浅谈海上临时验潮站的数据处理

浅谈海上临时验潮站的数据处理姜楠67
浅谈海上临时验潮站的数据处理
姜楠
(北海航海保障中心天津海事测绘中心天津300456 )
摘要：文章以日照石臼港区规划锚地扫海测量项目中的海上临时验潮站1#规划锚地站 为例，介绍海上临时验潮站实测数据的处理方法，可供测量期间使用，也可作为水文潮位数
据库数据积累基础。

关键词：临时验潮站数据处理调和分析零点漂移检测修正
0引言
海道测量大致分为外业水深测量和内业成图
编绘两个部分。

实际上，从外业水深测量开始到最
终内业成图编绘之间，还有一个重要部分即潮位改
正，这部分工作就需要由水文测量来解决。

水文测
量获取潮位方式有在陆地上建设验潮站、在海中抛
设验潮仪等，本文主要以日照石臼港区规划锚地扫
海测量项目的1#规划锚地验潮站为例介绍海上临
时验潮站的数据处理过程。

1设备选型
自容式验潮仪用于海上的中短期验潮，仪器多 置于海底或固定于海上建筑物上。

自容式验潮仪至 少应采集一个月以上的海上潮位数据，一个月时间 长度一直被认为是水位观测数据应满足的基本周 期。

此外，还应考虑气压变化对水位测量精度的影 响，需要测量当地的大气压强，以便在后期处理中 对验潮仪测量值进行气压修正。

本次日照石臼港区 规划锚地扫海测量项目丨#规划锚地验潮站选择 KELLER DCX-T I自容式验潮仪和KELLER DCX-22气压补偿仪。

1) KELLER DCX-TI 自容式验潮仪。

DCX-TI 验潮仪是KELLER公司生产的绝压型自容式压力 验潮仪，用于海上定点验潮。

验潮仪的精度为lmbar (lOOPa)，本次测量设置数据采集间隔为lOmin;
2) KELLER DCX-22 气压补偿仪。

DCX-22 自容式验潮仪为绝压型验潮仪，测量值为水压与大气 压的合力。

收稿日期：2019-06-17
作者简介：姜楠（1987-),女，天津市人，工程师，现从事海洋 测量应用研究工作。

图1自容式验潮仪
本次验潮采用DCX-22做气压补偿，标称精度 为lmbar (lOOPa),本次测量设置数据采集间隔为10min〇
图2气压补偿仪
2潮位数据预处理
海上潮位数据需要进行气压改正，此外，由于 测量时的海水密度并不完全等于，1.00X103kg/m3需要对观测得到的潮汐数据进行海水密度修正。

海 水密度是海水的温度、盐度和压力的函数，在黄渤海 区域取值1.02X l〇\g/m3较为合适。

3零点漂移检测修正
海上定点验潮仪安装在铁质载体上，其零点变 动除仪器自身性能限制外，
还受安装载体沉降等不
68天津航海2019年第3期
可预见因素影响，其变化情况非常复杂。

依据日平 均海面在一定空间范围内相差不大的原理对1#规 划锚地站的数据进行零点检测，对数据进行分析后 发现仪器发生了漂移现象。

以石白站作为基准站对 1#规划锚地站的数据进行修正，修正后海上定点实
测站与岸上站的日平均海面差值变化量在10cm 之 内，可以认为1#规划锚地站的数据稳定可靠，可供 测量期间使用。

1#规划锚地站与石臼站日平均海面 差值曲线（修正后）见图3所示：
21.S9
I I I 1 I I i l l
2t l 7办/l l •如 之M 7^15 «:0• 2017^3/19 2*17^/23 ^«17/5/31 >«l7/6/4 *^« ^«7/6/S
图3 V 规划锚地验潮站与石臼站日平均海面差值
4潮汐调和分析
潮汐调和分析的理论基础是强迫震动原理和
小波叠加原理，目前已被认为的标准方法是用最小 二乘法进行潮汐参数计算，在实测数据与潮高模型 之间进行最小二乘法拟合逼近，从而求得调和常 数。

潮汐分析按数据的时间长度，可分为准调和分 析、短期调和分析、月调和分析、中期（半年）调 和分析与长期（年）调和分析，具体情况见表I 所 示。

主要分潮包含全日分潮：Q l , O l , P I , K l ; 半曰分潮：N 2，M 2, S 2, K 2;长周期气象分潮：
Sa , Ssa ;浅水分潮：M 4，MS 4, M 6。

1#规划锚地 验潮站测量周期为32天，选择月调和分析法，求 出的调和常数经长期站石臼站差分订正后即为修 正后的调和常数。

表1
潮汐分析方法
时间长度分析方法
包含的分潮数短于7天准调和分析法4个主分潮7-20 天短期调和分析法11个主分潮20-140 天月调和分析法32个主分潮140-240 天中期调和分析法90个主分潮长于240天
长期调和分析法
122个主分潮
5多年平均海面
中期或短期站的平均海面不能按定义独立计
算，应采用平均海面传递技术由邻近长期站传递。

石臼站为天津海事测绘中心长期验潮站，1#规划锚
地验潮站选择以临近的石臼站为基准站，使用同步 改正法传算海上定点站的多年平均海面。

同步改正
法传算平均海面的基本原理是相邻验潮站对各种 海面振动和波动的滤波能力相同，同步期间长期验 潮站平均海面与该站短期平均海面的差值等于中 短期验潮站长期平均海面与该站短期平均海面的 差值，即：
(长）-MD (长）=M l (短）-MD (短）（6.1) 式中：A 4 (长）为长期验潮站的长期平均海面；
MD (长）为长期验潮站的短期平均海面； A/l (短）为中短期验潮站的长期平均海面;
(短）为中短期验潮站的短期平均海面。

本次潮位同步观测时间在30天以上，满足《海 道测量规范》关于平均海面传算的要求。

6
深度基准面
深度基准面是一种潮汐基准面，由相对于当地
平均海面的垂直差距标定，该量值通常称为L 值。

我国自1956年起，将深度基准面统一于理论深度 基准面，采用弗拉基米尔斯基算法，由M 2、S 2、
N 2、K2、K l 、O l 、PI 、Q 1这8个分潮叠加计算 可能出现的最低水位。

现行的GB 12327-1998《海 道测量规范》规定一律附加M 4、MS 4、M 6的浅水 改正和Sa 、S S a 的长周期改正，即采用13个分潮 模型，计算公式为：
Z , =-min [(yH )k | cosipkl + (7H )k 2 cos (2(pk l +2g k l - 180° - g k2) - («1 + ^2 + i ?3)]
+ (7H )M4 cos<pM4 + (7H MS4 c〇S (pMS4) (7.1)
+ (^
)«6 C 0S <PM6 + H S , C 0S ^
+ H Ss.
cos<PsJ
式中：Z 为深度基准面值，H 、g 和f 是下标所 对应分潮的调和常数和交点因子，/?|、於、A 、史M
4、
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供MS4、0M6均为K i分潮相角的函数。

本次同步验潮时间较短，按定义独立计算中期 或短期站的深度基准面Z值，其误差较大，不能满 足沿岸水深测量的精度要求，因此验潮站的Z值不 应按定义独立计算，而应采用深度基准面传递技术 由邻近长期站传递。

本次同步验潮以临近的长期验潮站石臼站为 基准站，对1#规划锚地站的深度基准面进行传递，以四个主分潮与Z比值法确定深度基准面i值，四个主分潮与L比值法的原理是假设略最低潮面值 与深度基准面值成线性比例关系。

7结束语
海上临时验潮站的数据首先应进行数据预处 理，其次进行零点漂移检测修正，然后进行潮汐分析确定调和常数，最后确定平均海面以及深度基准 面后再进行潮位控制的应用。

本文以日照石臼港区 规划锚地扫海测量项目中的海上临时验潮站为例，梳理了实测数据的处理过程，对今后其他海上临时 验潮站的数据处理具有指导意义，也为水文潮位数 据的积累及构建模型打下基础。

参考文献
[1]工骥，刘克修.关于海图深度基准面计算方法的若干问题[J].海
洋测绘，2002,22 (4) : 10〜13
[2]刘克修，王骥.关于工程潮位计算的若干问题[J].海洋技术，
1999,18 (4)：46-55
[3]GB12327-1998海道测量规范[S].北京:中国标准出版社，1999
[4]俞成明，张玉山.基于最小二乘的多站水位改正技术[J].海
洋测绘，2010,30(4): 26〜29
[5]许军，暴景阳，刘雁春等.基于区域潮汐场模型的水位控制可行
性研究[J].海洋测绘，2011，31(4):8〜12
插讯:
今年12月仁川港新国际客运码头将投入使用
2019年7月，据韩联社报道，仁川港新国际客运码头将于今年12月正式投入使用，目前内部装修等作业己经进入最后阶段。

据了解，新国际客运码头位于松岛国际都市九工区，主建筑高36m,相当于9层楼的高度，面积达6 566 m1，与9个足球场的面积差不多。

建 筑的身后就是韩国最长的桥梁——仁川大桥，形成巧妙的组合。

新国际客运码头由仁川港湾公社投资1547亿韩元(约合人民币9.4亿元)建设，从2016年12月幵始经过31个月的时间于今年6月竣工。

主建 筑正面码头共有7个船位，可以同时停靠3万吨级渡轮6艘和5万吨级渡轮1艘。

旁边还有一个可以停靠大型游轮的船位，可以停靠22.5万吨级游 轮。

新国际客运码头投入使用后将开设1〇条韩中客运路线，预计年客流量将达到丨〇〇万人次。

仁川至中国的渡轮每艘可以载客370至1 500人，同时可以运送145至350T E U的集装箱。

目前仁川有第一和第二国际客运码头，去年共处理43.7万T E U货物，面积加起来还不到新客运码头的一半。

新国际客运码头投入使用，将满 足游客的更多需求。

仁川港湾公社港湾设施组长赵周善(音译)表示，仁川港新国际客运码头到2030年预计一年可以接待220万人次，将发展成为世 界级的国际港口。

届时，第二国际客运码头将开始运行仁川至济州岛航线。

连接韩国与中国的16条航线中，仁川独占10条，剩下5条在平泽，1条在群山。

仁 川港湾公社社长南奉铉表示，新国际客运码头投入使用后，还要打造不亚于国际旅游港口的基础设施，幵发连接海洋观光的航线与航班，机场和港 口将发挥协作效应。

交通运输标准化管理办法7月起施行
2019年7月，交通运输部印发《交通运输标准化管理办法》（简称《办法》），进一步规范交通运输标准化工作，提升产品和服务质量，促进交 通运输行业高质量发展。

《办法》将于2019年7月1日起施行。

作为综合交通运输标准化管理的基础性制度，《办法》立足综合交通运输范畴，突出标准化工作“全链条”管理，与铁路、公路、水路、民航、邮政等领域现有相关制度充分衔接，明确了交通运输标准化工作的基本原则、管理职责以及标准体系规划，标准制定、实施与监督等方面的要求。

《办法》明确，涉及铁路、公路、水路、民航、邮政两种及以上领域需要协调衔接和共同使用的技术要求，应当制定综合交通运输标准。

铁路、公路、水路、民航、邮政领域的标准应当与综合交通运输标准协调衔接。

交通运输标准包括国家标准、行业标准、地方标准、团体标准和企业标准。

其中，国家标准分为强制性标准、推荐性标准。

《办法》提出，交 通运输强制性标准应当严格执行，不符合交通运输强制性标准的产品、服务，不得生产、销售、进口或者提供。

鼓励积极采用交通运输推荐性标准。

《办法》鼓励有关单位和个人参与交通运输标准制定、实施与监督过程。

有关单位和个人可以向拟制定交通运输国家标准和行业标准项目的立 项单位，提出标准项目立项建议;鼓励有关单位和个人向县级以上地方人民政府交通运输主管部门或者标准化行政主管部门反馈标准实施情况。

鼓励 组织和参与制定国际标准，持续推进交通运输标准的外文翻译和出版工作，加强与世界各国在交通运输标准方面的交流与合作。

国家铁路局、中国民用航空局、国家邮政局可以依据《办法》制定铁路、民航、邮政领域标准化具体管理规定。

(郑金岩供稿）。