發展史
16－17世紀，發明了一系列用以測量地面要素的儀器並投入實際套用，如液體玻璃溫度表、水銀氣壓表、雨量器、毛髮濕度表、風杯風速計等等，使大氣探測進入到定量器測的階段。氣象觀測站網的建立和連續觀測資料的取得，在推動近代天氣學的建立和發展、提高天氣預報準確性方面有十分重要的意義。
20世紀20年代，由於無線電探空儀的出現和高空風探測技術的發展，使大氣探測由地面擴展到三維空間，40年代以後，探空氣球的探測高度已達到二三十公里，套用火箭探測更把探測高度提高到100公里左右。
大氣遙感儀器的發展和套用將大氣探測提高到一個嶄新的階段。40年代初出現了專門的雲雨測量雷達，1960年4月美國發射了第一顆氣象衛星，以後，各種類型的遙感設備相繼研製和試驗成功，如雷射雷達、風廓線儀、微波輻射儀等。這些現代遙感儀器的套用和美國、前蘇聯、中國、日本等國陸續發射的一系列氣象探測衛星，大大提高了現代大氣探測的水平。
隨著大氣觀測自動氣象站網的改進和提高，精度和效率更高的遙感儀器和設備的套用，即將進行的探空儀的改型換代和GPS測風系統的引入等等，可以預見，一個以現代化大氣探測儀器裝備起來的新一代大氣探測系統，即將展現在我們面前。
自動氣象站
自動氣象站（automatic weather station）由電子設備或由計算機控制，自動進行氣象觀測和資料收集傳輸的氣象站。
有線遙測氣象站氣象儀器的感應部分同讀數或記錄儀表相隔幾十米到幾公里，中間利用有線通信電路傳輸進行觀測的氣象站。它的遙測系統包括感應元件非電量一電量變換器、有線通信電路，以及顯示儀器和自計儀器。這種遙測系統多用於實時查詢氣象資料比較頻繁的部門，例如機場。由於電信傳輸和電子計算機的發展，一般氣象站網的觀測站也開始向遙測過渡，進行單項或多項要素的遙測。有些國家已開始建立遙測網，有的由中心站計算機控制幾十個站台，實現觀測、資料收集自動化；有的已開始籌建規模較大的遙測網，甚至是全國性的遙測網。
無線遙測氣象站又稱無人氣象站。它是由電子線路自動控制，定時觀測和發報的小型氣象站。它包括測量系統、程式控制和編碼發射系統、電源三部分。
氣象要素轉換成電信號的方式種類很多。常見的有機械編碼式和低頻調製式兩種。前者多使用機械位移的感應元件，使指針在碼盤上位移而發出不同的電碼；後者多使用電性能變化的感應元件，使它產生一個低頻變化的信號，然後將此信號載於射頻上發射。
無人氣象站一般能連續工作一年左右，每天定時觀測4～24次，可在幾百公里到一乾公里之外按時收到它拍發的氣象電報，還有利用衛星收集和轉發資料的無人氣象站。無人氣象站一般用於沙漠、高山和海洋等人煙稀少的地區。在海洋上的包括漂浮和固定的兩種。
選址原因
全國各地的觀測場都距建築物有一定距離，而且四周有許多空地。為什麼氣象觀測場都建立在空曠的地方呢？
因為雨、雪、霜、霧等各種天氣現象，都是由空氣流動的狀況、溫度高低的變化，促使空氣內所含水汽發生凝結的現象。因此，要了解天氣的變化，首先要了解空氣的性質。空氣的性質受環境的影響很大，比如在室內，冬天溫度要比室外高，夏天溫度要比室外低；同樣是室外，房屋南面的溫度要比北面高；在颳風的時候，建築物之間的通道處，風力往往比空曠的地方來得大。
這種因環境影響所引起的特殊情況，只是研究小氣候時才有用。為了得到精確的氣象要素資料，做出準確的天氣預報，首先要掌握空氣的本來面貌，這樣就必須避免環境的影響。怎樣才能避免環境的影響呢？
這就要使觀測場地的四周空曠，空氣可以自由流通。其次，在觀測場中，要測量日照、地溫以及風和雨量等，為避免日光受到遮蔭，又為避免風、雨受周圍建築物所阻擋，也需要場地的四周空曠。第三，觀測場中，要觀測雲和能見度，還要觀測遠處天氣現象，如果四周建築物林立，阻礙視線，就無法進行這些現象的觀測。
東坎氣象站
位於新疆北部吐魯番盆地的東坎氣象站(42°50’N；89°15’E)卻比海平面還要低48.7米。
吐魯番東坎氣象站地處吐魯番盆地深處，年平均氣壓為1023.3百帕，與青藏高原比，算得上是個“氧氣倉”了。這裡雖屬南溫帶氣候區，但由於受海洋季風影響微弱，年平均降水量只有14.9毫米，而年平均蒸發量卻遠遠大於降水量，年平均相對濕度在38%左右。這裡晴天多，太陽輻射強，平均年日照時數達2940多個小時；年平均氣溫為14.5℃，夏天氣溫高達40攝氏度以上，這在別的地方是罕見的，而在該站出現卻是常有的事。
