站点网上的气候资料直接来源于气象观测,它是大气环流和气候分析的基础。测站网地理分布的不均匀性严重影响了要素场时间序列分析结果的准确性。本文依据球面几何知识,定义了度量站网不均匀性的两个参数——站网密度mi和站域面积di,给出了它们的计算方法,它们具有普适性。并用该方法求得了中国160站站网的mi、di,分析表明它们能客观表征该站网的空间不均匀性。用di构造了第一类面积权重函数1wi,并用它求得了我国60年(1951～2010)全国平均年、季气温序列,研究发现：全国年平均气温线性增温率为1.4℃/60a,冬季平均增温率(2.2℃/60a)明显高于夏季(0.7℃/60a)。全国冬季平均气温均方差最大(1.62℃),其方差占四季总方差的52.8%,夏季最小(0.75℃),其方差占四季总方差的10.7%。用di构造了第二类权重函数2wi和提出了改进的经验正交函数(AEOF)分析方法；对中国160站夏、冬季60年气温距平场序列的AEOF分析结果表明：AEOF分析在方差贡献、空间模态两个方面均优于EOF分析。夏、冬季AEOF分析的前3个正交模态的方差贡献均高于10%,且所有模态的累积方差贡献均大于EOF分析；夏、冬季AEOF分析前3个模态重建场序列的总方差场与夏、冬季气温距平场序列的总方差场更为相似,其累积方差拟合率分别达到了56.6%、73.4%,明显高于其EOF分析的相应值52.2%、71.1%。而夏、冬季AEOF分析主要模态的典型场和时间系数更集中地反映了我国夏、冬季气温异常的时空变化主要特征。它们均较已有分析计算方法及结果更合理。