概況

水汽監測在天氣預報和氣候研究領域占有很重要的地位，一般可以用高空探空直接獲得，也可由衛星水汽通道與雷達等手段反演得到。隨著GPS技術的發展及其與氣象學的交叉融合，使得GPS成為水汽監測的一種先進手段。
GPS即全球導航定位系統，是1970—1990年在美國發展起來的一種技術成熟的衛星導航和定位系統，主要由三個部分組成：空間星座、地面監控和用戶設備。

1.空間星座由24顆高空GPS衛星組成，保證在全球任何地區、任何時刻都有不少于4顆衛星可供用于觀測定位，實現了全球地面連續覆蓋，從而確保了全球全天候連續地提供動態目標的三維位置、速度和時間信息。

2.地面監控目前主要由分布在全球的5個地面站組成，其中包括衛星檢測站、主控站和信息注入站。

3.根據GPS用戶的不同要求，所需的接收設備各異，主要由GPS接收機、數據處理軟件、微處理機及其終端設備組成。GPS氣象學是應用GPS設備來研究大氣科學的一個分支學科。根據GPS接收機的位置，可將GPS遙感技術分為地基和空基兩種。（1）地基GPS氣象遙感技術是利用地球表面上靜止的GPS接收機接收GPS衛星信號，以連續對地球大氣參數進行測量。（2）空基GPS氣象遙感技術主要利用安置在人造衛星平臺上的GPS接收機接收GPS衛星信號，然后采用掩星法對氣象參數進行測量。

利用實時的高時空密度GPS水汽遙感資料，結合同一時段氣象衛星和多普勒天氣雷達資料，分析中小尺度天氣系統特征，尤其是水汽總量的空間分布與強對流系統演變之間的關系，可以改善中小尺度天氣系統的預警能力。將GPS反演的大氣水汽含量同化到數值預報中，可明顯提高預報準確率。GPS遙感技術可以比較精確地反演大氣垂直積分水汽含量或對流層大氣水汽總量，即可降水量，具有不受降水影響、時間分辨率高和設備維護簡單等優點，因而越來越受到各國氣象部門的重視。

各國應用動態

瑞典早在1993年就開始建立包括24站的地基GPS觀測網，日本已于1998年建成了覆蓋全國的地基GPS觀測網，美國已建成了由200多個GPS接收站組成的全國性探測網，而我國的國家衛星氣象中心和北京大學地球物理系也在1995年開展了利用空基GPS信號反演大氣參數和利用地基GPS反映大氣柱總水汽含量的研究工作。2000年夏季，北京市范圍內布設10個GPS觀測點，開始地基GPS的觀測試驗。目前，GPS遙感探測技術還處于探索和試驗階段，有待進一步的研究和發展以推進其在監測和預測中的應用。