二維風(fēng)速風(fēng)向儀專注于平面內(nèi)兩個垂直方向（常為水平面上的東西向和南北向）的風(fēng)速分量及風(fēng)向測定，通過三角函數(shù)關(guān)系得出平面內(nèi)合成風(fēng)速和風(fēng)向，主要反映水平風(fēng)況。而三維風(fēng)速風(fēng)向儀則能測量空間中三個相互垂直方向的風(fēng)速分量，涵蓋水平與垂直方向，重點在于獲取復(fù)雜風(fēng)場的全方位信息。

二維風(fēng)速風(fēng)向儀適用于對垂直風(fēng)速要求不高的情況，如常規(guī)氣象觀測站監(jiān)測地面水平風(fēng)、航海時海面水平風(fēng)場監(jiān)測等。三維風(fēng)速風(fēng)向儀則用在氣象學(xué)對流天氣研究、航空機場風(fēng)場監(jiān)測等領(lǐng)域，這些場景中垂直方向的氣流運動對天氣系統(tǒng)和飛行安全很重要。

二維風(fēng)速風(fēng)向儀常見的有機械結(jié)構(gòu)風(fēng)杯風(fēng)速計與風(fēng)向標組合，或二維超聲波風(fēng)速儀，原理相對簡單直接。三維風(fēng)速風(fēng)向儀結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，如三維超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀需在三個坐標軸方向布置傳感器陣列，利用超聲波傳播時間差計算風(fēng)速分量；基于熱線或熱膜技術(shù)的則通過熱傳遞特性測量，在三個方向布置傳感器來工作。

二維風(fēng)速風(fēng)向儀數(shù)據(jù)處理簡單，水平方向精度能滿足常規(guī)需求，但復(fù)雜環(huán)境下可能誤判。三維風(fēng)速風(fēng)向儀數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，能全面反映風(fēng)場真實情況，各方向風(fēng)速測量精度更高，尤其垂直方向精度提升明顯，不過其精度也受儀器質(zhì)量和環(huán)境等因素影響。

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