【正文】 繩重錘測量到現(xiàn)今的多波束測深系統(tǒng)，甚至以后還會發(fā)展成利用遙感技術(shù)進行水深測量。 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)合的無驗潮測深的基本原理及作業(yè)流 程。海道測量實踐表明，不管是長期驗潮站平均海平面的直接計算還是短期站平均海平面的傳遞都可達到較高精度。 國外一些國家所采用的深度基準面也不盡相同，比如，日本 采取的基準是 東京靈岸島驗潮站多年觀測水位的平均值 ；美國采取的基準是 波特蘭驗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面是 最低天文潮面。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 及 發(fā)展趨勢 我國通常根據(jù)驗潮站多年的潮位觀測， 算出多年平均海水面并且 推算出深度基準面的位置。 我們通常所認知的海底深度都認為是從海面到海底的垂直距離，然而船體所在瞬時海面受到風浪、潮汐等各種因素的影響，海面會處于上下波動狀態(tài)，那么我們在不 同時間 ，不同地點測的到的水深數(shù)據(jù)就沒有可比性，因此，我們就要構(gòu)建一個統(tǒng)一的基起算 面， 最后的測深數(shù)據(jù)都要換算到這個基準面上，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面。 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 無驗潮測深技術(shù) ............................................... 5 GPS 在海洋測繪中的應(yīng)用 ..................................... 5 GPS 無驗潮測深原理及常用方法 ............................... 7 4 深度基準面 ..................................................... 10 深度基準面簡介 ............................................ 10 深度基準面發(fā)展 ............................................ 11 深度基準面概況 ............................................ 12 海洋無縫垂直基準的構(gòu)建 .................................... 12 5 深度基準面的計算 ............................................... 13 海洋潮汐 .................................................. 13 深度基準面的計算 .......................................... 15 6 無驗潮測深深度基準面的確定以及誤差分析 ......................... 18 測深區(qū)域離長期驗潮站較近時深度基準面的確定 ................ 19 測深區(qū)域離長期驗潮站較遠時深度基準面的確定 ............... 20 深度基準面確定的誤差分析 .................................. 25 7 GPS 無驗潮測深圖載水深的計算 .................................... 25 8 算例分析 ........................................................ 26 結(jié) 論 ............................................................. 29 致 謝 ............................................................. 30 參 考 文 獻 ........................................................ 31 淮海工學院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（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。 analysis the monly used method to calculate depth datum。 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 無驗潮測深技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海洋測量中。 畢業(yè) 設(shè)計（論文）中引用他人的觀點和參考資料均加以注釋和說明。 畢業(yè) 設(shè)計（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。本文論述 GPS 無驗潮測深技術(shù)的 基本 原理 及 常用方法 ； 考慮到無驗潮測深區(qū)域與長期驗潮站的高程異常差距，分兩種情況論述了無驗潮測深深度基準面的確定方法 ：當測深在長期站附近時，直接求取該驗潮站的深度基準面大地高并采用；當測深離長期站較遠時，測深區(qū)域附近布設(shè)短期驗潮站，兩站利用 CORS 進行同步水位觀測，確定短期站深度基準面值， 測深區(qū)域則采用該深度基準面 。 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。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)合的無驗潮測深方法已在海洋測繪工作中取得廣泛的應(yīng)用。由于我國沿岸長期驗潮站數(shù)量的有限性，每個驗潮站潮位觀測的方法可能不相同，以及計算深度基準面所采用的方法也不盡相同，因此，每個驗潮站的深度基準面可能略有差異。 一九五六 年以后， 我國統(tǒng)一將長期驗潮站的出現(xiàn)的理論最低潮面作為我國的海圖深度基準面 。 由于我國各個驗潮站進行潮汐觀測時所采用的觀測手段不一致，導致各個驗潮站算 出的基準面可能有差異，這就會導淮海工學院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 2 頁 共 31 頁 致我們每個地方的海洋測深數(shù)據(jù)不能共享。因此我們?nèi)舭旬數(shù)氐钠骄Ｆ矫孀鳛榇怪被鶞?，就可以獲得用該基準起算的平均水深。闡述深度基準面的定義以及理論深度基準面的算法。 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、測深桿等點測深發(fā)展到現(xiàn)在的激光測深，遙感測深等面測深。 圖 21 單波束測深與多波束測深 海面 海底 單波束測深 多波束測深 淮海工學院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 3 頁 共 31 頁 水深測量原理 在海洋水深測量中，我們通常采用回聲測深儀進行水深測量，回聲測深儀是由 安裝在 船底 的 換能器、發(fā)射裝置、接收裝置、顯示屏等部分組成 。那么我們就可以得出對于深度基準面的海圖高 Z 的 計算公式： Z=21 CT+Dd (22) 誤差 分析 波浪引起的水深測量誤差 測深船 在海上進行作業(yè)時， 有很大的概率會遇到波浪，在海面上的分布也比較廣，波浪很容易使得船體姿態(tài)發(fā)生一些變化，比如使船體產(chǎn)生上下左右的搖晃，還能使得船體不斷的升沉，那么這些很顯然都會對我們的測深作業(yè)產(chǎn)生一定的影響。 圖 23 船體橫搖產(chǎn)生的測深誤差 同理， 如圖 24 所示，波浪對船體造成縱搖時，產(chǎn)生偏角度 ? ，使得理論的水深 PB 與實測水深 PB1 有一定誤差。 水位 觀測引起的 誤差 由瞬時海面實測的水深換算到以深度基準面為基準的海圖高需要進行水位X 垂直 于測深線的海底 ? P A A1 換能器底部 Y 平行于測深線的海底 船底換能器 P B B1 ? 淮海工學院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 31 頁 觀測，也就是我們所說的驗潮。 3 GPS 無驗潮測深技術(shù) GPS 在海洋測繪中的應(yīng)用 GPS 應(yīng)用于海洋測繪 一切與海洋有關(guān)的活動，比如說海洋工程的建設(shè)，海洋環(huán)境的研究等都離不開海洋測繪單位提供的各種數(shù)據(jù)以及圖文。 全球定位系統(tǒng) 簡稱 為 GPS。 GPS 是現(xiàn)代全新的 定位方法， 由于其定位精度較高，尤其是 RTK 定位精度可達厘米級。 每一臺信標機都在不斷的發(fā)送差分數(shù)據(jù)，這樣，用戶一旦擁有了 GPS 跟信標二合一接收機 ， 就可以得到相對精度的定位結(jié)果。 現(xiàn)在 RTK 在海洋測繪上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，圖 32 表示了 GPS 技術(shù)跟數(shù)字測深儀結(jié)合的無驗潮測深技術(shù)。 海洋視野開闊 ： GPS 作業(yè)時要求周圍視野相對開闊 ， 這樣就很快的能夠進入換能器 GPS 天線 前拉繩 后拉繩 水面 淮海工學院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 7 頁 共 31 頁 固定解。另外， 其 定位結(jié)果是在全球唯一 的 WGS84 坐標系統(tǒng)中 解算 的，因此全球不同地點的測量成果是相互關(guān)聯(lián)的。 除此之外，還可以用覆蓋范圍較廣的 CORS 系統(tǒng)來進行無驗潮水深測量，近年來，我國沿岸也設(shè)立了不少信標機，作業(yè)時，通過接收差分改正信號也可實現(xiàn)無驗潮水深測量。 岸上基準站連續(xù)地觀測 GPS 衛(wèi)星 ，流動站的GPS 接收機安置在數(shù) 字測深儀 換能器 的上端，要求在同一垂線上。當測深點與長期驗潮站在 20 公里范圍之內(nèi)時，我們無驗潮測深就采用該基準面。 CORS 用于 無驗潮測深 考慮到 RTK 差分信號改正受到距離的限制，假 設(shè)海面測深區(qū)域與長期驗潮站的距離大于 30 公里時， RTK 可能不能正常工作，對測深結(jié)果造成一定影響。將一臺 GPS 接收機架設(shè)在已知的基準點上，叫做信標臺站接收機，在測深點的船上安置 GPS 以及信標差分二合一接收機，就可以進行獲取具有相當精度的三維坐標。而且還可以全天候進行作業(yè)，除特殊天氣外。并且這些潮位數(shù)據(jù)都是來自岸邊長期驗潮站的潮位觀測數(shù)據(jù)，這與我們無驗潮測深點的潮位數(shù)據(jù)可能有點差異，導致測深結(jié) 果的精度 不夠，且人工很難捕捉到一個精確的瞬時潮位數(shù)據(jù)。 隨著 GPS 技術(shù)與海洋測深技術(shù)的不斷發(fā)展，利用 GPS 與數(shù)字測深儀相結(jié)合的無驗潮測深技術(shù)將在海洋測量中擁有廣闊的前景。深度基準面就是海圖基準面，它位于 多年平均 海平面以下 L 的地方 。 求算深度基準面 時既要考慮到海面上 艦船 的 航行安全 ,也要考慮 水深的 利用率 。 淮海工學院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 11 頁 共 31 頁 圖 41 深度基準面示意圖 深度基準面發(fā)展 特大潮低潮面：三十年代初期，國家政府，海軍，和美國海軍在海洋事務(wù)的數(shù)據(jù)，是 以 特大潮 低潮面 為深度基準面 。 與吳淞零點相比較，尋常大潮低潮面高于吳淞零點 米。 最低低水位： 宣統(tǒng)三年，上海 浚浦工程總局 即上海航道局 根據(jù) 江口各個驗潮站歷年的水位觀測資料，將最低低水位作為深度基準面 。 1958 年，長江口 海洋測繪時首次采用了理論深度基準面 理論深度基準面，1959 年 在測 量 杭州灣的時候也是采 用理論深度基準面 。這 一 次 的 調(diào)整 范圍 比較 廣，資料 很完善 ， 計算出的結(jié)果也很合理 。 1990 年 12 月 起開始 實施 的海道測量規(guī)范 指明 ， 將之前海洋測繪中的理論深度基準面進行改名， 改過后叫 理論最低潮位 。 1956 年以前我國也采用它。 平均大潮