【正文】 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。后面論述兩大種 確定無驗潮測深深度基準(zhǔn)面的方法，并進行分析比較，給出無驗潮測深圖載水深的計算方法， 并且舉例說明確定深度基準(zhǔn)面的方法，最后得出結(jié)論。由單波束測深發(fā)展成為多波束測深， 大大的提高了測深效率 。 換能器 垂直向下 發(fā)射聲波，傳到海底再反射回來接收，從而算出船到水底的深度。我們就得對船體各種姿態(tài)的變化進行分析，以便于減弱波浪對海洋測深的影響。 圖 24 船體縱搖產(chǎn)生的測深誤差 船速引起的水深測量誤差 在海洋水深測量中，船速是一個很重要的因素。 常規(guī) 人工驗潮很難捕捉到準(zhǔn)確的瞬時的潮高， 潮位觀測 時人為因素等 會造成水位改正誤差。所以，我們進行的海洋測繪工作是相當(dāng)基礎(chǔ)而又甚是重要的。 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)是 基于全球 24 顆衛(wèi)星進行工作的，它能夠隨時隨地的向全國擁有 GPS接收機的用戶提供他們所在的地理位置信息。 已經(jīng)取代了很多傳統(tǒng)的 測繪儀器 。 CORS： 基準(zhǔn)站通過網(wǎng)絡(luò)模式發(fā)送差分數(shù)據(jù)，用戶接收差分數(shù)據(jù)的同時，也接收 GPS 衛(wèi)星信號，就能進行實時的定位。 圖 32 GPS 用于無驗潮測深 GPS 應(yīng)用在海洋測繪中的優(yōu)勢 全球全天候 實時 定位 ： 由于 GPS 的 24 顆衛(wèi)星 分布 相對 均勻， 這就使得無論用戶在哪個地方， 接收機都能至少接收 到 4 顆衛(wèi)星 的信號 ，且海洋上視野開闊，能 觀測到更多的衛(wèi)星，能更快的給出定位結(jié)果。恰好海洋上視野相當(dāng)開闊，為 GPS 的無驗潮測深作業(yè)提供了一個良好的作業(yè)環(huán)境。 GPS 無驗潮測深 原理及常用方法 目前， 傳統(tǒng)海洋水深測量中，我們都是通過人工驗潮的方式確定圖載水深，然而，水位改正又恰恰是影響水深測量精度最重要的因素，因此，傳統(tǒng) 人工 驗潮測深方法 誤差可能相對較大 。 因此，由 GPS 定位系統(tǒng)跟數(shù)字測深儀相結(jié)合的無驗潮測深技術(shù)已經(jīng)在海洋水深測量中獲得廣泛的應(yīng)用?；鶞?zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將觀測到的相位觀測值、已知數(shù)據(jù)等實時地傳輸給流動站，測深儀上面的流動站在接收基準(zhǔn)站傳輸過來數(shù)據(jù)的同時，自己也不斷的觀測 GPS 信號，在系統(tǒng)內(nèi) 通過處理差分值以及觀測數(shù)據(jù) ，最終解算出測深點 的三維坐標(biāo) 。那么，測深點的圖載水深計算就可以用圖 34 的位置關(guān)系求出。隨著近年來 我國越來越多 CORS 站建立 ， 為海洋測深提供了技術(shù)支持， 海洋測繪中利用 CORS 進行無驗潮測深能夠擴大作業(yè)范圍， 這種作業(yè)模式解除了 RTK無驗潮測深受到距離限制的困擾 ，對無驗潮測深作業(yè)工作效率的提高有很大幫助。雖然其定位精度沒有 RTK 精度高，但其作業(yè)區(qū)域可以遠離基站，這也是優(yōu)于 RTK 的地方，在沿海一帶也受到了廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字測深儀與 GPS 數(shù)據(jù)線用數(shù)據(jù)線相連接，測深數(shù)據(jù)自動保存，測深作業(yè)效率高。 因為 GPS 工作要實時的接收基準(zhǔn)站發(fā)來的差分信息，當(dāng)測深區(qū)域與基準(zhǔn)站距離很遠時， GPS 可能不容易得出固定解，對測深結(jié)果精度影響較大。 4 深度基準(zhǔn)面 深度基準(zhǔn)面簡介 測量人員若要測量陸地某點的高程或者是海洋的水深 ，都必須有一個起算面，起算面就是起 算的零面，也叫做基準(zhǔn)面。 海洋 水深測量通常在 受風(fēng)浪影響，不停波動的 水面上進行， 因此相同的地方不同時間去測 ， 各次的測深結(jié)果可能都有一定出入。由于 每個 國家 求 L 值的方法 都不同 ， 所以 計算出來 的深 結(jié)果 也不相同。民國三十五年，英國仍然以特大潮低潮面為深度基準(zhǔn)面進行海圖的測繪。 略最低低潮面： 甲午戰(zhàn)爭 以前， 日本采用略最低低潮面作為本國深度基準(zhǔn)面。 這個深度基準(zhǔn)面 是 與 上述 三 個深度基準(zhǔn)面 相比，是一個 高度 最低的基準(zhǔn)面。 1967 年， 利用 長江口的、瀏河口、外高橋、 吳淞、 橫沙、 長興、 中浚、南門港 、奚家港 、 堡鎮(zhèn) 等水位站 連續(xù) 30 天 的同步潮位觀測資料 ，計算理論最低潮面， 并對其進行 適當(dāng)調(diào)整， 計算出 長江口的深度基準(zhǔn)面，并于 1967 年 8 月開始使用。這次調(diào)整 ，年平均海平面被 平均年最低水位替代了 ， 相當(dāng)于對其進行了長周期改正 。同時規(guī)定，在 確定 理論最低潮面時，需要 對其 進行長周期改正，因此計算理論最低潮面 時要 考慮 長周期分潮 訂正 。 平均低潮面：美國大西洋沿岸、瑞典的北海地區(qū)和荷蘭等國采用它。 理論深度基準(zhǔn)面：理論深度基準(zhǔn)面各地的高度不同， 潮差的大小 會影響理論深度基準(zhǔn)面的高度 。 PG 是 P 點的正高 H。OT 為海圖深度基準(zhǔn)面的值L。 考慮到 不同的長期驗潮站 驗潮方式不同， 求出的基準(zhǔn)面組合確定出來的深度基準(zhǔn)面可能會有一定的偏差，不便于建立一個 統(tǒng)一的海洋垂直基準(zhǔn)。 因為 GPS 越來越多的用于無驗潮測深，所以設(shè)計出一個從大地高換算到海圖高的算法具有很大的用處。這過程實現(xiàn)了橢球面到深度基準(zhǔn)面的轉(zhuǎn)換，實際上也就是建立了一個無縫的統(tǒng)一的垂直基準(zhǔn)面。 平潮跟停潮：海面達到高潮的時候，海面暫時停止升降的現(xiàn)象叫做平潮；在低潮時 海面暫時停止升降的現(xiàn)象叫做停潮。 圖 51 潮汐要素示意圖 潮汐觀測 潮汐觀測也叫 驗潮， 驗潮 的目的是 獲得 當(dāng)?shù)氐?潮位觀測數(shù)據(jù) ， 以便 計算 當(dāng)?shù)氐某毕{(diào)和常數(shù)、 有了潮汐調(diào)和常數(shù)，就能確定出 該地的多年平均海面，也可以計算理論深度基準(zhǔn)面 ， 這些數(shù)據(jù)都可以提供給海洋 測繪 、軍事 等部門使用。 其 工作原理 ： 記錄轉(zhuǎn)筒隨著水面上浮筒的起伏而轉(zhuǎn)動，使得記錄針在 記錄滾筒上 的記錄紙 畫線，達到自動記錄潮位的目的 。 除了上述這些驗潮方法，常用的還有電子水壓驗潮儀以及超聲波潮汐計等等，每種驗潮方法各有其優(yōu)缺點，我們應(yīng)該根據(jù)具體情況，選擇合理的驗潮方法。 表 51 8個主要分潮周期及其相對振幅 分潮符號 名稱 周期 相對振幅 （取 M2=100） M2 S2 N2 K2 K1 O1 P1 Q1 太陰主要半日分潮 太陽主要半日分潮 太陰橢率主要半日分潮 太陰 太陽赤緯半日分潮 太陰 太陽赤緯 全日分潮 太陰主要全日分潮 太陽主要全日分潮 太陰橢率主要全日分潮 100 深度基準(zhǔn)面的計算 平均海面 平均 均海面 也叫 海平面。 通常 驗潮站的水位觀測值 的時間間隔為一個小時 ，因此，實際計算 海平面 時常用的方法是對 n 個 小時內(nèi)的 觀測值直接取平均 數(shù) 。 事實上，平均海面作為潮汐振動的起算面，本身可以看作零頻分潮，這樣計算的平均海平面的意義是潮汐振動的平衡面。有些國家計算 略最低低潮面 。 我國 現(xiàn)今 采用的是 理論深度基準(zhǔn)面。 113212112 )()( )18022()(KKKKKK CO SfHRRR ggCO SfHH ?????? ????? (59) 113212112 )()( )18022()(KKKKKK CO SfHRRR ggCO SfHL ?????? ????? (510) 取 ????? 360,. .. .. .. ..3,2,11? K代入式 (59)， (510)進行計算，從中取最大的 H作為理論最高潮位，取絕對值最大的 L 作為理論最低潮位。 表 52 交點因子 f 分潮 升交點黃經(jīng) N ?0 ?90 ?180 ?270 M2 S2 N2 K2 K1 O1 P1 Q1 M4 MS4 M6 平均海面 季節(jié) 訂正 按照 8 個分潮的調(diào)和常數(shù)計算理論最低潮位時，都沒有 考慮長周期分潮的影響，而在我國沿海年周期 Sa分潮和半年周期 Ssa分潮具有相當(dāng)大的振幅，致使冬春季的月平均海面比年平均海面低，例如在渤海低 30cm 左右。 淺水分潮訂正 對于淺水分潮大的海區(qū)，應(yīng)當(dāng)對以上計算的理論最低潮位進行淺水分潮訂正。 6 無驗潮測深 深度基準(zhǔn)面的確定 以及誤差分析 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 19 頁 共 31 頁 測深區(qū)域離長期驗潮站較近時深度基準(zhǔn)面的確定 由于現(xiàn)今各個國家采用的深度基準(zhǔn)面的算法都不盡相同，因此現(xiàn)今的海圖深度基準(zhǔn)面都是不統(tǒng)一的。 當(dāng)測深區(qū)域與長期驗潮站距離不遠的情況下， 高程異常較小，不影響測深精度的情況下， 這個深度基準(zhǔn)面的大地高也就是我們無驗潮測深區(qū)域應(yīng)該采用的深度基準(zhǔn)面。因此， 從圖 61 中可以看出， 長期驗潮站的深度基準(zhǔn)面大地高就可表示為： )()(0 ChLhhHH ?????? (61) 則無驗潮測深區(qū)域所采用的深度基準(zhǔn)面大地高就為 H0 ，深度基準(zhǔn)面大地高求出后， 通過后期數(shù)據(jù)處理， 我們不難求出圖載水深。 不建議采用。 短期驗潮站平均海面?zhèn)鬟f數(shù)學(xué)模型 水準(zhǔn)聯(lián)測法 如圖 63 所示，長期驗潮站的多年平均海面已 經(jīng)確定，水準(zhǔn)點 A 與多年平均海面的高差為 1h 。 該方法適用的情況：兩驗潮站距離不是很遠，能夠忽略海平面地形的影響，并且兩者兩驗潮站之間所測的高差精度要較高 。 當(dāng)同步水位觀測時間長一點的話，會對傳遞基準(zhǔn)面的精度有一定的提高，當(dāng)兩站 相距 不是很遠的情況下，對驗潮站的類型沒有特別 要求 ， 可以 用于 傳遞沿岸驗潮站 穩(wěn)定 的 平均海水面。 直接傳遞法 該法假定兩驗潮站深度基準(zhǔn)面在多年平均海水面以下的距離相等，即 LL BA? (65) 當(dāng)布設(shè)的短期驗 潮站附近有多個長期驗潮站時，此時短期驗潮站的深度基準(zhǔn)面的求定可以用距離加權(quán)法。 則無驗潮測深區(qū)域采用的深度基準(zhǔn)面即為短期驗潮站的深度短期平均海面 長期站水尺零點 h1 h2 短期站水尺零點 h3 h 多年平均海面 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 23 頁 共 31 頁 基準(zhǔn)面： MMLLBAAB ??? (67) 圖 65 同步改正法推估 示意圖 潮差比法 潮差比法是確定短期站深度基準(zhǔn)面最常用的方法 ， 該方法的依據(jù)是： 由于深度基準(zhǔn)面的數(shù)值等效于最大半潮差 。為了提高作業(yè)效率，我們在長短期驗潮站都架設(shè)CORS 站， 因為兩站的高程異常差距可能比較大，不能忽略，我們可以利用 CORS來算出兩站的高程異常。這樣我們就可以根據(jù)公式 (67)求出短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。則兩驗潮站的瞬時海面與平均海面的距離可以表示為： hNHh AASASA ??? hNHhBBSBSB ??? (613) 則長短期驗潮站的從多年平均海面起算的短期平均海面可以用下式表示： ?? ?? ???? ni AASAni SAA hNHhM nn 11 )(11 ???? ????ni BBSBniSBB hNHhM nn11 )(11 (614) 由公式 (67)可知，短期驗潮站的深度基準(zhǔn)面值 ： ?????????????????niBBSBAASAAniSBSAABAABhNHhNHLhhLMMLLnn11)]()[(1)(1)( (615) 式中 n 為觀測期數(shù)。同時，兩站的地理位置也會對傳遞精度造成一定影響，當(dāng)兩站都處于比較開闊的位置時，傳遞所得深度基準(zhǔn)面精度較高，因為倆驗潮站潮汐性質(zhì)基本相同。 由圖 可知， 無驗潮測深作業(yè)時 GPS 實測大地高記作 H，則從深度基準(zhǔn)面到 GPS 天線的距離 h 可以表示為： HHh0?? (71) 由圖 D的計算方法： )()(10212 hHHh hhhD ???? ??? (72) 上式中 ， h2為由換能器實測的換能器 底部到海底的距離； H 為 GPS 無驗潮測深點實測的大地高； H0 為深度基準(zhǔn)面大地高，計算方法已在 節(jié)中給出；h1 為 GPS 天線到換能器底部的距離，可以直接丈量得到。 下面以連云港連島的基準(zhǔn)面推算徐圩基準(zhǔn)面為例，連島作為長期驗潮站，徐圩測深區(qū)域附近布設(shè)短期站， 連島海域緯度為 616434 ???? ，經(jīng)度為6182119 ???? ，徐圩海域緯度為 435334 ???? ，經(jīng)度為 3453119 ???