【正文】 工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 18 頁 共 31 頁 采用 計算出來的 理論最低潮位作為深度基準(zhǔn)面，稱為理論深度基準(zhǔn)面。 理論深度基準(zhǔn)面 的 計算方法是由弗拉基米爾斯基提出的。 有的計算 平均低潮面 。利用長時間的潮汐觀測數(shù)據(jù)，采用算術(shù)平均可以很好的消除非潮汐因素的影響，獲得較高精度的海平面高度。 ??? ni in hnM SL 11 (51) 上式中 h 為水位觀測值， n 為觀測個數(shù)， 當(dāng)已知多個短期平均海面時，也可以由短期平均海面計算長期平均海面值，例如用月平均海面計算年長期平均海面，年平均海面計算多年平均海面。 它是指一定觀測期數(shù)內(nèi)的海面高度平均值 ，由相應(yīng)期間 內(nèi) 潮位觀測資料獲得， 海平面高度是指從驗潮站零點到海面的高度 。 實際海洋潮汐的潮汐高 實際海洋潮波是天體引潮力作用下的一種波動，由于陸地存在、海底地形起伏變化、海底摩擦及地球自轉(zhuǎn)等影響，潮波變化十分復(fù)雜，某一潮位站的潮汐觀測僅是對復(fù)雜潮波系統(tǒng)在這一點振動的采樣。 壓力式驗潮儀： 壓力式驗潮儀從結(jié)構(gòu)上來分 可以分為機械式和電子式。 常用的潮汐觀測方法有： 水尺驗潮： 水尺是指一根長度大約三到五米長的刻度尺，其最小刻度一般為厘米。 漲潮跟落潮： 海面 從低潮 慢慢地上升 到高潮 叫漲潮 ； 海面 從高潮 逐漸下降 到低潮 叫 落潮。 5 深度基準(zhǔn)面 的計算 海洋的水深不僅隨 地理位置 變化，還因為受到潮汐的作用而隨著時間變化。 2020 年有學(xué)者提出將參考橢球面作為海洋統(tǒng)一的無縫的垂直參考基準(zhǔn)的思想。近年來，不少學(xué)者提出構(gòu)建海洋無縫垂直基準(zhǔn)的構(gòu)想。TQ 為深度基準(zhǔn)面的大地高 。OQ為多年平均海平面的大地高 。理論深度基準(zhǔn)面 為我國的法定深度基準(zhǔn)面。 平均低低潮面：美國的太平洋沿岸、菲律賓和夏威夷島采用它。 深度基準(zhǔn)面概況 各個國家 采用的深度基準(zhǔn)面的概況如下： 略最低低潮面：它指在當(dāng)?shù)仄骄Ｃ嬷碌木嚯x。 1975 年 6 月 ， 國家 海 軍司令部 ，海道測量部以及 海洋局在天津召開會議，會議 研究 了 多個 開放港口深度基準(zhǔn)面值， 并且對 上海市長江口地區(qū)的 某些 水位站 深度基準(zhǔn)面數(shù)值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 多年平均海面 深度基準(zhǔn)面 L 圖載水深 D 海岸 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 12 頁 共 31 頁 1971 年 我國再次調(diào)整了 深度基準(zhǔn)面 。 理論深度基準(zhǔn)面： 理論深度基準(zhǔn)面是指根據(jù)分潮組合可能出現(xiàn)的最低水位，利用弗拉基米爾斯基方法計算得到的理論上可能出現(xiàn)的最低潮位面。在 抗日戰(zhàn)爭期間， 我國 海軍 測量局在測量兩地之間長江河道圖時，采用的深度基準(zhǔn)面也是略最低低潮面。 尋常大潮低潮面： 宣統(tǒng)三年以前， 上海航道局將尋常大潮低潮面作為 作業(yè)的深度基準(zhǔn)面。 我國 現(xiàn)在使用的是理論深度基準(zhǔn)面。 這個 出入 與 波浪 的大小有一定關(guān)系 ，在一些 海面相當(dāng) 明顯。 一個國家或地區(qū)確定的基準(zhǔn)面必須要科學(xué)和穩(wěn)定，因為它對測繪、測圖海岸建設(shè)、地殼升降以及海洋學(xué)等各個學(xué)科都有著非常重大的意義。而且，假如基準(zhǔn)站的坐標(biāo)精度本身就有問題則對我們無驗潮測深結(jié)果也有一定一定影響。 利用 GPS 與測深儀進(jìn)行無驗潮水深測量時，能夠有效的解決由海面風(fēng)浪以及動態(tài)吃水引起的測深誤差。 圖 35 信標(biāo)差分無驗潮測深示意圖 信標(biāo)發(fā)射臺 差分?jǐn)?shù)據(jù) 沿岸信標(biāo)站臺 無驗潮測深點 GPS 天線 GPS 信標(biāo)二 合一天線 GPS衛(wèi)星 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 10 頁 共 31 頁 無驗潮測深技術(shù) 優(yōu) 缺 點 高精度：當(dāng)外界環(huán)境滿足 GPS 工作條件時，在一定 范圍內(nèi)， GPS 所測得的三維坐標(biāo)精度可達(dá)厘米級，數(shù)據(jù)可靠性高，而且還沒有誤差累積。 我們求出附近長期驗潮站的高程異常以及深度基準(zhǔn)面大地高，通過內(nèi)插法能夠求出測深點的高程異常，有了高程異常值以及深度基準(zhǔn)面的大地高，通過計算機技術(shù)，不難確定出實時圖載水深。 圖 34 無驗潮 計算水深 圖中， H 為 GPS 接收機測出的大地高； d 為測深儀實測出的換能器到海底的距離； ha 為測深儀換能器到 GPS 接收機天線的垂直距離； HD為 WGS84 橢球WGS84 橢球面 高程基準(zhǔn)面 海面 岸邊基準(zhǔn)站 換能器 測深點 h1 h2 h3 h4 海底 WGS84 橢球面 瞬時海面 換能器 GPS天線 測區(qū)深度基準(zhǔn)面 海底 ha H d HD D HP0 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 9 頁 共 31 頁 面到海底的距離； HP0為深度基準(zhǔn)面到 WGS84 橢球面的距離；那么海底某點的海圖高 D： )(0 dhHHD ap ???? (32) 上式中未涉及到水位數(shù)據(jù)，也就是說不需要進(jìn)行人工驗潮來確定圖載水深，也即我們所說的無驗潮測深。 當(dāng) 岸上 基準(zhǔn)站與 海上 流動站距離小于 20 公里時，將岸邊 的高程異常與 海洋上 測深點的高程 視為 一致。 GPSRTK 無驗潮測深原理 如圖 33， 用戶首先 將一臺 GPS 接收機 安置在 沿岸 長期驗潮站 控制點上， 假如用電臺模式的話，還需在基準(zhǔn)站架設(shè)電臺用于傳播差分?jǐn)?shù)據(jù)，對已知控制點進(jìn)行 觀測，并且與其已知數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，將誤差數(shù)據(jù)通過電臺發(fā)送給在海洋上測深的移動站 GPS 接收機，測深的 GPS 接收機通過內(nèi)部數(shù)據(jù)處理分析，能夠得出一個相對精度的三維坐標(biāo)，其中就有包含有高程，再通過數(shù)學(xué)關(guān)系求出實測的大地高轉(zhuǎn)換到深度基準(zhǔn)面以下的圖載水深。 近年來，隨著人們對 GPS 技術(shù) 的不斷研究跟發(fā)展， GPS 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海洋測繪中各個領(lǐng)域，尤其是近年實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)（ RTK）的發(fā)展，為我們的海洋水深測量提供了一個更有效的途徑。 操作方便 ： 現(xiàn)在 GPS 產(chǎn)品 變得越來越自動化 ， 測深工作者 只需稍加學(xué)習(xí)便可熟練 掌握 。 定位精度高 ： 假設(shè)在離長期驗潮站不遠(yuǎn)的地方測深作業(yè)，采用 RTK 模式，測深精度可達(dá) 1~2 厘米，足以滿足 海洋 測深 的 精度要求。 CORS 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍大，因此，用戶可以在大范圍內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。 1980 年以后， GPS 定位技術(shù)不僅僅在陸地測量中使用的比較多，也逐漸的應(yīng)用到海洋測繪中， 圖 31 GPS定位系統(tǒng)組成部分 空間 GPS 衛(wèi)星 GPS 用戶設(shè)備部分 監(jiān)測站 主控站 注入站 地面支持系統(tǒng) 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 6 頁 共 31 頁 GPS 海洋定位常用差分系統(tǒng) GPS 常用的定位系統(tǒng)有信標(biāo)差分 定位 、 CORS、 RTK 等 。它由三部分構(gòu)成， 如圖 31 所示， 一是由主控站、 監(jiān)測站、注入站 組成 的 地面支持系統(tǒng)； 二是由 24 顆 GPS 衛(wèi)星組成的空間部分； 三是 GPS 用戶設(shè)備部分 。 海洋測繪經(jīng)過了近十年的不斷發(fā)展，海洋測繪采用了各種高新技術(shù)，比如GPS，遙感等，使得我國海洋測繪水平有了很大的 提高。對最終水深數(shù)據(jù)造成一定的影響。如果船速過慢，那么我們水深測量的效率就會變低，然而，如果船速過快，那么我們水深測量的結(jié)果精度就不夠高。 照理論，船體下面的發(fā)射機換能器應(yīng)該是垂直的向海地發(fā)射脈沖信號，但是由于波浪對船體 姿態(tài)造成的影響，發(fā)射出去的脈沖信號就不會真正的垂直于海底， 而是發(fā)射到了測深點的左右兩邊或者前后兩處，會發(fā)生一定的偏差，這就導(dǎo)致我們測深結(jié)果有一定的誤差。 圖 22 回聲測深原理圖 如圖 22 所示，換能器安裝在測量船底 下， 豎直 地向海底發(fā)射一個脈沖信號，到達(dá)海底后反射回來， 接收機 裝置 接收 反射回來的信號 。由于單波束測深系統(tǒng)只能測 得某一點的深度，不利于提高作業(yè)效率，因此，由單波束測深系統(tǒng)發(fā)展而 來的多波束測深系統(tǒng)更加得到廣泛的應(yīng)用。 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。實際上也就建立了 一個局域無縫的垂直基準(zhǔn)面。 至今也有學(xué)者提出將海平面作為垂直基準(zhǔn)。我們需要利用長期驗潮站已有的穩(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潮站的深度基準(zhǔn)面位置，將其作為無驗潮測深作業(yè)時應(yīng)該采取的基準(zhǔn)面。鑒于此，海洋無驗潮水深測量作業(yè)時，所采用的深度基準(zhǔn)面是至關(guān)重要的，確定出一個可靠穩(wěn)定的深度基準(zhǔn)面對無驗潮測深數(shù)據(jù)的處理分析有著不可估量的作用。是一種比較好 的 海洋 水深測量方法。 Depth datum conversion。 關(guān)鍵詞： 無驗潮測深 ； 深度基準(zhǔn)面 ； 深度基準(zhǔn)面?zhèn)鬟f； 圖載水深計 算 畢業(yè) 設(shè)計（ 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。 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 年 月 日 畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 中文摘要 無驗潮測深深度基準(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。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 無驗潮測深深度基準(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（論文）誠信承諾書 鄭重地 承諾所呈交的畢業(yè) 設(shè)計（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（論文） 中對侵犯任何方面知識產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。 給出了無驗潮測深情況下 ， 從GPS 實測的大地高轉(zhuǎn)換到 以深度基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的 圖載水深 的計算方法。 Depth datum。 無驗潮測深不需要設(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； 并且無驗潮作業(yè)模式不受白天黑夜的 影響， 每天隨時都可以進(jìn)行測深作業(yè) ，提高測深作業(yè)效率；同時它還能得到一個即時水位，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 。并且，無驗潮測深區(qū)域可能離已有長期驗潮站比較遠(yuǎn)，測深區(qū)域的基準(zhǔn)面可能與長期驗潮站計算出的深度基準(zhǔn)面不再同一等位面上，假如直接采用長期驗潮站的深度基準(zhǔn)面作為無驗潮測深的深度基準(zhǔn)面， 可能對測深數(shù)據(jù)的處理分析有一定的影響。 無驗潮測深時我國通常選擇在測深區(qū)域附近沿岸建立一個短期驗潮站，再對其進(jìn)行水位觀測，得出一段時期內(nèi)潮位觀測資料，由于時間條件受限制，短 期驗潮站的潮位觀測資料還不足以用來計算一個穩(wěn)定可靠的深度基準(zhǔn)面。 假設(shè)我們能夠確定出一個海洋測繪中統(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。當(dāng)然，也有學(xué)者認(rèn)為 WGS 參考橢球面也