【導(dǎo)讀】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。研究成果和偽造相關(guān)數(shù)據(jù)等行為。人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。目前，隨著GPS與海洋測(cè)深技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS與數(shù)字測(cè)。深儀相結(jié)合的無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海洋測(cè)量中。附近時(shí)，直接求取該驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面大地高并采用；當(dāng)測(cè)深離長(zhǎng)期站較遠(yuǎn)時(shí)，深度基準(zhǔn)面值，測(cè)深區(qū)域則采用該深度基準(zhǔn)面。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。

　　

【正文】 ，能夠忽略海平面地形的影響，并且兩者兩驗(yàn)潮站之間所測(cè)的高差精度要較高 。 圖 63 水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)法示意圖 同步改正法 短期驗(yàn)潮站 具 有短期水位觀測(cè)資料，取附近長(zhǎng)期驗(yàn)潮站同步的短期水位觀測(cè)資料，計(jì)算它們短期同步的平均海面，分別以 h2， h3表示 (圖 64).長(zhǎng)期驗(yàn)潮站的多年平均海水面為已知常數(shù) h1。 由于倆驗(yàn)潮站的 氣候 對(duì)水位作用的 影響 以及長(zhǎng)周期分潮 的影響相同，而且短期 平均海面已經(jīng)基本 無(wú)需考慮 主要潮汐成分的作用， 所以潮汐性質(zhì)對(duì)傳遞的精度沒(méi)有很大的影響 。所以我們可以 將兩個(gè)站的多年平均海水面和短期平均海面高度視為一致， 長(zhǎng)期驗(yàn)潮站的多年海面為已知量，兩站的短期平均海面可以由觀測(cè)期數(shù)求出，則則短期站的多年平均海面從它的水尺零點(diǎn)起算的高度： )(213 hhhh ??? (64) 該方法是否可靠， 取決于其假設(shè)條件的 是否可靠 以及同步水位觀測(cè)的時(shí)間長(zhǎng)度。 當(dāng)同步水位觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)的話，會(huì)對(duì)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(yuǎn)的情況下，對(duì)驗(yàn)潮站的類型沒(méi)有特別 要求 ， 可以 用于 傳遞沿岸驗(yàn)潮站 穩(wěn)定 的 平均海水面。 水準(zhǔn)點(diǎn) A 多年平均海面 水準(zhǔn)點(diǎn) B 長(zhǎng)期站水尺零點(diǎn) h1 h? h2 短期站水尺零點(diǎn) 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè) 共 31 頁(yè) 圖 64 同步改正法示意圖 實(shí)際工作中， 當(dāng)條件允許的情況下 ， 一般先采用水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)法確定短期驗(yàn)潮站多年平均海面，再用同步改正法進(jìn)行 檢核。 短期驗(yàn)潮站深度基準(zhǔn)面?zhèn)鬟f數(shù)學(xué)模型 深度基準(zhǔn)面的確定主要是確定深度基準(zhǔn)面在多年平均海水面以下的距離 L。上面我們已經(jīng)將短期驗(yàn)潮站多年平均海水面確定出來(lái)，我們只需將短期站 L 值確定出來(lái)，便可知道深度基準(zhǔn)面在驗(yàn)潮站水尺零點(diǎn)之上的讀數(shù)。 直接傳遞法 該法假定兩驗(yàn)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(yàn) 潮站附近有多個(gè)長(zhǎng)期驗(yàn)潮站時(shí)，此時(shí)短期驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面的求定可以用距離加權(quán)法。 同步改正法 與上面同步改正法確定短期驗(yàn)潮站多年平均海面類似，將長(zhǎng)期驗(yàn)潮站跟短期驗(yàn)潮站的短期平均海面以及多年平均海水面之間的距離視為相等；并且認(rèn)為兩驗(yàn)潮站深度基準(zhǔn)面位于同一等位面上。則長(zhǎng)、短期驗(yàn)潮站由多年平均海面起算的短期平均海面以及深度基準(zhǔn)面之間有如下關(guān)系： MLML BBAA ??? (66) 上式中 LA 、 LB 分別為長(zhǎng)、短期驗(yàn)潮站由多年平均海面起算的深度基準(zhǔn)面值； MA 、 MB 分別為由多年平均海面起算的短期平均海面。 前面已將短期站多年平均海面確定。 則無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深區(qū)域采用的深度基準(zhǔn)面即為短期驗(yàn)潮站的深度短期平均海面 長(zhǎng)期站水尺零點(diǎn) h1 h2 短期站水尺零點(diǎn) 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(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 共 31 頁(yè) 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 。 可以假定長(zhǎng)、短期驗(yàn)潮站短期潮差比與兩站的理想最大潮差比相等，即 ： rRRLLABAB ?? (68) 上式中， LB,LA分別 為短期驗(yàn)潮站跟長(zhǎng)期驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)值； RB,RA分別為短期驗(yàn)潮站跟長(zhǎng)期驗(yàn)潮站由水位觀測(cè)資料確定的潮差。則 短期驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)值： LL AB r? (69) 再 由 短期驗(yàn)潮站確定出的平均海面計(jì)算得到短期驗(yàn)潮站在水尺零點(diǎn)上的高度： LM S LH BBLB ?? (610) 多站傳遞推估法 在實(shí)際無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深作業(yè)時(shí)，有時(shí)候附近會(huì)有多個(gè)長(zhǎng)期驗(yàn)潮站可以用來(lái)深度基準(zhǔn)面的傳遞，此時(shí)我們可以用每個(gè)長(zhǎng)期驗(yàn)潮站進(jìn)行傳遞獲取多個(gè)深度基準(zhǔn)面估值，然后根據(jù)長(zhǎng)期驗(yàn)潮站與短期驗(yàn)潮站的空間分布 采用深度基準(zhǔn)值 的 距離倒數(shù)加權(quán) 內(nèi)插推估方法 來(lái)確定 短期驗(yàn)潮站 的深度基準(zhǔn)面 :比如當(dāng)短期驗(yàn)潮站附近有 2 個(gè)短期平均海面 M 多年平均海面 MSL 深度基準(zhǔn)面 深度基準(zhǔn)面 LA LB 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè) 共 31 頁(yè) 長(zhǎng)期驗(yàn)潮站時(shí)我們可以用如下公式求得： SS LSLS BA BAABL ??? (611) 上式中 LA、 LB分別為兩個(gè)長(zhǎng)期驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)值； SA、 SB分別為兩長(zhǎng)期驗(yàn)潮站到短期驗(yàn)潮站的距離。 當(dāng)短期驗(yàn)潮站附近有 n 個(gè)長(zhǎng)期驗(yàn)潮站時(shí)，可用下式求得： ????? ni ini ii SSLL111/ (612) GPS 用于潮位觀測(cè)以及深度基準(zhǔn)面?zhèn)鬟f 圖 66 深度基準(zhǔn)面?zhèn)鬟f示意圖 （二） 考慮 到方法二中傳遞法求出的平均海面以及深度基準(zhǔn)面都要用水尺上的讀數(shù)來(lái)表示，可能會(huì)比較麻煩。為了提高作業(yè)效率，我們?cè)陂L(zhǎng)短期驗(yàn)潮站都架設(shè)CORS 站， 因?yàn)閮烧镜母叱坍惓２罹嗫赡鼙容^大，不能忽略，我們可以利用 CORS來(lái)算出兩站的高程異常。同時(shí)也用 CORS 來(lái)進(jìn)行潮位觀測(cè)，因?yàn)?CORS 具有高效率，高精度，連續(xù)等特點(diǎn)。 節(jié)中已經(jīng)提出短期驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面有同步改正法，潮差比法等等。不管哪種方法，我們都要進(jìn)行同步水位觀測(cè)，確定出短期驗(yàn)潮站的 短期平均海面。這樣我們就可以根據(jù)公式 (67)求出短期驗(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。 如圖 66，在兩驗(yàn)潮站的水準(zhǔn)點(diǎn)上用 GPS 對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)得到的高程數(shù)據(jù)與其已知高程進(jìn)行比較，很容易求出兩驗(yàn)潮站的高程異常 NA ， NB 。 節(jié)中已闡述了當(dāng)長(zhǎng)期驗(yàn)潮站的 hA 為已知量的情況下，短期驗(yàn)潮站的 hB 可以通過(guò)同GPS 天線 長(zhǎng)期驗(yàn)潮站 A 短期驗(yàn)潮站 B 瞬時(shí)海面 多年平均海面 高程基準(zhǔn)面 深度基準(zhǔn)面 WGS84 橢球面 LA LB hA hB NA NB HSA HSB hSA hSB 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè) 共 31 頁(yè) 步改正法求定。 HSA， HSB為長(zhǎng)短期驗(yàn)潮站實(shí)測(cè)的瞬時(shí)海面大地高。則兩驗(yàn)潮站的瞬時(shí)海面與平均海面的距離可以表示為： hNHh AASASA ??? hNHhBBSBSB ??? (613) 則長(zhǎng)短期驗(yàn)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(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面值 ： ?????????????????niBBSBAASAAniSBSAABAABhNHhNHLhhLMMLLnn11)]()[(1)(1)( (615) 式中 n 為觀測(cè)期數(shù)。 LB也就是我們無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深應(yīng)該采用的深度基準(zhǔn)面。 深度基準(zhǔn)面確定的誤差分析 當(dāng) 直接 采用長(zhǎng)期驗(yàn)潮站 的深度基準(zhǔn)面時(shí)，長(zhǎng)期驗(yàn)潮站深度基準(zhǔn)面大地高的求定時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定誤差，比如丈量 GPS 接收機(jī)到驗(yàn)潮站水準(zhǔn)點(diǎn)距離時(shí)會(huì)產(chǎn)生人為誤差，多年平均海面相對(duì)與 1985 國(guó)家基準(zhǔn)面的 高程會(huì)有一定出入，且測(cè)深點(diǎn)跟長(zhǎng)期驗(yàn)潮站兩個(gè)地方的高程異常不可能完全相同，這些都會(huì)對(duì)無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深采用的深度基準(zhǔn)面產(chǎn)生一定影響。 當(dāng)布設(shè)短期驗(yàn)潮站采用同步改正法等求出其深度基準(zhǔn)面時(shí)，同步觀測(cè)的時(shí)間會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定影響，同步觀測(cè)時(shí)間越長(zhǎng)， 傳遞誤差越小。同時(shí)，兩站的地理位置也會(huì)對(duì)傳遞精度造成一定影響，當(dāng)兩站都處于比較開(kāi)闊的位置時(shí)，傳遞所得深度基準(zhǔn)面精度較高，因?yàn)閭z驗(yàn)潮站潮汐性質(zhì)基本相同。 兩驗(yàn)潮站之間 相隔 的距離對(duì)深度基準(zhǔn)面?zhèn)鬟f的精度也有一定影響，據(jù)相關(guān)研究顯示，距離越近誤差越小，因此我們要選取距離比較近的長(zhǎng)期驗(yàn)潮站進(jìn) 行同步觀測(cè)，提高傳遞精度。 7 GPS 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深圖載水深的計(jì)算 因?yàn)橛?GPS 獲取的坐標(biāo)高程數(shù)據(jù)是相對(duì)于 WGS84 橢球面的大地高，而通常我們所說(shuō)的水深都是從海圖深度基準(zhǔn)面起算的，這就要求我們通過(guò)后期數(shù)據(jù)處淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè) 共 31 頁(yè) 理將實(shí)測(cè)大地高換算為海圖高。 圖 71 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深圖載水深計(jì)算示意圖 節(jié)中，當(dāng)長(zhǎng)期驗(yàn)潮站設(shè)有 CORS 站時(shí)，我們已經(jīng)推導(dǎo)出深度基準(zhǔn)面大地高的計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果記作為 H0。 由圖 可知， 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深作業(yè)時(shí) GPS 實(shí)測(cè)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(jì)算方法： )()(10212 hHHh hhhD ???? ??? (72) 上式中 ， h2為由換能器實(shí)測(cè)的換能器 底部到海底的距離； H 為 GPS 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深點(diǎn)實(shí)測(cè)的大地高； H0 為深度基準(zhǔn)面大地高，計(jì)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。 因此，只要確定出測(cè)深區(qū)域深度基準(zhǔn)面大地高，就可實(shí)時(shí)確定出測(cè)深點(diǎn)圖載水深。 8 算例分析 連云港 長(zhǎng)期驗(yàn)潮站的各垂直基準(zhǔn)間位置關(guān)系均為已知，在長(zhǎng)期驗(yàn)潮站架設(shè)GPS，利用 GPS 實(shí)測(cè)的大地高以及各個(gè)基準(zhǔn)之間的位置關(guān)系， 根據(jù)圖 81， 不難求出深度基準(zhǔn)面的大地高，當(dāng)無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深區(qū) 域離該驗(yàn)潮站不遠(yuǎn)時(shí)，該驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面就可作為測(cè)深區(qū)域的深度基準(zhǔn)面。 下表 是 黃渤海海區(qū)部分驗(yàn)潮站的當(dāng)?shù)厮矔r(shí)海面 實(shí)測(cè)水深 h2 h1 h 圖載水深 D H0 H 海底一點(diǎn) P GPS 天線 換能器底部 深度基準(zhǔn)面 WGS84 橢球面 淮海工學(xué)院二 〇 一三屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè) 共 31 頁(yè) 平均海面的 85 高程： 表 81 黃渤海海區(qū)部分驗(yàn)潮站當(dāng)?shù)仄骄Ｃ?85高程 單位：厘米 海區(qū) 站名 觀測(cè)時(shí)間 (年 ) 當(dāng)?shù)仄骄Ｃ?85 高程 變化幅度 黃渤海 大連 秦皇島 煙臺(tái) 青島 連云港 燕尾港 呂泗 18 22 27 31 13 14 7 2 0 0 0 0 2 3 1? 3 圖 81 長(zhǎng)期站基準(zhǔn)面 大地高求定 當(dāng)測(cè)深區(qū)域離長(zhǎng)期站較遠(yuǎn)時(shí)， 測(cè)深區(qū)域附近 布設(shè)短期驗(yàn)潮站，求取短期站深度基準(zhǔn)面。 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(zhǎng)期驗(yàn)潮站，徐圩測(cè)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 ???? 。經(jīng)計(jì)算兩地相距 公里。兩站進(jìn)行 3 天同步水位觀測(cè)。 表 82 同步水位觀測(cè)數(shù)據(jù) 時(shí)間 第一天 第二天 第三天 連島 徐圩 連島 徐圩 連島 徐圩 WGS84 橢球面 GPS 天線 水準(zhǔn)點(diǎn) 多年平均海面 高程