我国沿海高程基面及相互关系

我国沿海高程基面及相互关系
在海洋测绘中，高程和水深的起算面称为高程/深度基准面。

我国沿海常用的高程/深度基准面包括：黄海平均海水面、理论深度基准面、潮高基准面和当地筑港零点，各基面情况分别说明如下。

一、基本概念
⒈黄海平均海水面
一个国家或地区的测量高程，一般都要规定一个标准的起算面。

通常取某一永久性验潮站的平均海水面作为这个标准的基准面。

平均海水面是指某验潮站多年的每小时潮位观测记录的平均值。

分日平均海面、月平均海面和多年平均海面。

从资料分析可知: 同一验潮站的平均海面，具有以一年为周期的较有规则的变化，而它的年变化则与天文要素有关。

天文要素是以18.6年为周期而变化的，所以要得到精确的多年平均海面，最好取19年的平均海面的平均值。

我国在1957年以前，由于历史的原因，高程基准面很不统一。

1957年起，采用“黄海平均海水面”作为“中国国土地物高度的高度零点”。

它是根据青岛大港第一码头验潮站1950～1956年逐时观测的潮位平均值而计算的“位置”，位于该验潮井水尺零点以上239厘米处，命名为“1956年黄
海平均海水面”。

至1985年，青岛验潮站1952年～1979年的潮汐观测资料，这个“位置”作了上升29毫米，据此订正，产生了“1985国家高程基准”，这是我国高程的统一基准。

原点设在青岛市观象山验潮站内一间特殊的房屋，青岛市大港一号码头西端验潮站室内有一直径1m、深10m的验潮井，有三个直径分别为60cm的进水管与大海相通。

实践表明：黄海地区多年平均海面，与青岛的黄海平均海面是基本一致的，而在渤海、东海、南海地区均有差异，其中渤海在-2～3cm之间，东海海区在20～26cm之间，南海海区在31～37cm之间。

⒉理论深度基准面
平均海平面是确定陆域地物高度的起算面。

但对于计算海域深度来说，由于潮位升降，海面大约有一半时间低于平均海平面，因此，如果以平均海平面作为深度起算面，则海图上所标水深实际上约有一半时间没有那么深。

为了保证航海安全，海图所标图载深度，不是从平均海平面计算，而是从海图深度基准面或理论深度基准面起算的，关于海图深度基准面的确定标准各国不同。

我国在1956年以前, 用过“略最低低潮面”、“平均大潮低潮面”、“实际最低潮面”等。

1956年以后, 采用“理沦深度基准面”，即理论上潮汐
可能达到的最低潮面，是通过理论计算而得的。

在美国等少数国家，由于验潮站历史累积资料记录周期长，多采用实际最低潮面作为海图图载深度起算面。

按我国习惯做法，深度基准面对历时潮位的保证率为98%以上，只有在个别大潮汛期间的深度，才可能小于海图的图载深度。

⒊潮高基准面
潮汐表上所预报的潮位，也有一个起算面，叫潮高基准面，通常与海图“深度基准面”是一致的。

某地某时潮高加当地海图水深，便可得到该地某时实际水深。

但是，目前有些港口的海图“深度基准面”，与潮汐表中的“潮高基准面”不尽一致，使用时要订正，与港口的区域范围大小不无关系，一般而言，港口口门处与港湾湾底的潮高基准面会有差距。

求水深,可采用下式:
某地某时实际水深＝当地海图上刊出水深＋该时潮高＋(当地海图深度基准面－潮高基准面)。

还有一些港口, 用当地习惯基准面(如水尺零点), 与潮汐表上采用的“潮高基准面”也不尽一致, 使用潮汐表时要加一个订正值，了解水尺零点与当地理论深度基准面之间的差常数，具体需要向有关部门核实后方可使用，千万马虎不得。

⒋当地筑港零点
当在相邻地区已经建有港口时，由于这些港口历史上已经规定了一个零点，而且一些历史资料，都以这个零点为基准，所以常把它称为当地筑港零点，通常是当地验潮站的潮高起算面(水尺零点)，但有时两者之间也有差别。

综上，在某地区进行港口和海洋测绘前，必须弄清几个基准面的关系，必须将各种标高换算到同一基准面上。

各基面关系见下图。

二、1957年前设立的基准面
我国在1957年启用了“黄海平均海水面”作为统一高程基准面，在此之前，我国港口和海洋测绘中, 曾用过的当地筑港零点包括：大连零点、大沽零点、青岛零假、废黄河零点、吴淞零点、坎门零点、罗星塔零点、珠江零点和榆林零点等等。

其中影响最大的筑港零点为大沽零点和吴淞零点。

早期的筑港零点，沿海岸自北向南比较著名的有：
大连零点：1905年9月，日俄战争刚刚结束，日本海军水路部在旅顺港设立验潮站，此后又于大连港建立验潮站，在一号码头埋没水准基点，其高程定为3.765m。

大沽零点：是1902年(光绪28年)由英国海军兵舰“赖伯勒”号的船长斯麦士在侵略天津大沽港期间，为测量大沽浅滩，经过16天潮汐观测，以大潮平均最低潮位作为起算面。

废黄河零点：是江淮水利测量局为建设和开发长江和淮河地区水利工程，聘请一个美国人在1912年11月11日下午5时，以废黄河口低水位为基准面，确定高程基准零点。

吴淞零点：1860年上海海关巡工司，在上海黄浦江西岸张华滨设置吴淞信号站，竖立水尺和信号杆悬挂水准标球。

1883年初，又在水尺旁埋设一普通水准标石作为基准标石。

高程为当时测得的最低水位以上5.182m(17英尺)。

经过1871年至1900年长期实测，确定经当时实测最低水位略低的水位作为水尺零点，此点在平均最低水位以下0.49m，当初称为吴淞海关零点，后正式定名为吴淞零点(W.H.z)。

罗星塔零点：1860年，英国人在福州马尾镇对岸长乐县营前设立海关，建造码头。

通过验潮，在离码头台阶1m处的岩石斜坡处刻一标志，作为高程零点，称为“罗星塔零点”。

珠江零点：珠江高程基准是1908年(光绪34年)两广督练公所参谋处建立的，以广州粤海关前珠江的验潮水尺测得
的平均潮位为基准面，水准基点为海关正门基石。

海南岛的高程，由于几何水准自大陆跨越琼州海峡存在着困难，迄今采用另一个高程基准面，即榆林平均海水面，它是根据榆林港安游码头验潮站1956～1959资料而订正的。

各港口和海洋测绘中原有基准面与黄海平均海水面关系见下表1。

三、我国部分港口各基面的水位关系
⒈北方海区
⑴丹东港大东沟(港区）：测图时所用的高程系为大连港
筑港零点。

⑵大连港：图时所用的高程系为大连港筑港零点，它与其它基准面关系图为：
⑷营口：四道沟理论深度基准面与其他基准面关系如下：
⑸芷锚湾港：当地零点，与黄海高程系的关系图如下：
⑹秦皇岛港：秦皇岛港验潮零点，与其它基准面关系如下：
⑺天津新港：天津新港深度基准面，与其它基准面关系如下：
⑻龙口港：龙口零点，与其它基准面关系如下：
⑼烟台港：烟台港零点，与其它基准面关系如下：
⑽石岛港：石岛当地零点，与其它基准面关系如下：
⑾青岛港：大港零点，与其它基准面关系如下：
⑿石臼港：石臼港深度其准面，与其它基准面关系如下：
⒉华东和华南海区
各主要港口旧有基准而与1957年黄海平均海水面的关系见下表2。

四、1985国家高程基准的建立
1957年我国确定的“1956年黄海高程基准”，为中国第一个国家高程系统，是在当时客观条件下所能够选择的最佳方案，对于统一全国高程基准发挥了重大作用。

随着科学技术的进步，验潮资料的积累又存在明显的不足和缺陷。

这主要归结于青岛验潮站7年的验潮资料，潮汐数据观测时间较短，不能消除长周期潮汐变化的影响，计算的海面不大稳定。

在改革开放后，中国测绘主管部门决定重新计算黄海平均海面，根据分工，总参测绘局在国家海洋局、海军航保部、
交通部等有关部门的大力支持下，承担了对我国沿海主要验潮站的资料搜集和调查，收集了自1950年以来29年的观测资料。

同时以青岛海洋大学陈宗镛教授的课题组，对青岛验潮站及1952～1979年的潮位数据进行净化和统计分析，又结合联测全国292条一等水准线路，19931个水准点，100个闭合环的测量新成果和几十个验潮站约800万的原始潮汐观测数据，进行综合分析和计算。

采用5种公式进行计算比较，结果用陈宗镛教授提出的低通数值滤波公式，计算了青岛站日、月、年平均海面，以19年为周期，滑动步长为1年的l0组平均海面的平均值。

通过联测确定原点高程为72.260mm，两者相差0.029m，由此得到的结果被称为“1985国家高程基准”。

并采用地转水准联测方案，将其成果联测到海南岛。

成果达到国际先进水平，并报国务院批准，国家测绘局于1987年5月26日正式公布实施。

沿海主要港口水准点与1985国家高程基准之差见表3。

自20世纪70年代起，国家根据国防、经济、科研等方面的发展要求，以及国家整体经济实力的提高，国内外对海洋潮汐理论、海平面变化研究的深入，组织国内众多的生产、科研部门参与重新论证50年代的“1956黄海高程系”的可靠性，从而建立了全新的1985国家高程基准，结束了过去高程系统繁杂且不科学的局面。