临时验潮站深度基准面的确定

由短期 站 的平 均 海平 面高 度 获得 深 度基 准 面 在 水尺零 点 上 的高度 ：
Ｈ Ｌ Ｂ ＝ＭＳ Ｌ Ｂ —Ｌ 口 （ ３ ）
点 的深度基 准面需要该 站点长期 的水文 观测 数 据 ，所以在实际的海道测量 中是不太现实的，更 多的是根据附近已知站点的深度基准面利用相关 性传递到需要的站点计算出深度基准面。这里介
Ｌ Ｂ ＝ｒ Ｌ Ａ （ ２ ）
准面 ，海道测量数据没有实际意义 。水深测量所 获得的深度 ，是从 瞬时海面起算的，同一地点不 同时刻测得的深度都不一样 。为了绘制海图必须
规定一个 固定 的水面 ，作为深度 的起算标准 ，将
测得的水深统一换算到这一 固定水面 ，这个 固定
水 面就称 为 深度 基 准 面 。深度 基 准 面是 在平 均 海 面下 ，距 平 均海 面为 Ｌ值 的一 个 面 。独 立确 定 某
海 洋信 皂技 术
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临时验潮站深度基 准面 的确定
汪连 贺
（ 天津海 事测绘 中心 天津市 ３ ０ ０ ２ ２ ０ ）
摘
要 ：介绍通过 同步验潮利用已知站的数据 和相应 的算法计算 未知站基准面的方法。解释几 种算法 的使
用条件和基 本原理 ，通过实例计算验证和比较几种基准 面传递算法精度的差别 。 关键词 ：基准 面；已知站 （ 长期 站） ；未知站 （ 临时站） ；基 准面传递
Ｏ ／ （ １ ／ （ Ｎ 一 Ｎ 十 １ ） Ｘ ： ） ＝ １ 一 尺 ： （ Ｎ ， ）
ｎ ＝Ｎ．
（ ４ ）
（ ， ｙ ， ｙ ） ＝（ ， ｙ ， ｙ ） ＋［ ， △ ｙ ， ｒ
（ ８ ）
其中相关系数 尺 （ ， Ⅳ ２ ） ，可表达为：
法 ，该理论主要假设为 ：深度基准面与平均海平
开始进行 比较 ，每隔 ３ ｍ ｉ ｎ 得到 １ 个水位值 （ 可
以内插） ，把得到水位值和上一个水位进行 比较 ， 如果是逐步变大 ，说明是在涨潮 ，得到的极大值
面的差值与潮差的大小成 比例 ，即潮差越大 ，深 度基准面越低。数学模型为 ：
计算机程序直接计算就需要按照一定的时间间隔
１ 基准面传递和推估方法
１ ． １ 潮差 比法
进行 比较得到各个 观测站的多个最高最低潮 。在 天津海事测绘综合处理系统 中已经实现 ，由于代
码 比较 长 不再 此 处展 示 ，主 要思 路是 从 同步验 潮
潮差 比法是海道 测量规 范中 明确 的计算 方
判 断验潮 站 间潮 汐性 质 的相关性 。
图 １ 长 期 潮 位 站 和 短 期潮 位 站 间潮 位 曲线 关 系
实际水位观测序列是离散的 ，体现了不 同分 潮叠加及非潮汐作用共 同影响下的复杂形式。 为了得到式 （ ３ ）各参数的解 ，计算 时 ，首
假设 、Ｂ潮位站在时间段 ［ Ⅳ ， 】内进行
线 相似程 度 ，考虑采 用误 差能 量方程 ：
， ，
其中 ： ＝ｘ ｏ Ｃ （ ｉ ＋ｙ ｏ ） 一Ｏ（ ｉ ） ；
矩 阵的第 ｉ 行元 素为 ［ Ｃ （ ｉ ＋ ） １ ，前 ２ 项 用 函数插值法得到，而未知数向量为 ： 。 在最小二乘意义下对式 （ ７ ）求解。 获得 后 ， 则方程 （ ６ ）中的 ３ 个参量为 ：
深度 基准 面是 海道 测 量 的基础 ，离 开深 度 基
式 中： 为短期站 （ 含临时站和定点站）深度基 准面与平均海平面的差值 ；Ｌ 为长期站 （ 即已知 站）深度基准面与平均海平面的差值 ；Ｒ 为短期 站潮差；Ｒ 为长期站潮差。 因此 ，由同步观测时间的潮差 比 ｒ 可以获得 短期站深度基准值 ：
在手工计算阶段 ，潮差 比法计算方法简单 ，
但是该算 法精度 比较差 ， 要求 比较高 ，必须获得 同步验潮期间的最高最低潮 。潮差人工观测可以
通过 在厘 米 格 网上绘 制 水位 曲线 观 察得 到 ，通 过
绍常用的传递算法以及传递过程中主要算法 的实
现 ，并对计算结果进行比较。
Ⅳ 厂 ＿＿ —— ■一一
将式 （ ８ ）中确定 的 （ ，ｙ ，ｚ ）作为初始值 ， 形成式 （ ７ ）矩 阵形式 ，再次作为近似值迭代求
解 。每 次 解 得 新 的 （ ，Ｙ ， ） 与 上 一 次 得 到 的
，
尺 （ Ⅳ ． ， Ⅳ ） ＝ ∑ ｌ ， ／ １ ／ ∑ ： ∑Ｙ ： （ ５ ）
同步 观测 ，２站观测 所得 水位 时 序分 别 为 ｘ 、
…
，
，
和ｙ 、ｙ ： ，…，ｙ ，依此做出 ２ 站的
先 取前 ２ 个参数的近似值 、Ｙ ｏ 分别为 １ 和０ ，
然后对该式线性化 ，形成如下矩阵形式 ：
Ｖ＝ＡＸ 一１ ｆ ７ ）
水位曲线 。通过计算 ２ 条水位曲线 的相似程度来 判断和分析 ２ 站潮汐的相似性。 从离散数学原理可知 ，２ 条 曲线的相似程度 是由一定采样值的相关系数决定 的。为 了衡量曲
Ｒ Ａ ＝Ｌ
就是高平潮 的水位值 ；如果逐渐变小 ，说 明是在 落潮 ，得到的极小值是地平潮 的水位值。通过遍 历同步验潮期间的全部水位则得到多个极大值和
且
：ｒ
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极小值 ，可以把平均值作为高潮值 和低潮值 ，则
可 以计 算 出潮差 比。
１ ． ２ 曲线传 递法 ．来自 ： ： ，
曲线 传递 方 法是 利 用 曲线相 关 性和 最小 二 乘
＼！
…
／ Ｃ（ ｔ ）
法来传递基准面，该方法具有传递精度高 ，要求 比较低 ，即使没有观测到最高潮和最低潮也能获 得高精度的基准面，甚至该方法每小时观测 １ 次 水位 ，也能进行处理得到满足要求 的临时站基准 面 ，该方法是 目前比较理想的基准面传递法。 利用 曲线传递法进行基准面传递 ，首先必须