谌朝阳 王怀宇 谭世暾

摘要：科学技术的飞速进步，使得人们对于各个地区的探索都在不断的深入。通过使用多种类型的高科技设备和技术，科研人员无需本人前往便能够完成复杂区域的探测工作。这对于人类社会的发展进步有着十分积极的作用。本文作者主要以GPS作为主要的研究对象，针对GPS的相关技术在进行大气探测过程的应用进行深入分析以及探讨。对于大气探测的进一步发展有着重要的作用。

关键词：GPS技术；大气探测；应用

在整个地球生态系统中，大气圈发挥着十分重要的作用，因此不断的探索大气的物理性质和化学性质就成为技术发展中一项十分必要的工作。长期以来，探测技术都相对落后，因此无法对于地球大气有一个较为准确的探测，因此对于地球大气系统的认识也十分模糊。如何借助GPS技术使人们对于地球生态系统以及大气圈有一个更加清晰的认识就成为今后大气探测工作的重点。

一、GPS技术和大气探测的内涵

（一）GPS技术的概念

20世纪50年代，美军在发展一个项目时研发了GPS技术，主要是为了对海陆空军队提供全球范围内的导航，以使其能够更加高效的完成任务。可是，GPS技术的不断进步，国际形势的变化，使得在各种民用领域也广泛的运用了GPS技术。现今，人们生活、工作的方方面面都离不开GPS技术，它为人们的生活提供了很多的便利，甚至在一定程度上加速了人类社会的进步。GPS技术的主要组成部分可以分成下述三个方面：第一，空间部分，其主要由正在工作的24颗人造卫星组成，一般情况下，在对卫星的发射角度和运行轨迹进行合理的设置后，便能够保证地球上的任一点都会有至少四颗卫星在对其进行检测；第二，地面控制系统，其主要功能是将卫星传递过来的各种信息传递到用户手中。第三，用户终端部分，主要包括GPS信号接收器。

（二）大气观测工作的具体内容

大气探测工作的具体内容就是借助各种现代化的仪器、现代化探测技术来对地球表面大气圈内的物理性质、化学性质开展探测和研究。在地球生态圈内，大气圈是极为主要的组成部分，大气圈的运行情况对于地球生态系统的安全稳定运行有着很大的影响。所以，行业相关部门一定要给予大气探测工作足够的重视，并借助及时、高效、准确的大气圈情况来保证生态环境保护工作的水平。现今，在各类大气探测工作中都广泛的使用了GPS技术，这对于我国大气探测工作的进步有着十分积极的作用，并且产生了GPS气象这门学科。

二、大气探测工作中的GPS技术

近些年，大气探测领域逐渐受到相关技术人员的重视程度，相关的工作人力以及资金的投入力度都在不断增强，而GPS技术作为一种良好的手段与大气探测工作进行了有效的结合应用，针对应用模块进行分析，就可以发现，主要的应用过程分为以下几个模块。

（一）空基GPS大气探测技术

GPS技术在大气探测过程中的应用首先就体现在空基GPS大气探测技术，也就是在近地轨道卫星系统中的某一位置安装好GPS信号接收器，这样便能够获得较高轨道GPS卫星的各种信号。传播这些微波信号时，需要经过中性大气层，但是这一大气层却会对GPS信号产生遮掩方面的影响，这样便能够借助信号中表现出来的附加延迟量、根据反演理论等来确定好大气温度、湿度、压强等各项参数。使用空基GPS大气探测技术开展工作时，就是等GPS卫星发出来的微波信号到达距地表85KM的中间大气层时，微波信号的传播路径便会有一定的改变，并且还会产生1mm左右的信号延迟。且这一信号延时会随着微波信号传播路径的改变而持续的增加，待到达地表GPS信号接收器部分时，信号样式能够达到1000米左右。所以，如果GPS信号在穿越大气层时出现了6位数级的信号延迟，则对这些信息使用低轨卫星双频GPS信号机处理后，还需要再使用计算机来测算信号的载波相位和具体的延时，这样才可以得到更为准确的大气状况因素信息。

（二）地基GPS大气探测技术

一般条件下，实际使用地基GPS技术开展各项工作时，一定要从外太空GPS卫星发射出的GPS微波信号中捕捉到通过电离层和大气层的相关信息。但这一过程会受到大气圈内较大的电磁干扰，因此信号的传递速度会变得越来越慢，最终便会导致地表信号接收器无法及时的接收到GPS微波信号。有关研究表明，电离层所导致的信号干扰和电离层的电磁频率间有着很大的联系，因此使用双频GPS接收器便可以较为准确的测定因电离层而引起的信号延迟。不仅如此，如果GPS微波信号通过了大气层，则由于大气层本来是不带电的，所以信号的延时和电磁频率间没有直接的关系，只和大气层本身的构成状况有关。这样的方式有利于第一时间获得大气状况的各种因素信息。

（三）GPS探空探测技术

迄今为止，对于GPS技术应用频率比较高的另一项应用便是探空观测工作。使用这一技术开展实际工作时，需要借助探空仪器所携带的GPS信号将探空仪器升高到规定的高度，并使用GPS系统的定位功能来较为准确的测量高空风。现今，较为常用的GPS探空站一般由由遥测接收系统、地表信号接收单位、气象观测仪器、探空仪器这几部分组成。GPS探空仪器需要使用气球才能够升至空中，待其升到规定的高度后，便能够连续的发射信号，并且地表的遥测系统能够完成对于探空仪器的追踪。所获得的这些信息在完成信号处理之后便可以还原成各种气象信息。与其它技术相比，GPS探空观测技术的灵活性更強，在任何的工作环境中都有着良好的适用性。但使用这一技术开展工作时，对于探空仪器的各方面性能有着较高的要求。

三、大气探测工作加GPS技术的应用分析

通过上述文章中，针对在进行大气探测过程中进行GPS技术的三种应用方式，地基、空基以及探空探测技术，可以进一步得出以下的应用分析，空间无线电掩星技术作为首要的借助GPS装置进一步可以借助实际运行中的信号中表现出来的附加延迟量，以实际数据作为基础，根据反演等相关的理论等进一步针对大气的温度、湿度以及大气的压强等参数进行准确的核对；其次就是地基GPS的探测应用，通过合理利用GPS技术，可以有效避免因为大气圈内存在的电磁干扰所导致的信号传递速度会变慢的状况，合理改善地表信号接收器对于GPS微波信号的接收工作。在此种应用下，相关的工作人员可以利用GPS技术及时有效的掌握相关的大气情况以及特征，减少隐患问题；最后的一个重要应用就是对于探空探测的应用，主要是利用GPS探空仪器，结合地表的遥测系统进行信号的追踪，在针对获得的这些信息进行相应的信号处理后，可以转化成相关技术人员所需要的各种气象信息。灵活方便，针对不同的环境都可以实现较好的适应。以上三种应用技术充分结合GPS技术，实现了大气探测工作的进一步发展以及完善。

结语：

综合本文论述我们知道，GPS技术的持续发展进步，为大气探测技术水平的提升打下了一个良好的基础，同时能够更好的服务我国各个行业。科研人员实际开展大气圈探测工作时，一定要持续深入自己对于大气探测圈系统运行状况的认识，这样才能够更好的保护地球上的生态系统。不仅如此，工作人员还必须对GPS技术在大气探测工作中的积极作用有一个正确的认识，这样才能够更好的促进我国大气观测事业的进步。

参考文献：

[1]俞淑洋，范国峰，杨利亚.地质测绘中GPS技术的应用分析[J].城市地理，2017（22）.

[2]周洁.道路测量工程中的GPS-RTK技术分析与相关研究[J].华东科技：学术版，2016（10）：2-2.

[3]刘勇伯，李凤毅.GPS技术在大气探测中的应用[J].知音励志，2017（3）.