基于验潮站组网的深度基准面确定

分析了短期和临时验潮站深度基准确定的不统一性。重点研究了以长期验潮站作为控制,将验潮站组网传递确定深度基准面的方法,具体阐述了最小二乘拟合求取潮差比与平差方法求取深度基准值的计算方法与原理。利用仿真实验与实例计算论证了该方法的合理与可靠性。得出的结论是:在海道测量作业海域,基于验潮站组网确定深度基准可以达到理想的精度,且获得含义统一的深度基准面。     

深度基准传递方法的比较与验潮站网基准的综合确定

分析了深度基准确定的不同方法及由此产生的理论最低潮面含义不一致性。重点比较研究了在长期站基准值的控制下,传递确定短期和临时验潮站深度基准的多种技术方法。以某水深测量工程实例对测区验潮站网深度基准值的统一、协调确定进行了示范论证。得出的基本结论是:在当今深度基准基础框架不完备的现实条件下,水深测量工程区域的深度基准应由所布设的短期和临时验潮站与测区及附近长期验潮站组网确定。确定方法应尽量利用实际观测信息,依据潮差比或略最低潮面比等不同方法传递,并依据规定的限差指标检核。示范实例的计算表明,由不同基准站、不同方法传递确定同一短期验潮站深度基准值的差异可控制在10cm以内。     

潮汐日不等显著区域深度基准面的确定研究

由于利用定义法独立求算验潮站的深度基准面对潮位观测资料、计算工具有较高的要求,并且由于潮汐调和常数存在季节变化,导致利用中、短期验潮资料求算的深度基准面稳定性不高。利用邻近验潮站传算验潮站深度基准面在海洋测绘中经常涉及,对各种传算方法的数学模型进行了分析,认为其实质均为"潮差比法"传算深度基准面,并对"潮差比法"确定深度基准面提出了改进的建议。     

利用差分订正求取中期验潮站海图深度基准面的研究

针对中期验潮站因观测时间较短而导致所得调和常数不稳定的实际,对中期验潮站海图深度基准面的确定方法进行了理论研究。分析了海道测量规范中求取海图深度基准面的方法;提出了一种利用差分订正来求取中期验潮站海图深度基准面的方法;并与《海道测量规范》及最小二乘拟和传递法两种方法进行了理论和实例对比分析。研究结果表明,差分订正方法用于确定中期验潮站海图深度基准面,具有更高的精度。     

临时验潮站深度基准面确定技术的改进

在临时验潮站深度基准面的传递推估中加入时间性的要求，再将潮差比法确定的深度基准面经同步改正，有效地提高了深度基准面的传递精度，并给出了评定其精度的可行方法。     

理论最低潮面定义和算法的应用问题分析

分析了理论最低潮面定义的可能最低潮面含义，研究了定义实现算法的差异，发现了长周期分潮改正公式的错误。验潮站深度基准面的重新计算结果与采用值比较表明，在多数验潮站二者存在明显差别。指出在数字化海洋空间信息构建过程中，重新确定各站意义一致的深度基准面具有必要性。     

黄河水下三角洲前沿深度基准面及潮位变化分析研究

黄河三角洲前沿的陆地由于受地面沉降的影响,使地面高程不断发生变化.在水深测量中,深度基准面是根据陆地水准点高程确定的,陆地水准点高程的变化影响深度基准面的确定,从而影响水深测量的准确性.又由于黄河海港附近有一无潮点,其附近的潮汐性质变化大,在黄河三角洲前沿大范围水深测量中,根据测区潮位变化设立足够的验潮站及统一各个验潮站的水尺零点到同一个深度基准面上,是保证水深测量结果可靠的关键.通过黄河三角洲前沿陆地高程的变化和验潮获得的资料,介绍了黄河三角洲前沿深度基准面的变化和潮位变化情况.     

一种建立局域无缝海图深度基准面的方法

根据海洋测绘中垂直基准构建的需求,提出了一种基于主成分-逐步回归分析的建立局域无缝海图深度基准面的方法。在此基础上,利用中国某海区多个验潮站深度基准面值及分潮调和常数振幅,建立了该海区局域无缝深度基准面值回归方程。实例计算表明,该方法所建立的局域海区无缝海图深度基准面值能够达到厘米级精度,可为海图深度基准面体系的重新构建提供技术支持。     

长江口海图深度基准面换算关系研究

长江口不同时期的海图采用的深度基准面不一样 ,为充分利用诸多历史海图资料 ,需要了解历史海图深度基准面之间的关系。本文介绍了海图理论深度基准面 (前苏联弗拉基米斯基的低潮面 )的推算方法 ,用Matlab语言实现了对海图理论深度基准面的人机交互式计算。利用 1977年实测潮位资料计算获得的调和常数 ,计算了长江口 10个验潮站的深度基准面 ,探讨了不同深度基准面之间的换算关系     

基于不同水位观测时长下的深度基准面精度分析

深度基准面是海图水深的起算面,其精度直接影响着真实水深的精度.《海道测量规范》中对深度基准的求解方法进行了规定,但是未对其求解精度进行要求.因此本文采用我国10个验潮站19a间水位观测数据,分析了各站点不同水位观测时长求解的平均海面精度和深度基准精度,实验结果表明,对于港航区域重要长期验潮站,海图深度基准的设定应该采用基于多年平均海面的深度基准结果:对于短期验潮站来说,基于多年平均海面、年平均海面和转测邻近长期站平均海面三者得到的月深度基准精度大概在5-20cm,且三者之间差别不大.     

山东邻海长周期分潮对深度基准面的影响分析

利用潮汐模型NAO.99Jb和FES2014确定了山东邻海的深度基准面模型并对其精度进行了评估,结果表明,NAO.99Jb模型确定的深度基准值L10的中误差为23.28 cm,FES2014模型确定的深度基准值L13的中误差为34.37 cm,长周期分潮的相对误差过大导致加入长周期分潮改正项后深度基准值中误差分别增大了11.04 cm和12.38 cm,较其他分潮对深度基准值精度的影响更明显,所以基于潮汐模型构建深度基准面模型时,长周期分潮部分必须加入实测数据改正。进一步采用山东邻海13个长期验潮站实测数据,定量地分析了长周期分潮对深度基准面确定的影响,结果表明,长周期分潮改正项的量值介于13.89~22.39 cm,平均改正值为18.03 cm,在深度基准值中占比达到15.15%。因此,长周期分潮改正对深度基准面的精确确定研究贡献较大,准确的长周期分潮模型是构建高精度深度基准面模型的基础。     

东印度洋海域最优深度基准面模型构建

利用东印度洋海域周边长期验潮站实测数据、TOPEX/Poseidon等系列卫星测高反演结果,评估了DTU10,EOT11a,FES2014,GOT4.8,OSU12和TPXO8六种全球潮汐模型精度,根据卫星测高结果给出了浅水分潮改正量和长周期分潮改正量的经验模型,又在此基础上分析并构建了研究区域精度最优的深度基准面模型。考虑到全球潮汐模型在近岸的影响因素及验潮站位置,将13个验潮站分成开阔海域与近海海域两类,与潮汐模型的对比,结果表明,DTU10和FES2014模型分别在开阔海域和近海海域精度最优。根据潮汐模型在不同分潮处的精度,如EOT11a模型在O1和K1分潮处精度较高,DTU10在N2,M2,S2和K2分潮处精度较高等,分别构建了开阔海域与近海海域的组合深度基准面模型,计算得知误差分别为11.33和20.95 cm,其精度显著提高。     

一种新型无人船海洋水深测量技术

在海洋测深中，由于波浪和潮汐的影响，调查船或无人船所测量的瞬时水深不能直接作为海图水深。本文提出了一种新型的无人船海洋水深测量技术，以评估搭载RTK和单波束测深仪的无人船用于海洋水深测量的潜能。首先，使用无人船所搭载RTK的厘米级精度高程数据，通过低通滤波剔除波浪信息，而获得海平面高程。然后，基于潮汐表和无人船海平面高程，构建了一种参考椭球面和海图的两个基准面之差的获取方法；在常规的海洋调查中，该基准面差通常需要由长期的验潮获得。最后，利用海图基准和无人船测量的瞬时水深的转换关系，计算出海图水深。在海南省蜈支洲岛周边海域，利用自研发的无人船“USBV”开展了相关海上实验，以验证所提出的技术方法。实验结果验证了该无人船海洋水深测量技术。     

连续深度基准面构建及通航水深服务模式研究

通航水深是船舶在某时段沿着一定航线通过特定区域的最浅水深，对船舶的安全航行具有重要意义。海图测绘时将水深归算至深度基准面，由验潮资料求得，而潮汐值是通过临近区域发布的潮汐表来进行推算，由此获得的通航水深精度不 高，且不同港区之间采用深度基准不统一，所以无法为船舶提供精确、连续的通航水深。本文提出了一种基于高精度 GNSS的通航水深测量方法，直接测量海底高程，通过精密数值模型模拟海面高程，由此获得通航水深，并提出了实时通航水深的应用模式。为了建立与陆地地形相衔接的海底地形模型，以 CGCS2000 参考椭球面为垂直参考基准面，深度基准面采用 POM（Princeton Ocean Model） 模式进行潮波数值模拟的方法构建。实验结果显示：数值模型精度较高，构建的深度基准面误差在5 cm 以内。本文提出的方法改变了传统的通航水深测量及服务模式，提供高效率、高精度通航水深、海图水深数据，可为船舶用户提供实时动态水深服务。     

基于GMT的潮汐信息图件制作软件设计和实现

基于通用制图软件GMT(generic mapping tools)和中国近海精密潮汐模型,开发了潮汐信息图件制作软件。软件以交互界面设置图幅、验潮站及分区以及等值线分布等信息,可制作主要分潮的潮波图、潮汐类型数与深度基准面等值线分布图。两个测量实例的测试表明,软件可在沿岸潮汐复杂海域制作潮汐信息图件,可作为技术文档中验潮站设计的佐证材料。     

M2 model of the global ocean tide derived from SEASAT altimetry

Abstract

The recovery of ocean tides from satellite altimetry, an attractive alternative to the hydrodynamical‐numerical approach, is investigated to create a global model of the M2 tide. From the outline of the difficulties faced in altimetry interpretation, we bring out general guidelines to extract the tidal information from a short span of measurements. In particular, we discuss the choice of a reference surface and the effect of the orbit error and tidal aliasing on the recovery. From space‐time harmonic analyses of twenty‐four days of SEASAT altimetry, we derive M2 solutions expanded into series of surface spherical harmonics for the Indian, Pacific, and Atlantic Oceans separately and for the world ocean. The M2 cotidal maps we obtain feature qualitatively realistic tidal patterns and are consistent with the deep sea gages data. We then cast the bases to estimate the error budget of the altimeter tide solutions. The M2 fundamental harmonics involved in tidal energetics are evaluated from a spectral convolution of the global solutions with the ocean function and are used to test and discuss our results.

The present tidal recoveries must still be considered as preliminary trials because they are strongly dependent on the limits of the SEASAT mission and subject to improvements via an updating of our analysis procedure. But the altimeter approach of the open ocean tide modelling proves to be efficient, and the objective—to produce highly reliable models with the support of the next generation of satellite altimeters—is reasonably optimistic.     

莱州湾沿岸典型验潮站垂直基准一致性研究

莱州湾具有典型的大陆架结构,潮汐性质复杂。本研究根据莱州湾沿岸4处典型验潮站的多年数据计算了各站深度基准面值及保证率,并与相关涉海部门现采用值进行了比对分析。结果表明：个别验潮站计算值与相关涉海单位采用的深度基准面值有明显差异。本文就此进行了分析并提出了合理性建议。4处验潮站周边均埋设了高等级水准点,通过历年实施的高等级水准联测来监测各站高程基准点变化量,计算结果可用以维持区域垂直基准,为今后莱州湾港口建设、航道施工、水深测量、船舶通航及信息发布等提供更加准确的基础资料。