大亚湾水域水位控制实施与精度评估

本文结合海图基本测量实例,总结了水位数据预处理、基准面确定、水位精度评估等实施步骤及技术细节。余水位同步变化曲线与精度评估结果能直观、严谨地确定余水位强相关验潮站。经严密论证,在大亚湾海域应用基于余水位监控与潮汐模型的水位改正法,能满足水深测量精度,符合相关规范要求,可替代传统水位改正方法,优化验潮站布设方案,减少验潮站数量。     

时差法在测深数据水位改正中的应用

介绍了海洋测绘中水深测量的特点以及进行水位改正的原因,采用时差法进行水位改正的前提条件及改正原理,采用迭代法计算验潮站间相似系数和潮时差,求解待定点的水位改正数。通过实例应用,证明时差法水位可以在潮汐性质基本相同的海域进行广泛应用。     

水位改正的天文潮时差方法

针对传统时差法水位改正按距离内插计算的潮时差可能与实际情况存在较大差异，进而影响水位改正效果的问题，提出利用天文潮直接计算站间潮时差实施水位改正的方法，研究了我国沿海部分验潮站天文潮与实测水位之间潮时系统的差异与变化性质，并分析了不同分潮选择下确定的天文潮对站间潮时差计算值的影响量级。利用黄海沿岸与北部湾的验潮站设计了天文潮时差水位改正试验，比较了传统时差法与天文潮时差方法的效果。试验和分析表明，利用天文潮计算潮时差比传统时差法更接近实测潮时差，且8分潮水位改正结果的中误差控制在5 cm以内，比传统时差法的水位改正精度提高了近一倍，实现了对传统方法的改进，证明了利用天文潮进行时差法水位改正的可行性。     

浅水多波束测深潮汐改正技术研究

提出了一种顾及潮时差变化的多验潮站多边形潮汐分区改正数学模型,设计了海量多波束数据通用的虚拟单验潮站改正模式.应用结果表明,该模型准确地再现了时变水位场,实现了区域瞬时海面的无缝拼接,较好地解决了多波束条带采用传统潮汐分区改正模型引起的断层及锯齿状问题.     

海岛礁相对重力测量的潮汐影响

着重分析固体潮模型、潮汐因子的选取和海洋负荷潮的求定,并利用ETGTAB模型数据详细计算了相对重力测量中的潮汐改正,说明在近海和岛屿地区进行高精度海岛礁相对重力测量时,必须考虑精确的固体潮和海洋负荷潮改正,从而提高相对重力测量的联测精度。     

岛礁重力测量潮汐改正新方法

现有的固体潮和海洋负荷潮的模型用于岛礁重力测量的改正时,会产生较大的误差。利用短时间的重力观测数据建立测站的潮汐模型,可以明显地改善测站的潮汐模型,提高重力测量结果的精度,该方法可用于绝对和相对重力测量的潮汐改正。重力梯度同步观测方案不需要进行潮汐改正就可获得重力梯度,故不受潮汐模型误差的影响。     

利用时变潮时差进行水位改正

针对目前实施时差法水位改正时使用的潮时差未考虑时变现象的影响以及利用潮时差确定水位观测时段选择混乱等问题，提出利用逐时滑动时段确定潮时差以进行水位改正的方法，分析了潮时差时变现象的原因及潮时差逐时滑动时段与逐日独立时段确定结果的差异，推导了时差法水位改正的误差公式。以某海域验潮站为例，进行了水位改正的数据实验，比较了逐时滑动时段与逐日独立时段确定的潮时差的水位改正效果。实验结果表明，利用逐时滑动确定的潮时差进行水位改正，在理论与精度方面均对目前使用的时差法有所完善与提高，尤其在潮差差异较大的海域，改进效果更加显著。     

利用经优化的边界条件开展黄海海州湾潮汐场模拟

受海底地形、开边界驱动水位及底摩擦系数等边界条件的共同影响,当前中国沿岸和近海潮汐场模拟的精度仍显不足。利用精度和分辨率较海图高一级别的水深数据、包含长周期天文气象分潮Sa的由12个主分潮组成的开边界驱动水位及顾及水深空间变化的底摩擦系数等经优化的边界条件,运行二维潮汐数值模式2D-MIKE21,开展黄海海州湾潮汐场模拟。结果表明,天文潮模拟值与海州湾周边6个验潮站1年潮汐表相比,12个主分潮综合预报误差为5.52 cm;与中国海域现有潮汐模型CST1中24个随机点位相比,12个主分潮综合预报误差为7.10 cm。天文潮模拟值和CST1预报值二者与海州湾周边2个验潮站近1个月实测值相比,前者中误差要小于后者。这为在沿岸及近海开展面向海洋测绘应用的潮汐场模拟提供了新思路,同时也表明通过数值模拟的方式构建天文气象分潮Sa是可行的。     

感潮水域水深测量数据处理中的水位改正

水深测量中感潮水域通常采用分带法进行水位改正。利用水位站与测点的平面位置逐点进行水位改正，不需进行分区，同时能有效提高水深测量的整体精度。新方法有利于计算机编程实现。     

优化短期余水位组合预测模型

针对现有非稳定非线性余水位预测模型较少和精度较低的问题,本文研究基于MEEMD算法与遗传优化BP神经网络的余水位组合预测模型。利用夏威夷岛4个长期验潮站获取的余水位时序数据,首先采用遗传算法MEEMD对余水位时序数据进行处理分析,得到较为稳定的余水位IMF分量;然后将经过遗传算法优化后分解的较为稳定的各个IMF分量作为BP神经网络预测模型的输入变量,分别建立12、24、48 h短期余水位的MEEMD遗传算法优化BP神经网络预测模型。通过与非优化BP神经网络预测模型结果进行对比分析,结果表明,优化前后均方根误差的偏差最高达2.03 cm,验证了预测24 h内的短期余水位仍保持其相关特性。该组合预测模型对于分析余水位变化规律和潮汐预报的精度、水位改正等均有重要意义。     

中国大地测量的数据处理要科学界定潮汐改正计算

中国大地测量的现行规范细则中 ,凡涉及潮汐改正计算的都采用全潮汐改正 ,所以相应的数据处理和大地成果就相应于无潮汐值 ,如无潮汐重力值、无潮汐水准高、无潮汐垂线偏差、无潮汐高程异常值 ,甚至由此涉及无潮汐地壳等。这项改正曾经受到 1979年国际大地测量协会 (IAG)堪培拉 (Canberra)大会有关决议的支持 ,但随后不久 ,IAG就作了改正 ,在 1983年汉堡 (Hamburg)大会上仍以决议形式修正了它原来的意见 ,转而对零潮汐改正表示支持。国际大地测量界对潮汐改正的研究几经反复 ,近十年来已取得了比较一致的意见 ,即认为采用零潮汐改正是比较科学的 ,特别是对以陆地国土为主的国家更为合适。因此 ,中国在制定新的大地测量基准的有关条例和相应的各种大地规范细则时 ,应及时修正原来的无潮汐改正的规定 ,确定采用零潮汐改正 ,使全国在这方面的数据处理和所得大地成果纳入更为科学的轨道     

基于短时间序列重力观测数据的潮汐改正方法

对于没有长期连续潮汐观测站和无精密潮汐模型的地区,研究高精度潮汐改正方法具有重要意义。给出了基于短时间序列重力观测数据的高精度潮汐改正方法,并利用全球动力学计划中TIGOConcepcion、Kamio-ka和Hsinchu三个台站的超导重力观测数据对该方法进行了试验分析。研究结果表明,利用一天或数天重力观测数据可建立高精度潮汐模型,其振幅因子和相位延迟解算精度分别优于0.01和0.5°,潮汐改正精度可以达到μGal量级,验证了该方法的正确性和有效性。本文方法为无精密潮汐模型区域的潮汐改正提供了新的途径。     

中短期验潮站验潮零点不规则漂移精密处理

压力验潮仪是海洋深度测量最重要的辅助传感器之一,中、短期验潮站一般采用压力验潮仪定点布设并实现对沿岸水深测量的水位控制。受复杂海洋作业环境的综合影响,在工程实践中发现验潮零点极易出现不规则漂移,是制约水深测量成果精度的主要因素之一,但相关的探测与校正精密理论研究滞后。分析了验潮零点不规则漂移的形成机理,提出了漂移探测及校正的精密处理数学模型。通过对定海长期站和港鑫临时站以及大丰长期站和三丫子临时站等近一个月实测同步验潮数据的处理,分析了两种日平均海面计算方法对不同周期分潮的削弱效果,结果表明,本文提出的新模型适用于验潮零点不规则漂移的精密处理,经零点校正后,港鑫、三丫子等临时验潮站的水位观测数据精度由dm级提高至cm级。     

利用水位修正模型精化潮位数值模拟

利用海洋动力模式FVCOM（finite volume coast and ocean model）模式建立了高分辨率的海州湾及其外海域潮汐数值模型,提取了整个场内各个网格点上天文潮位值的时间序列。利用该区域内分布的5个验潮站资料提取水位修正模型,对场内的网格点进行水位修正,得到高精度的格点水位时间序列,然后对修正前后的水位值进行比较。结果表明,基于水位修正后的潮位数值模拟结果水位精度提高了10 cm左右。     

佘山台倾斜固体潮观测的海潮负荷改正

采用FARRELL的负荷理论以及最新的TPXO6海潮模型和中国近海潮汐资料计算了海潮负荷对佘山台倾斜固体潮的影响,采用BAYTAP-G调和分析软件对佘山台倾斜固体潮观测进行了处理,获得不同潮波的潮汐参数。在此基础上进行海潮负荷改正。负荷改正后,东西分量的振幅因子和相位滞后与理论值较为接近,而南北分量的半日波振幅因子与理论值仍有较大的偏离。结果说明,佘山台倾斜东西分量主要受海潮负荷的影响,超过60%,甚至达到96%(O1);而南北分量受到的非潮汐的影响要比东西分量受到的影响大,如N2波甚至高达70%,但是这也可能是和海潮模型在近海的不精确有关。     

重力计算中的潮汐改正分析

详细介绍了重力固体潮汐改正的来源和计算公式,针对潮汐因子的取值进行了分析讨论,同时就海洋负荷潮汐模型对重力潮汐的影响展开阐述并给出简算公式,最后得出,不同等级的重力测量计算采用相应的计算公式,其计算精度为±2×10-8 ms-2。