。各时次初次对比结果如下：

第6章结论与展望

本文以山东省气象能见度监测系统为例，对省级气象能见度监测系统进行了初步研究，并应用省级气象能见度监测系统获得的能见度数据和人工观测数据进行了对比分析，得出了结论并提出了提高省级能见度监测系统数据准确率的方法。

本论文完成的主要工作有：

1、利用高智能化的PWS20能见度传感器设计了能见度监测子站系统，并在全省范围内进行布点建设，实现了能见度监测数据的自动监测和传输功能，提高了能见度数据监测的时空密度，有效消除了人工观测的人为误差。

2、利用VB6.0计算机软件和SQL数据库技术研究设计的能见度监控主站系统实现了全省能见度数据的实时显示和设备状态的实时监控功能，为技术保障人员缩短故障维修时间提供了支持，保障了整个监测系统运行的稳定性。建立了全省的能见度监测数据库，为能见度的数据应用提供了数据源。

3、利用WEBGIS等计算技术研究实现了能见度WEB应用系统，实现了雾霾天气现象的自动识别以及全省范围内的能见度数据的网页显示，为能见度的监测预警和预报提供了支持平台。

4、对能见度监测系统的数据与人工观测进行了对比分析，提出了提高省级能见度监测系统数据准确率的方法。

目前气象能见度监测网在气象系统只是应用于能见度数据的监测和研究，还没有真正意义上的业务化运行，并且需要长期的与人工观测资料和其它能见度监测设备进行对比，找到最佳的气象能见度的监测方法，确保能见度气象要素观测业务的自动化运行。

由于本人知识和能力有限，以及时间紧迫，对省级能见度监测系统的研究应用水平还很欠缺。随着气象业务现代化建设的发展，能见度观测将作为新型自动气象观测站的一个自动观测要素来进行观测，未来针对气象业务的新需求，还有许多内容有待继续研究、开发和完善，随着本人科研能力的提高以及对新型自动气象观测站旳能见度观测技术的不断学习，同时能见度监测技术、通信技术和网络技术等也在不断发展和进步，本人将进一步研究和完善省级能见度监测系统技术性能，提高气象能见度预警、预报的准确性，更好的为国民经济发展和人民生活服务。

参考文献（略）