第4章-水文信息傳輸與自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

第4章

水文信息傳輸與自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)WUHEE4.1水文信息的傳輸方式水文信息遙感原理水文信息的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)短波水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)雷達(dá)測(cè)雨及雷達(dá)—水情自動(dòng)測(cè)報(bào)綜合系統(tǒng)6.7牡丹江水文局水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介水文信息的采集與傳輸：上世紀(jì)70年代以前基本是人工、有線電話和電報(bào)；進(jìn)入80年代以后，隨著遙測(cè)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星等現(xiàn)代通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，水文信息的采集與傳輸開始進(jìn)入全新的現(xiàn)代化時(shí)代。本章將扼要介紹信息、遙測(cè)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和組成，以及水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。WUHEE第一節(jié)水文信息的傳輸方式WUHEE流域或地區(qū)的水文信息量是很大，并且會(huì)越來越大，因此，必須采用先進(jìn)的通訊手段和依靠龐大的通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。一、通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)是指?jìng)鬟f信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備的總稱。通信系統(tǒng)的一般模型如下圖示.WUHEE（一）信息源和收信者信息源根據(jù)輸出信號(hào)的性質(zhì)不同分為：

模擬信源：電話機(jī)電視攝象機(jī)等—輸出連續(xù)幅度信號(hào)；離散信源：計(jì)數(shù)器、電傳機(jī)等—輸出離散的符號(hào)序列或文字。信息可分為：語言、數(shù)據(jù)、視頻、圖象、多媒體（多種信息的集合）。模擬（語音、視頻） 數(shù)字。WUHEE（二）發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備的基本功能：是將信息源和傳媒介匹配起來，將信息源產(chǎn)生的信息信號(hào)變換成為便于發(fā)送的信號(hào)形式。送往傳媒介。變換方式可以是各種形式的。目前多采用數(shù)字通信系統(tǒng)。其發(fā)送設(shè)備通常又分為信道編碼和信源編碼兩部分。如下圖4-1-2所示。WUHEEWUHEE信息編碼：把連續(xù)的信息變換為數(shù)字信號(hào)；

信道編碼：是使數(shù)字信號(hào)與傳輸媒介相匹配。發(fā)送設(shè)備還包括某些特殊要求的各種處理，

如多路復(fù)用、保密處理、糾錯(cuò)編碼等。WUHEE（三）傳輸媒介傳輸媒介：發(fā)送設(shè)備地接收設(shè)備之間信號(hào)傳遞經(jīng)過的媒介?？梢允怯芯€的，如有線電纜、光纖；也可是無線的，如微波、衛(wèi)星、蜂窩或紅外光等。干擾：熱噪聲脈沖干擾、衰減等。傳輸媒介可能不止一處。（更遠(yuǎn)距離傳輸）WUHEE（四）接受設(shè)備接受設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換就，即解調(diào)、譯碼解密等。以上是單向通信系統(tǒng)，多數(shù)情況下是要求雙向通信。以及必要的交換系統(tǒng)，組成完整的通信系統(tǒng)或通信網(wǎng)絡(luò)。WUHEE二、傳輸媒體的類型WUHEE傳輸媒體：是信息傳輸必須利用的某種形式。傳輸媒體可分為以下兩大類：1、有線媒體:物理媒體（金屬或玻璃導(dǎo)體）、受約束媒體、導(dǎo)向媒體、傳導(dǎo)系統(tǒng)。2、無線媒體：以無線電波形式傳輸。無導(dǎo)向系統(tǒng)、不受約束系統(tǒng)、無線電波系統(tǒng)。無線電波的頻率范圍在3kHz~300kHz，劃分為若干頻段（波段），見下表。表4-1-1WUHEE無線電波的分類及傳播特性波段波長(zhǎng)頻率傳播方式長(zhǎng)波10000~1000m30~300kHz地波中波1000~100m300~3000kHz地波短波100~10m3~30MHz天波超短波10~1m30~300MHz近似直線傳播微波分米波10~1dm300~3000MHz直線傳播厘米波10~1cm3~30kMHz直線傳播毫米波10~1mm30~300MHz直線傳播無線電波的波速為3×108/m/s（同光速）計(jì)算公式：C=λfWUHEEΛ—波長(zhǎng)；f——頻率。水文信息傳輸多采用超短波、微米波，因此，必須采用中繼站方式。三、有線傳輸系統(tǒng)WUHEEPair記做UTP

）（一）銅雙絞線：電話線

1、無屏蔽雙絞線（Unshielded

TwistedP如下圖4-1-3所示。一般來說，無屏蔽雙絞線不再用于長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)，多用于本地環(huán)路和室內(nèi)線及室內(nèi)電纜。WUHEE2、屏蔽雙絞線（Shielzded

Twisted

Pair 記做STP）與無屏蔽雙絞線（UTP）區(qū)別在于它的線周圍包裹`有金屬屏蔽層或柵格層，如下圖4-1-4。屏蔽雙絞線附加的成本而限制了它的應(yīng)用。通常用于傳送高頻信號(hào)和存在臨時(shí)線對(duì)干擾的地方。WUHEEWUHEE（二）同軸電纜同軸電纜是非常堅(jiān)韌的屏蔽銅線，它由兩條導(dǎo)線組成，即中心導(dǎo)體和外屏蔽層。如圖1-1-5所示。主要應(yīng)用于大寬帶的數(shù)據(jù)連接。如主機(jī)到主機(jī)、機(jī)箱到機(jī)箱、主機(jī)到外設(shè)以及局域網(wǎng)和有線電視網(wǎng)中。WUHEEWUHEE（三）光纖傳輸系統(tǒng)光纖傳輸系統(tǒng)是由光源、光纜和光探測(cè)器組成。如圖4-1-6所示。光纖就是由玻璃纖維的芯和包層兩部分組成。又稱為裸光纖，其外層增加一層外套增加強(qiáng)度并能保護(hù)光纖構(gòu)成光纜。又有單芯和多芯光纜之分。見圖4-1-7所示。WUHEEWUHEEWUHEE四、無線傳輸系統(tǒng)WUHEE（一）短波通信上世紀(jì)70年代初，國(guó)家水利部在部分地區(qū)建立了用于報(bào)汛的短波水情通訊網(wǎng)。短波通信信號(hào)是通過電離層的反射來傳播的。見圖4-1-8所示。短波通信的優(yōu)點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)。機(jī)動(dòng)靈活、成本低。缺點(diǎn)是短波信道衰減嚴(yán)重，而需要經(jīng)常改變其工作頻率。WUHEE（二）流星余跡通信流星余跡通信又稱流星猝發(fā)通信（MBC），是利用地面以上100km左右的高空大氣中的流星通過大氣燃燒，形成很長(zhǎng)的電離粒子束，即所謂的流星余跡。流星余跡通信見下圖4-1-9所示。WUHEEWUHEE系統(tǒng)工作方式：主站發(fā)射一個(gè)探測(cè)脈沖，

探測(cè)信號(hào)流星余跡反射到各個(gè)遙測(cè)站，當(dāng)遙測(cè)

站檢測(cè)出主站探測(cè)信號(hào)，并經(jīng)分析得到理想的同步和碼信號(hào)后，遙測(cè)站立即把預(yù)先存貯的數(shù)據(jù)通過同一流星余跡發(fā)射到主站，主站收完數(shù)據(jù)后立即發(fā)一個(gè)認(rèn)可信號(hào)傳輸?shù)竭b測(cè)站，該數(shù)據(jù)收集結(jié)束。WUHEE（三）超短波通信超短波是指頻段在30~1000MHz的電磁波。我國(guó)已建設(shè)的大多數(shù)山區(qū)的中小流域的遙測(cè)網(wǎng)基本上工作在150~450MHz低端的超短波頻段上。而高端頻率的超聲波則用于主干線的多路通信。山區(qū)超短波通信距離一般在50~100km。大流域則需要微波等其他方式配合。WUHEE（四）微波通信微波通信是我國(guó)應(yīng)用較早的一種通信方式，水利部門已建有自己的專用微波線路。微波的重要特性是類似光波的直線傳播，其直線距離不超過50km。必須建立相應(yīng)的中繼站。微波的通信質(zhì)量、抗干擾能力、可靠性等方面高于其他形式。缺點(diǎn)是多個(gè)中繼站，投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，管理不方便。WUHEEWUHEE（五）衛(wèi)星通信WUHEEWUHEE第二節(jié)

水文信息遙測(cè)原理一、遙測(cè)與遙控的基本概念遙測(cè)：是指對(duì)遠(yuǎn)距離被測(cè)對(duì)象的間接測(cè)量。是測(cè)量的一種延伸。遙測(cè)系統(tǒng):完成遙測(cè)任務(wù)的所有設(shè)備的總合。一般包括輸入設(shè)備、傳輸設(shè)備和終端設(shè)備。如下圖4-2-1所示。WUHEE輸入設(shè)備：包括傳感器和信號(hào)調(diào)節(jié)器。傳感器的作用是感受被測(cè)物理量（參數(shù)）并把它變換成便于傳輸、處理、顯示和記錄的電信號(hào)。信號(hào)調(diào)節(jié)器是將信號(hào)放大、調(diào)制、匹配和補(bǔ)償，提高傳感器的變換精度。WUHEE傳輸設(shè)備和終端設(shè)備傳輸設(shè)備的作用是把輸入設(shè)備輸出的信號(hào)傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的終端設(shè)備?？梢允怯芯€的導(dǎo)線、電纜和光纜；無線的收發(fā)機(jī)、天線和傳輸媒介（信道）。終端設(shè)備的作用是對(duì)傳輸設(shè)備的輸出信號(hào)進(jìn)行處理、顯示和記錄。終端設(shè)備可能十分簡(jiǎn)單，也可能非常復(fù)雜。WUHEE遙控:遙控是對(duì)遠(yuǎn)距離的被測(cè)對(duì)象的間接控制。習(xí)慣上稱為“遙控”。如下圖4-2-2所示。此為比較簡(jiǎn)單的開環(huán)遙控系統(tǒng)。WUHEE在遙控系統(tǒng)上增加一個(gè)反饋系統(tǒng)，以便控制人員了解被控的結(jié)果是否滿足要求。稱為閉環(huán)遙控系統(tǒng)。如下圖示。WUHEE閉環(huán)遙控系統(tǒng)的反饋系統(tǒng)，實(shí)際上是一個(gè)遙控系統(tǒng)，其中的監(jiān)測(cè)設(shè)備相當(dāng)于遙控系統(tǒng)的輸入設(shè)備，指令產(chǎn)生設(shè)備相當(dāng)于遙控系統(tǒng)的終端設(shè)備。遙測(cè)與遙控關(guān)系十分密切，通常把它們合起來稱為“運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)”或“二遙技術(shù)”。當(dāng)前已經(jīng)把遙測(cè)、遙控與通信、電視和跟蹤系統(tǒng)等組合成一個(gè)多功能系統(tǒng)，達(dá)到減少設(shè)備、降低能耗和成本的目的。綜合系統(tǒng)主要節(jié)省的是傳輸設(shè)備。即一套傳輸設(shè)備可完成多功能的傳輸任務(wù)。遙控、遙控中的信息傳輸系統(tǒng)是由發(fā)射站、傳輸媒介和接收站三部分組成。見下圖。WUHEEWUHEE輸入端的f（1）、f（2）……、f（n），即表示

n個(gè)被測(cè)物理量（信息）經(jīng)過輸入設(shè)備轉(zhuǎn)換的遙測(cè)信號(hào)；各副載波調(diào)制器和相加器總稱為多路設(shè)備、主載波和轉(zhuǎn)換器為發(fā)射端（站），轉(zhuǎn)換器（換能器）是發(fā)射機(jī)與傳媒介之間的匹配部件；傳媒介又稱為信道。目前遙測(cè)系統(tǒng)中主要使用媒介有架空明線、同軸電纜、光纜、長(zhǎng)波中的地波、短波中天波、超短波和微波等；接收站中的轉(zhuǎn)換器是將電磁波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；WUHEE二、信息與信號(hào)WUHEE信息是指遙測(cè)中的被測(cè)的物理量或參數(shù)，是原來不知而待知的消息，稱為信息。

信號(hào)是信息的攜帶者，或是信息的表現(xiàn)方式。可以是某種物理量（光、電、聲、熱等）通常是采用電信號(hào)。傳感器的功能就是獲取信息，并將信息轉(zhuǎn)換為便于傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)。傳感器的定義是感受非電量并轉(zhuǎn)換為電量的器件。傳感器的主要是由敏感元件、傳感元件、測(cè)量線路和輔助電源構(gòu)成。如下圖示。WUHEE敏感元件是用來感受被測(cè)的非電量，并將它轉(zhuǎn)換成另一種形式的非電量。下圖4-2-6是一種膜盒式壓力傳感器。當(dāng)彈性膜盒（感應(yīng)元件）內(nèi)腔痛入被測(cè)物體，在其壓力作用下，膜盒中心產(chǎn)生位移，使連桿運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)電位器（感應(yīng)元件）的點(diǎn)刷滑動(dòng)，將位移量變成電量（電壓或電流）。WUHEEWUHEE三、調(diào)制與解調(diào)WUHEE調(diào)制是指把一種信號(hào)變換成另一種信號(hào)的過程。調(diào)制的目的是：1、為了有效地輻射電磁波，增加傳輸距離；2、保證多路傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)；3、提高傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能；4、增加信息傳輸?shù)谋Ｃ苄?，提高系統(tǒng)對(duì)于各種人為干擾的抵抗能力；5、使信息信號(hào)搬移到給定的載波工作頻段上，保證各種信息傳輸系統(tǒng)之間以及同其他類型的無線電系統(tǒng)之間，工作時(shí)不發(fā)生相互影響。載波調(diào)制：正弦波(幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制)；脈沖波（脈沖幅度調(diào)制、脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制和脈沖位置調(diào)制）。模擬調(diào)制：脈沖編碼調(diào)治、增量調(diào)制。解調(diào)：是指從已調(diào)載波信號(hào)中將原調(diào)制信號(hào)解調(diào)（解放）出來的過程，也稱檢波。由于調(diào)制和解調(diào)的方法不同，構(gòu)成了不同的傳輸系統(tǒng)，也就構(gòu)成不同的遙測(cè)、遙控系統(tǒng)：WUHEE（一）正弦載波WUHEE正弦波公式為Sc（t）=A0COS（

ω0t+θ0）

（4-2-1）式中：A0——正弦波的振幅；

ω0——正弦波的角頻率；θ0——正弦波的初始相位。有以下兩種調(diào)制方式：第一種是幅度調(diào)制。即正弦波的振幅A0——隨著信號(hào)f（t）的大小而變化，故稱為幅度調(diào)制簡(jiǎn)稱調(diào)幅，（AM）。表達(dá)式為Sc=［A0+f（t）］COS（ω0+θ0）

（4-2-2）第二種是角度調(diào)制。定義A為常數(shù)而瞬時(shí)角度（相角）為θ

的正弦波表達(dá)式為WUHEES（t）=

COSθ（t）（4-2-3）如果瞬時(shí)相角隨信息信號(hào)f（t）大小而變化，稱為相位調(diào)制；如果載波瞬時(shí)頻率隨f（t）大小而變化，則稱為頻率調(diào)制。兩者合稱角度調(diào)制。正弦波調(diào)制示意圖見下圖4-2-7所示。（二）脈沖載波脈沖波或稱脈沖系列。信息信號(hào)f（t）對(duì)脈沖系列的調(diào)制稱為脈沖調(diào)制。脈沖調(diào)制示意圖見圖4-2-8。WUHEEWUHEE（三）數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制也稱編碼調(diào)制。是一種用代碼（多為二進(jìn)制）來表示連續(xù)信號(hào)的采樣值的特殊脈沖調(diào)制方式。編碼調(diào)制應(yīng)包括采樣、量化和編碼三個(gè)基本過程。編碼調(diào)制主要有脈沖編碼調(diào)制和增量調(diào)制兩種。常見的脈沖編碼調(diào)制過程見圖4-2-9所示。WUHEEWUHEE表4-2-1WUHEE數(shù)字與代碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系表數(shù)字01234567代碼000001010011100101110111四、干擾與噪聲WUHEE干擾是指?jìng)鬏斚到y(tǒng)以外的其他設(shè)備（通信、雷達(dá)、電臺(tái)等）引起的信號(hào)以及電器開關(guān)設(shè)備產(chǎn)生的火花放電等。噪聲分外部?jī)?nèi)部?jī)煞N外部噪聲是指大氣噪聲、銀河系噪聲以及各種宇宙噪聲等；內(nèi)部噪聲是指?jìng)鬏斚到y(tǒng)本身（主要是指接收機(jī)）產(chǎn)生的噪聲。外部干擾一般可以通過正確地設(shè)計(jì)安裝加以消除；噪聲（主要是內(nèi)部噪聲）是無法消除的。描述信息系統(tǒng)對(duì)噪聲的抵抗能力稱為抗噪性能，采用信噪比作為定量指標(biāo)。信噪比即采用信號(hào)強(qiáng)度與噪聲強(qiáng)度之比的對(duì)數(shù)的10倍來表示，即單位為分貝（dB），數(shù)值越大，噪聲影響小，通信質(zhì)量越高。WUHEE五、多路傳輸WUHEE多路傳輸是在一個(gè)信道中傳輸多個(gè)信息。即在發(fā)射端先把n個(gè)信號(hào)混在一起，然后在接收端再將它們分開，故此稱為多路傳輸?；蚍Q多路復(fù)用。多路傳輸?shù)臄?shù)學(xué)理論基礎(chǔ)是函數(shù)的正交性。目前，廣泛應(yīng)用的多路傳輸體制有頻分制（FDM）、時(shí)分制（TDM）和碼分制（CDM）。（一）頻分多路頻分多路傳輸是基于頻譜搬移原理來實(shí)現(xiàn)的。即在在發(fā)送端，個(gè)路信號(hào)通過調(diào)制，將其頻譜搬移到互相不重疊的頻帶內(nèi)，然后由一個(gè)把它們們一起傳輸出去；在接收端，利用中心頻率不同的帶通濾波器，將各路信號(hào)分開，再進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出原來被傳輸?shù)母髀沸盘?hào)。由于信號(hào)是以它們?cè)陬l率軸上所占不同頻帶位置來區(qū)分的，因此稱作頻率分割多路傳輸或復(fù)用體制，簡(jiǎn)稱頻分制，記為FDM。圖4-2-10為頻分多路傳輸系統(tǒng)的信號(hào)頻譜圖。WUHEEWUHEE圖4-2-10其中（a）是信號(hào)f（t）相應(yīng)的頻譜F（w），并假定它們各占有相同的頻帶寬度。WUHEE（二）時(shí)分多路WUHEEWUHEE（三）碼份多路WUHEEWUHEE（三）碼分多路WUHEEWUHEE六、數(shù)字傳輸系統(tǒng)的一些特性WUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEF

4.3水文信息的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)WUHEE由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，各類信息的收集、傳送、存貯和處理之間的差別在迅速地消失；我國(guó)廣闊的地域上分布著數(shù)以萬計(jì)的水文站及水庫、水電站等水利管理部門，對(duì)復(fù)雜的信息收集、存貯、處理和發(fā)布和檢索和信息資源的共享等需求，促進(jìn)、加大了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用。一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念WUHEE計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)）是指互聯(lián)起來的獨(dú)立自主的計(jì)算機(jī)的集合。“互聯(lián)”是指相互連接的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠相互交換信息。連接是物理的，由硬件來實(shí)現(xiàn)。連接的介質(zhì)（信息傳輸介質(zhì)）可以是有線的如雙絞線、同軸電纜和光纖等；可以是無線的，如激光、微波和衛(wèi)星等。“互聯(lián)”具有物理連接和計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序間信息交換的兩重性質(zhì)。計(jì)算機(jī)的“獨(dú)立自主”，是為了將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)加多臺(tái)設(shè)備構(gòu)成的主從式系統(tǒng)區(qū)別開。早期的計(jì)算機(jī)應(yīng)用中是采用大型計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)模式（分時(shí)共享式）。即系統(tǒng)使用功能強(qiáng)大的大型機(jī)，許多用戶同時(shí)共享CPU資源和數(shù)據(jù)庫存貯功能，對(duì)用戶采用嚴(yán)格的分時(shí)控制和廣泛的系統(tǒng)管理、性能管理機(jī)制。常稱為無智能工作站（多用戶系統(tǒng)），而不是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。WUHEE隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，提供了將各計(jì)算機(jī)之間資源集成起來加以有效的通信手段，使計(jì)算機(jī)的資源通過網(wǎng)絡(luò)得到延伸，典型的如文件和打印機(jī)資源等。出現(xiàn)了以帶有大型操作系統(tǒng)的主機(jī)（服務(wù)器）為中心的計(jì)算模式，也稱為資源共享模式。向用戶提供靈活服務(wù)，共享共同應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫和打印機(jī)等。用戶利用獨(dú)立的小型計(jì)算機(jī)（工作站）為每個(gè)應(yīng)用提供自己的用戶界面，并對(duì)界面給予全面控制，所有的用戶查詢或命令處理都在工作站方完成。這是一臺(tái)主控機(jī)加多臺(tái)從屬機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)（多機(jī)系統(tǒng)）。也不是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。WUHEE進(jìn)入20世紀(jì)80年代末以來，計(jì)算機(jī)開始向小型化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，使得用戶桌面上的計(jì)算機(jī)處理能力存貯能力和速度得到極大的提高。同時(shí)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)更加完善，人們已經(jīng)不滿足上述的計(jì)算機(jī)資源共享模式。于是客戶機(jī)/服務(wù)器的計(jì)算模式應(yīng)運(yùn)而生。該模式下的系統(tǒng)是小型專用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。WUHEE在網(wǎng)絡(luò)工作方式下，系統(tǒng)使用客戶機(jī)和服務(wù)器兩方面的智能、資源和計(jì)算能力了執(zhí)行一個(gè)特定的任務(wù)?？蛻魴C(jī)需要服務(wù)器提供信息，服務(wù)器存貯數(shù)據(jù)和程序，并向客戶機(jī)提供全網(wǎng)范圍的服務(wù)?？蛻魴C(jī)、服務(wù)器以及聯(lián)系它們之間的通信系統(tǒng)共同組成了一個(gè)支持分布計(jì)算、分析和表示的系統(tǒng)。其分成兩部分：前端客戶應(yīng)用和后端服務(wù)器應(yīng)用。如圖4-3-1所示。WUHEEWUHEE在小型網(wǎng)絡(luò)中利用客戶機(jī)/服務(wù)器方式可以保證實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級(jí)。是一種先進(jìn)的計(jì)算模式，代表今后的發(fā)展方向。在概念上，任何的一種網(wǎng)絡(luò)都可以劃分兩部分：主機(jī)和子網(wǎng)。如圖4-3-2所示。

主機(jī)是獨(dú)立自主的計(jì)算機(jī)，用于運(yùn)用用戶程序（應(yīng)用程序）；子網(wǎng)又叫通信子網(wǎng)，各入網(wǎng)主機(jī)的連接實(shí)體。其任務(wù)是在主機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)分組，提供通信服務(wù)。WUHEEWUHEE計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)和通信相結(jié)合的產(chǎn)物。主要目的是在于提供不同計(jì)算機(jī)和用戶之間的資源共享。通信子網(wǎng)是在小范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。而大范圍（城市、地區(qū)、國(guó)家等）則應(yīng)用公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)構(gòu)成通信子網(wǎng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以與各類電信網(wǎng)互連互通，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以經(jīng)電信上網(wǎng)。WUHEE計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)其地理覆蓋范圍劃分為：局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣

網(wǎng)（WAN）、全球網(wǎng)（GAN）。它們之

間的連接如圖4-3-3所示。在各級(jí)網(wǎng)絡(luò)中一般包含交換、復(fù)用和傳輸設(shè)備，用于構(gòu)成通信子網(wǎng)。WUHEEWUHEE二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)WUHEE所謂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是指互聯(lián)起來的獨(dú)立的計(jì)算機(jī)集合?！盎ヂ?lián)”意味著相互連接的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠相互交換信息。連接是通過物理（硬件）和邏輯（軟件）方式了實(shí)現(xiàn)。并且是通信雙方必須遵守的共同約定（即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與計(jì)算機(jī)通信的關(guān)系好比程序設(shè)計(jì)語言與計(jì)算的關(guān)系。各層次的協(xié)議相互協(xié)作，構(gòu)成一個(gè)整體。（一）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念模式協(xié)議分層后，形成協(xié)議堆棧，其中沒一協(xié)議對(duì)應(yīng)一個(gè)軟件模塊，負(fù)責(zé)處理一個(gè)子問題。各模塊組成一個(gè)層次型的概念框架。如圖4-3-4所示。WUHEE（二）開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化

組織（ISO——Internationa

StandardsInstitutr）于1981年頒布了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（ISO/OSI參考模型），簡(jiǎn)稱OSI七層模型，促進(jìn)所有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)走向標(biāo)準(zhǔn)化，從而具備了互聯(lián)的條件。OSI七層模型如圖4-3-5所示。各層功能如下：WUHEEWUHEE1、物理層（Physica

Layer）是OSI七層模型的最低層。利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接。2、數(shù)據(jù)鏈路層（Data

Link

Layer）3、網(wǎng)絡(luò)層（Network

Layer）4、傳輸層（Transport

Layer）5、會(huì)話層（Session

Layer）WUHEE6、表示層（Presentation7、應(yīng)用層（ApplicationLayer）Layer）（三）

IEEE802通信協(xié)議世界最大的專業(yè)組織——電氣電子工程師協(xié)會(huì)（The

Institute

of

Electrical

and

ElectrEngineer）于1980年成立IEEE委員會(huì)，專門負(fù)責(zé)制定不同工業(yè)類型的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下標(biāo)準(zhǔn)，見下表4-3-1所列。WUHEE表4-3-1

OSI與IEEE802標(biāo)準(zhǔn)比較表WUHEE較高層802.1較高界面標(biāo)準(zhǔn)(系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián))數(shù)據(jù)鏈路層802.2邏輯鏈路控制標(biāo)準(zhǔn)(LLC)802.3CSMA/CD802.4Token

Bus802.5Token

Ring802.6MAN物理層CSMA/CD介質(zhì)Token

Bus介質(zhì)Token

Ring介質(zhì)MAN介質(zhì)應(yīng)當(dāng)指出,IEEE

802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于OSI七層模型協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是有局限的,它只描述了較低的兩層，對(duì)其余高層協(xié)議并未制定。不過，在局域網(wǎng)中，由于數(shù)據(jù)以編址幀（含有地址信息的數(shù)據(jù)幀）的形式傳輸，并且不存在立即交換等特點(diǎn)，高層協(xié)議對(duì)局域網(wǎng)并不重要。實(shí)際上個(gè)別局域網(wǎng)產(chǎn)品盡管存在高層軟件不同，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)也有差別的問題，但由于低層都采用了IEEE

802IEEE局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，幾乎所以局域網(wǎng)都可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。WUHEEIEEE

802標(biāo)準(zhǔn)還為局域網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)規(guī)定了一個(gè)48位（bit）的全局地址，即“物理”地址。IEEE是世界上局域網(wǎng)全局地址的

法定管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)分配高24位的地址。世界上所有生產(chǎn)局域網(wǎng)網(wǎng)卡的廠商都必須向IEEE購(gòu)買高24位組成的地址編碼。而低于24位由生產(chǎn)廠商自己決定。WUHEELAN的覆蓋范圍小，傳輸時(shí)間有限，可簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理。早期的局域網(wǎng)LAN通常使用一種傳輸技術(shù)，即用一條電纜連接所有計(jì)算機(jī)。其傳輸速度為10Mb/s，傳輸延遲為及十毫秒，并且出錯(cuò)率低。新的LAN運(yùn)行速度更高，可達(dá)沒秒數(shù)百兆位。傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)多條線路連接所有計(jì)算機(jī)。局域網(wǎng)可以有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，常見有以下四種：WUHEE（一）總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是局域網(wǎng)最常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一。它是樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)特例。它是采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)上所有的工作站點(diǎn)都通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到傳輸介質(zhì)或總線上，各工作站間的通信可通過公共介質(zhì)直接進(jìn)行，如圖4-3-6所示。WUHEEWUHEE（二）環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是局域網(wǎng)較常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖4-3-7所示。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是利用若干中繼器和通信線路，通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路將各個(gè)節(jié)點(diǎn)首位相連形成一個(gè)閉合環(huán)。WUHEEWUHEE（三）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是采用中央控制，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都是用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路接至一個(gè)公共的中央節(jié)點(diǎn)。各節(jié)點(diǎn)間不能相互通信，必須經(jīng)過中央節(jié)點(diǎn)傳接。見圖4-3-8。WUHEE（四）樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)際上是一種分級(jí)結(jié)構(gòu)。如圖4-3-9所示。其形狀像一棵倒地的樹，樹頂端帶分支的節(jié)點(diǎn)即為網(wǎng)絡(luò)的根，每個(gè)分支還可延伸出分分支。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中處于最高位置的節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的控制。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)展容易，路警選擇方便。WUHEEWUHEE四、城域網(wǎng)WUHEE城域網(wǎng)又稱MAN，基本上是種大型的LAN，通常使用與LAN相似的技術(shù)。它可以覆蓋一組臨近的單位或部門和一個(gè)城市?？梢允撬接械囊部墒枪玫?。MAN使用一條或兩條電纜或光線，并且不包含交換單元，即把分組數(shù)據(jù)分流到幾條可能的引出的電纜設(shè)備，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。見圖4-3-10。WUHEE五、廣域網(wǎng)WUHEE廣域網(wǎng)稱WAN，它是跨越大地域的網(wǎng)絡(luò)，通常

包含若干省、市、地區(qū)，它是運(yùn)行用戶程序的計(jì)算機(jī)（主機(jī)）的集合。主機(jī)通過通信子網(wǎng)相互連接，如圖4-3-11所示。子網(wǎng)的功能是將信息從一臺(tái)主機(jī)傳到另一臺(tái)主機(jī)，通過把網(wǎng)絡(luò)純粹通信部分（子網(wǎng)）和應(yīng)用部分（主機(jī)）分開，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和理解簡(jiǎn)化許多。WUHEE六、無線網(wǎng)WUHEE七、互聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)（Internet）WUHEE互聯(lián)網(wǎng)是不同應(yīng)用目的的計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱。也稱為互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)集合。WUHEE八、國(guó)家水利信息網(wǎng)絡(luò)（一）國(guó)家水利信息網(wǎng)絡(luò)的組成國(guó)家水利信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)分為三個(gè)部分就，即全國(guó)實(shí)時(shí)水情計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)、全國(guó)防汛計(jì)算機(jī)網(wǎng)和中國(guó)水利信息網(wǎng)。全國(guó)實(shí)時(shí)水情計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)是連接全國(guó)水文系統(tǒng)的廣域網(wǎng)絡(luò)，它以傳輸實(shí)時(shí)水情為目標(biāo)；該系統(tǒng)從1994年開始規(guī)劃試點(diǎn)，到目前已建成了覆蓋國(guó)家防總、七大流域機(jī)構(gòu)、23個(gè)重點(diǎn)防洪省市自治區(qū)、8個(gè)工程局以及部分地市的全國(guó)性網(wǎng)絡(luò)，并全部投入運(yùn)行。WUHEE國(guó)家水利信息網(wǎng)絡(luò)的建成和使用徹底改變了傳統(tǒng)落后的水情電報(bào)工作方式，克服了水情電報(bào)一報(bào)多發(fā)和人工翻譯的困難。圖4-3-13就是實(shí)時(shí)水情信息流程，與國(guó)家防總和水利部水利信息中心（水文局）相連的有七大流域機(jī)構(gòu)、23個(gè)重點(diǎn)防洪省市區(qū)的224個(gè)水情分中心和3002個(gè)中央報(bào)汛站。WUHEEWUHEE全國(guó)防汛計(jì)算機(jī)網(wǎng)，是以224個(gè)水情分中心和267個(gè)旱情分中心為基礎(chǔ)的連接國(guó)家防辦、七大流域機(jī)構(gòu)和31個(gè)省市區(qū)防汛抗旱部門的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它是以傳輸防汛信息為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)防汛抗旱信息的自動(dòng)交換和共享。連接全國(guó)防汛部門的廣域網(wǎng)，是國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程的重要組成部分。WUHEE中國(guó)水利信息網(wǎng)是一個(gè)面向整個(gè)水利系統(tǒng)的綜合信息網(wǎng)，它是一個(gè)包含防汛、水利經(jīng)濟(jì)、水利科技、水資源、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水利教育及辦公自動(dòng)化等諸多信息的統(tǒng)一平臺(tái)，是水利信息化的基礎(chǔ)，是防汛抗旱、辦公自動(dòng)化、水文水資源、水利經(jīng)濟(jì)和科技教育等各種應(yīng)用綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。國(guó)家水利信息網(wǎng)是一個(gè)多層次的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)分為骨干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)和部門網(wǎng)四個(gè)等級(jí)。如圖4-3-14所示。WUHEEWUHEE1、骨干網(wǎng)：包括中央網(wǎng)絡(luò)中心與備用網(wǎng)絡(luò)、7個(gè)流域機(jī)構(gòu)、31個(gè)省（區(qū)、市）之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。2、地區(qū)網(wǎng)：包括流域和省（區(qū)、市）與所轄的224個(gè)水情中心、

196個(gè)分中心、7個(gè)重點(diǎn)工程管理單位、100座大型水庫之間以及流域和?。▍^(qū)、市）之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。3、園區(qū)網(wǎng)：同一城市異地辦公的同級(jí)水文、防汛和抗旱部門之間、局域網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)連接的網(wǎng)絡(luò)。4、部門網(wǎng)：中央、流域、?。▍^(qū)、市）及國(guó)家水利信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)信息分中心的內(nèi)部局域網(wǎng)。WUHEE（二）國(guó)家水利信息網(wǎng)絡(luò)通信子網(wǎng)水利信息網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)可供選擇的信道資源主要有：中國(guó)公用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（CHIN

ADDN）；中國(guó)公用分組交換網(wǎng)（CHINPAC）；中國(guó)幀中繼網(wǎng)（CHINA

FRN）；綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)（ISDN）和防汛衛(wèi)星網(wǎng)。通信子網(wǎng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)如圖4-3-15所示。WUHEEWUHEE骨干網(wǎng)中，中央到各流域、重點(diǎn)防洪?。▍^(qū)、市）、備用網(wǎng)絡(luò)中心，采用CHINAADDN或（CHINAFRN）為主信道，以防汛衛(wèi)星網(wǎng)高速調(diào)制調(diào)節(jié)器（SCPC）為備用信道；中央到地方非重點(diǎn)防洪?。▍^(qū)、市）采用CHINAPAC和PSTN為主備信道。WUHEE地區(qū)網(wǎng)中，中央到重點(diǎn)工程管理單位及水情分中心，采用CHINAPAC為主信道，

以防洪衛(wèi)星網(wǎng)的TDM/TDMA為備用信道；流域到重點(diǎn)工程管理單位，采用CHINAPAC、PSTN或迂回信道的組網(wǎng)方式；流域和?。▍^(qū)、市）到水情分中心及工情分中心，采用CHINAPAC為主信道；中央到大型水庫，采用PSTN和防汛衛(wèi)星網(wǎng)的撥號(hào)方式組網(wǎng)。WUHEE第四節(jié)

超短波水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)WUHEEF水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是由遙測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)，完成江河流域降水量、水位、流量、閘門開啟等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、報(bào)送和處理構(gòu)成的信息系統(tǒng)。F按水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)模和性質(zhì)的不同，可分為水文自動(dòng)測(cè)報(bào)基本系統(tǒng)和水文自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)。

F

水文自動(dòng)測(cè)報(bào)基本系統(tǒng)由中心站（包括監(jiān)測(cè)站）、遙測(cè)站、信道（包括中繼站）組成F水文自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)是通過計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口和各種信道，把若干個(gè)基本系統(tǒng)聯(lián)接起來，組成進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)絡(luò)。F水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)常采用超短波的通信方式，故稱為超短波水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。F超短波通信的特點(diǎn)是信號(hào)穩(wěn)定，通信質(zhì)量高，缺點(diǎn)是受地形限制，而需要設(shè)立中繼站。目前是我國(guó)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的主要通信方式。F

一、系統(tǒng)功能和組成方式F

（一）水文自動(dòng)測(cè)報(bào)基本系統(tǒng)F

水文自動(dòng)測(cè)報(bào)基本系統(tǒng)的功能框圖見圖4-4-1所示。WUHEEWUHEEF水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)由遙測(cè)站、傳媒介質(zhì)（信道）和中心站組成。個(gè)部分功能如下：F

1、傳感器。完成水文參數(shù)的原始測(cè)量。F2、編碼。包括信源編碼和信道編碼，存儲(chǔ)記錄裝置一般接在信源編碼的輸出端。F信源編碼是在一定保真條件下，將水文參數(shù)變成數(shù)字信號(hào)，并解除信號(hào)間的內(nèi)在聯(lián)系，壓縮原始信號(hào)的信息量；F信道編碼是將信源編碼器輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合一定規(guī)則的數(shù)碼，以達(dá)到適于信道傳輸。WUHEEF3、解碼。是編碼過程的逆變換。信道解碼是根據(jù)信道編碼規(guī)則，將收到的信道碼變換為信源碼。信源解碼是將信源碼復(fù)原為水文參數(shù)。F4、調(diào)制和解調(diào)。為了將編碼器輸出的數(shù)字信號(hào)送到遠(yuǎn)方的收信點(diǎn)，必須對(duì)所有載波進(jìn)行某種調(diào)制后才能傳輸信息。F調(diào)制器的作用是把數(shù)字信號(hào)變成適合于信道傳輸?shù)妮d波信號(hào)；解調(diào)器則是把接收到的已調(diào)載波信號(hào)恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)。WUHEEF

5、信道。包括傳輸電信號(hào)的媒質(zhì)和通信設(shè)備。在傳輸過程中對(duì)數(shù)據(jù)通信有兩方面的影響，即信號(hào)本身傳輸特性的影響和外界干擾的影響。F6、傳輸控制。對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收全過程進(jìn)行時(shí)序和路徑控制。F7、差錯(cuò)控制。是對(duì)發(fā)現(xiàn)和糾正數(shù)據(jù)在傳輸過程中的發(fā)生差錯(cuò)的控制。F8、報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)水文參數(shù)超過警戒值、設(shè)備故障等異常情況時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。F9、數(shù)據(jù)處理。包括對(duì)水文數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性檢查、整理、打印、存貯，進(jìn)行預(yù)備和調(diào)度等。WUHEEF

（二）水文自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)F水文自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)是基本系統(tǒng)中心站作為節(jié)點(diǎn)，通過中心站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（DTE）的標(biāo)準(zhǔn)接口、數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）、信道和數(shù)據(jù)交換設(shè)備（DSE），把這些基本系統(tǒng)和上級(jí)中心站聯(lián)接起來組成的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，如圖4-4-2所示。F該通信網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)軟件的支持下，把各個(gè)基本系統(tǒng)收集到的遙測(cè)數(shù)據(jù)迅速地傳送給網(wǎng)內(nèi)的防汛和水利管理部門，滿足共享信息的要求。WUHEEWUHEEF

（三）水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)組成方式F系統(tǒng)通常由遙測(cè)站、傳輸媒質(zhì)（信道，包括中繼站）、中心站組成。若各個(gè)遙測(cè)站距中心站不遠(yuǎn)（50~100km），或無山地阻擋，信道中間可不設(shè)中繼站；若各個(gè)遙測(cè)站距中心站很遠(yuǎn)（一般大于50~100km），或有山地阻擋，不能直接通信，需要設(shè)立一個(gè)或多個(gè)中繼站。因此遙測(cè)侵站、中繼站、中心站有多種組合方式。F圖4-4-3為丹江口水庫水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)組成框圖。WUHEEWUHEEF

1、遙測(cè)站~中心站F如果中心站和遙測(cè)站之間距離較近或中間無山地阻擋，中心站和遙測(cè)站可以直接傳輸信息。F

2、遙測(cè)站~中繼站~中心站F當(dāng)中心站和遙測(cè)站之間距離較遠(yuǎn)或中間有山地阻擋，需加中繼站。F3、遙測(cè)站~中繼站1~中繼站2~…中繼站n

~中心站F當(dāng)一級(jí)中繼不能滿足信息傳輸情況下，可設(shè)多級(jí)中繼站。WUHEE二、遙測(cè)站水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)目前主要是采集降雨量和水位兩個(gè)參數(shù)。流量參數(shù)通常是在計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理中由水位值轉(zhuǎn)換而來。對(duì)其他水文參數(shù)，需要時(shí)可另由人工置數(shù)方法通過信道傳送給中心站。WUHEE（一）遙測(cè)站的基本功能1、從傳感器中自動(dòng)采集水情信號(hào)（采集）；2、將水情信號(hào)變換為水情信息（信源編碼）；3、進(jìn)行信道編碼和載波調(diào)制，形成適于信道電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)碼（信道編碼和調(diào)制）。4、按一定通信格式和規(guī)約將水情信息發(fā)送出去（數(shù)據(jù)處理和發(fā)送）。5、遙測(cè)站一般還應(yīng)具有人工置數(shù)的功能，必要時(shí)可將人工置入的多種非自動(dòng)采集的水文參數(shù)發(fā)送給中心站。WUHEE（二）遙測(cè)站網(wǎng)布設(shè)的論證雨量和水位的遙測(cè)站網(wǎng)的布設(shè)是建設(shè)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)首先涉及的問題。其實(shí)質(zhì)是要在控制的區(qū)域或流域的雨情、水情在保證洪水預(yù)報(bào)精度的前提下，以最經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)規(guī)模和投資了布設(shè)遙測(cè)站點(diǎn)。1、為了保證水文資料的連續(xù)性，盡可能減少組建通信網(wǎng)的困難，對(duì)已有的水文站一般不得變更其位置；2、所設(shè)代表性雨量站，可按既滿足通信要求，又能取得代表性較好的雨量資料1原則，調(diào)整其位置；WUHEE3、對(duì)于既有代表性的雨量站，又能控制雨量長(zhǎng)期變化規(guī)律的基本站，如果通信條件很差，允許另建一遙測(cè)站滿足水文預(yù)報(bào)要求；4、無人值守、委托管理的遙測(cè)站，要盡可能靠近居民點(diǎn)、交通方便，便于維護(hù)管理。WUHEEF

雨量站點(diǎn)設(shè)置的論證方法：F

（1）主要是采用抽站法作面雨量對(duì)比分析。包括大、中、小具有代表性的暴雨資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析面雨量誤差。（等值線圖法或加權(quán)平均法）；F（2）同時(shí)采用本流域（區(qū)域）的產(chǎn)匯流方案，分析計(jì)算洪峰流量的誤差；F（3）缺乏或無歷史資料的地區(qū)和流域，可考慮暴雨特性相似的流域或地區(qū)，并結(jié)合當(dāng)?shù)鼐C合的暴雨等值線圖，分析確定遙測(cè)站點(diǎn)的布設(shè)位置。WUHEEF遙測(cè)雨量站點(diǎn)布設(shè)與洪水預(yù)報(bào)模型的匹配問題。F不同的洪水預(yù)報(bào)模型對(duì)遙測(cè)雨量站點(diǎn)的布設(shè)要求是不同的。F有的模型對(duì)雨量以雨量作為主要輸入，則要求有更多的站點(diǎn)了控制雨量；F有的模型對(duì)雨量資料只要求一定數(shù)量分布均勻的雨量站控制面雨量，起雨量誤差可通過實(shí)時(shí)校正來彌補(bǔ)；F

有的模型可更多的依賴水位站的控制。F根據(jù)歷史暴雨洪水資料才洪水預(yù)報(bào)模型進(jìn)行場(chǎng)次洪水計(jì)算與實(shí)測(cè)洪水對(duì)比分析。WUHEE對(duì)遙測(cè)水位站點(diǎn)的布設(shè)，要重點(diǎn)考慮系統(tǒng)所在流域和地區(qū)的河段情況。若以河網(wǎng)匯流為主，則站網(wǎng)以控制干流和主要支流來水的遙測(cè)水位站為主，只布設(shè)少量的流域遙測(cè)雨量站；若流域位于暴雨區(qū)，河道洪水徑流以上游降雨產(chǎn)匯流為主，且工程控制運(yùn)用又要求有足夠成的預(yù)見期，則應(yīng)考慮布設(shè)較多的有代表性遙測(cè)站，并重點(diǎn)探討流域上遙測(cè)雨量站的多少及其分別對(duì)預(yù)報(bào)精度和有效預(yù)見期的影響，并且要對(duì)不同站網(wǎng)組合下的暴雨洪水的擬合精度作定量計(jì)算，以達(dá)到用最少的站點(diǎn)獲得最大的預(yù)報(bào)效益。WUHEEF為了能控制水庫上游來水，應(yīng)選擇在庫區(qū)各主要控制站增加遙測(cè)水位站，同時(shí)應(yīng)考慮盡量在原有測(cè)站附近或在同一地點(diǎn)布設(shè)遙測(cè)水位站，以保持水文資料的連續(xù)性，另外，為滿足工程運(yùn)行的需要，應(yīng)該布設(shè)壩上水庫水位和壩下尾水遙測(cè)站。WUHEEF在站網(wǎng)布設(shè)中，站網(wǎng)密度不是一個(gè)絕對(duì)指標(biāo)，按防洪要求和預(yù)報(bào)精度，大體上有一個(gè)數(shù)量范圍。F從我國(guó)已建成的一些水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)看，站網(wǎng)密度多在250~600km2/站。且站網(wǎng)密度往往與系統(tǒng)所控制的面積相關(guān)，系統(tǒng)控制面積愈大，單個(gè)站的控制面積愈大（展望密度較低）。F例如，上猶江系統(tǒng)控制面積為2700km2，設(shè)置站點(diǎn)8個(gè)，站網(wǎng)密度為338km2/站；鳳灘系統(tǒng)控制面積為19500km2，設(shè)置站點(diǎn)36個(gè)，站網(wǎng)密度為520km2/站；而萬安系統(tǒng)控制面積為33000km2，設(shè)置站點(diǎn)55個(gè)，站網(wǎng)密度為600km2/站。F總體上我國(guó)自動(dòng)測(cè)報(bào)的站網(wǎng)密度比國(guó)外要低得多。日本的站網(wǎng)密度達(dá)50km2/站。WUHEEF

（三）自動(dòng)測(cè)報(bào)體制F

遙測(cè)站應(yīng)根據(jù)功能要求和管理維護(hù)力量，電源、交通、信道質(zhì)量等條件，按經(jīng)濟(jì)合理、便于維護(hù)的要求，可選用自報(bào)式、查詢—應(yīng)答式或混合式的工作體制。WUHEEF

1、自報(bào)式自報(bào)式分為定時(shí)報(bào)和增量報(bào)兩種。定時(shí)報(bào)是按規(guī)定的時(shí)間間隔將所測(cè)的水文參數(shù)自動(dòng)向中心站發(fā)送一次數(shù)據(jù)。增量報(bào)是當(dāng)被測(cè)水文參數(shù)發(fā)生一個(gè)規(guī)定的增減量變化時(shí)（如水位漲落1cm，雨量增加1mm），自動(dòng)向中心站發(fā)送一次數(shù)據(jù)。自報(bào)式體制的工作流程如圖4-4-4所示。WUHEEF自報(bào)式遙測(cè)站只配發(fā)信機(jī)，相應(yīng)中心站也只配接收機(jī)，中繼站采用存貯再生式方式，也只配單工電臺(tái)即可。使整個(gè)系統(tǒng)信道簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)化，成本也低。WUHEEF

2、查詢—應(yīng)答式F

由中心站自動(dòng)定時(shí)或隨時(shí)呼叫遙測(cè)站，

遙測(cè)站響應(yīng)中心站的查詢，實(shí)時(shí)采集水

文數(shù)據(jù)并發(fā)送中心站。定時(shí)自動(dòng)巡測(cè)的

時(shí)間間隔，看根據(jù)數(shù)據(jù)處理懷念預(yù)報(bào)作

業(yè)的需要，在15分種和0.5、1、3、6、12小時(shí)等檔次中選擇。WUHEEF查詢—應(yīng)答式遙測(cè)站是雙向的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，一般用在比較重要的測(cè)站。查詢—應(yīng)答式體制的工作流程如圖4-4-5所示。WUHEEF

3、混合式F它是由自報(bào)式和查詢—應(yīng)答式兩種方式組成的遙測(cè)站，功能齊全，常用在重要的水文站和水庫站。WUHEEF

四、遙測(cè)傳感器F傳感器的功能是獲取信息，并將信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的采集雨量、水位的設(shè)備稱為遙測(cè)雨量計(jì)、遙測(cè)水文計(jì)。WUHEEF

1、遙測(cè)雨量計(jì)F遙測(cè)雨量計(jì)普遍采用翻斗式雨量計(jì)。它是由水漏斗、翻斗和軸承等機(jī)械部分及磁鋼和舌簧管等電器部分組成。F降水經(jīng)過進(jìn)水漏斗流如翻斗，當(dāng)水量達(dá)到定值后，引起翻斗翻轉(zhuǎn)，并由磁鋼磁吸合（或釋放），舌簧管產(chǎn)生一個(gè)通電信號(hào)，此信電號(hào)作為數(shù)據(jù)脈沖。接著由翻斗另一邊盛水作下一次計(jì)量翻轉(zhuǎn)。F

我國(guó)的遙測(cè)雨量計(jì)的承雨器口直徑為200mm。F美國(guó)遙測(cè)雨量計(jì)的承雨器口直徑為300mm，最小分辨率為1mm，精度為3%。見下圖。WUHEEWUHEEF目前比較先進(jìn)的是雨量遙測(cè)系統(tǒng)。由以下三部分組成：F１、雨量傳感器；２、傳輸系統(tǒng)；３、終端接收處理系統(tǒng)。F

下面著重介紹重慶華正水文儀器有限公司（原重慶水文儀器廠）的產(chǎn)品：F

（１）ＪＤＺ（０２）型、（０５）型雨量傳F

承雨器口徑為２０ｍｍ，分辨率為０.５ｍｍ０.２ｍｍ）兩種。WUHEEF工作原理：?jiǎn)畏肥浇Y(jié)構(gòu)，雨水集入小漏斗+全方向虹吸附件，翻斗翻轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)磁鋼吸合舌簧，發(fā)出斷信號(hào)并傳給紀(jì)錄、發(fā)送系統(tǒng)。F

翻斗計(jì)量誤差≤4%，F(xiàn)

測(cè)量降雨強(qiáng)度范圍為0.01～4.0mm/min（分鐘）F

工作范圍為-100C～+500C。F

（２）ＪＤＺ——１型數(shù)字雨量計(jì)（存儲(chǔ)式）F

紀(jì)錄時(shí)間：≥90天；F

分辨率為0.1mm；F

紀(jì)錄方式：顯示、打印、存儲(chǔ)；F

存儲(chǔ)容量:32k。WUHEEWUHEEF

遙測(cè)水位計(jì)F遙測(cè)水位計(jì)的種類很多。目前常用的有浮子式和壓力式兩種。F

浮子式水位計(jì)由浮子、平衡重錘、繩索、比例輪及編碼器等主要部件組成。F浮子隨水位變化做上、下運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)繩索帶動(dòng)水位比例輪產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng)，即將直線位移量轉(zhuǎn)換為角位移量。水位輪帶動(dòng)同軸的角編碼器產(chǎn)生數(shù)據(jù)編碼輸出。F

浮子水位計(jì)測(cè)量范圍為0~10m左右。WUHEEF浮子式水位計(jì)又有機(jī)械編碼式和光電編碼式水位計(jì)兩種。F機(jī)械編碼器由碼盤和開關(guān)等部件組成，作為浮子式的數(shù)字編碼輸出。F光電編碼器是非接觸式的，它由光源、碼盤和光電敏感元件組成，作為浮子式的數(shù)字編碼輸出。F

見圖4-4-7和圖4-4-8示意圖。WUHEEF壓力式水位計(jì)利用固態(tài)壓阻壓力傳感器了測(cè)量靜水壓力，實(shí)現(xiàn)測(cè)量水深的目的。F傳感器零點(diǎn)高程加上被測(cè)水深就是該處的水位。F

固態(tài)壓阻壓力傳感器是由單晶硅膜片和

電阻條制成的硅壓阻芯片構(gòu)成，其中單

晶硅膜片受力后，電阻率發(fā)生變化（即壓阻效應(yīng)），利用這種壓阻效應(yīng)了測(cè)量

靜水壓力。見圖4-4-9是美國(guó)生產(chǎn)的Model4101型壓力式水文計(jì)外形圖。WUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEWUHEEF

我國(guó)最新遙測(cè)水位計(jì)產(chǎn)品F

1、簡(jiǎn)介FWPH-3型遙測(cè)水位計(jì)，是集現(xiàn)代數(shù)字遙測(cè)水位計(jì)與傳統(tǒng)模擬水位計(jì)于一體的新一代電子遙測(cè)設(shè)備，我們?cè)诖蠹沂煜さ?0日記水位計(jì)的基礎(chǔ)上增加了光電信號(hào)傳感器、智能數(shù)據(jù)采集儀、無線數(shù)據(jù)傳輸裝置、服務(wù)器和客戶端軟件、太陽能電池供電等，比較好的給我們使用40日記水位計(jì)的用戶提供了一種把傳統(tǒng)儀器和現(xiàn)代遙測(cè)技術(shù)結(jié)合于一體的解決方案，WPH-3型遙測(cè)水位計(jì)即能實(shí)現(xiàn)原來傳統(tǒng)的模擬水位記錄存儲(chǔ)功能，又能實(shí)現(xiàn)水位數(shù)據(jù)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。WUHEEF

2主要技術(shù)指標(biāo)WUHEEF

2.1分辯力：0.5厘米。F

2.2水位變幅：10米。F

2.3水位測(cè)量精度：10米≤2厘米。F

2.4適應(yīng)水位變率：≤50cm/min。F

2.5工作方式：F

2.5.1定時(shí)1小時(shí)存儲(chǔ)一次當(dāng)前水位數(shù)據(jù)。F

2.5.2在水位變幅超過規(guī)定值3厘米（用戶可以遠(yuǎn)程修改設(shè)定，范圍：2～99厘米）時(shí)，5分鐘存儲(chǔ)一次當(dāng)前水位。F

2.6電源（二選一）：F

2.6.1太陽能電池供電，配備16Ah/6V蓄電池和12W太陽能電池板。F

2.6.2交流220V。F

2.7浮筒直徑φ200（適用測(cè)井直徑≥300毫米）。F

2.8不銹鋼絲繩長(zhǎng)：12米。F

2.9環(huán)境溫度：-5℃~50℃（水面不結(jié)冰）。F

2.10相對(duì)濕度：≤90%。F

3特點(diǎn)：F3.1使用GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)成本低，無維護(hù)成本，可靠性高、覆蓋面廣。F

3.2水位數(shù)據(jù)多重備份，可確保數(shù)據(jù)可靠存儲(chǔ)。

F3.3數(shù)據(jù)中心站投資少：一臺(tái)能上網(wǎng)的有IP地址的計(jì)算機(jī)即可組成數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中心，也可使用重慶華正公司的服務(wù)器。F3.4凡是能上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)經(jīng)授權(quán)安裝了客戶端軟件后都能查看所有不同時(shí)段的水位資料，軟件還能自動(dòng)輸出各種專業(yè)的成果報(bào)表。F可遠(yuǎn)程修改水位報(bào)警上下限、水位變化加報(bào)門限，自報(bào)間隔等參數(shù)。WUHEEWUHEE三、信道與中繼站F在基本系統(tǒng)中，超短波通信是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞?，但?yīng)充分利用已有的通信線路（如郵電通信網(wǎng)、已設(shè)報(bào)汛電臺(tái)）。整個(gè)系統(tǒng)可以用單一通信方式組網(wǎng)，也可以用幾種通信方式混合組網(wǎng)。WUHEEF按著國(guó)家無線電管理委員會(huì)的規(guī)定，在超短波頻段，水情測(cè)報(bào)專用頻率（單位：MHz）為：F

單工：228.425F238.600228.575228.800F

雙工:主臺(tái)發(fā)射頻率屬臺(tái)發(fā)射頻率F231.050224.050F231.250224.250F231.750224.750F231.800224.800F一般情況下應(yīng)盡量選擇以上水情頻率。如果選用其他頻率應(yīng)向國(guó)家無線電管理委員會(huì)申請(qǐng)。系統(tǒng)暢通率（正確數(shù)據(jù)的遙測(cè)站數(shù)n與總遙測(cè)站數(shù)N之比）應(yīng)大于

90%。信道的數(shù)據(jù)傳輸速率在300、600、1200bit/s檔次中選擇。一般可選用300bit/s，如果數(shù)據(jù)傳輸量較大，應(yīng)在保證可靠的前提下，選用較高的頻率。數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率應(yīng)小于10-3。WUHEEF系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸在同一站內(nèi)相距較近的設(shè)備間可采用基帶傳輸，相距很遠(yuǎn)的站點(diǎn)間通信采用數(shù)字調(diào)制信號(hào)傳輸。對(duì)于超短波通信，調(diào)制方式宜采用移頻鍵控（FSK）制，并根據(jù)傳輸速率按著下列要求選擇副載波頻率：WUHEEF

300bit/s

傳號(hào) 980Hz

空號(hào)1180HzF

或 傳號(hào)

1650Hz

空號(hào)1850HzF

600bit/s傳號(hào)1300Hz空號(hào)1700HzF

300bit/s

傳號(hào) 1300Hz

空號(hào)2100Hz在水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中，除少數(shù)測(cè)區(qū)和平原地區(qū)情況外，一般都需要設(shè)置中繼站，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的竭力傳送。因系統(tǒng)體制不同，中繼站的功能也各不相同。在自報(bào)式系統(tǒng)體制下，中繼站只接收遙測(cè)站或下一級(jí)中繼站轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，這種中繼站有的可不進(jìn)行信令信號(hào)處理；查詢—應(yīng)答式系統(tǒng)體制的中繼站，是按著信令信號(hào)對(duì)遙測(cè)站（或經(jīng)下一級(jí)中繼站）進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的遙測(cè)和轉(zhuǎn)發(fā)。WUHEEF

中繼形式分為模擬中繼和再生中繼兩種。F模擬中繼不進(jìn)行信號(hào)處理，只是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)；F再生中繼需要進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制解調(diào)，即首先將模擬信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)，并做糾檢錯(cuò)處理，再重新進(jìn)行信道編碼，最后將其調(diào)制成模擬信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)出去。F在多級(jí)中繼時(shí)，為避免噪音積累，一般宜采用再生中續(xù)式，需要話音通信時(shí)才轉(zhuǎn)換為模擬中繼方式。F

中繼站一般都應(yīng)具備以下基本功能：WUHEEF

中繼站的基本功能是：F1、識(shí)別和接收遙測(cè)信號(hào)（在查詢—應(yīng)答式體制中，還要識(shí)別接收信令信號(hào)）；F

2、基本模擬/再生中繼站轉(zhuǎn)發(fā)功能；F3、按中繼站的設(shè)計(jì)要求不同，可相應(yīng)要求具備多種數(shù)據(jù)類型（定長(zhǎng)或不定長(zhǎng)）、多種數(shù)據(jù)形式（單組或多組數(shù)據(jù)）及中繼方式（立即或存儲(chǔ)）等功能中全部或其中某些功能；F

4、具備數(shù)據(jù)顯示功能和自檢功能；F

5、具備欠壓及故障警告功能。WUHEE中繼站的選址是通信網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)，站址的選擇原則如下：必須能滿足中繼信號(hào)的信道指標(biāo)；具有一定的覆蓋面，盡可能降低中繼級(jí)數(shù)，減少中繼站的數(shù)量（系統(tǒng)的中繼級(jí)數(shù)，一般不宜超過3級(jí)）；在滿足信道指標(biāo)要求的前提下，盡可能使所在地交通方便。中繼站的硬件部分由單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)（包括調(diào)制解調(diào)部分）、通信機(jī)（包括電臺(tái)、天線、饋線）部分、供電部分（包括太陽能電池及蓄電池等）組成，見圖4-4-10所示。WUHEEWUHEE四、中心站中心站也即數(shù)據(jù)收集執(zhí)行，它將遙測(cè)站采集和發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)接收下來，并與遙測(cè)站的工作流程相反，即先解調(diào)，再解碼，使其還原為水文數(shù)據(jù)，再進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，并能查詢、檢索和顯示。中心站的設(shè)備包括前置機(jī)系統(tǒng)、中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電源三部分。前置通信控制機(jī)（簡(jiǎn)稱前置機(jī)）和收發(fā)信機(jī)、天饋線、調(diào)制解調(diào)器共同組成中心站的前置機(jī)系統(tǒng)。作為中心站的值班機(jī)完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、暫存和預(yù)處理，并將結(jié)果輸入到中心計(jì)算機(jī)。同時(shí)，它可隨時(shí)召測(cè)（包括巡測(cè)和點(diǎn)測(cè)）系統(tǒng)中查詢—應(yīng)答式遙測(cè)站的數(shù)據(jù)，對(duì)接收的數(shù)據(jù)能進(jìn)行檢錯(cuò)、糾錯(cuò)以及具有超限報(bào)警功能WUHEEF

國(guó)內(nèi)大多數(shù)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)已逐漸由

單一系統(tǒng)發(fā)展為一個(gè)開放的系統(tǒng)，即建

成了一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行信息傳輸、

交換，實(shí)現(xiàn)資源共享。圖4-4-11為湖南資水流域超短波水情欣喜收集網(wǎng)絡(luò)示意圖，其中包括拓溪水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和其下游馬跡塘水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的梯級(jí)防洪調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)系統(tǒng)與長(zhǎng)沙水文總站互聯(lián)，可以進(jìn)行信息傳輸、交換，實(shí)現(xiàn)資源共享。WUHEEWUHEE第五節(jié)衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)WUHEEF自1957年第一棵人造衛(wèi)星發(fā)射成功以來，各種不同用途的衛(wèi)星普遍進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。除軍事偵察衛(wèi)星外，衛(wèi)星的主要業(yè)務(wù)分為以下三種：陸地衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星等。前兩種主要用于全球資源和環(huán)境調(diào)查，后一種衛(wèi)星主要用于全球或局部的氣象資料。各種衛(wèi)星系列均有星載數(shù)據(jù)收集裝置（DCS），接收分散在各地的無人管理的數(shù)據(jù)收集平臺(tái)（DCP）所收集的資料，以衛(wèi)星為中繼站，及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給地面接收站。F衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是用衛(wèi)星代替水文遙測(cè)系統(tǒng)中的地面中繼站。F將中繼站的通信設(shè)備移到衛(wèi)星上去，就相當(dāng)于把中繼站的天線架高，增加了視線距離的范圍。因而可以衛(wèi)星的中繼進(jìn)行遠(yuǎn)距離的通信。WUHEEF

衛(wèi)星上都裝有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器和平臺(tái)定位系統(tǒng)。F它能夠收集和轉(zhuǎn)發(fā)觀測(cè)平臺(tái)所采集的水文氣象信息。F

衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)（

Data

Collection

System），是一個(gè)遙測(cè)系統(tǒng)，它由一個(gè)或幾個(gè)地球軌道衛(wèi)星把來自觀測(cè)站網(wǎng)所采集的數(shù)據(jù)和信息傳輸給一個(gè)或多個(gè)地面接收站。觀測(cè)站網(wǎng)稱為數(shù)據(jù)收集平臺(tái)（

Data

CollectionPlatform—DCP）F因此，衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)由三部分組成，即數(shù)據(jù)收集平臺(tái)、數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、地面站及用戶站。WUHEEF

一、數(shù)據(jù)收集平臺(tái)（

DCP

）F數(shù)據(jù)收集平臺(tái)就是遙測(cè)站。是一種計(jì)算機(jī)化、模塊化、多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能接收數(shù)字或模擬信息信號(hào)輸入，便于多種傳感器接口。它的運(yùn)行功耗低，可以用普通電池或太陽能電池工作。DCP體積很小，一般在0.02~0.05m3，且?guī)в袌?jiān)硬的外殼，保護(hù)其內(nèi)部?jī)x器不受周圍環(huán)境和人類活動(dòng)影響，便于安裝在任何可以達(dá)到的固定或移動(dòng)的測(cè)點(diǎn)上，可在任何惡劣天氣情況下進(jìn)行工作。只要是傳感器允許，可長(zhǎng)期無人值守地連續(xù)運(yùn)行。F

DCP根據(jù)其功能可分為四種類型：WUHEEF

（一）綜合型平臺(tái)F該平臺(tái)功能最全可以自動(dòng)收集水文、氣象信息，并定時(shí)或由變量控制向中繼衛(wèi)星播發(fā)水文、氣象實(shí)時(shí)信息，也能接收中繼衛(wèi)星的詢問，還可以要求緊急發(fā)報(bào)告警、拍發(fā)電報(bào)、自動(dòng)打印和記錄。這種平臺(tái)復(fù)雜、價(jià)格昂貴?？捎糜谟腥斯芾淼闹攸c(diǎn)水情站和大中氣象站。WUHEEF

（二）定時(shí)型平臺(tái)F也即自報(bào)式平臺(tái)，可以自動(dòng)收集水文、氣象信息，并定時(shí)向中繼衛(wèi)星播發(fā)。該型平臺(tái)因其功耗較低，可以用普通電池或太陽能電池供電。這種平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝，價(jià)格低廉，無需人值守，適用于邊遠(yuǎn)地區(qū)及交通不便、人煙稀少的地區(qū)。WUHEEF

（三）詢問型平臺(tái)F該型平臺(tái)除具有定型平臺(tái)的功能外，還能夠巡測(cè)、遙測(cè)。但煤油綜合型平臺(tái)的緊急發(fā)報(bào)告警、自動(dòng)打印記錄、拍發(fā)電報(bào)等功能。因其價(jià)格適中，適用于水文、氣象的敏感地區(qū)，如主要的水情站、臺(tái)風(fēng)暴雨形成區(qū)、重要設(shè)施和工程地段（如大型水電站、內(nèi)陸鐵路沿線）等。WUHEEF

（四）活動(dòng)型平臺(tái)F前三種屬于固定地點(diǎn)平臺(tái)。而活動(dòng)型平臺(tái)適用于水文勘測(cè)、水文調(diào)查、巡回觀測(cè)和其他移動(dòng)式觀測(cè)；也適用于氣象上的船舶站、浮標(biāo)站。它可以是定型的，也可以是詢問型或綜合型的。這種類型的平臺(tái)天線設(shè)計(jì)要求較高。WUHEEF

二、數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星F

數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星有兩種：極軌衛(wèi)星和地球靜止衛(wèi)星。F

（一）極軌衛(wèi)星F

衛(wèi)星運(yùn)行軌道與地球赤道平面之間夾角（傾角）近似

90，軌道高度500~1000km，因其軌道通過地區(qū)南北

兩極，故稱為極軌衛(wèi)星。又稱太陽同步衛(wèi)星（衛(wèi)星經(jīng)過各地與當(dāng)?shù)氐牡胤綍r(shí)間相同）。F

目前實(shí)施的阿高斯（

ARGOS）系統(tǒng)即是一個(gè)極軌衛(wèi)

星進(jìn)行環(huán)境信息采集、傳輸和處理的系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于水文、氣象、海洋、森林等部門的環(huán)境研究，進(jìn)行地面或海洋目標(biāo)信息的自動(dòng)收集、跟蹤定位和處理。ARGOS系統(tǒng)是由NOAA衛(wèi)星、數(shù)據(jù)收集平臺(tái)和地面接收、處理中心三部分組成。WUHEEF

1、目前運(yùn)行于南北兩上空極軌道的衛(wèi)星是

NOAA13、NOAA14，運(yùn)行周期是101分鐘，軌道高度850km，一顆位于北極上空，另一顆位于南極上空。F衛(wèi)星繞地球一周，軌道通過地面軌跡偏西移動(dòng)250，并形成5000km的一條帶狀區(qū)。一日內(nèi)，在赤道地區(qū)可以有6~8次看到衛(wèi)星，南北緯300地區(qū)有8~12次，而南北緯600地區(qū)有

10~12次，能看到衛(wèi)星。WUHEE衛(wèi)星上的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)（DCS）將分布在各地的DCP水文氣象等數(shù)據(jù)收集并轉(zhuǎn)發(fā)給地面站（LES）。其上行頻率為401,650MHz,下行頻率為136.77MHz和137.77MHz。其工作方式有3種：①隨機(jī)通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)平臺(tái)按幾分鐘固定時(shí)間間隔連續(xù)不斷地向空中發(fā)射“數(shù)據(jù)群”，當(dāng)極軌衛(wèi)星進(jìn)入DCP范

圍之內(nèi)時(shí)，接收其數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給地面；②定時(shí)通信系統(tǒng)，按規(guī)定的時(shí)間發(fā)射，此時(shí)衛(wèi)星必須經(jīng)過

DCP上空，完成中繼任務(wù)；③詢問通信系統(tǒng)，當(dāng)衛(wèi)星位于DCP上空時(shí)，發(fā)生出詢問信號(hào)，由DCP將數(shù)據(jù)發(fā)射給衛(wèi)星中轉(zhuǎn)。分布在全球范圍的數(shù)據(jù)收集平臺(tái)（

DCP）。設(shè)在法國(guó)圖魯茲（TOULOUSE）的地面接收、處理中心和在美國(guó)的分中心。WUHEEF

（二）靜止衛(wèi)星F

靜止衛(wèi)星夜稱地球同步衛(wèi)星和同步靜止衛(wèi)星。它的運(yùn)行軌道平面為地球赤道平面，軌道高度36000km，繞地球飛行一周為24小時(shí)。即衛(wèi)星在赤道平面上繞地球飛行的角速度和地球自轉(zhuǎn)的角速度相等。在地球上任何一點(diǎn)看同步衛(wèi)星好象“靜止不動(dòng)”。F地球上有40%的地區(qū)可以看到同一顆靜止衛(wèi)星。F三顆靜止衛(wèi)星可以覆蓋除南北極以外的整個(gè)地球表面。WUHEEF

（三）衛(wèi)星通信系統(tǒng)F了使DCP與LES聯(lián)系暢通，通信系統(tǒng)是衛(wèi)星的主體，也稱空間轉(zhuǎn)發(fā)器。其作用是接收、放大信號(hào)并再次發(fā)射，實(shí)際上是一部高靈敏度的寬頻帶的收發(fā)設(shè)備。F衛(wèi)星通信系統(tǒng)的要求是：工作可靠、穩(wěn)定，能用最小的附加噪聲和失真來放大和轉(zhuǎn)發(fā)輸入信號(hào)；如果轉(zhuǎn)發(fā)的輸入、輸出信號(hào)工作在同一頻段，那么上行頻率和下行頻率應(yīng)取不同的數(shù)值，以便達(dá)到足夠的隔離。即空間轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)還應(yīng)設(shè)置變頻轉(zhuǎn)換器。WUHEEF衛(wèi)星上除了通信系統(tǒng)外，為了掌握星內(nèi)各種設(shè)備工作情況，衛(wèi)星上還應(yīng)裝備能測(cè)量各種參數(shù)并把數(shù)據(jù)傳回地面的遙測(cè)設(shè)備。F

因此衛(wèi)星上應(yīng)包括通信系統(tǒng)、天線系統(tǒng)、遙測(cè)指令系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等裝置。WUHEEF

三、地面站及用戶站F地面站（LES）又稱中心地面站。它具有綜合性功能，除具有接收DCP（數(shù)據(jù)接收平臺(tái)）的數(shù)據(jù)外，還接收、發(fā)送其他信息，如測(cè)距信息、衛(wèi)星工程系統(tǒng)的遙測(cè)信息等衛(wèi)星運(yùn)行的各種參數(shù)和控制信息。LES還是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，將處理好的數(shù)據(jù)再由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，或?qū)⑻幚砗玫臄?shù)據(jù)直接為用戶服務(wù)等。F

及用戶站W(wǎng)UHEE四、我國(guó)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)用衛(wèi)星傳輸水文信息的許多優(yōu)點(diǎn)是：傳輸距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大，傳輸容量大；傳輸質(zhì)量好，可靠性高；不受環(huán)境和天氣的影響；整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)周期短，投資和維修費(fèi)用低。因此，許多國(guó)家都直接走用衛(wèi)星傳輸水文信息的道路。WUHEE（一）氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)1988年19月7日我國(guó)發(fā)射了一顆極軌氣象衛(wèi)星風(fēng)云1號(hào)，1990年9月3日發(fā)射了FY-1B的備用衛(wèi)星。1999年5月19日發(fā)射了FY-1C來代替FY-1B的工作。實(shí)時(shí)資料的傳輸采用與美國(guó)NOOAA衛(wèi)星兼容的體制，即能接收NOOAA衛(wèi)星資料，

又能接收FY-1衛(wèi)星資料。1997年6月10日我國(guó)風(fēng)云2號(hào)（FY-2）發(fā)射成功，定點(diǎn)在東經(jīng)1050。這樣就健全了我國(guó)自己的衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。WUHEEF

兩種衛(wèi)星各有所長(zhǎng)。F極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球觀測(cè)，分辨率高；但觀測(cè)次數(shù)少，每天僅1~2次，不利于動(dòng)態(tài)分析，并且相鄰兩條軌道的資料不在同一時(shí)刻，對(duì)資料利用不利。F靜止衛(wèi)星觀測(cè)范圍為地球表面的1/3，并且30分鐘可提供一次資料，便于連續(xù)監(jiān)測(cè)天氣變化情況；不足之處是觀測(cè)不到南北兩極，且分辨率低。WUHEE氣象衛(wèi)星上一般裝有兩種探測(cè)儀器：①多光譜輻射計(jì)，一般有可見光、紅外光等幾個(gè)通道，主要提供可見光云圖、紅外云圖；②垂直探測(cè)儀，主要探測(cè)垂直方向上的溫度、濕度等。氣象衛(wèi)星上還裝有一套數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)有一個(gè)地面接收中心（北京）和31個(gè)分中心（流域機(jī)構(gòu)所在地、各省會(huì)城市），3000個(gè)測(cè)站平臺(tái)，保證在特大洪水和任何惡劣天氣發(fā)生時(shí)，在30~60分鐘內(nèi)準(zhǔn)確收集水文數(shù)據(jù)和發(fā)布洪水預(yù)報(bào)，10分鐘內(nèi)發(fā)布水情預(yù)報(bào)。WUHEE（二）Inmarsat—C自動(dòng)水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)WUHEEFInmarsat

（海事衛(wèi)星）系統(tǒng)創(chuàng)建初期，旨在為海上用戶衛(wèi)星通信服務(wù)，目前已發(fā)展成為世界上

對(duì)海、陸、空移動(dòng)體提供靜止衛(wèi)星通信的唯一

系統(tǒng)。Inmarsat衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由Inmarsat國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織（原名海事衛(wèi)星組織）所提供的

一種移動(dòng)終端衛(wèi)星通信系統(tǒng)。無論在何處都可

使用便攜式移動(dòng)終端，通過同步通信衛(wèi)星和地

面站，經(jīng)通信網(wǎng)中轉(zhuǎn)進(jìn)行全球范圍內(nèi)通信。FInmarsat目前已有約80個(gè)成員國(guó)，我國(guó)是創(chuàng)始成員之一，在北京開通了海事衛(wèi)星地面站，移動(dòng)

終端海上、航空和其他各地，進(jìn)行有效可靠的

通信服務(wù)。F

Inmarsat在赤道上空約35700km高度布設(shè)了11顆衛(wèi)星，分別在太平洋、印度洋、大西洋東區(qū)和大西洋西區(qū)四個(gè)區(qū)域，其中4顆運(yùn)營(yíng)，其于備用。F系統(tǒng)所有用的用戶衛(wèi)星通信移動(dòng)終端已從模擬船載移動(dòng)終端Inmarsat—A發(fā)展為數(shù)字船載移動(dòng)終端Inmarsat—B，及車載移動(dòng)終端Inmarsat—M和數(shù)字移動(dòng)終端

Inmarsat—C，還發(fā)展了機(jī)載移動(dòng)終端

Inmarsat—AREO。WUHEEWUHEEFInmarsat—C組成的監(jiān)、測(cè)、控系統(tǒng)開始在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)中系統(tǒng)中應(yīng)用。FInmarsat—C水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)由終端站和中心站組成，如下圖所示。F終端站由傳感器、遙測(cè)終端機(jī)、Inmarsat—C遙測(cè)終端轉(zhuǎn)換器及Inmarsat—C終端設(shè)備組成。其過程是遙測(cè)終端機(jī)把自動(dòng)采集的雨量、水位信息通過基帶信號(hào)傳送給Inmarsat—C遙測(cè)終端轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，再通過協(xié)議轉(zhuǎn)換把數(shù)據(jù)按規(guī)定格式傳給Inmarsat—C站發(fā)送出去，同時(shí)，Inmarsat—C站也要接收由中心\站發(fā)來的信息，并傳給Inmarsat—C遙測(cè)終端轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行命令、修改參數(shù)等工作。F中心站由Inmarsat—C站和計(jì)算機(jī)組成。工作過程是中心計(jì)算機(jī)通過Inmarsat—C站接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)、參數(shù)預(yù)置、命令等任務(wù)。WUHEE（三）

VSAT水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)VSAT系統(tǒng)的英文全稱是Very

ApertureTerminal，即甚小天線地球站。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)由主控站（地面站）、小型站（又稱小站或遠(yuǎn)程終端站）和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組成。對(duì)于水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，主控站即中心站，小型站即遙測(cè)站，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器可以應(yīng)用任何的同步衛(wèi)星。我國(guó)的VSAT水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)使用的是“亞洲2號(hào)通信衛(wèi)星”。WUHEEF該項(xiàng)業(yè)務(wù)目前由北京蓋達(dá)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)有限公司經(jīng)營(yíng)，它是水利部、以色列吉來特衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)有限公司、加拿大塞納西電信開發(fā)公司聯(lián)合組建?，F(xiàn)已建成南京、常州、浙江、河北等地水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，還有龔嘴水電站水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)（見下圖4-5-2所示），該系統(tǒng)采用自報(bào)式工作體制。WUHEEWUHEEFVSAT水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的組成和工作方式與Inmarsat—C相似。F

VSAT的小型站由終端機(jī)和各種傳感器及其

相應(yīng)的測(cè)控單元等部件組成水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的遙測(cè)站。主控站由終端機(jī)和中央處理器等設(shè)備組成水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的中心站。F遙測(cè)站可按設(shè)定的時(shí)間間隔和按設(shè)定的監(jiān)測(cè)參數(shù)的增量和變化自動(dòng)向中心站發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，中心站也可向遙測(cè)站索取數(shù)據(jù)或發(fā)布控制命令。WUHEEFVSAT與Inmarsat—C相比，其最大優(yōu)點(diǎn)是具有通話功能，且數(shù)據(jù)速率較高。可用于需要通話聯(lián)系的測(cè)報(bào)系統(tǒng)中。F而Inmarsat—C優(yōu)點(diǎn)是天線小，功耗低，無雨衰?？捎糜跓o需語言通信的系統(tǒng)中。WUHEE第六節(jié)

雷達(dá)測(cè)雨及雷達(dá)—水情自動(dòng)測(cè)報(bào)綜合系統(tǒng)WUHEE雷達(dá)是微薄遙感的一種類型。它是向空間發(fā)射電磁波，并檢測(cè)經(jīng)目標(biāo)反射的回波，以識(shí)別目標(biāo)的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（又稱主動(dòng)遙感）。雷達(dá)探測(cè)降水的思想是1941年提出的，1959年L。J巴

坦(Battan)在芝加哥提出了雷達(dá)氣象學(xué).現(xiàn)在世界各國(guó)都先后建立了雷達(dá)氣象觀測(cè)系統(tǒng),并在氣象雷達(dá)中采

用了信號(hào)處理\計(jì)算機(jī)、圖象和數(shù)字顯示等先進(jìn)技術(shù)，在氣象預(yù)報(bào)方面發(fā)揮了它的實(shí)用價(jià)值，成為降水測(cè)定和降水預(yù)報(bào)的有利工具。F我國(guó)目前水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的雨量站網(wǎng)密度較下，站網(wǎng)間距很大，特別是大暴雨的降雨分布很不均勻，對(duì)準(zhǔn)確計(jì)算區(qū)域平均雨量影響較大。F雷達(dá)測(cè)雨的定量精度雖然不夠高，但對(duì)大范圍的測(cè)報(bào)區(qū)域可實(shí)時(shí)提供暴雨的時(shí)、空變化的降雨資料，尤其是對(duì)雨強(qiáng)的變化和區(qū)域雨量的估算及暴雨預(yù)報(bào)等方面發(fā)揮主要作用。F將自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的雨量站點(diǎn)和氣象雷達(dá)組成聯(lián)合系統(tǒng)，用較少的自動(dòng)測(cè)報(bào)雨量站點(diǎn)測(cè)得的雨量值對(duì)雷達(dá)測(cè)雨進(jìn)行訂正，反過來用雷達(dá)測(cè)雨值來補(bǔ)充測(cè)區(qū)的面雨量值，這樣互為校補(bǔ)，可達(dá)到比較滿意效果。WUHEE一、氣象雷達(dá)工作原理WUHEEF雷達(dá)的工作原理是利用微波的反射作用來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)。F利用微波的方向性來測(cè)定目標(biāo)的方位角和高度角；F

利用微波的速度來測(cè)定目標(biāo)的距離；F利用微波的多譜勒效應(yīng)來測(cè)量目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。F

圖4-5-1所示，為雷達(dá)工作原理示意圖。WUHEEF發(fā)射機(jī)通過天線發(fā)射射頻電磁波（發(fā)射脈沖），當(dāng)電磁波能被目標(biāo)阻截時(shí)，一部分能量被反射回到天線（稱脈沖回波），被接收機(jī)放大，由記錄器記錄顯示。接收到信號(hào)的強(qiáng)弱，反映目標(biāo)本身的特性，而電磁波在雷達(dá)和目標(biāo)之間傳播所需要的時(shí)間，則反映了目標(biāo)的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和定位。F在大多數(shù)雷達(dá)中，發(fā)射都采用發(fā)射時(shí)間極短（1μm）的無線電脈沖，這種脈沖的發(fā)射頻率叫“脈沖重復(fù)頻率”。雷達(dá)的最大探測(cè)距離D等于兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔△t乘以光速C，即F

D=1/2

×△t

×

C （4-6-1）F

式中C=3×1010

cm/s。WUHEEF雷達(dá)波像手電筒個(gè)光束一樣，可將它聚成一個(gè)很窄的波束，從而具有方向性。8圖4-6-2中可以看出，自站O向目標(biāo)K發(fā)射的雷達(dá)波，雷達(dá)

波的波束OK與它在水平面的投影OM之間的夾

角可以確定，這就是高低角（∠KOM

）；同時(shí)，投影線OM與坐標(biāo)方向（正北方向）線的

ON的夾角也可以確定，這就是方位角（

∠（NOM

）。有了目標(biāo)的方位角和高低角既可確

定目標(biāo)的空間位置。WUHEEWUHEEF對(duì)于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，當(dāng)雷達(dá)發(fā)射的電磁波被有徑向運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)散射形成回波，由雷達(dá)天線接收時(shí)，接收頻率發(fā)生了變化，即產(chǎn)生了頻移，稱之為多譜勒頻移，相應(yīng)這種現(xiàn)象稱多譜勒效應(yīng)。根據(jù)該理論，可以測(cè)出多譜勒頻移fD，如果雷達(dá)波長(zhǎng)用λ表示，則目標(biāo)的徑向速度υr為：WUHEEF

fD

=2

υr/

λ（4-6-2）F

當(dāng)目標(biāo)逆雷達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)（

υr

＞0

），則回波頻率大于發(fā)射頻率（

fD

＞0

）。反之，當(dāng)目標(biāo)朝向雷達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則回波頻率小于發(fā)射頻率（

fD

＞0WUHEE）。當(dāng)目標(biāo)移動(dòng)不在波束方向上時(shí)，徑向速度υr與目標(biāo)真實(shí)速度υ的關(guān)系為F

υr=υrcosθ（4-6-3）F式中θ為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向與波束方向的夾角。因此，只要測(cè)得多譜勒頻移fD，就可以確定目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度和方向。F

氣象雷達(dá)的工作頻率內(nèi)一般在微波波段WUHEE，分為：F

Ka

（波長(zhǎng)0.8~1.1cm）,F

K（波長(zhǎng)1.1~1.7cm）,

F

Kυ（波長(zhǎng)1.7~2.4cm）,F

X（波長(zhǎng)2.4~3.8cm）,

F

C（波長(zhǎng)3.8~7.5cm）,

F

S（波長(zhǎng)7.5~15.0cm）,F

L（波長(zhǎng)15.0~30.0cm）,F

P（波長(zhǎng)30.0~100.0cm）,F雷達(dá)的探測(cè)能力與波長(zhǎng)有密切關(guān)系，一般來數(shù)，需要探測(cè)的微粒越小，需要的波長(zhǎng)越短。F雷達(dá)測(cè)雨主要用于大范圍的降水量，可以適當(dāng)選擇波長(zhǎng)使其后向散射的能量大一些，以便估算降雨量的大小。一般測(cè)雨雷達(dá)選用的波長(zhǎng)為3.2cm、5.2cm和10.0cm。主要視雨滴大小而定。F雷達(dá)測(cè)雨的范圍：一般在半徑200km的范圍