附件1：
生态气象监测指标体系
（试行）
农田生态系统
中国气象局
二○○六年三月
前言
人口、资源、环境和灾害等是全人类正在且必须面对的重大课题，因为近百年来全球气候正在经历一次以变暖为主要特征的显著变化。这种变化对世界范围内生态、资源、环境的负面效应日益显现，导致了水资源短缺、海平面上升、冰川退缩、干旱化和荒漠化加剧以及各类极端天气气候事件的频繁发生，已经并将继续对经济社会的可持续发展带来深远的影响。
我国的气象事业发展正在进入一个崭新的时期，气象与经济社会发展的关系日益紧密，已经深入到政治、经济、社会、国家安全、环境、外交和可持续发展的方方面面。中国气象事业发展战略研究成果提出了“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念，中国气象局业务技术体制按照“多轨道、研究型、集约化、开放式”的总体思路，明确了八条业务轨道和四个功能平台的业务布局与分工，其中生态与农业气象为业务轨道之一。
开展生态与农业气象业务，是气象部门“坚持公共气象的发展方向，大力提升气象信息对国家安全的保障能力，大力提升气象资源为可持续发展的支撑能力”的现实需求，是进一步发挥气象专业技术优势，积极拓展气象业务服务领域，改善生态环境，提高资源利用效率的重要基础性工作，是气象部门为实现经济社会全面、协调、可持续发展所做的积极探索和努力。其中，生态气象监测作为一种重要的工作手段，是生态与农业气象业务的核心构成。
为了保证全国气象部门生态气象监测工作的深入开展并进一步实现业务化、规范化和制度化，我们组织编制了该项《生态气象监测指标体系（试行）》。本书依据《地面气象观测规范》、《农业气象观测规范》和《生态气象观测规范（试行）》等，并充分利用卫星遥感监测技术和方法，初步建立了农田生态系统、森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统和荒漠（绿洲）生态系统等6种生态系统下大气、生物、土壤和水以及相关灾害等监测指标体系。
生态气象监测是一项正在发展中的业务，其指标的建立尚未完全成熟，科学技术和社会经济的飞速发展，也必将对此项业务提出更新更多的需求。因此，随着今后全国气象部门开展生态与农业气象业务的工作实践，本监测指标体系将不断得到检验，预测减灾司也将适时对本体系进行修改完善，并根据发展需要建立其它生态系统的监测指标体系。
预测减灾司
二〇〇六年三月
目录
概述 (1)
原则 (2)
农田生态系统监测指标总表 (3)
气象 (4)
大气成分 (7)
生物 (8)
土壤 (10)
水 (12)
灾害 (13)
参考文献 (20)
附加说明 (21)
概述
生态学是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学，其目的是指导人与自然、资源与环境的协调发展。生态气象是应用气象学、生态学的原理与方法研究天气气候条件与生态系统诸因子间相互关系及其规律的一门科学。
生态气象监测，即通过对生态系统的大气、生物、土壤和水以及相关灾害发生的主要特征量的观测、调查和计算，分析气象条件与各生态因子之间的相互关系和作用机理，科学评价生态系统的动态状况，提供保护、改善和合理利用生态系统的信息，同时为气候系统、气候变化研究和预测提供重要的基础数据。
生态气象监测指标，指的是在生态气象监测过程中选定的能够反映和指示生态系统状况的特征量，由大气、生物、土壤和水以及相关灾害五类特征量组成，包括应用卫星遥感技术和地面观测方法获取的直接观测值或调查值，以及对直接观测值或调查值加工处理后的计算值。
生态气象监测指标体系，是各生态系统生态气象监测指标总集。本指标体系涵盖农田生态系统、森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统和荒漠（绿洲）生态系统等六种生态系统。其中农田生态系统指标47个，森林生态系统指标43个，草地生态系统指标48个，湿地生态系统指标35个，湖泊生态系统指标35个，荒漠（绿洲）生态系统指标40个，总计248个指标。
应用本指标体系，可以选择单一或多个指标开展定期或不定期的专题服务或评价；可以定期或不定期地在各生态系统中分别进行大气、生物、土壤和水以及相关灾害发生的变化分析或评价；可以在综合分析大气、生物、土壤和水以及相关灾害总体指标的前提下，定期制作各生态系统质量评价。
原则
生态系统是地球上由生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统。生物群落和（或）生态环境的差别形成不同的生态系统，每个生态系统都有自己的结构以及相应的能量流动和物质循环的方式和途径。因此，各生态系统存有共性，但又有各自的自身特点、面临问题和发展需求。
本监测指标体系在充分分析农田生态系统、森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统和荒漠（绿洲）生态系统等六种生态系统的共性与各自独特性的基础上，遵循以下原则选择建立指标体系。
（一）代表性原则
生态气象监测指标的选择，能够充分体现各种生态系统，包括农田生态系统、森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统和荒漠（绿洲）生态系统等的自身特点，以及各种生态系统下信息服务的针对性、独特性。是为代表性原则。
（二）整体性原则
生态气象监测指标的选择，能够涵盖各种生态系统中各类信息服务产品的加工、制作和服务的全过程，包括直接观测指标、调查指标和计算指标。是为整体性原则。
（三）通用性原则
生态气象监测指标的选择，能够整体适用于不同地域范围的同种生态系统，而非部分适用并且不局限于某个特定区域。是为通用性原则。
（四）应用性原则
生态气象监测指标的选择，能够在信息服务中做到获取方便，加工程序简单，产品服务方向明晰，容易付诸实际应用，总之具有可操作性。是为应用性原则。
农田生态系统监测指标总表
气象大气成分生物土壤水灾害
1 ≥0℃活动积温降水pH值农田主推品种
良种覆盖率
土壤pH值蓄水量与灌溉条件干旱
2 ≥5℃活动积温降尘总量物候期土壤盐分含量地下水位洪涝
3 ≥10℃活动积温叶面积指数土壤肥力水体面积连阴雨
4 有效生长季干物质重量施肥结构总有机碳（TOC）冰雹
5 无霜期产量结构土壤水分含量化学需氧量（COD）霜冻
6 （日、月、年）
平均气温
籽粒品质生物需氧量（BOD）低温冷害
7 （日、月、年）
最高气温、最低气温
作物长势干热风
8 气温日较差高温逼熟
9 降水量风灾
10 降水距平百分率沙尘暴
11 蒸发量病虫害
12 干燥度
13 日照时数
14 光合有效辐射
15 气候生产潜力
16 积雪
气象
1.≥0℃活动积温
积温指一定时期内日平均温度的总和。积温是作物要求热量的指标，因作物种类、品种和生育期的不同而异；积温也是地区热量资源指标。根据作物的积温要求，对照地区的热量资源，便可评价该地热量条件，为作物的生育期预报、合理利用农业气候资源和改革种植制度等提供依据。
活动温度则指高于植物生物学下限温度的日平均气温。从每年日平均气温稳定通过0℃这天起，到稳定结束0℃这天止，其间逐日平均气温相加，其和为≥0℃活动积温。
≥0℃活动积温是研究作物生长、发育对热量的要求和评价热量资源的一种指标。作物发育的起始温度（又称生物学零度）不一定和0℃相一致，因作物种类、品种而异，而且同一作物，不同发育期也不相同，多数都在0℃以上，因此≥0℃活动积温是热量资源的基本指标。
A a =ΣT i ( T i ≥0℃)
其中A a为≥0℃活动积温；T i为时段内某日的平均温度。
2.≥5℃活动积温
从每年日平均气温稳定通过5℃这天起，到稳定结束5℃这天止，其间逐日平均气温相加之和为≥5℃活动积温。
日平均气温稳定通过5℃的日期，在春季是豆类等秋田杂粮作物播种期和果木发芽期。日平均气温≥5℃期间的持续日数，称为耐寒作物和果木的有利生长期。
A a =ΣT i ( T i ≥5℃)
其中A a为≥5℃活动积温；T i为时段内某日的平均温度。
3.≥10℃活动积温
10℃是大多数作物生长的下限温度。每年日平均气温稳定通过10℃这天起，到稳定结束10℃这天止，其间逐日平均气温相加之和为≥10℃活动积温。
10℃是春季喜温作物开始播种与生长，喜凉作物开始迅速生长的温度；在秋季其终日是喜温作物停止生长、喜凉作物光合作用显著降低的日期。开始大于10℃至开始小于10℃之间的时段为喜温作物的生长期和喜凉作物活跃生长期。因此，它可以代表当地的热量资源状况，表示各种作物在整个生长期内热量供应的可靠指标。
A a =ΣT i ( T i ≥10℃)
其中A a 为≥10℃活动积温；T i为时段内某日的平均温度。
4.有效生长季
指某地每年作物稳定通过生长下限温度的持续日数，是品种选择、引种、针对不利气象条件采取生产措施的依据。
大多数作物指稳定通过10℃的持续日数。南方水稻的早稻移栽、晚稻灌浆的最低温度要求稳定在15℃以上。
以水稻为例，R = r1 －r2
其中R为有效生长季；r2为稳定通过15℃日期，r1为稳定结束15℃日期。
5.无霜期
无霜期是指终、初霜之间的持续日数。初霜指后半年第一次出现的霜，此后进入霜期，初霜期多发生于秋季，初霜期出现较早的年份往往使处于生长后期的秋熟作物遭受霜冻危害，降低产量和品质。终霜指前半年最后一次出现的霜，此后进入无霜期，终霜期多发生于春季，终霜期出现较迟的年份，易使小麦、油菜或春播作物幼苗遭受冻害。无霜期越长，对作物生长越有利。由于每年的气候情况不完全相同，出现初霜和终霜的日期有早有晚，无霜期不一致。
无霜期=初霜日期－终霜日期
6.（日、月、年）平均气温
日平均气温是一天中不同时间观测的气温值的平均数。
月平均气温是一月中各日平均气温值的平均数，是将各日的平均气温相加，除以该月的天数而得。 年平均气温是一年中各月平均气温值的平均数，是将12个月的月平均气温累加后除以12而得。
7.（日、月、年）最高气温、最低气温
日最高气温指一天中气温的最大值，日最高气温一般出现在午后两点钟左右；（月、年）极端最高气温指一月中或一年中气温的最大值。
日最低气温指一天中气温的最小值，日最低气温一般出现在清晨日出前后；（月、年）极端最低气温指一月中或一年中气温的最小值。
8.气温日较差
每昼夜最高气温和最低气温之差，称为气温日较差。它的大小反映了气温日变化的程度。
气温日较差的大小与地理纬度、季节、地表性质、天气状况有关，对作物生长发育、产量形成、产品品质有很大影响。
气温日较差=日最高气温－日最低气温
9.降水量
降水量是指某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水，在水平面上积累的深度。以mm 为单位，取一位小数。
降水量反映当地的农业气候资源，各种降水量条件决定不同生产制度。监测降水量的变化，可研究一定时期降水量大小对作物生长的利弊影响，进行有关作物品种与耕作技术的调整。
通常采用雨量器（雨量计）于每日08、20时分别量取前12小时降水量，或采用自动观测方法。
10.降水距平百分率
指某时段降水量与历年同时段平均降水量差值占历年同时段平均降水量的百分率，降水距平百分率可表示旱涝的程度。
降水距平百分率=（某时段降水量-历年同时段平均降水量）/历年同时段平均降水量×100%
11.蒸发量
蒸发是指水由液体或固体（如冰雪）变成气体的过程。蒸发包括水面蒸发（即液态水面不断向大气蒸发水分的过程）；土壤蒸发（土壤中的水分以水汽的状态进入大气中的过程）；植物蒸腾（是土壤中的水分经植物根系吸收后，输送到叶面，逸散到大气中去的过程）。
气象站测定的蒸发量是水面蒸发量，指一定口径的蒸发器中，在一定时间间隔内因蒸发而失去的水层深度，以mm 为单位。每日定时观测。
水面蒸发量反映一个地区的蒸发能力，水面蒸发与当地降水量大小关系不大，主要影响因素是气温、湿度、日照、辐射、风速等。农田生态系统中蒸发量监测主要用于研究农田水分供应与支出的关系，进而研究农田水分利用效率、节水措施、生产调控的依据。
蒸发量=前一日水面高度＋降水量（以雨量器观测值为准）－测量时水面高度
12.干燥度
干燥度指有植被地段的最大可能蒸发量与降水量之比值。这是衡量一个地区气候干湿程度的定量指标，也是衡量作物水分供求程度的水分平衡指标，同时也是各地水分资源的区划指标。 C T K R
=∑ 式中，K 为年干燥度；C ΣT 表示蒸发力，其中C 为系数，ΣT 为≥0℃活动积温；R 为≥0℃期间的
降水量。当K=1时，表示水分大体收支平衡；当K >1时,水分支大于收；当K <1时，水分收大于支。一般年干燥度0.50～0.99为湿润区；1.00～1.49，为半湿润区；1.5～1.99，为半干旱区；2.00～3.99为干旱区。
13.日照时数
日照是指太阳在一地实际照射的时数。在一给定时间，日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120 W·m-2的那段时间总和，以h为单位，取1位小数。日照时数也称实照时数。
日照时间的长短对作物能否正常生长关系很大。一个地方日照时数的多少，如果没有云雾和山脉的影响，太阳可能照射时间就决定于纬度的高低，且随季节的变化而不同。但同纬度地区实际日照时间，由于地形的不同和云量多少而有差异。
观测日照的仪器有暗筒式日照计、聚焦式日照计等。
14.光合有效辐射
植物能正常地生长发育，完成其生理学过程的光谱区，通常称之为辐射的生理有效区。在这个波长范围内，量子的能量能使叶绿素分子处于激发状态，并将自己的能量消耗在形成处于还原形式的有机化合物上，这段光谱称为光合有效辐射，即进行光合作用的那一部分光谱区。
光合有效辐射使用光合有效辐射计直接观测获得。
15.气候生产潜力
气候生产潜力是指在作物生长期内单位面积上，假设作物品种、土壤性状、耕作技术都适宜，在当地的光照、温度、水分条件下，作物可能获得的最高产量。因此，作物气候生产潜力的阶乘式数学模型，即
Y c=Y p·f（T）·f（W）
式中，Y c 为气候生产潜力，Y p 为光合生产潜力，f（T）为温度影响订正系数，f（W）为水分影响订正系数。
作物光合生产潜力是指在温度、水分、土壤肥力和农业技术措施等参量处在最适宜的条件下，仅由太阳辐射所确定的作物产量，即在当地气候条件下作物产量的最高值。
某地的作物光合潜力可表示为：
Y p =（E?C H?∑Q）?[h（1－C A）]-1
其中 E =ξ(1－α)(1－β)(1－γ)(1－ρ)(1－ω) Φ
式中，E为理论光能利用率，表示理想情况下，扣除各种损耗后，植物吸收太阳辐射合成干物质的理论效率，分别由以下各项决定：ξ为光合有效辐射占总辐射的比例，取0.49；α为作物反射率，平均取0.23；β为作物群体对太阳辐射的漏射率，平均为0.06；γ为光饱和限制率，在自然条件下一般不构成限制，取0；ρ为作物非光合器官对太阳辐射的无效吸收，取0.1；ω为作物呼吸损耗率，取0.3；Φ为量子转化效率，取0.224。
C H为作物经济系数，表示经济产量占生物量的比例。
C A为作物灰分含量，取0.08。
h为每形成1g干物质所需的热量，等于干物质燃烧热，平均取为17850焦耳/g。
∑Q为作物生长季内太阳总辐射。
根据温度对不同种类作物影响的差异，分别进行喜凉作物和喜温作物的温度影响订正：
喜凉作物：
0 t < 3℃
f（T）= t /32 3℃≤t <21℃
2－t /30 21℃≤t ≤32℃
0 t >32℃t 为日平均温度
喜温作物：
0 t <6℃
0.027 t－0.162 6℃≤t <21℃
0.086 t－1.41 21℃≤t <28℃
1 28℃≤t <32℃
-0.083 t＋3.67 32℃≤t <44℃
0 t ≥44℃t 为日平均温度
水分对作物生长的满足程度可由水分的收入和支出之比表示。农作物生长过程中，主要水分收入项是自然降水和人工灌溉，支出项是蒸散。在不考虑人工灌溉情况下，水分影响函数可以表示为：f(W) = P?(ET m)-1
式中，P为降水量，ET m为作物需水量（农田最大可能蒸散量），由Penman公式计算。
16.积雪
积雪的初日、终日、深度。
①地面状况
积雪深度为自积雪表面到地面的垂直深度，以cm为单位，取整数。
选择一地势平坦，方圆1km2内没有建筑物的区域作为积雪观测地段。在观测地段中确定一中心点，使用GPS定位，编号记录并上报备案。每次观测在中心点附近进行5个重复的积雪深度测定，取其平均值作为积雪深度的观测值。
积雪分布为降雪过程后，某区域内积雪的分布状况，在晴空且地面有大于1cm厚度积雪时进行调查。
在区域内选择适当路线，使用GPS定位，进行积雪分布情况调查，测定积雪深度。
②空间状况
卫星遥感积雪监测主要利用归一化积雪指数（NDSI）、亮温（T11μm）和可见光波段的反射率等多个物理量进行积雪信息的判识提取。
在可见光波段，地表和云、雪的反射率差异较大，云和雪高，地表低，以此作为识别晴空地表和雪面的主要依据；在远红外波段，地表和云、雪的亮温有明显差异，地表最高，雪其次，云尤其是中高云最低，以此作为区分积雪和中高云的主要依据；在近红外波段尤其是1.6μm附近，积雪的反射率低，云尤其低云高，以此作为识别积雪和低云的主要依据。
归一化积雪指数NDSI=(R可见光－R近红外)/(R可见光＋R近红外)
其中R可见光和R近红外分别为可见光通道和近红外通道的反射率。
亮温T b = ε1/4T kin
式中，ε为发射率，T kin为动力学温度。
大气成分
1.降水pH值
pH是评价水质的一个重要参数，是水中氢离子活度倒数的对数值。当温度25℃、pH等于7时，溶液为中性，即氢离子和氢氧根离子的活度相等，相应各自的近似浓度为10-7mo1／L。大气降水中pH值的大小反映了降水的酸碱性。pH值小于7表示呈酸性，pH值大于7表示呈碱性。
酸雨是指pH值低于5.6的降水（湿沉降）。煤炭燃烧排放的二氧化硫和机动车排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素；其次气象条件和地形条件也是影响酸雨形成的重要因素。降水酸度pH＜4.9时，将会对森林、农作物和材料等产生明显损害。
一般采用电位计法进行测定。
通过配制两种pH标准缓冲溶液，在溶液温度为25土0.1℃时，对仪器和电极进行定位与校正。仪
器经校正定位后，进行样品测定，直接从仪器上读出样品稳定的pH值。
2.降尘总量
大气降尘是指从大气中靠重力作用自然沉降到地面的颗粒物，其直径一般大于10μm。颗粒物在地面上的自然沉降能力主要决定于自身质量及粒度大小，但其它一些自然因素如地形和气象条件（风、雨、雪、雹、雾等）也起着一定作用。
大气降尘总量观测采用重量法。即大气中的颗粒物自然降落在集尘缸内，经蒸发、干燥、称重，再根据集尘缸口的面积，计算出大气降尘总量值，单位为t / km2·d。
大气降尘总量W=[（W1﹣W a﹣W b）/( S×n) ]×104
其中W为降尘总量，t / km2·d；W1为在105℃下，降尘总量加蒸发皿质量，g；W a为在105℃下，烘干的蒸发皿质量，g；W b为在105℃下，2.0ml 0.1N硫酸铜溶液蒸发至干后的质量，g；S为集尘缸口面积，cm2；n为采样天数，d。
生物
1.农田主推品种、良种覆盖率
主推品种指的是当地农田种植作物的主要推广品种。良种覆盖率为良种在当地种植的覆盖情况。
分析当地作物种植的总产、品质、生产潜力及变化，需要了解作物主推品种、种植面积以及与历史相比的增减情况。
通过调查，以及从农业、统计、种子部门获取。
2.物候期
指生物在进化过程中，生物的生命活动随气候变化而在形态上和生理机能上具有的与之相应的规律变化，称物候期。
作物物候期的观测，是根据其外部形态变化，记载作物从播种到成熟的整个生育过程中发育期出现的日期，以了解发育速度和进程，分析各时期与气象条件的关系，鉴定农作物生长发育的农业气象条件。当观测植株上或茎上出现某一发育期特征时，即为该个体进入了某一发育期。地段作物群体进入发育期，是以观测的总株数中进入发育期的株数所占的百分率确定的。第一次大于或等于10%为发育始期，大于或等于50%为发育普遍期，大于或等于80%为末期。
3.叶面积指数
单位土地面积上植物绿色面积与土地面积的比值。
动态监测叶面积指数，是研究环境气象因子、土壤因子对植株生长影响的基础。
①叶面积仪法
用叶面积仪测定植株上各叶片的叶面积，得出单株叶面积；调查单位面积（1m2）的丛株数；计算单位面积的叶面积；计算叶面积指数。
②长*宽*校正系数法
测量叶片宽度：量取样本植株每片绿色完全展开完整叶片的长度L i和最大宽度D i；
计算单株叶面积（S1）：单株上各叶片长宽乘积之和与校正系数之积；
S1=Σl i×D i×k
计算1m2叶面积（S2）：单株叶面积与1m2株（m）之积；
S2=S1×m
计算叶面积指数：单位土地面积（S）上的绿色叶面积的倍数。
LAI=S2/S
③卫星遥感法
LAI={ln[(1-NDVI/A)/B]}/C
式中，A、B、C均为经验系数。A、B通常接近于1，对于小麦，叶角为球形分布，C通常为0.5。其中，A值是由植物本身的光谱反射确定；B值与叶倾角、观测角有关；C值取决于叶子对辐射的衰减，这种衰减呈非线性的指数函数变化。
4.干物质重量
植物植株经过干燥后的重量。植物干物质是光合作用的产物，其重量是植物生长状况的基本特征之一。
一般采用烘干法测定。将采集的植物样品分器官，放入恒温干燥箱内烘干至恒重，可获得植株分器官干物质重、植株干物质重。用于分析环境气象因子、土肥因子对植物叶、茎、籽粒（果实）等及植株的影响。
5.产量结构
产量结构分析是对构成产量各因素之间的相互组合进行分析测定，以便综合分析鉴定全生育期中农业气象条件对作物生长发育及产量形成影响的利弊程度。不同作物产量结构分析项目有所差异。
稻类包括穗粒数、穗结实粒数、空壳率、秕谷率、千粒重、理论产量、株成穗数、成穗率、茎秆重、子粒与茎秆比等；麦类包括小穗数、不孕小穗率、穗粒数、千粒重、理论产量、株成穗数、成穗率、茎秆重、子粒与茎秆比等；玉米包括果穗长、果穗粗、秃尖比、株子粒重、百粒重、理论产量、茎秆重、子粒与茎秆比等；马铃薯包括株薯块重、屑薯率、理论产量、鲜茎重、薯与茎比等；棉花包括株铃数、僵烂铃率、未成熟铃率、蕾铃脱落率、株子棉重、霜前花率、纤维长、衣分、子棉理论产量、棉秆重、子棉与棉秆比等；油菜包括株荚果树、株子粒重、千粒重、理论产量、茎秆重、子粒与茎秆比等。
6.籽粒品质
主要包括粗脂肪、粗蛋白、粗灰分、粗纤维等，是籽粒营养、口感的重要因素以及粮食、饲料加工的依据。
粗脂肪：索氏抽提法。
粗脂肪(％)=[W1(100－M标)/ W(100－M)]×100
式中，W1为粗脂肪重量，g；W为试样重量，g；M为试样水分百分率，％；M标为试样标准水分、标准杂质之和，％。
粗蛋白：自动定氮分析法。
将蛋白质的氮素转化成氨，与硫酸化合成硫酸氨，然后测定氨量，再乘以相应的系数。
蛋白质（g/100g）=（V-V0）×0.01401×N×F/M×100
式中，V为样品消耗盐酸标准液的体积，ml；V0为试剂空白消耗盐酸标准液的体积，ml；N为盐酸标准溶液的摩尔浓度，mol；0.01401是1mol盐酸标准液1mlL相当于氮克数；F为氮换算为蛋白质的系数（一般样品的系数为6.25）；M为样品的质量，g。
粗灰分：灼烧重量法。
X=[(m1-m2)/(m3-m2)]
式中，X为样品中灰分的含量，%；m1为坩埚和灰分的质量，g；m2为坩埚的质量，g；m3为坩埚和样品的质量，g。
粗纤维：硫酸－氢氧化钾法。
X=（G/m）×100
式中，X为样品中含粗纤维的含量，％；G为残余物的质量（或经高温炉损失的质量），g；m为样品的质量，g。
7.作物长势
用于分析光温水条件、农业灾害对农田作物生长的时空影响。为当地生产与决策部门提供长势服务
以及生产对策。
主要应用卫星遥感方法。
①比值植被指数（RVI）
由于可见光红波段（R）与近红外波段（NIR）对绿色植物的光谱响应十分不同，因此两者简单的数值比——比值植被指数（RVI）能充分表达两反射率之间的差异。比值植被指数可提供植被反射的重要信息，是植被长势、丰度的度量方法之一。比值植被指数与叶面积指数、叶干生物量、叶绿素含量相关性高，被广泛用于估算和监测绿色植物生物量，在植被高密度覆盖情况下，它对植被十分敏感，与生物量的相关性最好，但当植被覆盖度小于50%时，它的分辨能力显著下降。
RVI=DN NIR /DN R
DN NIR和D NR分别为近红外、红波段的计数值（灰度值）
或RVI=ρNIR /ρR
ρNIR和ρR分别是近红外和红波段的反射率
②归一化植被指数（NDVI）
针对浓密植被的红光反射很小，其RVI值将无界增长，因此将简单的比值植被指数RVI，经非线性归一化处理得“归一化差值植被指数”，使其比值，限定在[-1，1]范围内。其被定义为近红外波段与可见光红外波段数值之差和这两个波段数值之和的比值。NDVI与叶面积指数、绿色生物量、植被覆盖度、光合作用等植被参数有密切关系，是植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子，在植被遥感中，应用最为广泛。
NDVI=(ρNIR－ρR)/(ρNIR＋ρR)
ρNIR和ρR分别是近红外通道和红外通道的反射率。
土壤
1.土壤pH值
土壤pH值说明土壤的酸碱程度，是土壤形成过程和熟化培肥过程的一个指标。土壤中养分存在的形态和有效性，理化性质、微生物活动以及植物生长发育都对其有很大的影响。一般pH值在5～6.5时呈酸性或强酸性，在7.5～8.5时土壤呈碱性或强碱性。
将钻取的土样取出约30g土样放入50ml烧杯，加入蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，待土粒完全沉淀后用pH计测定其溶液酸碱度作为测定土壤的pH值。
2.土壤盐分含量
土壤中的盐类主要为Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-等组成的各类盐类。土壤含盐量是指干土中所含易溶盐的重量百分数，土壤盐分会对植物造成危害，一是由于总含盐量高使渗透压升高，造成植物根系难以从土壤中吸收水分；二是由于土壤中某些特殊离子浓度过高或由于两种或多种离子不平衡，危害植物生长，具有毒害作用；三是由于土壤交换复合体中Na+含量过高，土壤中胶体易于分散，因而使土壤结构破坏。
全盐量的测定一般采用质量法。首先将土壤中的易溶性盐分提取出来，一般用水来提取，我国常用的土水比为1:5，即1份土5份水；然后将浸出液过滤分离后放置在蒸发皿中，并置于烘箱中烘干（以除去有机质），直至恒重，称量，即可计算土壤含盐量。
3.土壤肥力
①土壤养分含量
土壤中的氮、磷、钾元素含量是土壤肥力的重要指标，这三种元素是植物生长发育必需的营养成分，它们的缺少或不平衡可以导致植物生长不良。
土壤全氮：土壤中的氮分为有机态氮（如蛋白质）和无机态氮（如铵态氮NH4+—N、硝态氮NO3-―
N、NO2-—N）。两者总和为全氮。其中有机态氮含量占土壤全氮量的99％左右，无机态氮占1％左右，后者是速效养分。
土壤水解氮：土壤有机氮中的氨基酸、胺类等简单含氮化合物很容易被微生物水解为有效氮。所以在土壤中，凡在短期内可以矿质化的有机氮化物、铵态氮和硝态氮等都是植物容易吸收利用的形态，通称为水解氮。一般土壤中水解氮每百克干土中含2～6mg。
土壤全磷：土壤中的磷分为有机态磷（如核酸类、植素类）和无机态磷（如磷酸钙镁类、磷酸铁铝类）。两者总和称为全磷。其中有机磷占全磷比重的25～50％，红壤有机质很少，有机磷多在全磷的10％以下，而黑土有机质高，有机磷可达全磷的65％以上。
土壤有效磷：土壤全磷中仅有一小部分是离子态磷酸根、易溶的无机磷化合物和吸附态磷，它们可以被植物直接吸收和利用，称为有效磷。
土壤全钾：土壤原生矿物中的钾（如钾长石、白云母）、固定态钾、水溶性钾和交换性钾之和，称为土壤全钾。我国矿质土壤含全钾量少的只有万分之几，多的可高达4～5%左右，而一般则均在2.5％以下。
土壤速效钾：土壤之中的水溶性钾和交换性钾是可以被植物直接吸收利用的，称为速效钾。其中交换性钾约占速效钾的95％左右。
土壤养分含量（氮、磷、钾）采用化学实验法或用土壤养分计测定。
②土壤有机质含量
土壤有机组成指存在于土壤中所含碳的有机物质，它包括土壤中的各种动植物残体、活体、微生物及其分解、合成的产物。是表示土壤肥力和可持续利用的重要指标。
采用重铬酸钾—硫酸溶液法测定。
X＝（V0－V）c2×0.003×1.724×100/m
式中，X为土壤有机质含量，％；V0为空白滴定时消耗硫酸亚铁标准溶液的体积，ml；V为测定试样时消耗硫酸亚铁标准溶液的体积，ml；c2为硫酸亚铁标准溶液的浓度，mol/l；0.003是1/4碳原子的摩尔质量数，g/mol；1.724是由有机碳换算为有机质的系数；m为烘干试样质量，g。
4.施肥结构
合理的施肥结构是肥料高效利用的前提。肥料施用结构包括施用品种、施用量以及施用种类之间的比例关系等，主要包括化肥施用品种有效养分含量，氮、磷、钾肥施用量，其它肥料施用量，氮磷钾肥施用比例。
化肥施用品种有效养分含量：指肥料中能直接被作物吸收利用的营养元素的含量。一般是水溶性和弱酸溶性的。通常用N、P2O5、K2O含量的百分比来表示。同类化肥中品种不同，有效养分地含量相差很大。有效养分含量指标是衡量化肥质量的一个重要标准，也是计算化肥施用量的依据之一。
氮、磷、钾肥施用量：指作物生长期内或一年内单位耕地面积（播种面积）上施用的氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）。单位kg/hm2。
其它肥料施用量：指作物生长期内或一年内单位耕地面积（播种面积）上施用的除大量元素肥料外的其它肥料的量，主要是中、微量元素肥料施用量。单位kg/hm2。
氮磷钾肥施用比例：是从作物对养分需求和土壤养分平衡角度衡量氮、磷、钾肥施用比例是否协调的一个评价指标。用氮、磷、钾素施用量之间的比值表示。
通过定点跟踪、走访调查、农业及统计部门数据获取。
5.土壤水分含量
土壤水分是土壤的一个组成部分，对土壤中气体的含量及运动、固体结构和物理性质有一定的影响，制约着土壤中养分的溶解、转移和吸收及土壤微生物的活动，是植物生长需水的主要给源。
①烘干称重法
在烘箱中105土2℃的环境下烘干土壤中的水分，求算土壤失水重量占烘干土重的重量百分数。 W =( g 1－ g 2)/( g 2－g )×100%
W 为土壤重量含水量；g 为铝盒重；g 1为铝盒加湿土重；g 2为铝盒加干土重。
②时域反射仪法
TDR 测定土壤水分是通过测定电磁波沿插入土壤的探针传播时间来确定土壤的介电常数，进而计算出土壤含水量。这一传播时间与土壤的介电常数K a 有关，可表示为：
K a =(cΔt /2L )2
式中，c 为光速，L 为波导长度。
土壤含水量Q 与介电常数K a 间的关系可表示为：
Q = -5.3×10-2＋2.92×10-2 K a －5.5×10-4 K a 2＋4.3×10-6 K a 3
水
1.蓄水量与灌溉条件
指的是当地河渠蓄水量和所拥有的灌溉条件如机井数量等。
用于监测当地农田的供水能力、承受干旱与洪涝的能力。
通过调查农业和水文部门获得数据。
2.地下水位
地下水位的变化直接影响到上层土壤水分，特别是在地下水位较高的情况下，对植物根系分布层的土壤水分影响更大。因此，测定地下水位深度对于分析土壤水分变化十分必要。
选定能代表当地地下水位的、供灌溉或饮水使用的水井进行测定，一般在早上测定。当水井水位因灌溉等原因发生变化时，应在水井水位恢复到正常时进行补测。可用绳、杆、皮尺（绳、皮尺下端应系一重物），或自动仪器进行测量，以m 为单位，取一位小数。
3.水体面积
主要使用卫星遥感方法。
水体、植被、裸土等在可见光和近红外波段的反射光谱特性有着较大的差异。水体在近红外通道有很强的吸收，反射率极低，在可见光通道的反射率较近红外通道高。植被在可见光通道的反射率较近红外通道低。在近红外通道波长范围内，植被的反射率明显高于水体，而在可见光通道波长范围内，水体的反射率高于植被。裸土的反射率在可见光通道波长范围高于植被和水体，在近红外通道高于水体，低于植被。因此，对于近红外通道和可见光通道的反射率比值，在水体部分<1,在植被部分>1，而在植被稀少的裸土地带，处于1左右。利用这一特点可从可见光和近红外通道数据中提取地表水体信息。
水体面积计算即为计算等距经纬度投影图像中监测区域内被判识为水体的所有单个像素面积的总和。先求出单个像元面积ΔS ：
ΔS =Np ×N l (Np 为纬度方向距离；N l 为经度方向距离)
则水体面积即为所有象素面积的总和。
1n
i i S S ==?∑
式中，i 为像素序号，n 为水体的总像素数。
4.总有机碳（TOC ）
指溶解于水中的有机物总量，折合成碳计算。总有机碳含量是反映废水中有机物总量，是反映水体污染程度的重要指标，若相当多的有机污染物存在于水中，将直接影响水体的质量，对生活、生产造成
影响。
采用高温催化燃烧非分散红外检测法。其原理主要是，当含碳化合物在富氧环境下燃烧时，碳完全转化成CO2，经非散射性红外检测器（NDIR）检测，得到样品中的总碳含量（TC）。然后，样品被酸化，发生化学反应，并经非散射性红外检测器（NDIR）检测，得到样品中的总无机碳含量（TIC）。用总碳含量TC减去总无机碳含量TIC，即得到总有机碳（TOC）的值。
5.化学需氧量（COD）
化学需氧量（COD）也称耗氧量，是指水样在一定条件下，氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示。化学需氧量反应了水中受还原性物质污染的程度。基于水体被有机物污染是很普遍的现象，该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。
用重铬酸钾法进行测定。即在强酸性介质中，用重铬酸钾将水中的还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾量算出水样中的化学需氧量。以氧的mg/L表示。测定结果一般保留3位有效数字，对COD值小的水样，当计算出COD值小于10mg/L时，应表示为COD＜10mg/L。
6.生物需氧量（BOD）
生物需氧量（BOD），指含有机污染物及足够的溶解氧值的水样中，通过微生物的作用，使有机物降解的过程中消耗的氧的量。
生物需氧量（BOD）值愈大，水质污染愈严重。
生物需氧量测定采用微生物分解有机物的方法进行测定。可采用人工或仪器测定。单位为mg/L。
灾害
1.干旱
干旱是一种因长期无降水、少降水或降水异常偏少，而造成空气干燥、土壤缺水的气候现象。
干旱在气象学上有两种含义：一是干旱气候，一是干旱灾害。前者是指最大可能蒸散量比降水量大得多的一种气候现象，通常干旱气候是指用H.L.彭曼公式计算的最大可能蒸散量与年降水量的比值大于或等于3.5的地区。与干旱气候不同，干旱灾害是指某一具体的年、季或月的降水量比多年平均降水量显著偏少而发生的危害，它的发生区遍及全国。在干旱半干旱地区，由于降水量年际变化大，降水显著偏少的年份比较多，干旱灾害的发生频率往往比较高，而湿润气候区则相反。
用于描述气候干旱的指标有很多，诸如降水量、降水距平百分率、Z指数、Palmer指数等。气候干旱导致的干旱灾害使供水水源匮乏，危害作物生长、造成作物减产。干旱是我国农业生产上最严重的一种农业气象灾害。
①降水量（P）和降水量距平百分率(P a)
定义和计算方法见气象部分。
表1-1根据降水量和降水量距平百分率划分的干旱等级
等级类型降水量距平百分率(P a)[%]
（月尺度）
降水量距平百分率(P a)[%]
（季尺度）
1 无旱-50＜P a-25≤P a
2 轻旱-75＜P a ≤-50 -50≤P a＜-25
3 中旱-90＜P a ≤-75 -75＜P a ≤-50
4 重旱-99＜P a ≤-90 -90＜P a ≤-75
②标准化降水指数（SPI或Z）
由于不同时间尺度、不同地区降水量变化幅度很大，直接用降水量在时空尺度上很难相互比较，而且降水分布是一种偏态分布，不是正态分布，所以在许多降水分析中，采用 分布概率来描述降水量的
变化。标准化降水指标（简称SPI ）就是先求出降水量Γ分布概率，然后再正态标准化而得。其计算步骤为：
a.假设某时段降水量为随机变量x ，则其Γ分布的概率密度函数为：
β
γγγβ/1)(1)(x e x x f --Γ= 0>x (1)
?∞--=Γ01)(dx e x x γγ (2)
其中，β>0，γ>0分别为尺度和形状参数，β和γ可用极大似然估计方法求得：
A A 43
/411?++=γ (3)
γβ
?/?x = ........................(4) 其中 ∑=-=n i i x n x A 1lg 1lg (5)
式中，x i 为降水量资料样本，x 为降水量多年平均值。
确定概率密度函数中的参数后，对于某一年的降水量x 0，可求出随机变量x 小于x 0事件的概率为： ?∞=<00)()(dx x f x x P (6)
利用数值积分可以计算用（1）式代入（6）式后的事件概率近似估计值。
b.降水量为0时的事件概率由下式估计：
n m x P /)0(== (7)
式中，m 为降水量为0的样本数，n 为总样本数。
表1-2 根据标准化降水指数SPI 划分的干旱等级
等级
类型 SPI 值 累积频率 1
无旱 -0.5< SPI ＞31% 2
轻旱 -1.0< SPI ≤-0.5 16～31% 3
中旱 -1.5< SPI ≤-1.0 7～16% 4
重旱 -2.0< SPI ≤-1.5 2～7% 5 特旱 SPI ≤-2.0 <2%
c.对Γ分布概率进行正态标准化处理，即将（6）、（7）式求得的概率值代入标准化正态分布函数，即：
?∞
-=<02/0221
)(dx e x x P Z π (8)
对（8）式进行近似求解可得：
0.1))(()(1230
12+++++-=t d t d t d c t c t c t S Z ……………………(9) 其中，21
ln P t =，P 为（6）式或（7）式求得的概率，并当P >0.5时，P =1.0-P ，S =1；当P ≤0.5
时，S =-1。
515517.20=c ，802853.01=c ，010328.02=c ，
432788.11=d ，189269.02=d ，001308.03=d 。
由（9）式求得的Z 值也就是此标准化降水指数SPI 。
③相对湿润度指数(M i )
相对湿润度指数的定义可写成如下形式：
E E
P M i -=
式中，P 为某时段的降水量，E 为某时段的可能蒸散量，用Penman-Monteith 或Thornthwaite 方法计算。
表1-3 根据相对湿润度指数M i 划分的干旱等级
等级
类型 相对湿润度指数M i （月尺度） 相对湿润度指数M i （季尺度） 1
无旱 -0.50< M i -0.25< M i 2
轻旱 -0.75< M i ≤-0.50 -0.50< M i ≤-0.25 3
中旱 -0.90< M i ≤-0.75 -0.75< M i ≤-0.50 4
重旱 -0.99< M i ≤-0.90 -0.90< M i ≤-0.75 5 特旱 M i ≤-0.99 M i ≤-0.90
④综合干旱指数C i
由于发生干旱的原因是多方面的，影响干旱严重程度的因子很多，所以确定干旱的指标是一个复杂的问题。单一干旱指数无法满足要求。
气象干旱综合指数C i 是以标准化降水指数、相对湿润指数和降水量为基础建立的一种综合指数： 9
33Z M Z C i βγα++= 当C i ﹥0时，P 10 ≥ P a ；P 30 ≥1.5×P a ，并P 10 ≥P a /3；或P d ≥P a /2，则C i =C i ；否则C i =0。
当C i ﹤0，并P 10 ≥ E 0时，则C i =0.5×C i ；当P y ﹤200mm ，C i =0。
P a =200mm ，E 0 =E 5，当E 5 ＜5mm 时，则E 0 = 5mm 。
式中，Z 3、Z 9为近30天和90天标准化降水指数SPI ；M 3为近30天相对湿润度指数；E 5为近5天的可能蒸散量。P 10为近10天降水量，P 30为近30天降水量，P d 为近10天一日最大降水量，P y 为常年年降水量；α、γ、β为权重系数，分别取0.4、0.8、0.4。
表1-4 根据综合干旱指数C i 划分的干旱等级
等级
类型 C i 值 干旱影响程度 1
无旱 -0.6 轻旱 -1.2< C i ≤-0.6 降水较常年偏少，地表空气干燥，土壤出现水分不足，对农作物有轻微影响。 3 中旱 -1.8< C i ≤-1.2 降水持续较常年偏少，土壤表面干燥，土壤出现水分较严重不足，地表植物叶 片白天有萎蔫现象，对农作物和生态环境造成一定影响。 4 重旱 -2.4< C i ≤-1.8 土壤出现水分持续严重不足，土壤出现较厚的干土层，地表植物萎蔫、叶片干枯，果实脱落；对农作物和生态环境造成较严重影响，工业生产、人畜饮水产 生一定影响。 5 特旱 C i ≤-2.4 土壤出现水分长时间持续严重不足，地表植物干枯、死亡；对农作物和生态环 境造成严重影响、工业生产、人畜饮水产生较大影响。 ⑤土壤墒情干旱指数 表1-5 根据土壤相对湿度划分的干旱等级 等级 类型 20cm 深度土壤相对湿度 对农作物影响程度 1 无旱 R ＞60% 地表湿润，无旱象 2 轻旱 60≥ R ＞50% 地表蒸发量较小，近地表空气干燥 3 中旱 50≥ R ＞40% 土壤表面干燥，地表植物叶片白天有萎蔫现象 4 重旱 40≥ R ＞30% 土壤出现较厚的干土层，地表植物萎蔫、叶片干枯，果实脱落 5 特旱 R ≤30% 基本无土壤蒸发，地表植物干枯、死亡 土壤相对湿度，以重量含水率占田间持水量的百分比表示。 %100?=c f w R 式中，w 为土壤重量含水率；f c 为田间持水量。 土壤重量含水率： %100?-=d d w m m m W 式中，W 为土壤重量含水量，m w 为湿土重量，m d 为干土重量。 ⑥帕默尔干旱等级 帕默尔干旱指数计算步骤如下： a.统计水文帐，由长期气象资料序列计算出月水分平衡各分量的实际值、可能值及平均值，包括蒸散量、潜在蒸散量、径流量、潜在径流量、补水量、潜在补水量、失水量和潜在失水量； b.计算各气候常数和系数，包括蒸散系数、补水系数、径流系数、失水系数和气候特征值； c.计算出水分平衡各分量的气候适宜值，包括气候适宜蒸散量、气候适宜补水量、气候适宜径流量、气候适宜失水量和气候适宜降水量； d.计算水分盈亏值和水分距平指数； e.建立帕默尔干旱指数计算公式； f.对权重因子K 进行修正，计算最后的水分距平指数Z ； g.干期（或湿期）结束的度计算。 表1-6 根据帕默尔指数划分的干旱等级 级别 干旱等级 旱度指数（X ）范围划分 名称 危害程度 1 2 3 4 5 无旱 轻旱 中旱 重旱 特旱 无危害 轻微危害 中等危害 严重危害 特重危害 X ≥-0.99 -1.00≥ X ≥-1.99 -2.00≥ X ≥-2.99 -3.00≥ X ≥-2.99 X ≤-4.00 2.洪涝 由于大雨、暴雨引起河流泛滥、山洪暴发淹没农田，毁坏农业设施或因雨量过于集中，农田积水造成的洪灾和涝灾，此灾害多发生在沿江、沿河和湖泊洼地的农田。 作物受到洪涝灾害后的征状主要包括田地内积水（日数和深度）、植株被淹没状况（深度）、土壤湿度情况、叶（茎、穗、谷粒）变色（枯萎霉烂）、出现畸形穗、谷粒在穗上发芽等。 灾害发生后，主要记载天气气候情况、受害征状和受害程度。天气气候情况包括连续降水日数、过程降水量、日最大降水量及日期；植株受害程度反映作物受害的数量，主要统计其受害百分率。 3.连阴雨 连阴雨灾害是指连续出现4～5天以上的阴雨天气，土壤和空气长期潮湿，日照严重不足，使农作物生长发育不良及产量和质量遭受严重影响的灾害现象。 连阴雨的直接后果是气温持续偏低，无论是春、夏季或秋季，连阴雨造成的低温均可推迟作物的生长发育。 春季连阴雨主要危害春季作物的播种、出苗，影响小麦抽穗、扬花、灌浆，使受粉受阻，子粒不实；影响油菜开花，使荚果发育不正常。夏季连阴雨，影响收割、脱粒、晾晒，造成子粒发芽霉变，棉花落铃落蕾。秋季连阴雨，容易使作物子粒发芽、霉烂。 灾害发生后，主要记载连续阴雨日数、过程降水量以及作物受害后的特征状况。 4.冰雹 冰雹是一种局地性强、季节性明显、来势急、持续时间短，以砸伤为主的气象灾害，观测中专指直径在5mm 以上的固体降水。 轻雹：冰雹大小如豆粒，直径5mm 左右，降雹会造成植物的叶片被打落或打成麻状，作物茎秆折 断或打成秃茬子。中雹：冰雹大小如杏子、核桃，直径20～30mm，降雹时可将树木细枝打折，树干皮层打成“遍体鳞伤”，作物茎叶被打断成茬子，甘薯蔓被打烂。重雹：冰雹大小如鸡蛋、拳头，直径约30～70mm，各种作物地上部分会被砸光，地下部分也受到一定程度的伤害。 重点是记录分析发生范围、程度、发生频次，与常年比较。 采用地面观测调查与卫星遥感相结合的方式进行。 ①地面调查法 表1-7冰雹危害程度评定标准 等级受害症状 轻个别植株叶、花序、花蕾、子房、未熟果实受损，植株折断。 中部分植株叶、花序、花蕾、子房、未熟果实受损，植株折断。 重大部分植株茎杆折断、草倒伏、灌木、半灌木当年生枝条断落。 ②卫星遥感法 在灾害发生后，利用灾前和灾后的归一化植被指数进行对比。 △NDVI= NDVI灾后－NDVI灾前 再结合地面调查资料确定阈值，然后计算受灾面积。 5.霜冻 霜冻是指在植株生长季节里，夜间土壤和植株表面的温度下降到0℃以下使植株体内水分形成冰晶，造成植物受害的短时间低温冻害。春霜冻多出现在喜温作物的出苗（移栽）之后，而秋霜冻是在喜温作物成熟之前。 常用日最低气温和地面最低温度<0℃为霜冻的气候指标。霜冻受害程度视作物种类、生育期、生育期后天数等不同而不同。 采用地面观测调查与卫星遥感相结合的方式进行。 ①地面调查法 表1-8霜冻危害程度评定标准 等级受害症状 轻<10% 植株叶片变成褐色，叶子边缘、叶尖受害。 中10～50% 植株的叶片变成褐色，变黑、干枯。 重50～80% 大部分植株的叶片、花序、花蕾、未成熟果实受冻。 很重>80% 植株全部被冻死。 重点是记录分析发生范围、程度、发生频次，与常年比较。 ②卫星遥感法 在灾害发生4～7天后，利用灾前和灾后（4～7天时）的归一化植被指数进行对比。 △NDVI= NDVI灾后4-7天－NDVI灾前 再结合地面调查资料确定阈值，然后计算受灾面积。 6.低温冷害 在农作物生育期的重要阶段，气温比要求的偏低（但仍在0℃以上）而引起的农作物生育期延迟，或使生殖器官的生理机能受到损害，最终造成减产的危害。 冷害具有明显的地域性，也有不同的名称。如：春季，发生在长江流域的低温烂秧天气，人们称为春季低温冷害，有时也称“倒春寒”；秋季，长江流域稻穗扬花期遭受的低温冷害，称“桂花寒”，而华南一带称“寒露风”。 冷害因发生天气条件不同，分为不同类型。低温、寡照、多雨条件下为“湿冷型”；天气晴朗时，有明显降温的为“晴冷型”；持续低温天气下的为“持续型”。 重点是记录分析发生范围、程度、发生频次，与常年比较。 7.干热风 目录 摘要 (1) 一课程设计任务和功能要求 (1) 二设计应用背景 (1) 三系统分析 (1) 1．总体设计方案 (1) 2. 硬件设计 (2) … 3. 软件设计 (2) 4. 难点分析 (3) 四实施方案 (4) 1. 传感器模块设计 (4) 风速传感器模块 (4) 温度传感器模块 (5) 湿度传感器模块 (7) 2. 优缺点分析及成本 (9) > 五设计总结 (10) 六参考文献 (10) 七成员及分工情况 (10) 摘要 介绍一个小型多功能气象监测系统，该气象监测系统通过各类风速、风向、温度、湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析并通过LCD显示。 关键词：风速风向传感器；单片机；温湿度传感器 一课程设计任务和功能要求 现通过传感器设计一款既能测量温湿度也可同时测量风速风向的设备，可服务于生产、生活的众多领域。 二设计应用背景 现在社会高度发达，气象状况变化万千，气象监测和灾害预警工程对于保障社会经济发展和人民生产生活有重要意义，气候状况对经济活动的影响也越累越显著，人们需要实时了解当前的气象状况。风速、风向以及温度湿度测量是气象监测的一项重要内容。 该气象监测系统通过各类风速风向温度湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析，并传输到终端平台。可以达到无人监管，数据自动传输，更加省时省力方便快捷。 三系统分析 1．总体设计方案 小型自动气象站主要由三大功能模块组成，分别为主控模块、信号采集模块、显示模块。小型自动气象站的组成框图如图1所示 图1 小型气象系统框图 2. 硬件设计 小型多功能气象监测系统其工作原理如图2所示，它以C8051F020单片机为 核心，通过风速、温度、湿度传感器将检测到的数据进行汇总分析，单片机驱动LCD 显示屏将风速、温度、湿度显示出来，以便于气象分析人员分析气象数据得出当前的气象特征，进而对气象可能影响到的事物做出规划，起到预防作用，减少不必要的损失。 图2 硬件连接图 3. 软件设计 单片机软件设计程序主要包括里初始化程序；输出实时风力风向、温度湿度 温度传感器 数 据 风速传感器 湿度传感器 单片机 电源电路 按键控制 LCD 显示 各类气象探测环境的技术规定（试行） （中国气象局 1998年5月） 本规定经中国气象局批准，以中气业发[1997]43号通知颁发，自1998年1月1日开始执行。 准确可靠的气象观测资料，是气象部门研究天气和气候变化规律，充分利用气候资源为国民经济、国防建设提供气象服务，进行国际气象情报交换的基本依据。为确保这些资料准确可靠，长期稳定。特制定各类气象探测环境的技术规定。 第一条：本规定适用于被中国气象局和各省（自治区、直辖市）气象局列入气象探测站网的台站点。 第二条：对基准气候站观测环境的技术要求： 一、基准气候站周围的建筑物、树木和其它遮挡物边缘与基准气候站边缘的距离，必须为遮挡物高度的10倍以远； 二、基准气候站周围的工程设施边缘与基准气候站边缘(围墙)的距离要求:铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远)；公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为100米以远； 三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，其与基准气候站边缘(围墙)的距离必须为500米以远； 四、观测场四周10米内不能种植高杆(1米以上)作物，以保证气流畅通。 第三条：对基本气象站观测环境的技术要求 一、基本气象站周围的成排(从观测场围栏外缘起量，视宽角>22.5度，下同)建筑物、树木和其它遮挡物边缘与基本气象站观测场围栏的距离，必须为遮挡物高度的10倍以远;基本气象站观测场围栏与四周孤立(从观测场围栏外缘起量，视宽角≤22.5度，下同)障碍物的距离，至少是该障碍物高度的8倍以上;两孤立障碍物最近的横向距离不得小于30米。 二、基本气象站周围的工程设施边缘与基本气象站观测场围栏的距离要求：铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远);公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为100米以远; 三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，为观测环境有害的污染源，其边缘与基本气象站观测场围栏的距离必须为500米以远。 四、观测场四周10米内不能种植高杆(1米以上)作物，以保证气流畅通。 第四条：对一般气象站观测环境的技术要求： 一、地面气象观测场围栏(外缘)与四周孤立障碍物的距离，至少是该障碍物高度的3倍以上;两孤立障碍物最近的横向距离不得小于30米。距离成排障碍物距离至少是该障碍物高度的8倍以上; 二、一般气象站周围的工程设施边缘与观测场围栏的距离要求：铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远);公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为50米以远。 三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，其边缘与一般气象站边缘的距离必须为300米以远。 吉林省环境气象监测预报业务平台系统需求 一、设计原则 （一）先进性 保证整个系统功能和性能的前提下，最大限度地应用国内最新产品和采用成熟、可继承、具备广阔发展前景的先进技术。 （二）实用性和完备性 系统应体现实用性，功能齐全完备，能与业务和日常管理紧密结合，能够最大限度地满足实际工作要求。 系统应易于操作、易于更新、易于管理，界面友好，数据组织灵活，能满足各层次用户的使用要求。 （三）标准化和通用性 系统设计应符合软件设计的基本要求，强调标准化、规范化和统一化，保证数据格式的标准化、数据编码的标准化、数据规范的标准化。 （四）安全性 （1）系统运行稳定，计算结果准确；不造成死机、“假死”等状态；具有良好的安全性，保证数据不外泄。 （2）系统可以有效地抵御外部入侵，保护内部的相关的基础数据、业务数据、分析数据。保障系统数据库以及系统本身不被攻击、盗取。 （3）系统具有有效的数据加密机制，保障数据在网络传输时的安全性。防止数据被不良用户盗取或者丢失。 （五）灵活性 系统在设计过程中，要充分考虑到今后系统的变化、服务的扩展和更新等变化因素，在数据库存储、数据库容量、发布终端管理以及系统功能方面都尽量以模块化、组件化的方式进行设计开发，保障系统的灵活度。 （六）可拓展性 随着终端和用户类型以及发布手段的不断增加和完善，预留可满足扩展的接口，便于以后业务拓展的需求。 三、建设内容要求 本系统主要建设内容是建立基于web的吉林省环境气象监测预报业务平台，服务器位于吉林省气象局，相关部门可以授权应用。此外还需建立为对该系统提供支持的数据库。 (一)整体框架 吉林省环境气象监测预报业务平台主要包括环境气象监测、环境气象预报、环境气象服务产品、预报质量检验以及帮助5个主要部分（子系统）。 （二）各子系统功能 1、环境气象监测子系统功能 环境气象监测子系统包括主要污染物实时监测和气象条件实时监测两部分。 （1）主要污染物实时监测 主要开发查询、统计分析和报警功能。查询功能要求在GIS底图上将吉林省现有的污染观测数据实时显示，需要显示的主要有吉林省气象局环境气象监测站点50米高度PM10、,PM2.5实时数据以及环保局目前网上现有的10个站点的6种污染物（PM10、,PM2.5、 SO2 NO2 、CO、O3）1小时、24小时浓度、IAQI以及AQI数据。 当日实时数据要求以曲线形式显示。 任意时段日值（浓度、AQI）查询以曲线图方式显示。 统计功能开发：可选取任意时段日值和小时值进行统计分析，可显示期间平均浓度、最大值、最小值。 报警功能：PM2.5达到或超过150微克/立方米或AQI达到或超过150（中度污染）立即报警。 （2）气象条件实时监测分析 主要开发查询、统计分析和报警功能。 气象条件实时监测主要包含烟、雾、霾、降水的实时监测以及环流形势、水汽、风、逆温、混合层高度、理查逊数、稳定度等气象参数分析实时观测。 烟、雾、霾提取人工站（3小时1次）报文以及WS报进行监测，实时显示当日出现情况（包括出现时间），并可按时间进行3小时间隔或选取任意日进行查询。一旦监测到雾、霾立即报警。 统计功能要求能统计任意时间段（日）烟雾霾出现情况。 国务院办公厅关于加强气象灾害监测预警 及信息发布工作的意见 国办发〔2011〕33号 各省、自治区、直辖市人民政府，国务院各部委、各直属机构：加强气象灾害监测预警及信息发布是防灾减灾工作的关键环节，是防御和减轻灾害损失的重要基础。经过多年不懈努力，我国气象灾害监测预警及信息发布能力大幅提升，但局地性和突发性气象灾害监测预警能力不够强、信息快速发布传播机制不完善、预警信息覆盖存在“盲区”等问题在一些地方仍然比较突出。为有效应对全球气候变化加剧、极端气象灾害多发频发的严峻形势，切实做好气象灾害监测预警及信息发布工作，经国务院同意，现提出如下意见： 一、总体要求和工作目标 （一）总体要求。深入贯彻落实科学发展观，坚持以人为本、预防为主，政府主导、部门联动，统一发布、分级负责，以保障人民生命财产安全为根本，以提高预警信息发布时效性和覆盖面为重点，依靠法制、依靠科技、依靠基层，进一步完善气象灾害监测预报网络，加快推进信息发布系统建设，积极拓宽预警信息传播渠道，着力健全预警联动工作机制，努力做到监测到位、预报准确、预警及时、应对高效，最大程度减轻灾害损失，为经济社会发展创造良好条件。 （二）工作目标。加快构建气象灾害实时监测、短临预警和中短期预报无缝衔接，预警信息发布、传播、接收快捷高效的监测预警体系。力争到2015年，灾害性天气预警信息提前15—30分钟以上发出， 气象灾害预警信息公众覆盖率达到90%以上。到2020年，建成功能齐全、科学高效、覆盖城乡和沿海的气象灾害监测预警及信息发布系统，气象灾害监测预报预警能力进一步提升，预警信息发布时效性进一步提高，基本消除预警信息发布“盲区”。 二、提高监测预报能力 （三）加强监测网络建设。加快推进气象卫星、新一代天气雷达、高性能计算机系统等工程建设，建成气象灾害立体观测网，实现对重点区域气象灾害的全天候、高时空分辨率、高精度连续监测。加强交通和通信干线、重要输电线路沿线、重要输油（气）设施、重要水利工程、重点经济开发区、重点林区和旅游区等的气象监测设施建设，尽快构建国土、气象、水利等部门联合的监测预警信息共享平台。加强海上、青藏高原及边远地区等监测站点稀疏区气象灾害监测设施建设，加密台风、风暴潮易发地气象、海洋监测网络布点，实现灾害易发区乡村两级气象灾害监测设施全覆盖。强化粮食主产区、重点林区、生态保护重点区、水资源开发利用和保护重点区旱情监测，加密布设土壤水分、墒情和地下水监测设施。加强移动应急观测系统、应急通信保障系统建设，提升预报预警和信息发布支撑能力。 （四）强化监测预报工作。进一步加强城市、乡村、江河流域、水库库区等重点区域气象灾害监测预报，着力提高对中小尺度灾害性天气的预报精度。在台风、强降雨、暴雪、冰冻、沙尘暴等灾害性天气来临前，要加密观测、滚动会商和准确预报，特别要针对突发暴雨、强对流天气等强化实况监测和实时预警，对灾害发生时间、强度、变化趋势以及影响区域等进行科学研判，提高预报精细化水平。要建立 网格化的电网气象监测预警系统功能设计与实例研究 摘要：随着电力建设的快速发展，对供电质量可靠性指标的要求日益提高供电 可靠性，保证主网安全运行是电网发展的基本要求随着社会经济的发展，气象灾 害对电力生产的影响越来越明显由于架空输电线路范围广，变电站设备多次暴露 在自然环境中。一旦暴雨、雷电、冰雪等气象灾害来临，电力系统的安全运行将 面临巨大考验。线路跳闸时有发生，严重影响电力系统供电安全生产。 关键词：网格化；电网气象；监测预警；实例 引言 电网气象监测预警的实质是分析气象信息与电网故障的相关性研究是分析不 同数据或特征之间的关系，通过相关性分析找出不同类型数据之间的相关性或非 相关性，进一步分析不同类型数据之间的关系强度。如完全相关和不完全相关， 最后可以建立不同类型数据之间的关系转换模型。 在本课题的研究中，在对网格气象数据和网格设备数据进行相关分析的基础上，建立了网格气象监测预警系统以电网气象数据为基础，分析了各种气象要素 对电网设备的影响，如受大风影响的架空线路、受强降雨影响的车站和房间分析，结合以往电网事故造成的气象条件数据，包括什么样的气象条件造成事故的因素、发生的事故种类、事故的影响等信息，决定未来气象条件下是否存在电网故障的 风险，从而达到电网气象监测和预警的目的。 1电网气象监测预警系统构建方案 （1）系统建设目标 1.获取各种形式的气象源数据，如自动气象站、雷达估测降水量、基于网格 的精确预报等，实现对灾害性天气的精确监测和预报。 2.建立基于gis系统的网格气象平台，显示气象数据、地理数据和网格设备数据，直观显示灾害性天气的影响范围，准确定位灾害性天气影响的网格设备。 3.加强气象资料在每年汛期电网日常工作中的应用，通过系统分析汛期可能 受暴雨天气影响的重点防洪设备，使运行维护人员在重点检查、勘察、抢修中更 有针对性，故障排除和补救。 （2）系统建设原则 系统的规划和建设遵循以下原则：一是加强基础设施建设和实用性建设，坚 持实践第一，具有可扩展性和前瞻性；二是采用气象部门和电力部门的标准和规范，紧密衔接基础业务；三是先进性与适用性的统一；四是加强服务建设，保证 应用效果，加强电网指挥决策服务支持能力。 基于地理关系模型：系统基于完整、系统、准确的地理关系模型，以地理信 息数据为底层基础数据，将各类气象探测数据、预报数据、行政区域、电网基础 设施基础数据附加到地理属性上在基础地理信息数据的基础上，形成完整的地理 信息载体复杂的空间气象信息、属性数据和业务信息通过地图系统以地理的形式 直接显示出来。面向对象和所见即所得的设计和操作方法：系统以面向对象的方 式提供各种操作方法，采用“面向对象的操作方法”和“所见即所得的操作接口”。 充分发挥地理信息系统和可视化技术的特点，以图形和动画的方式面对用户，信 息的表达更加直观高效，摆脱了用户不得不面对的大量枯燥的表格和文本信息， 从中可以进行数据挖掘，实现可视化、直观的显示。 围绕决策服务，不断完善各种气象探测基础设施，不断强化探测时空密度， 环境气象监测仪基本原理 农业气象灾害给农业生产造成了严重的影响，也严重威胁这人类赖以生存的粮食、水和生态环境，因此在当前全球气象灾害频繁发生的大背景下，加强和完善农业环境气象监测旧版的尤为重要了。利用托普云农环境气象监测仪开展干旱、洪涝、冷害等灾害的动态监测，可以从宏观和微观角度来全面监测农业气象灾害的发生发展，有助于建立高效、及时、准确的灾害监测预警系统。 环境气象监测仪随着农业的发展和改造升级，现代农业环境气象监测必须摆脱过去那种落后的检测方式和面貌，继而应用科技含量更高，监测精度更准、稳定性更好的环境气象监测仪来加强农业环境气象监测。它可以在野外独立完成对风速、风向、雨量、空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度、等农业气象要素参数的全天候现场精确自动监测，并在一定的时间内进行数据更新，在它的帮助之下，农业工作者可以更加轻松的获取实时、历史气象数据，了解气象的变化情况，实现地面观测与气象资料的有机结合，这样更加有利于完善农业环境气象监测，实现农业环境预测预报工作的科学化、规范化和标准化。 托普云农环境气象监测仪在现代农业生产中的应用，不仅提高了农业防灾抗灾的能力，有效保证了各项农业生产的顺利进行，同时也更加有利于维护农业原有的生态环境，为开展科学农业生产作业提供了科学的依据，在环境气象监测仪的帮助下，作物会生长的更好，产量和品质也会更高，符合农民开展农业生产的基本利益，因此受到广大农民朋友和农业科技工作者的一致认可。 一、托普云农环境气象监测仪工作原理： 托普云农环境气象监测仪采用GPRS或GSM传输方式，主要适合于长距离之间数据的收发。GPRS通讯方式是采集点采集数据后，通过GPRS或GSM上传网络，用户可利用任意一台可以上网的电脑登陆并查看数据，农业环境监测站稳定可靠，解决了同行业利用移动无线IP传输通讯经常掉线的麻烦。数据稳定可靠无需担心突然断线，通讯费用按流量计费，适用于数据量大的应用模式。 大气压力、光照度、露点、直接辐射、日照、光合有效辐射、紫外辐射、蒸发、二氧化碳等传感器 区域气象自动监测系统设计及建设 近年来，气象综合观测系统建设快速发展，全国地面气象观测站已全部完成自动气象站的建设，区域自动气象站作为综合观测体系的重要组成部分具有量大面广特点，并且由省级保障部门进行技术指导，市、县两级保障。随着对气象观测数据的精度要求越来越高，根据新一代气象观测网络建设的规划，已建成1657个新型区域自动气象观测站，实现了区域自动气象站全省乡镇全覆盖和618 个山洪地质灾害点气象监测，加上土壤水分观测自动气象站、交通气象自动气象站的建设，共同为气象预报预测、决策气象服务、公共气象服务、气象防灾减灾发挥了极其重要的作用。 区域气象自动监测系统是针对区域范围内，可能会对人的生产生活造成影响的气象要素，进行长时间区域范围内不间断的准确监测而设计开发的一款标准区域气象监测站。主要应用于城市降水网络、山洪预警、森林生态、核电厂环境监测等应用。主要监测要素是雨量、风向、风速、太阳辐射、气压、温度、湿度等气象参数。 一、系统内容 该区域气象监测系统是方大天云设计的支持站点参数、实时数据、历史数据、加密间隔、运行状态等信息的远程维护，极大地方便了用户使用和日常维护工作。此外自动站可实现自动电源管理，数据自动 采集、存储、通讯、分析等功能，能够满足灾害性天气监测、降水过程加密观测及多种形式气象保障和气象服务的需求。 二、系统指标 风速 0～60m/s；精度：3%（0-35m/s）；5%（>35m/s） 风向 0～359.9°；精度：±3° 降水强度 0～200mm/h；精度：5% 降水类型雨/雪 大气压力 300～1200 hPa；精度：±1.5hPa 空气温度 -50～60°C；精度：±0.2°C(-20～+50°C)‘±0.5°C(>-30°C 空气湿度 0～100%RH；精度：±2%RH 通讯接口 RS232/RS485，板载GPRS 供电方式交流220V/太阳能+蓄电池 工作环境温度 -50～+50℃ 工作相对湿度 0～100%RH 防护等级 IP65 可靠性免维护,防盐雾，防尘 功耗 3-30W 三、功能特点 具有极强针对性的区域范围气象监测设备 第二部分 自动气象站监控软件 SAWSS 第1章概述 自动气象站监控软件（SAWSS）是自动气象站采集器与计算机的接口软件。它能实现对采集器的控制；将采集器中的数据实时的调取到计算机中，显示在实时数据监测窗口，写入规定的采集数据文件和实时传输数据文件；对各传感器和采集器的运行状态进行实时监控；与地面气象测报业务软件挂接，可以实现气象台站各项地面气象测报业务的处理；还能与中心站相联实现自动气象站的组网。 SAWSS与自动站采集接口采用ActiveX DLL的方式进行连接，不同型号的自动气象站只要遵循自动气象站数据接口标准，建立相应的动态库，即可实现与本软件的挂接。目前可以挂接的自动气象站包括华创升达高科技发展中心和气象仪器厂的CAWS系列、Vaisala公司的Milos系列、气象仪器厂的DYYZⅡ系列、无线电研究所的ZQZ_CⅡ系列和省气象技术装备中心的ZDZII型。 该软件主要包括数据采集、数据查询、自动站维护、系统参数、工具和帮助等功能。系统参数中的台站参数、地面审核规则库、辐射审核数据、辐射表检定数据、文件传输路径设置和工具中的文件传输、大气浑浊度计算与地面气象测报业务软件中的容相同，故在本手册中不再说明。 在Windows系统的“开始”菜单上选择“程序”→“地面气象测报业务系统软件 2004”→“监控软件”并点击，或者双击桌面上的“自动气象站监控软件”图标，即可运行。软件主窗口如下： 在软件菜单中，可按不同功能需求进行相应菜单的选择，对于常用的菜单项提供了快捷键和工 具条上的快捷按钮方式，即用Ctrl +<某一字符>或鼠标左键点击相应图标，则可进行相应容。 在工具条上，按不同的功能组合将菜单快捷按钮分成了若干块，右端为监控软件有关功能的运行状态，其中“网络主通道”和“网络辅通道”指示灯表示的是自动气象站组网后与中心站的通讯连接状态，红灯表示通道不通，绿灯表示通道为联通；“自动站”指示灯表示的是自动站监控软件与采集器的工作状态，红灯表示监控软件与采集器不能或没有挂接，黄灯表示监控软件与采集器处于通讯状态，绿灯表示监控软件没有对采集器进行操作，监控软件处于空闲状态；“系统”指示灯表示监控软件运行状态，当软件开始运行时若能正确读取台站参数，则在软件运行过程中该指示灯为红、橙闪烁，否则指示灯一直为红色。在窗口底部的状态条，显示有自动站的工作状态以及字母键、数字键、插入键的状态和系统的时间。 软件运行后，根据“系统参数”的“选项”中对“运行设置”的“采集控制”设置情况，判断是否进入自动气象站实时采集，当“数据采集”被选中，若初始化成功，则自动进入数据采集。 自动气象站采集数据文件存放路径为软件安装的下级文件夹 AwsSource，它由“..\SysConfig\”文件夹下的SysPara.ini文件的“AwsFilePath”变量确定。 空气质量监测技术，可保持环境合规性，高效运营并提前计划。我们一直坚信环境情报解决空气质量挑战的能力。我们的技术是10年来实施气象和空气质量解决方案以应对各种行业的复杂环境的经验的产物。空气质量是我们业务的核心。成功是您的核心。公园气象站的解决方案旨在供空气环保健康监测使用。我们将产品设计的重点放在您的特定要求上，因此您可以避免不必要的细节，并直接获得实现运营目标所需的相关可操作信息。 我们基于云的空气质量管理系统旨在通过数据捕获，可视化，分析，预测和报告为您的运营提供可行的见解。市场上没有其他的空气质量解决方案能够以这种用户友好的实用形式为您的运营带来同样水平的科学和技术卓越成就。适用于多个行业的空气质量管理解决方案。公园空气质量解决方案非常适合跨不同行业的各种实时空气质量监测和管理要求。我们专注于将数据转化为行动团队的行动，与本地天气同时可视化多参数空气质量监测网络，以识别正在发生的问题，通过空气质量监测警报管理连续的环境监测系统，生成自动的空气质量合规数据，以报告您对环境的影响并向监管机构提供信息，使周围社区可以通过面向公众的界面提交空气质量，灰尘和异味的观测结果，确认或驳回社区空气质量，粉尘和异味投诉的责任，以便采取措施降低风险，访问历史数据以提高透明度并向利益相关者证明负责任的运营，确定可能的空气质量，粉尘和气味事件来源，确定周边社区的“热点”和关注区域，以避免进一步影响，通过详细评估CO2和NOx排放，更深入地了解机场的空气质量和温室气体排放，提前72小时在您的站点上模拟空气质量和粉尘排放速率和浓度，使用高分辨率天气预报计划更好的时间进行排放活动，避免不利影响并就即将发生的风险向人员提供建议，运行多个操作方案以告知操作策略和排放控制方案，利用环境情报的力量来影响空气质量。 环境气象监测系统的功能特点及技术参数 环境气象监测系统也称为小型气象站、小型自动气象站，专业用于采集空气中温度、湿度、光照强度、风速风向、降雨量等气象参数。NL-5G环境气象监测系统实现对设施农业综合生态信息自动监控、对环境进行自动控制和智能化管理。 托普云农环境气象监测系统也称为农林小气候采集系统、农林小气候信息采集系统，专业用于采集空气中温度、湿度、光照强度、风速风向、降雨量等气象参数。 环境气象监测系统/农林小气候采集系统技术参数： 太阳能板：10wp 备用适配器电源：DC9V/1A 整机功率：≤1.5W 存储容量：1M本地+4G（SD卡）： 坐标精度：3位小数，±0.05分（≤50M）：N：0~90 ° E:0~180° 防水等级：IP54 小型气象站/农林小气候采集系统可选配的参数如下： 数字温湿度传感器（含露点和不含露点两种）、数字气压传感器、数字光照强度传感器数字光合有效辐射传感器、数字CO2传感器、数字风向传感器、数字风速传感器、数字雨量传感器、数字地温传感器、数字土壤水份传感器、数字土壤盐分传感器、有效辐射总辐射传感器。 环境气象监测系统/农林小气候采集系统手持机功能： 1、采用不锈钢材料，防水性好。 2、大屏幕点阵式液晶显示，全中文菜单操作。 3、可时设置采样间隔，自动记录数据并存储。 4、内置SD卡，最多可存4000万组数据，即可在主机上查看数据，也可导入计算机进行查看。 5、意外断电后，已保存在SD卡里的数据不丢失。 6、探头具有一致性，最多可接十几种传感器。不同气象参数的传感器接口可以互换，不影响精度。 7、低功耗设计，运行时最低功耗仅300uA 环境气象监测系统上位机软件功能： 1、显示每种参数过程曲线趋势，最大值、最小值、平均值显示查看，放大、缩小功能。 2、具有设置超限区域着色功能，显示更直观，为客户带来更多便捷。 3、可将存储记录的数据以EXCEL格式备份保存，方便以后调用。 4、每种参数的报表、曲线图均可选择时段查询查看，并可通过计算机打印。 5、曲线坐标均可自行设置和移动，分析历史走向更清晰、时间把握更明朗。 6、完全兼容市场上所有的32位Windows系统。 研究对象就是气象服务业 目标是形成能够指导现代气象服务业发展的理论和服务技术方法体系 气象服务业的定位（了解） 1、气象服务在气象事业中的定位 （1）气象服务在气象业务技术体系中的定位 a 气象服务技术既是气象基本科学技术的延伸，又是气象基本科学技术的发展 b 气象服务业务分系统是整个气象业务系统的窗口和出口 c.气象服务业在气象业务技术体系中的定位 （2）气象服务在气象事业中的定位 气象服务是气象工作的出发点和归宿 气象服务是气象工作的立业之本 2、气象服务在国民经济中的定位 气象事业是服务于经济建设、国防建设、社会发展和人民生活的基础性公益事业。 气象服务学研究的总体思路和方法 1、以促进气象服务业的发展为根本宗旨，以解决气象服务实践中的实际问题为主要目标 2、软硬并举，相互促进：例如如何认识服务需求发展规律，规划服务业的发展；如何根据服务业的行业特点和运行规律，建立科学的组织结构和运行机制 3、在移植的基础上集成创新 4、在总结气象服务实践经验和已有初步成果的基础上提炼创新 气象服务的分类：从气象服务的性质、内容、对象以及手段四个层面对气象服务进行分类气象服务的分类： 一、气象服务的性质分类1）基本公益服务（公益无偿服务）产品I p≥0.5 2）附加公益服务（成本补偿性有偿服务）产品I p＜0.5 公益性指数I p=SXD 3）商业性服务产品气象商品，必须具有气象公共产品所不具备的新价值和特有的交换价值二、气象服务的内容分类1）、气象信息服务a气象情报信息服务b气象预报信息服务 2）、气象工程技术服务 3）、气象科技综合咨询服务 三、气象服务的对象分类：决策气象服务公众气象服务专用气象服务 四、气象服务的手段分类：1、印刷品气象信息服务2、电话气象信息服务3、广播、电视气象信息服务4、警报器气象信息服务5、计算机网络及因特网气象信息服务 Chapter 2 气象服务的科学技术基础:服务对象系统具有气象可控性；气象对该服务对象系统的制约关系具有可测性；相关的气象因子本身也具有可测性 系统可控性：系统可以通过适当改变某些条件来实现状态控制的性质称为系统的可控性。系统的气象可控性：如果某系统的状态受制于气象环境，而且这种气象环境是可调控的或气象环境对它的影响是可调控的，则称该系统具有气象可控性。 气象制约关系的可测性也是相对的。实际的是指在能够满足用户需求精度条件的可测性。这种可测性将随着科学技术的发展而不断拓展。 气象制约关系可测性是指在一定的科学技术条件下可以获知（实测或推测得到）的气象对某一对象系统的制约关系。 气象控制因子：把为利用气象条件对用户系统的制约规律而实行有效气象控制所必须适时提供的气象因子称之为气象控制因子 气象控制因子的可测性是指在当前科学技术水平下可以通过一定的科学技术手段测得（实测或预测）这个气象控制因子。 一、系统功能概述和用途 《道路交通气象智能监测预警系统》是针对交通管理行业部门的应用需求，结合现代尖端计算机应用技术手段而研制成功的高性能的自动化监测设备，可自动实时监测大雾、低能见度、路面结冰、路面高温、大风、强降雨、降雪、冰雹等多种异常道路交通状况，可通过多种有线和无线通信网络及时向指挥中心报警，同时系统还可以将现场实时视频图像信息通过网络发送到指挥中心，使得交通管理部门可以直观地观察现场实际状况，为交通管理部门提供可靠的辅助决策依据。 二、技术水平 本系统采用的设备和技术原理在国内外均处于领先水平。 三、产品性能 1、系统组成 本系统由监测系统、处理系统和应用系统三个系统组成。 ①监测系统：由高速公路沿线的各个交通气象监测站组成，主要作用是对各种气象要素进行实时监测，获取系统的原始数据； ②处理系统：由数据处理中心和交通气象管理部门的数据处理中心组成，主要作用是收集处理交通气象监测站的数据，管理各个应用子系统，是系统的处理核心； ③应用系统：由灾害天气应急处理部门、Internet浏览、用户短信、报警、 大屏显示组成，主要作用是提供给各级用户良好接口。 2、交通气象监测站模块组成 中央处理模块 数据采集模块 传感器部分 电源管理模块 数据存储模块 网络通信模块 雷电防护模块 3、交通气象站基本结构 本系统采用美国HAZE系列胶体电池，性能稳定可靠，充放电转换效率高。电池在太阳能方面的应用经常受到不良天气状况的影响,因而系统对电池的充电能力受到很大的限制, 基于此原因,充电电压的设定应该最充分考虑到可利用的充电时间长短等条件, 在条件许可的情况下, 尽可能采用大电流充电, 对确保电池充足电是非常有帮助的。充电电流的设置范围变化较大, 可以是从0.01至5 I10, 但是, 充电电压必须严格限制在 2.3-2.4VPC每单格的范围。每天的放电容量在0.2C100以下的, 充电电压的设置为: 2.30-2.35VPC每单格。每天的放电容量在0.2C100以上的, 充电电压的设置为: 2.35-2.40VPC每单格。 (以上是基于环境温度为20oC的条件下的设置, 如果月平均温度在10oC以下, 则充电电压的设置应按温度每降低1oC,电压提高0.03V进行设置)。 12、防雷部分 防雷器件在气象观测规范中有明确的规定，要求设备遭受雷击的情况下保证设备正常运行，并带有自恢复的特性。针对直击雷，一般采用施工安装避雷针的方式对设备进行保护；而感应雷则需要在各个接口进行防雷保护。因此，针对感应雷，设备包含完善的防雷措施，保护设备免受损害。 一、统设计原则 贯彻公安部关于“预防为主”、“人防与科技防相结合”的安全管理方针。 整个视频监控系统设计先进，配置合理，符合标准化、规范化、现代化的要求。 系统设计和设备选型，充分考虑系统的可靠性、实用性、先进性和经济性。 分布式监控，集中式管理，智能化设置、人性化操作。 系统中局部故障不影响系统全局的正常工作，系统稳定，易维护。 系统具备很强的扩展能力，为以后的系统更新、升级、扩展，预留了很大的空间。 多种网络接入方式，适合各种网络环境，应用领域广泛。https://www.doczj.com/doc/4b9181990.html, 二、用户需求 气象观测场是采集地面气象观测数据的重要场所，保障气象设备的安全，是气象工作的一项重要工作内容。 保护范围为25×25平方米的室外区域，有效覆盖整个站区，非工作检测人员、偷盗等，有告警提示，误抱率极低。 监控系统要求24小时、全天候不间断连续工作。 保证视频随时随地可以打开浏览实时图像，保证视频文件不间断录像。 采用室外型球机，实现动态帧检测报警功能，告警信息通过网络传输到中心服务器处理。告警方式有多种；灯光、声讯、文字、跳出视频画面、启动录像等等，多种方式，保证及时、准确、可靠。且有录像资料壳查询。 为增强报警的准确率，可考虑增加红外对射监控装备。 气象观测场所在的气象台站可提供基于光纤的远程数据通信接口，可用于视频监控系统的数据带宽正常情况下>100Kbps，峰值可用>400Kbps。 系统的管理采用分级权限，不同的人员具有不同的使用权限。 提供多级权限管理，参数调整设定，提供WEB浏览方式，可以提供光纤LAN接口，共有80点，全部为室外动点，室外动点均须为日夜转换型。 系统处于安全监控状态时不要求实时画面传输，视频传输速率只要满足入侵报警需要即可，后台监控录像应以较低带宽方式(<100Kbps)。若由中心站激活某画面进行浏览，应适当提高带宽占用(200-800Kbps)，以提供流畅的视频画面。 中心站应能够提供录像、检索、播放等系统管理方式。 三、方案设计 4.1组网方式 视频采集、编码压缩、网络传输是通过CNVS-101A网络视频服务器完成的。 “前端监控点”摄像机采集的视频信号，经过网络视频服务器进行编码压缩处理后，通过网络传到“监控中心”。 CNVS-101A组成的网络监控系统中，在帧速率可达25帧/秒的条件下，每路视频数据上传占用带宽约300Kbps(MPEG4压缩方式，如果采用H.264压缩方式的设备，带宽占用在150～200Kbps)。 网络视频服务器是标准IP设备。支持各种方式接入网络。支持固定公网IP，也支持DHCP 自动获取IP，也支持PPPoE动态拨号。 充分利用用户本地的网络环境，在网络连通到的场所，都可以随时随地、远程观看控制本系统的每个视频监控点。 4.2前端监测点 组成：摄像机、云台设备、网络视频服务器。 摄像头的视频通视频线接入网络视频服务器；网络视频服务器就近接入生活区的本地网络；视频数据通过网络传输到监控中心，完成统一管理、用户设置、权限分配、图像存储、联动 一、名词解释(10分) 1. 数据交换：在多个数据终端设备（DTE）之间，为任意两个终端设备建立数据通信临时互连通路的过程称为数据交换。 2.CEMS系统：CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的缩写,是指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置,被称为“烟气自动监控系统”,亦称“烟气排放连续监测系统”或“烟气在线监测系统”。 3. 数据的有效性审核：自动监测数据有效性审核是指环保部门按照国家发布的标准、规范等对自动监测设备定期进行的监督考核，确定自动监测设备能否正常运行。国控企业污染源自动监测设备在正常运行状态下所提供的实时监测数据，即为通过有效性审核的污染源自动监测数据。 4. 零气：零气是指调整气体分析仪最小刻度的气体，以及进入分析仪时显示为零的气体。零气应不含有待侧成分或干扰物质，但可以含有与测定无关的成分。一般使用不含待测成分的高纯氮或清洁空气作为零气。零位调整就是使用零气调节分析仪的零点刻度。 8．零点漂移：采用零点校正液为试样连续测试，水污染源在线监测仪器的指示值在一定时间内变化的幅度。 9．量程漂移：采用量程校正液为试样连续测试，相对于水污染源在线监测仪器的测定量程，仪器指示值在一定时间内变化的幅度。 二、填空题(20分) 1. 废水在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代_现代传感器技术__、_自动测量技术__、_自动控制技术__、_计算机应用技术___技术及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性自动监测数据的采集系统。 2. 水质自动监测网国家网由__网络中心站_和_水质自动监测子站__组成。网络中心站设在_中国环境监测总站__，各水质自动监测子站委托_地方环境监测站(简称托管站)__ 负责日常运行和维护。为保证自动监测的数据质量，对在线监测系统必须定期进行_仪器校准_。 3. 环境空气自动监测系统监测项目包括__ SO2、_NO x、PM10 __、_O3 _。水质自动监测站的监测项目包括_水温_、_ pH、_溶解氧(DO)、_电导率_、_浊度__、_高锰酸盐指数__、_总有机碳(TOC) _氨氮___。湖泊水质自动监测站的监测项目还包括_总氮__和_总磷_ 。 4.数据交换操作包括__数字通道___、__模拟通道___、__开关量通道___。数据传输方式有__无线传输方式___、__有线传输方式___。（以太网方式） 5.气态污染物CEMS测量方法有_直接抽取法_、_稀释取样法__、_直接测量法_。 6.CEMS管理系统的参数设置的的内容有__标准曲线参数_、_速度场系数_、_皮托管系数_、_过量空气系数（a）_、_烟道截面积_、_污染物浓度和总量报表__。 7.在线自动监测仪器资质证书包括_中华人民共和国计量器具制造许可证_、_进口仪器具备国家质量技术监督部门的计量器具型式批准证书_、_环境保护部环境监测仪器检测中心适应性检测报告_、_具备国家环境保护产品认证证书（限国家已开展的认证产品）_。 8.在线监测系统包括_数据通讯平台系统_、_监测终端（污染源）仪器集成系统_、_运营维护系统（公司）_系统三部分。（空气质量在线监测系统、水质在线检测系统、污染源在线检测系统） 三、选择题(20分) 1. 通常连接大气自动监测仪器和采气管的材质为（B） A 玻璃B聚四氟乙烯 C 橡胶管 D 氯乙烯管 环境气象仪使用说明书 气象变化是影响农业生产的最大因素，我们国家自古就有风调雨顺一说，这里的风、雨其实都是气象里面的一种，只要风调雨顺农业收成就会更好，这也说明了气象对农业的影响力。举个例子，比如种西瓜的瓜农，就希望西瓜成长期不要有太多过于频繁的降水或者突然的冰雹气象，因为这两各因素对西瓜的成长影响很大，传统模式农民了解气象都得靠天气预报，或者经验观察。在现代化农业生产中，为了更好的了解，掌握当地的气象变化，我们托普云农研发了环境气象仪，可以监测当地小范围的气候环境变化，以便可以做到更多的防护措施。 托普云农环境气象仪被广泛应用于设施农业、林业、园艺、畜牧业等领域，该仪器可以快速测定温度、湿度、光照强度、光合有效辐射、风向风速、雨量、CO2浓度、土壤温度、土壤水分、土壤PH、土壤EC电导等环境气象参数。今天我们介绍一下环境气象仪手持机的功能特性： 1、小巧美观便于携带，轻触式按键，大屏幕点阵式液晶显示，全中文菜单操作。 2、一键式切换，可以手动记录也可脱离电脑随时设置采样间隔，自动记录数据并存储。 3、交直流两用，既可拿到野外随时测量采集数据，也可长时间放置记录地点。 4、带GPS定位功能，数据自动采集、实时实地显示地点的地理坐标（经纬 度信息）并保存。 5、带语音播报功能，可对超限值进行语音报警设置，对超标的参数实时普通话语音播报，可直接播报出实时的环境参数值（选配）。 6、数据保存功能强大，带语音报警功能、GPS功能最多可储存12000组数据。 7、既可在主机上查看数据，也可导入计算机进行查看。意外断电后，已保存在主机里的数据不丢失。 8、探头具有一致性，不同气象参数的传感器接口可以互换，不影响精度。 9、将传感器插入主机后，便可手动搜索到多种不同类别的传感器（类似于U盘和电脑相联接能自动感 10、仪器具有256通道同时检测的扩展功能，可以实现多点同步检测，可按需要自行组合。 11、固定式农业环境监测系统工作原理： 12、固定式农业环境监测系统/便携式无线墒情综合监测仪/便携式无线农业气象远程监测系采用GPRS或GSM传输方式，主要适合于长距离之间数据的收发。GPRS通讯方式是采集点采集数据后，通过GPRS或GSM上传网络，用户可利用任意一台可以上网的电脑登陆并查看数据，稳定可靠，解决了同行业利用移动无线IP传输通讯经常掉线的麻烦。数据稳定可靠无需担心突然断线，通讯费用按流量计费，适用于数据量大的应用模式。 手持农业气象监测仪也可称为环境气象仪、农业气象监测仪、农业气象记录仪，手持农业气象监测仪型号包括：TNHY-4型 /TNHY-5型 / TNHY-6型 / TNHY-7型 / TNHY-8型 / TNHY-9型 / TNHY-10型 /TNHY-11型 一、托普云农环境气象仪技术参数： 记录容量：设备内部Flash可存储近3万条数据，标配4G内存卡可无限存储，亦可与Flash中数据同时存储。 电子信息学院课程设计 课程名：《信号监测与处理》题目：小型气象监测系统 类别：【设计】 班级：BX1105 学号： 姓名： 1．设计任务和要求 现通过传感器设计一款既能测量温湿度也可同时测量风速风向的设备，可服务于生产、生活的众多领域。2．设计应用背景 现在社会高度发达，气象状况变化万千，气象监测和灾害预警工程对于保障社会经济发展和人民生产生活有重要意义，气候状况对经济活动的影响也越累越显著，人们需要实时了解当前的气象状况。风速、风向以及温度湿度测量是气象监测的一项重要内容。 该气象监测系统通过各类风速风向温度湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析，并传输到终端平台。可以达到无人监管，数据自动传输，更加省时省力方便快捷。 3．难点分析 难点：1.该系统如果采用有线传输，并且测量较远的气象环境时，会需要较多线缆才能检测到数据。如果采用无线传输则会随着测量距离的原理数据会出现更大误差。 解决方案：1.测量近距离的气象情况，或者通过GPRS对数据进行远距离高精度传输。4．实施方案 4.1原理分析与实施方法 方案一： 风速风向传感器结构图如下图4-1。 图4-1风速风向传感器结构图 风速风向仪原理： 风向、风速仪用于测量瞬时风速风向，具有自动显示功能。主要由支杆，风标，风杯，风速风向感应器组成，风标的指向即为来风方向，根据风杯的转速来计算出风速。内置或外接各种进口原装传感器，采用微功耗单片机对外部数据进行采样，并将采集的数据保存在系统不易失存储器内。风向风速仪由微处理器和高动态特性的测风传感器组成。 风向、风速传感器为机械转动式传感器,感应距地面11m 处的空气流动,对空气流动速度及方向进行检测及光电转换,并进行数字量化、时间平均、存储等处理,再通过系统的通信设备及路由传输至室内气象观测工作站。室内数据处理工作站(DPU) 计算并作出一个2 分钟平均风速风向报告,依据传感器5 秒的风数据,产生阵风和不定风向的报告,并对应于跑道方向及侧垂方向进行矢量风的分解。 风速传感器结构图 各类气象探测环境的技术规定 准确可靠的气象观测资料，是气象部门研究天气和气候变化规律，充分利用气候资源为国民经济、国防建设提供气象服务，进行国际气象情报交换的基本依据。为确保这些资料准确可靠，长期稳定。特制定各类气象探测环境的技术规定。 第一条:本规定适用于被中国气象局和各省(自治区、直辖市）气象局列入气象探测站网的台站点。 第二条:对基准气候站观测环境的技术要求： 一、基准气候站周围的建筑物、树木和其它遮挡物边缘与基准气候站边缘的距离，必须为遮挡物高度的10倍以远； 二、基准气候站周围的工程设施边缘与基准气候站边缘(围墙)的距离要求:铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远)；公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为100米以远； 三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，其与基准气候站边缘(围墙)的距离必须为500米以远； 四、观测场四周10米内不能种植高杆(1米以上)作物，以保证气流畅通。 第三条:对基本气象站观测环境的技术要求 一、基本气象站周围的成排(从观测场围栏外缘起量，视宽角>22.5度，下同)建筑物、树木和其它遮挡物边缘与基本气象站观测场围栏的距离，必须为遮挡物高度的10倍以远; 基本气象站观测场围栏与四周孤立(从观测场围栏外缘起量，视宽角≤22.5度，下同)障碍物的距离，至少是该障碍物高度的8倍以上;两孤立障碍物最近的横向距离不得小于30米。 二、基本气象站周围的工程设施边缘与基本气象站观测场围栏的距离要求：铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远);公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为100米以远; 三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，为观测环境有害的污染源，其边缘与基本气象站观测场围栏的距离必须为500米以远。 四、观测场四周10米内不能种植高杆(1米以上)作物，以保证气流畅通。 第四条: 对一般气象站观测环境的技术要求： 一、地面气象观测场围栏(外缘)与四周孤立障碍物的距离，至少是该障碍物高度的3倍以上;两孤立障碍物最近的横向距离不得小于30米。距离成排障碍物距离至少是该障碍物高度的8倍以上;传感器课程设计报告—小型气象监测系统
中国气象局《各类气象探测环境的技术规定(试行)》
吉林环境气象监测预报业务平台系统需求
国办发加强气象灾害监测预警信息发布意见(国办发[2011]33号)
网格化的电网气象监测预警系统功能设计与实例研究
环境气象监测仪基本原理
区域气象自动监测系统设计及建设
自动气象站监控软件(SAWSS)操作手册范本
公园环境监控和传感器网络空气质量监测pm灰尘和异味的观测环保健康可视化气象站
环境气象监测系统的功能特点及技术参数
气象服务学
道路交通气象智能监测预警系统
气象局网络视频监控方案
环境在线监测期末试卷答案版
环境气象仪使用说明书
小型气象监测系统
各类气象探测环境的技术规定
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