【正文】 工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 共 31 頁(yè) 采用 計(jì)算出來(lái)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(jì)算方法是由弗拉基米爾斯基提出的。 有的計(jì)算 平均低潮面 。利用長(zhǎng)時(shí)間的潮汐觀測(cè)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(cè)值， n 為觀測(cè)個(gè)數(shù)， 當(dāng)已知多個(gè)短期平均海面時(shí)，也可以由短期平均海面計(jì)算長(zhǎng)期平均海面值，例如用月平均海面計(jì)算年長(zhǎng)期平均海面，年平均海面計(jì)算多年平均海面。 它是指一定觀測(cè)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(cè)資料獲得， 海平面高度是指從驗(yàn)潮站零點(diǎn)到海面的高度 。 實(shí)際海洋潮汐的潮汐高 實(shí)際海洋潮波是天體引潮力作用下的一種波動(dòng)，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(cè)僅是對(duì)復(fù)雜潮波系統(tǒng)在這一點(diǎn)振動(dòng)的采樣。 壓力式驗(yàn)潮儀： 壓力式驗(yàn)潮儀從結(jié)構(gòu)上來(lái)分 可以分為機(jī)械式和電子式。 常用的潮汐觀測(cè)方法有： 水尺驗(yàn)潮： 水尺是指一根長(zhǎng)度大約三到五米長(zhǎng)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(jì)算 海洋的水深不僅隨 地理位置 變化，還因?yàn)槭艿匠毕淖饔枚S著時(shí)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(wú)縫的垂直參考基準(zhǔn)的思想。近年來(lái)，不少學(xué)者提出構(gòu)建海洋無(wú)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(guó)的法定深度基準(zhǔn)面。 平均低低潮面：美國(guó)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(gè)國(guó)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(guó)家 海 軍司令部 ，海道測(cè)量部以及 海洋局在天津召開(kāi)會(huì)議，會(huì)議 研究 了 多個(gè) 開(kāi)放港口深度基準(zhǔn)面值， 并且對(duì) 上海市長(zhǎng)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(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 共 31 頁(yè) 1971 年 我國(guó)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(jì)算得到的理論上可能出現(xiàn)的最低潮位面。在 抗日戰(zhàn)爭(zhēng)期間， 我國(guó) 海軍 測(cè)量局在測(cè)量?jī)傻刂g長(zhǎng)江河道圖時(shí)，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(guó) 現(xiàn)在使用的是理論深度基準(zhǔn)面。 這個(gè) 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(gè)國(guó)家或地區(qū)確定的基準(zhǔn)面必須要科學(xué)和穩(wěn)定，因?yàn)樗鼘?duì)測(cè)繪、測(cè)圖海岸建設(shè)、地殼升降以及海洋學(xué)等各個(gè)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(wèn)題則對(duì)我們無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深結(jié)果也有一定一定影響。 利用 GPS 與測(cè)深儀進(jìn)行無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)量時(shí)，能夠有效的解決由海面風(fēng)浪以及動(dòng)態(tài)吃水引起的測(cè)深誤差。 圖 35 信標(biāo)差分無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深示意圖 信標(biāo)發(fā)射臺(tái) 差分?jǐn)?shù)據(jù) 沿岸信標(biāo)站臺(tái) 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深點(diǎn) 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(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 共 31 頁(yè) 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù) 優(yōu) 缺 點(diǎn) 高精度：當(dāng)外界環(huán)境滿足 GPS 工作條件時(shí)，在一定 范圍內(nèi)， GPS 所測(cè)得的三維坐標(biāo)精度可達(dá)厘米級(jí)，數(shù)據(jù)可靠性高，而且還沒(méi)有誤差累積。 我們求出附近長(zhǎng)期驗(yàn)潮站的高程異常以及深度基準(zhǔn)面大地高，通過(guò)內(nèi)插法能夠求出測(cè)深點(diǎn)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(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，不難確定出實(shí)時(shí)圖載水深。 圖 34 無(wú)驗(yàn)潮 計(jì)算水深 圖中， H 為 GPS 接收機(jī)測(cè)出的大地高； d 為測(cè)深儀實(shí)測(cè)出的換能器到海底的距離； ha 為測(cè)深儀換能器到 GPS 接收機(jī)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(cè)深點(diǎn) h1 h2 h3 h4 海底 WGS84 橢球面 瞬時(shí)海面 換能器 GPS天線 測(cè)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(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 共 31 頁(yè) 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(diǎn)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(shuō)不需要進(jìn)行人工驗(yàn)潮來(lái)確定圖載水深，也即我們所說(shuō)的無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深。 當(dāng) 岸上 基準(zhǔn)站與 海上 流動(dòng)站距離小于 20 公里時(shí)，將岸邊 的高程異常與 海洋上 測(cè)深點(diǎn)的高程 視為 一致。 GPSRTK 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深原理 如圖 33， 用戶首先 將一臺(tái) GPS 接收機(jī) 安置在 沿岸 長(zhǎng)期驗(yàn)潮站 控制點(diǎn)上， 假如用電臺(tái)模式的話，還需在基準(zhǔn)站架設(shè)電臺(tái)用于傳播差分?jǐn)?shù)據(jù)，對(duì)已知控制點(diǎn)進(jìn)行 觀測(cè)，并且與其已知數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，將誤差數(shù)據(jù)通過(guò)電臺(tái)發(fā)送給在海洋上測(cè)深的移動(dòng)站 GPS 接收機(jī)，測(cè)深的 GPS 接收機(jī)通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理分析，能夠得出一個(gè)相對(duì)精度的三維坐標(biāo)，其中就有包含有高程，再通過(guò)數(shù)學(xué)關(guān)系求出實(shí)測(cè)的大地高轉(zhuǎn)換到深度基準(zhǔn)面以下的圖載水深。 近年來(lái)，隨著人們對(duì) 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(cè)繪中各個(gè)領(lǐng)域，尤其是近年實(shí)時(shí)動(dòng)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(cè)量提供了一個(gè)更有效的途徑。 操作方便 ： 現(xiàn)在 GPS 產(chǎn)品 變得越來(lái)越自動(dòng)化 ， 測(cè)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(zhǎng)期驗(yàn)潮站不遠(yuǎn)的地方測(cè)深作業(yè)，采用 RTK 模式，測(cè)深精度可達(dá) 1~2 厘米，足以滿足 海洋 測(cè)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(cè)量中使用的比較多，也逐漸的應(yīng)用到海洋測(cè)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(cè)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(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 共 31 頁(yè) 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(cè)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(cè)繪經(jīng)過(guò)了近十年的不斷發(fā)展，海洋測(cè)繪采用了各種高新技術(shù)，比如GPS，遙感等，使得我國(guó)海洋測(cè)繪水平有了很大的 提高。對(duì)最終水深數(shù)據(jù)造成一定的影響。如果船速過(guò)慢，那么我們水深測(cè)量的效率就會(huì)變低，然而，如果船速過(guò)快，那么我們水深測(cè)量的結(jié)果精度就不夠高。 照理論，船體下面的發(fā)射機(jī)換能器應(yīng)該是垂直的向海地發(fā)射脈沖信號(hào)，但是由于波浪對(duì)船體 姿態(tài)造成的影響，發(fā)射出去的脈沖信號(hào)就不會(huì)真正的垂直于海底， 而是發(fā)射到了測(cè)深點(diǎn)的左右兩邊或者前后兩處，會(huì)發(fā)生一定的偏差，這就導(dǎo)致我們測(cè)深結(jié)果有一定的誤差。 圖 22 回聲測(cè)深原理圖 如圖 22 所示，換能器安裝在測(cè)量船底 下， 豎直 地向海底發(fā)射一個(gè)脈沖信號(hào)，到達(dá)海底后反射回來(lái)， 接收機(jī) 裝置 接收 反射回來(lái)的信號(hào) 。由于單波束測(cè)深系統(tǒng)只能測(cè) 得某一點(diǎn)的深度，不利于提高作業(yè)效率，因此，由單波束測(cè)深系統(tǒng)發(fā)展而 來(lái)的多波束測(cè)深系統(tǒng)更加得到廣泛的應(yīng)用。 2 水深測(cè)量 原理以及誤差 分析 海洋水深測(cè)量 海洋水深測(cè)量是海洋測(cè)量中的基礎(chǔ)工作，是海底地形測(cè)量最基本的要素。實(shí)際上也就建立了 一個(gè)局域無(wú)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(zhǎng)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(wú)驗(yàn)潮測(cè)深作業(yè)時(shí)應(yīng)該采取的基準(zhǔn)面。鑒于此，海洋無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)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(duì)無(wú)驗(yàn)潮測(cè)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(cè)量方法。 Depth datum conversion。 關(guān)鍵詞： 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)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。 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(wú)驗(yàn)潮測(cè)深深度基準(zhǔn)面的確定方法 摘 要： 海洋 測(cè)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(cè)深的基礎(chǔ)工作。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)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(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 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(chéng)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） 中對(duì)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。 給出了無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深情況下 ， 從GPS 實(shí)測(cè)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。 Depth datum。 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深不需要設(shè)立水尺進(jìn)行水位觀測(cè)，節(jié)約成本，能夠 消除由于人工水位觀測(cè)帶來(lái)的誤差； 并且無(wú)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(cè)深作業(yè) ，提高測(cè)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(duì)船體造成的搖擺引起的測(cè)深結(jié)果誤差 。并且，無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深區(qū)域可能離已有長(zhǎng)期驗(yàn)潮站比較遠(yuǎn)，測(cè)深區(qū)域的基準(zhǔn)面可能與長(zhǎng)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(zhǎng)期驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面作為無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深的深度基準(zhǔn)面， 可能對(duì)測(cè)深數(shù)據(jù)的處理分析有一定的影響。 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深時(shí)我國(guó)通常選擇在測(cè)深區(qū)域附近沿岸建立一個(gè)短期驗(yàn)潮站，再對(duì)其進(jìn)行水位觀測(cè)，得出一段時(shí)期內(nèi)潮位觀測(cè)資料，由于時(shí)間條件受限制，短 期驗(yàn)潮站的潮位觀測(cè)資料還不足以用來(lái)計(jì)算一個(gè)穩(wěn)定可靠的深度基準(zhǔn)面。 假設(shè)我們能夠確定出一個(gè)海洋測(cè)繪中統(tǒng)一的垂直基準(zhǔn)，對(duì)我們所測(cè)的資料成果共享甚至是海洋跟大陸的一些測(cè)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