【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 據(jù)可靠性高，而且還沒有誤差累積。高效率：GPS能夠?qū)崟r(shí)的測(cè)出某點(diǎn)的坐標(biāo)，海上測(cè)深作業(yè)速度快。而且還可以全天候進(jìn)行作業(yè)，除特殊天氣外。數(shù)字測(cè)深儀與GPS數(shù)據(jù)線用數(shù)據(jù)線相連接，測(cè)深數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，測(cè)深作業(yè)效率高。利用GPS與測(cè)深儀進(jìn)行無驗(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。同時(shí)，還能避免傳統(tǒng)人工驗(yàn)潮帶來的水位改正誤差。并且這些潮位數(shù)據(jù)都是來自岸邊長(zhǎng)期驗(yàn)潮站的潮位觀測(cè)數(shù)據(jù)，這與我們無驗(yàn)潮測(cè)深點(diǎn)的潮位數(shù)據(jù)可能有點(diǎn)差異，導(dǎo)致測(cè)深結(jié)果的精度不夠，且人工很難捕捉到一個(gè)精確的瞬時(shí)潮位數(shù)據(jù)。因?yàn)镚PS工作要實(shí)時(shí)的接收基準(zhǔn)站發(fā)來的差分信息，當(dāng)測(cè)深區(qū)域與基準(zhǔn)站距離很遠(yuǎn)時(shí)，GPS可能不容易得出固定解，對(duì)測(cè)深結(jié)果精度影響較大。而且，假如基準(zhǔn)站的坐標(biāo)精度本身就有問題則對(duì)我們無驗(yàn)潮測(cè)深結(jié)果也有一定一定影響。因此要選擇合適的基準(zhǔn)站位置。隨著GPS技術(shù)與海洋測(cè)深技術(shù)的不斷發(fā)展，利用GPS與數(shù)字測(cè)深儀相結(jié)合的無驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)將在海洋測(cè)量中擁有廣闊的前景。4 深度基準(zhǔn)面 深度基準(zhǔn)面簡(jiǎn)介測(cè)量人員若要測(cè)量陸地某點(diǎn)的高程或者是海洋的水深，都必須有一個(gè)起算面，起算面就是起算的零面，也叫做基準(zhǔn)面。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。海區(qū)各點(diǎn)的水深是指從深度基準(zhǔn)面到海底泥面的垂直距離。深度基準(zhǔn)面就是海圖基準(zhǔn)面，它位于多年平均海平面以下L的地方。海洋水深測(cè)量通常在受風(fēng)浪影響，不停波動(dòng)的水面上進(jìn)行，因此相同的地方不同時(shí)間去測(cè)，各次的測(cè)深結(jié)果可能都有一定出入。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。為了使得不同時(shí)間不同地點(diǎn)所測(cè)水深有一定可比性，必須確定一個(gè)統(tǒng)一起算面，使不同時(shí)間測(cè)的水深都從這個(gè)面開始起算，這個(gè)面就是深度基準(zhǔn)面。求算深度基準(zhǔn)面時(shí)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。由于每個(gè)國(guó)家求L值的方法都不同，所以計(jì)算出來的深結(jié)果也不相同。我國(guó)現(xiàn)在使用的是理論深度基準(zhǔn)面。如圖41所示，深度基準(zhǔn)面是在多面平均海面往下L的地方，海底某一點(diǎn)的圖載水深D就是從深度基準(zhǔn)面到海底的垂直距離。多年平均海面深度基準(zhǔn)面L圖載水深D海岸圖41 深度基準(zhǔn)面示意圖 深度基準(zhǔn)面發(fā)展特大潮低潮面：三十年代初期，國(guó)家政府，海軍，和美國(guó)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(zhǔn)面。民國(guó)三十五年，英國(guó)仍然以特大潮低潮面為深度基準(zhǔn)面進(jìn)行海圖的測(cè)繪。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。同時(shí)也將其作為一些航道整治工程的起算零點(diǎn)。與吳淞零點(diǎn)相比較。略最低低潮面：甲午戰(zhàn)爭(zhēng)以前，日本采用略最低低潮面作為本國(guó)深度基準(zhǔn)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。中華人民共和國(guó)成立之后，1949年到1958年期間，我國(guó)深度基準(zhǔn)面仍然是略最低低潮面。最低低水位：宣統(tǒng)三年，上?？Ｆ止こ炭偩旨瓷虾：降谰指鶕?jù)江口各個(gè)驗(yàn)潮站歷年的水位觀測(cè)資料，將最低低水位作為深度基準(zhǔn)面。這個(gè)深度基準(zhǔn)面是與上述三個(gè)深度基準(zhǔn)面相比，是一個(gè)高度最低的基準(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。1956年起，我國(guó)海軍司令部以及海道測(cè)量部在進(jìn)行海洋測(cè)繪作業(yè)時(shí)，采用的深度基準(zhǔn)面是理論深度基準(zhǔn)面。1958年，長(zhǎng)江口海洋測(cè)繪時(shí)首次采用了理論深度基準(zhǔn)面理論深度基準(zhǔn)面，1959年在測(cè)量杭州灣的時(shí)候也是采用理論深度基準(zhǔn)面。1967年，利用長(zhǎng)江口的、瀏河口、外高橋、吳淞、橫沙、長(zhǎng)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(cè)資料，計(jì)算理論最低潮面，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，計(jì)算出長(zhǎng)江口的深度基準(zhǔn)面，并于1967年8月開始使用。1971年我國(guó)再次調(diào)整了深度基準(zhǔn)面。調(diào)整的依據(jù)是1971年3月～4月，江陰以下的27個(gè)驗(yàn)潮站30天的同步潮位觀測(cè)數(shù)據(jù)。這一次的調(diào)整范圍比較廣，資料很完善，計(jì)算出的結(jié)果也很合理。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(duì)其進(jìn)行了長(zhǎng)周期改正。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會(huì)議，會(huì)議研究了多個(gè) 開放港口深度基準(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。其余不變。1990年12月起開始實(shí)施的海道測(cè)量規(guī)范指明，將之前海洋測(cè)繪中的理論深度基準(zhǔn)面進(jìn)行改名，改過后叫理論最低潮位。同時(shí)規(guī)定，在確定理論最低潮面時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)周期改正，因此計(jì)算理論最低潮面時(shí)要考慮長(zhǎng)周期分潮訂正。 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。采用略最低低潮面的國(guó)家有印度、日本。1956年以前我國(guó)也采用它。平均低潮面：美國(guó)大西洋沿岸、瑞典的北海地區(qū)和荷蘭等國(guó)采用它。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。最低潮面：法國(guó)、西班牙、葡萄牙、巴西等國(guó)采用它。平均大潮低潮面：歐洲的若干個(gè)國(guó)家采用它。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(huì)影響理論深度基準(zhǔn)面的高度。理論深度基準(zhǔn)面為我國(guó)的法定深度基準(zhǔn)面。 海洋無縫垂直基準(zhǔn)的構(gòu)建瞬時(shí)海面平均海平面深度基準(zhǔn)面1985國(guó)家高程基準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面海底WGS84橢球PORTGQ圖42 各面之間位置關(guān)系示意圖我國(guó)現(xiàn)有的垂直基準(zhǔn)有WGS84參考橢球、大地水準(zhǔn)面、海圖基準(zhǔn)面等。圖42中，PQ為GPS所測(cè)的瞬時(shí)海面的大地高h(yuǎn)。 PG是P點(diǎn)的正高H。OQ為多年平均海平面的大地高。RG為大地水準(zhǔn)面和國(guó)家高程基準(zhǔn)之間的差值。OR為以國(guó)家高程基準(zhǔn)面作為基準(zhǔn)面的海面地形。OT為海圖深度基準(zhǔn)面的值L。TQ為深度基準(zhǔn)面的大地高。TG記作深度基準(zhǔn)面的正高。GQ為利用大地水準(zhǔn)面模型法計(jì)算得到的大地水準(zhǔn)面差距N?？紤]到不同的長(zhǎng)期驗(yàn)潮站驗(yàn)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(huì)有一定的偏差，不便于建立一個(gè)統(tǒng)一的海洋垂直基準(zhǔn)。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。海道測(cè)量時(shí)實(shí)踐表明，平均海平面的觀測(cè)精度以及計(jì)算精度都很高，假設(shè)用平均海平面作為垂直基準(zhǔn)，就可以獲得以該基準(zhǔn)表示的水深。并且可以用于表示海洋深度基礎(chǔ)地理信息的表示。因?yàn)镚PS越來越多的用于無驗(yàn)潮測(cè)深，所以設(shè)計(jì)出一個(gè)從大地高換算到海圖高的算法具有很大的用處。2003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。因?yàn)镚PS實(shí)測(cè)的大地高可以通過兩步轉(zhuǎn)換步驟，轉(zhuǎn)到到海圖高。先用基于大地水準(zhǔn)面的幾何修正法從大地高到正高，再用橫斷面線性內(nèi)插法從正高到海圖高。這過程實(shí)現(xiàn)了橢球面到深度基準(zhǔn)面的轉(zhuǎn)換，實(shí)際上也就是建立了一個(gè)無縫的統(tǒng)一的垂直基準(zhǔn)面。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。為了使不同地方所測(cè)的水深數(shù)據(jù)有一個(gè)可比性，需要確定一個(gè)基準(zhǔn)面，使測(cè)深數(shù)據(jù)都從該面起算，這個(gè)基準(zhǔn)面就叫做深度基準(zhǔn)面。 海洋潮汐 潮汐要素高潮跟低潮：在海面升降的一個(gè)潮周期中，高潮是指海面上升到最高的時(shí)候，低潮是指海面下降到最低的時(shí)候。平潮跟停潮：海面達(dá)到高潮的時(shí)候，海面暫時(shí)停止升降的現(xiàn)象叫做平潮；在低潮時(shí)海面暫時(shí)停止升降的現(xiàn)象叫做停潮。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。高高潮、低高潮、低低潮、高低潮：一天之中的兩個(gè)高潮和兩個(gè)低潮中，高的高潮叫高高潮，低的高潮叫做低高潮，低的低潮叫做低低潮，高的低潮叫做高低潮。潮差：相鄰的高潮與低潮之間的潮位高度差就叫潮差。時(shí)間潮高低高潮高高潮落潮漲潮周期低低潮高低潮落潮時(shí)漲潮時(shí)圖51 潮汐要素示意圖 潮汐觀測(cè)潮汐觀測(cè)也叫驗(yàn)潮，驗(yàn)潮的目的是獲得當(dāng)?shù)氐某蔽挥^測(cè)數(shù)據(jù)，以便計(jì)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(jì)算理論深度基準(zhǔn)面，這些數(shù)據(jù)都可以提供給海洋測(cè)繪、軍事等部門使用。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。通常將其固定在巖壁上，驗(yàn)潮人員可以在一天中規(guī)定時(shí)間去讀取水位數(shù)據(jù)，制成潮位觀測(cè)表，以便使用。井式驗(yàn)潮儀：主要由潮井、浮筒、記錄裝置三個(gè)部分組成。其工作原理：記錄轉(zhuǎn)筒隨著水面上浮筒的起伏而轉(zhuǎn)動(dòng)，使得記錄針在記錄滾筒上的記錄紙畫線，達(dá)到自動(dòng)記錄潮位的目的。壓力式驗(yàn)潮儀：壓力式驗(yàn)潮儀從結(jié)構(gòu)上來分可以分為機(jī)械式和電子式。機(jī)械式驗(yàn)潮儀主要由U型管、水壓鐘、記錄裝置等部分組成?；驹恚和ㄟ^海面的升降產(chǎn)生的壓力變化，反映出潮位的變化。除了上述這些驗(yàn)潮方法，常用的還有電子水壓驗(yàn)潮儀以及超聲波潮汐計(jì)等等，每種驗(yàn)潮方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，我們應(yīng)該根據(jù)具體情況，選擇合理的驗(yàn)潮方法。 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。雖然在單個(gè)驗(yàn)潮站實(shí)際觀測(cè)的潮高變化與平衡潮理論給出的理論潮高有很大差別,各種頻率成分(分潮)的貢獻(xiàn)與這些頻率成分之間的理論比值也不同，但實(shí)際海洋必然要在天文引潮力的源動(dòng)力下作相同頻率的振動(dòng)，或海水系統(tǒng)對(duì)引潮力各分量做出頻率成分相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)。因而可以將實(shí)際潮汐分成許多有規(guī)律的分振動(dòng)，這些分離出來的具有一定周期、一定振幅的分振動(dòng)就叫分潮。表51 8個(gè)主要分潮周期及其相對(duì)振幅分潮符號(hào)名稱周期相對(duì)振幅（取M2=100）M2S2N2K2K1O1P1Q1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(jì)算 平均海面平均均海面也叫海平面。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。平均海平面分為月平均海面、日平均海面以及年平均海面。每天、每月和每年的平均海面都是變化的。通常驗(yàn)潮站的水位觀測(cè)值的時(shí)間間隔為一個(gè)小時(shí)，因此，實(shí)際計(jì)算海平面時(shí)常用的方法是對(duì)n個(gè)小時(shí)內(nèi)的觀測(cè)值直接取平均數(shù)。 (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。即在平均海面的基礎(chǔ)上計(jì)算月平均海面、而由月平均值求年均值及多個(gè)年均值求多年平均值。這些平均海面分別稱為