沿海岛屿国家高程基准的建立

2023年12月9日发(作者：伤残等级鉴定标准)

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万方数据曰任．纷７００１年第ａ期沿海岛屿国家高程基准的建立叶引劳顺根二海海事局，上海，。。Ｐｉ　Ｉ自【　　　　摘要！沿海岛屿建立国家高程基准，统一海岛与大陆的高程系统，是海洋侧绘研究的重要课题之一。ＧＰＳ技术在测量上的应用，为此课题开创了一个新的探索路径。本文结合海道测量熟悉的潮汐理论和常用的潮位传递方法，采用水面水准与ＧＰＳ高程相结合，通过在我国沿海地区的具体实践，比较两项作业的最后成果，相互验证，说明了依这种传递高程的方式建立的沿海岛屿国家高程基准，在理论上是成立的，精度也是能满足需要的，因此，是目前连接海岛和大陆之间高程关系较有效的办法【关锐词】高程基准　　　　水面水准（；“高程一、　　　　前言　　　　因此，同时采用ＧＰＳ高程和水面水准方法，对其成果相互校核，以连接沿海岛屿与大陆　　　　我国高程控制网采用正常高程系统，高程的高程基准关系，应是目前建立沿海岛屿国家统一以１９８５国家高程基准起算。经典的几何高程控制网的较有效办法。水准测量方法是高程传递的基本手段，精度较高，高等级水准测量每千米高差中差的全中误二、平均海面与高程墓准　　　　差大约为ｌｍｍ；个别地区精度要求不高，也有采　　　　以往的大地测量以“静止”的平均海面来定用三角高程测量的方法，在水准网的控制下传义大地水准面，将平均海面与大地水准面视为递高程。一体。随着研究的深人，发现平均海面并不“静　　　　沿海岛屿离大陆较远，不能采用常规测量止”，它受到地壳垂直形变和海面升降的影响而方法与国家高程控制网直接联测，一般通过多发生变化。因此，在高精度的大地测量中，平均年平均海面的相关计算来确立该岛及其附近岛海面与大地水准面已被严格区分开来。目前，屿的局部高程基准，即独立的高程起算面。沿平均海面是研究确定大地水准面和海面地形的海地区的海道测量，需要取得海岛局部高程基基本依据，所谓海面地形是指平均海面在大地准与国家高程基准的相互关系时，可以采用水水准面上的高度；在实际应用中，平均海面也是面水准的方法获取大陆与沿海岛屿的概略高程建立高程基准的基础，高程基准一般使用单个关系，当传递高程的海区海面地形无异常起伏验潮站的多年平均海面来确定。时，这种方法的传递精度还是很高的。我国１　　　　９８５国家高程基准，就是使用１９５２－ＧＰＳ在测量领域中的普遍应用，以其在经　　　　１９７９年共２８年的潮汐观测资料，采用移动平均济、方便、实用、高效方面的优势超过了几何水法，取连续１９年的年平均海面为一组，滑动步准，并在精度方面也不逊于一般的几何水准，为长为一年，计算１０组不同连续时段的１９年平扩大其应用范围提供了有利条件。均海面值的平均值作为高程起算面。由于采用收稿日期：２００１　－　０７　－　２３叶引等洛海岛屿国家高程基准的建立万方数据移动平均法，原有数列的短期波动被削弱，从而确保了最后结果的正确性。各地的多年平均海面并不一致，根据实测　　　　资料计算发现，我国各海区的平均海面（指多年平均海面，下同）也有较大差异。以国家高程基准起算，渤海各长期验潮站的平均海面，大部分验潮站的平均海面与国家高程基准相差在１０ｃｍ之内，东海地区各长期验潮站的平均海面比国家高程基准要高出２５二左右；而南海地区各站的平均海面要高出国家高程基准３５ｃｍ以上。三个海区平均海面的差异说明，我国沿海的海面地形呈现南北倾斜，同时许多国家的资料也同样证明这些国家近海的海面地形也存在差异的结论。三、水面水准　　　　　　　　以潮位联测方法传递高程的方式很多，水面水准是其中要求较高、传递距离较远的一种。水面水准有别于海洋水准。海洋水准是以海洋的温度、含盐度、大气压力、海流速度等要素的变化来确定海面地形，从而获得该处平均海面与大地水准面的关系；而水面水准却是利用验潮站验潮的有效范围和同步验潮的结果来传递高程，也就是以建立各站平均海面之间的关系，直接从各站平均海面之间的变化来推算确定高程基准。　　　　虽然我国各海区之间的平均海面存在差异，但是，相近各验潮站之间的差异并不大，据统计每ｌ００ｋｍ距离差的平均海面高度之差约在１一２。左右，因此，沿海岛屿与附近大陆海岸长期验潮站的潮汐性质相同时，就可以利用水面水准的方法来联接和建立沿海岛屿的国家高程基准。　　　　水面水准的精度除与同步验潮的长期站之间的距离和潮汐性质有关外，主要取决于平均海面的精度。平均海面以每小时整点采集的潮位值计算日平均海面，按连续一个月的整点潮位平均值计算月平均海面，按连续一年的日平均值（或按一年内各月的加权平均值）计算年平均海面。年平均海面基本上消除了瞬时、日、月、年等由天体引潮力引起的潮汐变化和气象因素等短周期影响，因此较为可靠。但是，年平均海面还受到中、长周期的潮汐影响，如：涡流、以及以８．８５年为周期的月球近地点移动和以１８．６１年为周期的月球黄白交点移动等的影响。典型的涡流可持续２一３年时间。要消除中、　　　　长周期的潮汐影响，就是计算超过上述周期的多年平均海面。事实上，有连续１９年潮位观测完整数据的验潮站还是不多的，而且，随着潮位观测年份的增加，由于验潮站附近地形（包括海岸和水下地形）的变化，也可能对潮位观测结果产生影响。根据长期验潮站资料统计，５年平均海面与多年平均海面之差值约２　－　５ｃｍ，所以水面水准采用的多年平均海面，若有９年左右的潮汐观测资料就应该满足需要了。　　　　应用水面水准时，要求确定国家高程基准的沿海岛屿应设立验潮站，并与附近长期验潮站同步观测一个月潮位，以同步改正法求取海岛的多年平均海面。四、ＧＰＳ高程　　　　　　　　ＧＰＳ高程测量是利用ＧＰＳ三维观测信息，经过三维网平差，在计算ＧＰＳ观测点平面位置的同时，获得各点相对于ＷＧＳ一８４的大地高，再通过计算改正，将大地高换算为正常高。配合水面水准方法确定沿海岛屿的国家高　　　　程基准时，一般可采用拟合法，就是直接用ＧＰＳ大地高根据已知的大地水准面高程进行高程拟合，来求解大地水准面与椭球面之间的差值。不同地区采用不同的拟合方法，根据已知水准点的数量确定不同的数学模型进行拟合，拟合法一般采用平面拟合，平面相关拟合和曲面拟合较多。进行拟合时，要求已知水准点能均匀地分布于测区周边和中间。　　　　拟合法求算的高程精度，按已知水准点的数量而定，平面拟合法一般有３个已知水准点高程就可，平面相关拟合法至少需要４个已知万方数据海洋测绘么刃１一４水准点高程，曲面拟合法则必须有６个水准点　　　　测量人员在需要传递高程的海岛附近海域高程才能拟合，因此，拟合法中以曲面拟合法的选用已有长期潮位观测资料的小麦岛（青岛）、精度最高。石臼所、庙岭（连云港）、燕尾港等四个长期验潮按拟合法计算出的高程，　　　　再进行高程异常站１９９５年至１９９！〕年共五年平均海面资料作为值的改正，以得到较好的精度。海域平均海面的基本控制；设立岚山和车牛山五、　　　　高程基准传递实例岛、开山岛三个临时验潮站，同步验潮一个月，计算月平均海面，采用同步改正法，按长期验潮　　　　侧量沿海水域，在海岛设立验潮站观测潮站的多年平均海面，求取各临时站的季节改正站，确定深度基准面，以保证测区潮汐改正的精数和多年平均海面。根据陆上各验潮站平均海度。建立海岛高程系统与国家高程基准的关面与国家高程基准的关系，通过计算建立车牛系，对分析岛屿与大陆验潮站之间深度基准面山岛和开山岛的国家高程基准。的合理性是有利的。　　　　实施水面水准方案的同时，在石臼所、岚正如前面所述，　　　　沿海岛屿的局部高程基准山、涛锥、庙岭、洋桥、燕尾港和车牛山岛、开山与国家高程基准建立密切联系，若同时采用水岛等八个观测点，按早、中、晚三个时段和ＧＰＳ面水准和ＧＰＳ高程侧量两种方法，可以相互验ｃ级网精度进行同步观测。以燕尾港观测点的证，以获得最佳结果。下面选取在近年工作中ＷＧＳ一８４大地坐标作为起算数据，在ＷＧＳ一８４的两个实例来探讨海岛高程基准传递的可行坐标系下进行三维无约束平差；以陆上六个观性。测点的水准高程作为已知数据，采用附加地形改正的多项式曲面拟合法进行高程拟合；并利用测区现有的重力成果和先进的ＥＧＭ９６重力场模型，采用重力法及移去一恢复技术，最后求取车牛山岛和开山岛的正常高。在解算过程中，内符合精度以测区六个观　　　　测点的水准成果与最终确定的大地水准面的残差值作检验，检验误差最大值为１１．６ｃｍ，中误１Ｍ晰差为士５．ｇｃｍ；外符合精度采用空点法评定，其最大外符合差值为１６．２ｃｍ，中误差为士ｔ　ｒｈ－ｗ．％１０．０ｃｍｏ　　　　以水面水准和ＧＰＳ高程分别确定的车牛、／遭犷　　山岛、开山岛的国家高程基准在当地验潮零点’　　几泌　Ｍ１Ｆ　｝ＣｂＩＦＷＲ上的高程及其差值见表ｔｏ衰１水面水准与ＧＰＳ离程整值（Ｍ）图１海州湾验潮站布设示意图　　　　　　　　　　水面水准ＧＰＳ高程　　　　实例一：２以刃年交通部海事局为改善海州站名高程多项式拟合差值加重力改正差值湾测区潮汐改正精度，应用上述方法，将国家高１２１－２３１－３程基准传递到离岸５０ｋｍ的车牛山岛和灌河口车牛山岛２２９２０４．３｝２４．７２２７．４１．６的开中岛上，见图１　ｏ开山岛２５９２４３．７巧．３２６２．１一３．１叶引等沿海岛屿国家高程基准的建立６个引测点和４个辅助参考点。两个环网分别同步观测５小时和９小时。以ＧＰＳ　Ａ级点作为固定约束，进行三维约束平差；以现有重力成果丫．“认Ｗ　　　　　　　　万方数据＊山喻几　　气、姗山Ｉ　　＊．Ｗ；ｉｆ｝，一，ｏ，　ｏ，｝移　（｝ｃｒｒ卿ｔ七尸咋：｝　（ｅ．．图２杭州清验潮站布设示意图　　　　　　　　　　　　　　实例二：１９９９年上海海事局和东海海洋院为上海港口工程建设需要，采用水面水准和ＧＰＳ高程两种方法，将国家高程基准传递到杭州湾的洋山岛。洋山岛距杭州湾北岸约３０１ｖｎ，由大洋山、小洋山等岛屿组成，见图２０水面水准选用芦潮港、　　　　大敢山、绿华山、长涂港、滩浒山等五个长期验潮站的１９７９年至１９９７年共１９年潮位观测资料，计算平均海面作为海区的基本控制；设立小洋山、大衙山、下五星、唐脑山等四个短期验潮站与长期站同步验潮一个月，计算月平均海面，然后通过改正和换算，以平均海面将大陆的国家高程基准传递至洋山各岛。传递高程的ＧＰＳ网由１　　　　４个测点组成两个同步环网，陆上４点具有三等几何水准联测的国家高程基准上的高程，海上洋山岛附近布设和ＷＤＭ９４重力场模型，采用移去一恢复原理求解格网重力异常，最后利用ＧＰＳ水准资料建立洋山岛国家高程基准，精度为土６．Ｏｏｍｏ洋山岛通过水面水准和ＧＰＳ高程确定的　　　　国家高程基准在验潮零点上的高程及其差值见表２０表２水面水准与ＧＰＳ离程差值《。）六、结束语　　　　　　　　水面水准高程和ＧＰＳ高程从两个不同的途径传递，经成果验证后，以确立沿海岛屿较正确的国家高程基准。通过对前面两个实例的分析可知：　　　　Ｌ　ＧＰＳ高程测量经重力改正后的成果，精度有较大提高，与三等几何水准相近。２．海区潮汐性质相同，　　　　平均海面变化有规律的情况下，可选择水面水准传递高程。３．同时采用ＧＰＳ高程测量和水面水准两　　　　种方法传递高程，其成果精度高于三等几何水准．因此，是目前建立沿海岛屿国家高程基准最可行的，也是最有效的方案之一。

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