气象工作的基础是收集到的信息。古人在西汉时期，就用屋顶的凤凰图案来测量风向，风一吹，凤凰就会转动，通过观察凤凰的转动方向就能判断风的方向；另外，《史记》中还记载了一种测量湿度的工具，把泥土和炭分别挂在秤的两边，观察挂炭那一边秤的升降情况，炭在干燥时会变轻，在潮湿时会变重。古代那些基础的气象观测方法，绝不能被轻视，正是因为这些初步的气象记录方式的出现，才促成了现代精密测量设备的研发。现在，依靠人力进行的监测工作，正逐渐被自动化监测所替代，像温度、湿度这类常规气象指标，已经可以通过机器自动测量，监测信息能够每分钟获取一次，而且更加可靠、精准。接下来，就简单说明一下各类气象设备，以及它们从人工监测时期到自动化监测时期的转变过程：
一、气温
（一）冰瓶——中国最原始的温度计
中国古代在西方人发明的温度计传入之前，人们是怎样判断气温变化的？根据历史文献记载，中国人很早就形成了寒、冷、温、热的温度认知，在先秦时代就会通过观察瓶装冰块的状态来推测天气走向。《吕氏春秋》中就有这样的记载：看到瓶里的水结冰，就能知道整个世界将变得寒冷。也就是说，往瓶子里倒入液体，倘若液体冻结，说明气温已经降到零度以下，意味着进入了冬季；倘若液体消融，则表明气温开始转暖。这种瓶子被称作“冰瓶”，有时也叫做“水瓶”，可以算作中国最早期的测温工具，被看作是现代温度计的早期形态。
（二）人工观测时代
温度数据采集于气象站百叶箱内，该装置高度距离地面1.5米，箱内装置多种温度测量仪器，左侧为干温计，右侧为湿温计，中部设有发湿计，横向位置另设两支温度计用于记录气温极值。此装置确保测量设备保持良好空气流通，同时有效阻挡阳光直射，因此测量结果具有较高的参考价值。
人工观测时代的百叶箱内部仪器
（三）自动观测时代
自动气象站得到普及，外观依旧保持旧式的百叶箱，箱内装置却已更新换代，电子温度计取代了传统的玻璃温度计。当前我们使用的铂电阻气温计，以PT-100铂电阻为感应核心，其电阻值会随气温起伏而改变，通过测量电阻数值云开·全站体育app登录，再经过转换运算处理，就能得出对应的温度读数。一旦温度传感器与数据采集设备接通，即可即时获取气温信息kaiyun.ccm，并将数据传送至业务应用软件。
自动观测时代的百叶箱内部仪器
铂电阻气温传感器
二、湿度
我们一般所指的空气湿度，是指衡量空气中水汽多少和干湿状况的一个指标，在地面上进行观测时，特指相对湿度，用百分号RH来表示。
（一）最原始的湿度仪器
古人发现木炭能吸附水汽，于是创造了用此特性来检测空气湿度的方法，称为“悬羽与炭”。《史记·天官书》记载过一种测量湿度的装置，该装置将泥土和木炭分挂在秤杆两端，通过观察木炭端秤杆的倾斜来判断湿度。这种装置可视为早期的湿度测量工具。其运作方式是：当天气干燥时，木炭变轻，秤杆会向泥土端倾斜；而当天气湿润时，木炭吸水后变重，秤杆则向木炭端倾斜。也就是古人说的“燥故炭轻，湿故炭重”。
我国率先研制出测湿工具。东汉时期王充于《论衡·变动篇》提及，琴弦松弛预示着降雨。琴弦松弛现象源于大气潮湿导致弦线延展，意味着空气含湿量高。由此可知，古时弦乐器亦可充当简易的湿度探测装置。当代毛发湿度表里的“毛发”本质上为古代琴弦的缩小版。
（二）人工观测时代
干湿球温度计用于测定大气温度和含水量，它包含两个构造相同的温度计，垂直安装在百叶箱温度计架的环内，球体朝下，东边的干球温度计负责测量气温，西边的湿球温度计球体用一条布条包裹，布条底部浸在一个盖着盖子的水杯中，杯口离球体三厘米，杯内装着医用蒸馏水，用以保持湿球布条湿润。湿度的数值依据热力学规则，通过干球温度计与湿球温度计的读数差异推算出来。不过干湿球温度计无法在低温（零下十度以下）的条件下测量湿度，所以在严寒的气候状况下，湿度测量只能依赖中间的毛发湿度计来完成
毛发湿度表利用脱脂人发随空气湿度变化而伸缩的原理，是一种用人发来测量空气相对湿度的工具。湿度计能够自动记录相对湿度不断变化的数值，它包含感应部分（脱脂人发），传动机械（杠杆曲臂），以及自记部分（自记钟、纸、笔）。
干湿球温度表
毛发湿度表
湿度计
（三）自动观测时代
自动化观测不断深入，湿度感应器已取代了湿球温度计，湿度感应器一旦与数据采集设备接通，即可即时获取湿度信息，温湿度感应器选用高分子薄膜电容充当湿度感应电容，环境湿度一旦出现波动，湿度感应电容的介电常数就会随之改变，进而导致其电容值发生变化，电容值的变化量同相对湿度值成正比关系。
温湿度传感器
三、降水
雨水是天空落下的液体或固体形态（融化后）的水，到达地面之后，对雨水进行测量，会测量雨量大小和雨势强弱。雨量大小是指某个时间段内，雨水在水面上积聚的厚度，单位是毫米。
（一）最原始的测雨仪器
关于雨量测定的最早记录，见于南宋数学家秦九韶所编写的《数书九章》（1247年）一书。此书第二章名为“天时类”，其中包含了四个与降水计算相关的内容，具体为“天池测雨”“圆罂测雨”“峻积验雪”以及“竹器验雪”。“天池测雨”中提及的“天池盆”开yun体育app官网网页登录入口，其构造形式与现代气象学里应用的雨量筒已十分相似，在测量雨水方面，则运用“平地得雨之数”这一方式，这可算作全球最古老的雨水计量方案，为后来的雨水测量工作提供了基础性的理论依据。
乾隆时期制作的测雨装置中，与当代测量雨水的方法最为相似的，要数那个“乾隆测雨台”。这个装置是用黄铜打造而成的，整体呈现出圆筒的形状。它的筒身高度为一尺五寸，直径为七寸。这个圆筒被安放在一个专门的测雨基座上，主要功能是用来收集和测量雨水。在测台的正面上方，清晰地镌刻着“测雨台”三个大字，而在其旁边，还刻有“清乾隆庚寅五月造”的字样，表明了它的制造时间和朝代。
乾隆测雨台
（二）人工观测时代
降水测量时期，集雨装置包含收集容器和配套的计量器具，收集容器用于汇集降水，由接水部件、蓄水单元和外壳构成。国内选用直径二十公分的标准圆形接水部件，为确保筒口轮廓和接收面积，筒体材质需具备良好坚固性。为避免雨水飞溅，筒口设计成内平外凸的锋利边缘。计量器具是经过专门设计的带刻度的专用量器，其开口尺寸和标记数值与集雨容器开口规格形成固定比例关联。这个量杯划分成100个单位，每个单位代表雨量筒里水的高度是0.1毫米。测量雨量的时候，需要把雨量筒里的水倒入这个量杯中，然后通过查看杯身上的标记就能明白当天降下了多少雨。
自动化监测使工作人员无需在低温环境下开启箱体查看温度信息、修理被积雪掩埋的设备，减轻了观测者的劳动负担，并且增强了装置的耐用程度和测量结果的精确度。
雨量筒及量杯
（三）自动观测时代
自动观测让观测员再也不用在寒冷的天气中打开箱体观测气温数据、维护被积雪覆盖的箱体，降低观测人员工作量的同时，也提高了设备的使用寿命和数据的准确性。
自动监测时期，核心设备是翻斗式雨量计，它将降水数值转为开关量形式的数字信号输出，以此满足数据传输、分析、存储和呈现等用途。以SL3-1型号雨量计为例，此设备主要由集水容器、上层翻斗、计量翻斗和计数翻斗等部件构成。一旦发生降水，雨水会先在集水口聚集，随后进入上层翻斗。雨水积聚到某个程度后，翻斗会向上翻转，水便流入集水漏斗，集水漏斗再经由节流管将水导入计量翻斗，计量翻斗在接收到的降水量达到0.1毫米时，就会将水排入计数翻斗，计数翻斗因此会翻转一次，这样每次降水达到0.1毫米，采集器就会自动记录这一数值。自动化测量消除了人工测量降水数据时因蒸发导致读数偏差显著和每日测量频次有限的弊端，并且能够随时任意时间点累加计算降水量。
双翻斗雨量传感器
地面气象观测的自动化进程正在不断深化，众多气象测量设备随之焕然一新，实现了从人工记录到自动记录的转变，观测人员无需再冒着严寒开启百叶箱读取信息、检修被积雪掩埋的设备，也无需担忧个人操作习惯和疏忽对数据造成干扰，关键在于保障各类测量装置无异常、通讯渠道顺畅、业务系统正常运作，如此既显著减轻了观测者的劳动负担，又显著提高了地面气象监测的精确度和气象站的业务水平，自动监测系统高效完成了气象要素信息的自动获取、处理与分发，所得的气象资讯具备极高的实用价值和可信度，为气象预报和预警工作提供了精准可靠的数据基础。
