【正文】 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 無驗(yàn)潮測深深度基準(zhǔn)面的確定方法 The Way to Confirm Depth Datum of No Tide Sounding 學(xué) 院 ： 專業(yè)班級 ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 ： 2020 年 6 月 淮海工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠信承諾書 鄭重地 承諾所呈交的畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文），是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下嚴(yán)格按照學(xué)校和學(xué)院有關(guān)規(guī)定完成的。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）中引用他人的觀點(diǎn)和參考資料均加以注釋和說明。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）選題和研究過程中沒有抄襲他人研究成果和偽造相關(guān)數(shù)據(jù)等行為。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 中對侵犯任何方面知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 年 月 日 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 中文摘要 無驗(yàn)潮測深深度基準(zhǔn)面的確定方法 摘 要： 海洋 測量中深度基準(zhǔn)面是圖載水深的起算面， 深度基準(zhǔn)面的確定是海洋測深的基礎(chǔ)工作。 目前，隨著 GPS 與海洋測深技術(shù)的不斷發(fā)展， GPS 與數(shù)字測深儀相結(jié)合的 無驗(yàn)潮測深技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海洋測量中。本文論述 GPS 無驗(yàn)潮測深技術(shù)的 基本 原理 及 常用方法 ； 考慮到無驗(yàn)潮測深區(qū)域與長期驗(yàn)潮站的高程異常差距，分兩種情況論述了無驗(yàn)潮測深深度基準(zhǔn)面的確定方法 ：當(dāng)測深在長期站附近時(shí)，直接求取該驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面大地高并采用；當(dāng)測深離長期站較遠(yuǎn)時(shí)，測深區(qū)域附近布設(shè)短期驗(yàn)潮站，兩站利用 CORS 進(jìn)行同步水位觀測，確定短期站深度基準(zhǔn)面值， 測深區(qū)域則采用該深度基準(zhǔn)面 。 給出了無驗(yàn)潮測深情況下 ， 從GPS 實(shí)測的大地高轉(zhuǎn)換到 以深度基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的 圖載水深 的計(jì)算方法。 關(guān)鍵詞： 無驗(yàn)潮測深 ； 深度基準(zhǔn)面 ； 深度基準(zhǔn)面?zhèn)鬟f； 圖載水深計(jì) 算 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 外文摘要 The way to confirm depth datum of no tide sounding Abstract: The depth of the water is calculated form the depth datum in marine surveying, determining the depth datum is the basic work in marine sounding. With the development of GPS, it can measure a high precision 3d coordinate in real time, the accuracy of the coordinate can achieve centimeter level, which can meet the requirements of marine sounding. With the development of sounding technology, no tide sounding has been widely used in marine sounding. In this paper, we will discuss the basic principle of no tide sounding。 analysis the monly used method to calculate depth datum。 we first calculate the depth datum in the tide station for a long time and pass it to temporary tide station, so we can have a unity depth datum, and we should research the relationship between vertical benchmark. Under no tide sounding ,we must design an algorithm with which we can transform ellipsoid height to chart height. Keywords: No tide sounding。 Depth datum。 Depth datum conversion。 Calculation of chart height 目 錄 1 緒論 ............................................................ 1 課題研究意義 ................................................ 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 .................................... 1 本課題研究的內(nèi)容 ............................................ 2 2 水深測量原理以及誤差分析 ........................................ 2 海 洋水深測量 ................................................ 2 誤差分析 ................................................... 3 3 GPS 無驗(yàn)潮測深技術(shù) ............................................... 5 GPS 在海洋測繪中的應(yīng)用 ..................................... 5 GPS 無驗(yàn)潮測深原理及常用方法 ............................... 7 4 深度基準(zhǔn)面 ..................................................... 10 深度基準(zhǔn)面簡介 ............................................ 10 深度基準(zhǔn)面發(fā)展 ............................................ 11 深度基準(zhǔn)面概況 ............................................ 12 海洋無縫垂直基準(zhǔn)的構(gòu)建 .................................... 12 5 深度基準(zhǔn)面的計(jì)算 ............................................... 13 海洋潮汐 .................................................. 13 深度基準(zhǔn)面的計(jì)算 .......................................... 15 6 無驗(yàn)潮測深深度基準(zhǔn)面的確定以及誤差分析 ......................... 18 測深區(qū)域離長期驗(yàn)潮站較近時(shí)深度基準(zhǔn)面的確定 ................ 19 測深區(qū)域離長期驗(yàn)潮站較遠(yuǎn)時(shí)深度基準(zhǔn)面的確定 ............... 20 深度基準(zhǔn)面確定的誤差分析 .................................. 25 7 GPS 無驗(yàn)潮測深圖載水深的計(jì)算 .................................... 25 8 算例分析 ........................................................ 26 結(jié) 論 ............................................................. 29 致 謝 ............................................................. 30 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 31 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 共 31 頁 1 緒論 課題研究意義 海洋水深測量是 繪制海圖 最基本的工作。近年來隨著 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)的不斷發(fā)展，由 GPS 定位系統(tǒng)跟數(shù)字測深儀結(jié)合的無驗(yàn)潮測深方法已在海洋測繪工作中取得廣泛的應(yīng)用。 無驗(yàn)潮測深不需要設(shè)立水尺進(jìn)行水位觀測，節(jié)約成本，能夠 消除由于人工水位觀測帶來的誤差； 并且無驗(yàn)潮作業(yè)模式不受白天黑夜的 影響， 每天隨時(shí)都可以進(jìn)行測深作業(yè) ，提高測深作業(yè)效率；同時(shí)它還能得到一個(gè)即時(shí)水位，有效消除波浪等因素 對船體造成的搖擺引起的測深結(jié)果誤差 。是一種比較好 的 海洋 水深測量方法。 我們通常所認(rèn)知的海底深度都認(rèn)為是從海面到海底的垂直距離，然而船體所在瞬時(shí)海面受到風(fēng)浪、潮汐等各種因素的影響，海面會(huì)處于上下波動(dòng)狀態(tài)，那么我們在不 同時(shí)間 ，不同地點(diǎn)測的到的水深數(shù)據(jù)就沒有可比性，因此，我們就要構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的基起算 面， 最后的測深數(shù)據(jù)都要換算到這個(gè)基準(zhǔn)面上，這樣才以便于測深數(shù)據(jù)的處理與分析，這就是我們所說的深度基準(zhǔn)面。由于我國沿岸長期驗(yàn)潮站數(shù)量的有限性，每個(gè)驗(yàn)潮站潮位觀測的方法可能不相同，以及計(jì)算深度基準(zhǔn)面所采用的方法也不盡相同，因此，每個(gè)驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面可能略有差異。并且，無驗(yàn)潮測深區(qū)域可能離已有長期驗(yàn)潮站比較遠(yuǎn)，測深區(qū)域的基準(zhǔn)面可能與長期驗(yàn)潮站計(jì)算出的深度基準(zhǔn)面不再同一等位面上，假如直接采用長期驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面作為無驗(yàn)潮測深的深度基準(zhǔn)面， 可能對測深數(shù)據(jù)的處理分析有一定的影響。鑒于此，海洋無驗(yàn)潮水深測量作業(yè)時(shí)，所采用的深度基準(zhǔn)面是至關(guān)重要的，確定出一個(gè)可靠穩(wěn)定的深度基準(zhǔn)面對無驗(yàn)潮測深數(shù)據(jù)的處理分析有著不可估量的作用。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 及 發(fā)展趨勢 我國通常根據(jù)驗(yàn)潮站多年的潮位觀測， 算出多年平均海水面并且 推算出深度基準(zhǔn)面的位置。 一九五六 年以后， 我國統(tǒng)一將長期驗(yàn)潮站的出現(xiàn)的理論最低潮面作為我國的海圖深度基準(zhǔn)面 。 無驗(yàn)潮測深時(shí)我國通常選擇在測深區(qū)域附近沿岸建立一個(gè)短期驗(yàn)潮站，再對其進(jìn)行水位觀測，得出一段時(shí)期內(nèi)潮位觀測資料，由于時(shí)間條件受限制，短 期驗(yàn)潮站的潮位觀測資料還不足以用來計(jì)算一個(gè)穩(wěn)定可靠的深度基準(zhǔn)面。我們需要利用長期驗(yàn)潮站已有的穩(wěn)定可靠的深度基準(zhǔn)面資料，傳遞推估出所建立的短期驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面位置，將其作為無驗(yàn)潮測深作業(yè)時(shí)應(yīng)該采取的基準(zhǔn)面。 國外一些國家所采用的深度基準(zhǔn)面也不盡相同，比如，日本 采取的基準(zhǔn)是 東京靈岸島驗(yàn)潮站多年觀測水位的平均值 ；美國采取的基準(zhǔn)是 波特蘭驗(yàn)潮站多年觀測水位的平均值 ；澳大利亞 的 大多數(shù)國家 ，比如挪威、德國等國家采用的海洋測量深度基準(zhǔn)面是 最低天文潮面。 由于我國各個(gè)驗(yàn)潮站進(jìn)行潮汐觀測時(shí)所采用的觀測手段不一致，導(dǎo)致各個(gè)驗(yàn)潮站算 出的基準(zhǔn)面可能有差異，這就會(huì)導(dǎo)淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 共 31 頁 致我們每個(gè)地方的海洋測深數(shù)據(jù)不能共享。 假設(shè)我們能夠確定出一個(gè)海洋測繪中統(tǒng)一的垂直基準(zhǔn)，對我們所測的資料成果共享甚至是海洋跟大陸的一些測量成果的拼接都有很大的意義。 至今也有學(xué)者提出將海平面作為垂直基準(zhǔn)。海道測量實(shí)踐表明，不管是長期驗(yàn)潮站平均海平面的直接計(jì)算還是短期站平均海平面的傳遞都可達(dá)到較高精度。因此我們?nèi)舭旬?dāng)?shù)氐钠骄Ｆ矫孀鳛榇怪被鶞?zhǔn)，就可以獲得用該基準(zhǔn)起算的平均水深。當(dāng)然，也有學(xué)者認(rèn)為 WGS 參考橢球面也可以作為統(tǒng)一的垂直基準(zhǔn)，可以將測的大地高轉(zhuǎn)換為海圖高。實(shí)際上也就建立了 一個(gè)局域無縫的垂直基準(zhǔn)面。 本課題研究的內(nèi)容 本文前面主要介紹海洋水深測量的基本原理，以及 GPS 與數(shù)字測深儀相結(jié)合的無驗(yàn)潮測深的基本原理及作業(yè)流 程。闡述深度基準(zhǔn)面的定義以及理論深度基準(zhǔn)面的算法。后面論述兩大種 確定無驗(yàn)潮測深深度基準(zhǔn)面的方法，并進(jìn)行分析比較，給出無驗(yàn)潮測深圖載水深的計(jì)算方法， 并且舉例說明確定深度基準(zhǔn)面的方法，最后得出結(jié)論。 2 水深測量 原理以及誤差 分析 海洋水深測量 海洋水深測量是海洋測量中的基礎(chǔ)工作，是海底地形測量最基本的要素。從過去到現(xiàn)在，海洋測深也經(jīng)歷了很多個(gè)發(fā)展階段，從 最早的測繩重錘測量到現(xiàn)今的多波束測深系統(tǒng)，甚至以后還會(huì)發(fā)展成利用遙感技術(shù)進(jìn)行水深測量。 常用的測深方法 隨著人們對海洋測深技術(shù)的不斷研究發(fā)展，海洋測深技術(shù)越來越變得高效率、高精度，從以前的測深繩、測深桿等點(diǎn)測深發(fā)展到現(xiàn)在的激光測深，遙感測深等面