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【摘要】本文簡(jiǎn)述了深度基準(zhǔn)面的概念，分析了海圖深度基準(zhǔn)面不統(tǒng)一造成的誤差及其形成原因。針對(duì)海圖深度基準(zhǔn)面的使用現(xiàn)狀，探討了深度基準(zhǔn)面不統(tǒng)一對(duì)海洋測(cè)繪成果應(yīng)用的影響，提出了統(tǒng)一海圖深度基準(zhǔn)面的方案和建議。受潮汐的影響，海面無時(shí)不在變化，為了描述海底地形，必須選擇一個(gè)參考面，計(jì)算此面至海底的深度，這個(gè)參考面即為海圖深度基準(zhǔn)面。海圖深度基準(zhǔn)面以上部分為潮高，以下部分為圖載水深。在海洋測(cè)量工作中，通過測(cè)深儀測(cè)得的水深必須進(jìn)行潮汐水位改正，才能得到從規(guī)定的深度基準(zhǔn)面起算的深度?！o論選擇什么樣的水位改正方法，都必須首先確定深度基準(zhǔn)面的位置。不同國(guó)家和地區(qū)選擇海圖基準(zhǔn)面的方法各有不同，我國(guó)使用理論最低潮面，它由若干年潮位觀測(cè)資料推算而得，保證在一定概率水平下,考慮到天文、氣象等各種因素的綜合影響，水位均不會(huì)低于此基準(zhǔn)面，以確保航行安全。在20世紀(jì)50年代中期規(guī)定以理論深度基準(zhǔn)面作為海圖深度起算面，其算法依據(jù)弗拉基米爾斯基法確定,即由M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1這8個(gè)分潮計(jì)算相對(duì)于平均海面可能出現(xiàn)的最低水位，并附加考慮淺海分潮M4、MS4、M6及長(zhǎng)周期分潮Sa和Ssa的貢獻(xiàn)?！逗５罍y(cè)量規(guī)范》( GB 12327-1998)對(duì)淺水分潮和長(zhǎng)周期分潮改正進(jìn)行了改進(jìn)，一律采用13分潮模型計(jì)算，取消了3個(gè)淺水分潮振幅之和大于20cm進(jìn)行淺水改正的條件，從而使深度基準(zhǔn)面保持了其算法和意義的一致性。二、海圖深度基準(zhǔn)面不統(tǒng)一的問題與原因分析《海道測(cè)量規(guī)范》規(guī)定深度基準(zhǔn)面一經(jīng)確定且在正規(guī)水深測(cè)量中已被采用者，一般不得變動(dòng)。而且，一般說來，海圖深度基準(zhǔn)面就是潮汐表的潮高起算面，也稱潮高基準(zhǔn)面。但是，現(xiàn)實(shí)的情況是，種種原因，在海圖深度基準(zhǔn)面的確定選用和海道測(cè)量的水深改算中，不同測(cè)量時(shí)段選用了不同的深度基準(zhǔn)面數(shù)值，造成了海圖圖幅或不同圖幅之間水深的基準(zhǔn)面不統(tǒng)一問題；同時(shí)，海圖深度基準(zhǔn)面與潮高基準(zhǔn)面也出現(xiàn)不一致甚至差別較大的情況，具體數(shù)據(jù)見表1。表1 部分潮港深度基準(zhǔn)面統(tǒng)計(jì)表我國(guó)1956年以前采用略最低低潮面確定深度基準(zhǔn)面，由于不符合我國(guó)海區(qū)的實(shí)際情況，保證率不高，1956年以后，采用弗拉基米爾提出的理論深度基準(zhǔn)面作為深度基準(zhǔn)面，共考慮了8個(gè)分潮組合可能出現(xiàn)的最低水位，即M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1分潮疊加，計(jì)算相對(duì)于平均海面位置可能出現(xiàn)的最低水位，并附加考慮淺海分潮M4、MS4和M6及長(zhǎng)周期分潮Sa、Ssa的貢獻(xiàn)。1998年版《海道測(cè)量規(guī)范》中對(duì)淺水分潮和長(zhǎng)周期分潮改正作了適當(dāng)改進(jìn)，即一律采用13分潮模型計(jì)算，而取消了當(dāng)3個(gè)淺水分潮振幅之和超過20cm進(jìn)行淺水改正的條件，但是在算法的數(shù)學(xué)表示和計(jì)算的可操作性方面并沒有明確解釋。深度基準(zhǔn)面的這種確定方法及算法上的不統(tǒng)一，必然影響同一驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面數(shù)值的穩(wěn)定性與一致性。⒉ 潮汐調(diào)和常數(shù)的分離有差別現(xiàn)行的潮汐調(diào)和分析理論雖然已十分成熟，但是數(shù)學(xué)模型的差別，將導(dǎo)致同一潮汐觀測(cè)時(shí)段潮位的差異，以及潮汐分析程序求解的調(diào)和常數(shù)的不同。至于不同潮汐觀測(cè)時(shí)段的潮位，使用同一潮汐分析程序求解的調(diào)和常數(shù)的也會(huì)得到不同的結(jié)果。因此同一個(gè)驗(yàn)潮站因觀測(cè)資料的不同或者分析程序的不同，會(huì)產(chǎn)生數(shù)值不同的分潮組調(diào)和常數(shù)。這樣驗(yàn)潮站潮汐調(diào)和常數(shù)分離的差別將導(dǎo)致?lián)擞?jì)算的深度基準(zhǔn)面的數(shù)值不一致。潮汐觀測(cè)就是測(cè)量海洋某固定點(diǎn)的水位隨時(shí)間的變化過程，潮汐觀測(cè)的手段很多，主要有水尺驗(yàn)潮、浮子式驗(yàn)潮儀、引壓鐘式驗(yàn)潮儀、聲學(xué)式驗(yàn)潮儀、壓力式驗(yàn)潮儀以及近年剛剛開展的GPS驗(yàn)潮、潮汐遙感測(cè)量等技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型潮汐觀測(cè)儀器不斷涌現(xiàn)，各種驗(yàn)潮儀器都有各自的特點(diǎn)和性能指標(biāo)，驗(yàn)潮站儀器的更新?lián)Q代也會(huì)或多或少地影響潮位觀測(cè)資料的一致性，進(jìn)而影響到深度基準(zhǔn)面數(shù)值的改變。近年來，隨著我國(guó)改革開放的深入發(fā)展，沿海港口建設(shè)、航道疏浚、海岸工程掀起了新一輪建設(shè)高潮，尤其是在河口型的淺水海域，大規(guī)模的開發(fā)建設(shè)極大地改變了海岸地理形態(tài)，同時(shí)也改變了驗(yàn)潮站的潮汐性質(zhì)。例如：廈門港石碼港區(qū)受九龍江西溪橋閘的興建及橋閘下游河口區(qū)無計(jì)劃采沙的影響,九龍江河口區(qū)河床呈逐年下降趨勢(shì)，最低潮位不斷降低，該地區(qū)使用的繪圖潮位及理論最低潮位值與目前實(shí)際低潮位有較大出入。為重新推算該水域的深度基準(zhǔn)面，福建港航勘察設(shè)計(jì)院根據(jù)石碼水文站提供的2005年5月1日至2006年5月5日計(jì)370天的逐時(shí)潮位觀測(cè)資料，推算石碼理論最低潮面L值在當(dāng)?shù)仄骄Ｃ嫦?30cm，比原先確定的L值增大40cm。由此可見，海岸地形的變化將直接影響深度基準(zhǔn)面數(shù)值。⒌ 深度基準(zhǔn)面數(shù)值的精度未經(jīng)驗(yàn)證深度基準(zhǔn)面在當(dāng)?shù)仄骄Ｃ嬉韵碌臄?shù)值L 取決于所采用潮汐資料的準(zhǔn)確性和最低潮面算法的一致性。由于各地潮汐性質(zhì)的不同，用于分析計(jì)算的驗(yàn)潮資料長(zhǎng)短各異。另外，《海道測(cè)量規(guī)范》關(guān)于深度基準(zhǔn)面算法進(jìn)行了改進(jìn)，造成了同一驗(yàn)潮站深度基準(zhǔn)面數(shù)值的差異，在這種情況下，如果基準(zhǔn)面數(shù)值的精度未經(jīng)有關(guān)專家驗(yàn)證，就無法形成統(tǒng)一的海圖深度基準(zhǔn)面值，這樣必然導(dǎo)致海圖深度基準(zhǔn)面使用上的混亂，直接影響測(cè)深數(shù)據(jù)水位改正的可靠性。⒍ 深度基準(zhǔn)面沒有統(tǒng)一核準(zhǔn)由于驗(yàn)潮站的深度基準(zhǔn)面沒有一級(jí)權(quán)威部門的核準(zhǔn)認(rèn)定，有關(guān)部門根據(jù)各自的需要，自行設(shè)站觀測(cè)潮汐，確定深度基準(zhǔn)面，其結(jié)果是各不相同，直接導(dǎo)致了深度基準(zhǔn)面不統(tǒng)一的問題，致使測(cè)繪成果不能共享，造成了資源的浪費(fèi)。三、深度基準(zhǔn)面不統(tǒng)一對(duì)海洋測(cè)繪成果應(yīng)用的影響海圖深度基準(zhǔn)面不統(tǒng)一的問題，將直接影響海道測(cè)量工作中測(cè)深數(shù)據(jù)改算的精度以及海圖圖載水深配合潮汐表求算實(shí)際水深的誤差，對(duì)利用潮位變化進(jìn)出港口的艦船航行安全造成嚴(yán)重影響。在海圖生產(chǎn)階段，這一問題的存在，使得海圖圖幅采用不同基面測(cè)量藍(lán)圖水深要素進(jìn)行制圖處理變得復(fù)雜。海區(qū)同一水域不同深度基準(zhǔn)面的使用令測(cè)繪成果不能共享，造成資源浪費(fèi)。再者，這一問題使得陸地高程和海洋深度的轉(zhuǎn)換變得更加困難，給海岸地形測(cè)量、海岸灘涂的開發(fā)利用帶來更大麻煩。本文根據(jù)多年來制圖編繪方面有關(guān)問題的處理經(jīng)驗(yàn)，主要探討在海圖編制中不同水深測(cè)量資料制圖處理、圖幅拼接等方面的影響。眾所周知，海圖上各要素的深度主要從深度基準(zhǔn)面起算。海底及各種水下障礙物的深度，從深度基準(zhǔn)面向下起算，干出灘(礁)的高度是從深度基準(zhǔn)面向上起算。不同水深測(cè)量資料深度基準(zhǔn)面不一致的問題將使某些要素產(chǎn)生變化。如果知道不同水深測(cè)量資料的基準(zhǔn)面關(guān)系，或者其各自基準(zhǔn)面在當(dāng)?shù)仄骄Ｃ嫦碌臄?shù)值，即可求得相對(duì)于現(xiàn)采用基準(zhǔn)面的改正數(shù)值$h，按該改正數(shù)逐個(gè)改正水深和干出灘(礁)的高度(具體改正方法略)，訂正后的這些要素必須重新進(jìn)行合理的分析綜合，使得制圖資料的處理工作變得極其繁瑣。尤其在水深變化復(fù)雜的淺海水域，加上水深改正數(shù)以后，由于水深注記的改變，必須重新勾繪等深線及干出線。干出灘是海岸線與零米等深線之間的潮浸地帶，不同的深度基準(zhǔn)面就會(huì)得到不一樣的干出灘形狀輪廓和范圍，給制圖綜合取舍帶來麻煩。由于水深訂正的原因，原來的暗礁可能變?yōu)楦沙鼋?，干出礁也可能變?yōu)榘到?，將直接影響相?yīng)符號(hào)的表示。實(shí)測(cè)點(diǎn)位的水深數(shù)值、干出礁的高度、干出灘的底質(zhì)表示符號(hào)也會(huì)因?yàn)樗畹挠喺l(fā)生變化等。⒈ 加強(qiáng)我國(guó)沿海各驗(yàn)潮站資料的收集和統(tǒng)一處理工作我國(guó)沿海各驗(yàn)潮站分別隸屬于國(guó)家相關(guān)涉海部門，在管理、資料處理、標(biāo)準(zhǔn)等方面相對(duì)獨(dú)立，這種管理機(jī)制上的弊端不便于驗(yàn)潮資料的互通與共享。為此，應(yīng)加強(qiáng)各部門的協(xié)調(diào)工作，為驗(yàn)潮資料的完整收集和統(tǒng)一處理做好準(zhǔn)備。目前，國(guó)家有關(guān)部門正著手開展基準(zhǔn)潮位核定工作，這項(xiàng)工作的開展，將促進(jìn)海洋站潮汐觀測(cè)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，為深度基準(zhǔn)面的核定、海平面分析預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)信息支撐。⒉ 加快基準(zhǔn)面的統(tǒng)一推算和核準(zhǔn)工作1985年，海司航保部組織完成了《全國(guó)沿海驗(yàn)潮站潮汐成果資料》整理匯編工作，編繪出了中國(guó)海區(qū)潮港性質(zhì)圖、潮波圖、驗(yàn)潮站分布圖等，在海洋測(cè)繪、海洋開發(fā)、海岸工程等學(xué)科領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的支撐作用。但是，隨著潮汐理論、技術(shù)裝備的發(fā)展，沿岸地理環(huán)境的變化，加之，《海道測(cè)量規(guī)范》在深度基準(zhǔn)面算法方面進(jìn)行了改進(jìn)，早期的資料已經(jīng)不能滿足需要，部分成果與現(xiàn)實(shí)的深度基準(zhǔn)面相差甚大。因此，該套成果急需重新計(jì)算和審定。目前，測(cè)量部門已經(jīng)積累了大量的沿岸驗(yàn)潮站資料和海上測(cè)深同步驗(yàn)潮資料，應(yīng)組織力量對(duì)這些資料進(jìn)行集中整理、分別錄入、校對(duì)審查，形成規(guī)范化的海洋潮汐觀測(cè)記錄，然后建立海洋潮汐數(shù)據(jù)庫(kù),統(tǒng)一推算理論最低潮面及潮汐特征值，組織海測(cè)專家鑒定并進(jìn)行深度基準(zhǔn)面的核定工作，最后形成新的成果，以此作為測(cè)量和制圖部門一段時(shí)期內(nèi)各驗(yàn)潮站深度基準(zhǔn)面的基準(zhǔn)。以理論最低潮面為深度基準(zhǔn)面的水深測(cè)量理論和方法雖然已相當(dāng)成熟，但是，在實(shí)用階段所暴露的問題還是顯而易見的。如本文所探討的不統(tǒng)一問題、以點(diǎn)代面的合理程度問題、測(cè)量成果的統(tǒng)一與拼接等。因此，新的測(cè)繪基準(zhǔn)的確定應(yīng)提到議事日程上來，建立以平均海面為基礎(chǔ)、與陸地高程基準(zhǔn)面相統(tǒng)一的海洋大地水準(zhǔn)面勢(shì)在必行，該項(xiàng)目是目前海洋測(cè)繪工作亟待解決的基礎(chǔ)性課題。【作者簡(jiǎn)介】本文作者吳俊彥 韓范疇 成俊 孫國(guó)勇，第一作者吳俊彥，1965年出身，男，河北鹿泉人，高級(jí)工程師，主要從事海洋測(cè)繪及海洋潮汐的應(yīng)用研究。文章來自《海洋測(cè)繪》（2008年第4期），參考文獻(xiàn)略，版權(quán)歸《海洋測(cè)繪》所有，其他平臺(tái)轉(zhuǎn)載請(qǐng)備注作者與出處。
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