論海洋壓力式驗潮儀漂移修正方法范文

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摘要：在海洋測量中零點漂移現象屬于不可控因素，且為常見的誤差來源，在風浪較大的海域驗潮儀確實經常出現的移動、飄動、沉降等。現針對壓力式驗潮儀因出現零點漂移現象進行基于Godin法計算日平均海面的驗潮零點漂移檢測及修正，不僅能檢查驗潮儀所獲取數據的合理性、準確性和規律，而且能將發生有規律零點漂移現象的驗潮儀數據進行改正，從而避免了為返工和重復測量，提高了工作效率。

關鍵詞：壓力式驗潮儀;零點漂移;潮位改正

1引言

目前，隨著我國海洋經濟的快速發展，海洋測繪工程也不斷增多，制作準確可靠的海圖是保障海洋工程實施的基本條件，海圖的深度值及高程值的關鍵因素在于驗潮，驗潮是海洋測繪中重要的測繪工作，但驗潮工作周期長，且數據一般不能實現實時檢查，驗潮儀在較長測量時間后，因海洋風、浪、礦物質腐蝕等因素的影響，驗潮儀裝置的位置易出現零點漂移現象，從而產生有問題的數據[1]。本文針對壓力式驗潮儀因出現零點漂移現象進行基于Godin法計算日平均海面的驗潮零點漂移檢測及修正，將已出現的驗潮儀記錄的錯誤數據進行改正，保證改正后數據可靠且可供使用，從而實現將項目中的問題數據改正為可用數據的目標。 

2驗潮儀驗潮測量

2.1測量原理有驗潮測量的基本原理通常是采用GPS來測定某測點的空間位置,利用單波束或多波束回聲測深儀測定其對應的水深,根據自計壓力式驗潮儀實時記錄海面的潮汛特征，得到測點的瞬時潮位數據,通過潮位改正后，就可以獲得對應測點的85高程[2]。測點瞬時潮位數據可采用三角分帶解釋法推算獲得。在實際生產中布設臨時潮位站。根據長期驗潮站或者臨時驗潮站至少7天的驗潮數據，計算出臨時驗潮站的平均海面與85高程之間的關系，收集長期驗潮站多年平均海面與理論最低潮面之間的關系，進而利用潮高差比法計算該海域海面與理論深度基準面（理論最低潮面）的差值L，可將海底85高程數據歸算至理論深度基準面上，生成水下水深圖。潮位基準面關系圖如圖1所示：

2.2驗潮儀驗潮測量過程（1）根據對測區的分析，先在測區內海域選取3個自動驗潮位置和水尺安置位置，使得3個驗潮點覆蓋整個測區，并且均能反映該片海域的潮汐特征，水尺需安置在各驗潮點附近的近海岸海域，使得其滿足水尺所在位置與驗潮儀所在位置的實時潮位保持一致；（2）利用測區海域旁已有的水準點資料，進行水準聯測，使每個驗潮點附近有至少一個工作水準點；（3）安置驗潮儀和水尺，每隔10分鐘記錄一次潮位數據，并啟動驗潮儀，通常，自計壓力式驗潮儀安置于海水面以下10-15米左右的海底，并固定于該位置，防止產生零點漂移現象；（4）在海上測量船開始進行水深測量之后，以及海上測量船水深測量結束之前的這兩段時間，需同時利用工作水準點對各個驗潮點附近的水尺進行測量（一般每隔10分鐘觀測一次水尺讀數，均各觀測6次），并記錄每次觀測的時間，計算每個時刻海面的85高程；（5）水深測量結束之后，將驗潮儀的數據導出，根據同時刻水面的85高程和對應時刻驗潮儀記錄的假設水面高程，可計算出12個水面85高程的改正值，取該12個改正值的均值進行潮位改正得到各驗潮點的實時水面85高程；（6）采用三角分帶解釋法推算海域內各點的海水面85高程數據（編輯好數據后，由隨機軟件自動完成），海底85高程計算：海底各點的85高程數據=水面改正后的85高程H改-靜態吃水深度H1-船體動態吃水改正△吃-換能器量水深H換[3]。在水深測量過程中不同海域波浪會對其產生影響，需要根據測區不同海域的波浪特性利用消浪軟件進行處理；各測船采集的測點平面位置和水深文件，最后將水深文件編制成潮位改正計算格式文件。

3海洋測繪中壓力式驗潮儀零點漂移修正方法

在海洋測量中零點漂移現象屬于不可控因素，根據壓力式驗潮儀出現的移動、飄動、沉降等變化規律歸納為記錄零點突變；記錄零點突變后復位；記錄零點漸變，即有規律的變化；記錄零點變化規律紊亂，無跡可尋等四種情形[4]。實際作業過程中四種零點漂移的情形都有可能出現，若潮位數據變化規律紊亂，則將其歸納為錯誤數據并與缺測數據一起采用和相鄰驗潮站的數據進行曲線對比，最后利用最小二乘潮位擬合傳遞法推算得到的潮位數據來替代；若記錄的零點有明顯突變或復位，則可根據過潮位曲線觀測到并直接將突變量和突變時間位置予以修正[5]。對變化規律紊亂的潮位數據，當作錯誤數據對待，同缺測數據一樣可以采用與相鄰驗潮站進行曲線比較，由最小二乘潮位擬合傳遞法推算得到的潮位數據替代[5]。本文以小衢山碼頭、黃澤山碼頭、雙子山（冰庫碼頭）共3個臨時水位站觀測數據為例，其中小衢山碼頭臨時水位站放置在小衢山長期潮位站附近。通過系統分析驗潮儀記錄零點變化規律，或者把驗潮過程分成多段分別進行記錄分析并根據變化情況予以修正。

3.1潮位資料整理水深地形測量中潮位資料的整理是關鍵的一個環節，在實際作業過程中主要分三個步驟：（1）潮位基準面的換算，先將水深測量期間的觀測潮位根據考證后的基面關系轉換成85高程基準潮位，然后對繪制的同步潮位過程線圖進行符合性、合理性檢查，并對少數由于風浪造成的跳點進行合理性的修正，保證測區各測點潮位的正確計算；（2）編制成潮位觀測報表，對布設的各潮位站在測深階段獲取的同步平均潮位進行比較分析，判斷其是否合理；（3）將1985國家高程基準潮位，編制成潮位計算格式文件，并將85高程改正至理論深度基準面內的深度數據。

3.2潮位改正計算項目在測區海域范圍內共布設了4個臨時潮位站。各水位站間距離最大為15.4km,最小為5.0km。具體位置見表1。在項目測區海域范圍內布設的潮位站可以有效掌控潮汐變化的前提下利用GPS測定測點的平面位置,利用測深儀測定測點的水深,根據自計壓力式驗潮儀實時記錄海面的潮汛特征，得到測點的瞬時潮位數據,通過潮位改正后，就可以獲得對應測點的85高程。測點瞬時潮位數據運用三角分帶解釋法獲得，并通過軟件計算測點的海底高程，計算結果示例見表2。

3.3驗潮儀零點漂移修正過程根據海上定點黃澤山驗潮站與小衢山驗潮站的日平均海面之間差值來判斷小衢山驗潮儀記載的零點漂移情況(兩站直線距離約為8.2km)。并據此統計同步期間兩個驗潮站的日平均海面及其差值，可看到兩個驗潮站日平均海面差值線性浮動了70cm，由此可判斷小衢山驗潮儀記錄零點線性下滑了70cm，依據日平均海面的變化量對小衢山水位觀測數據進行修正，修正后兩個驗潮站日平均海面及差值如圖2和圖3所示。黃澤山驗潮站位于錨地定點小衢山驗潮站東8.2km處。實時海面85高程差值如圖4所示，日平均差值如圖5所示：根據黃澤山定點驗潮站與小衢山驗潮站日平均海面的差值，得到正確的日平均海平面，根據差值也可得出需要改正的值的大小，進而將零點漂移后的數據改正到無零點漂移現象的驗潮數據。修正后日平均海面差值如圖6所示：

4結束語

本文利用有質量保證的數據對已產生零點漂移現象的驗潮儀數據進行修正，得到的數據真實可靠，有效地解決了壓力式驗潮儀記錄零點容易發生漂移導致觀測數據精度下降的問題。今后，可根據國內大量和長期海域驗潮數據進行整理匯總，得到各海域分析數據及規律，通過分析比較，可對各海域驗潮數據進行改正和驗證，從而避免為返工和重復測量產生的時間，提高了工作效率。

參考文獻：

[1]徐曉晗，劉雁春.海洋測深中時移和偏移效應綜合分析與改正[J].海洋測繪，2002，22(2).

[2]李明叁，劉雁春，黃謨濤，等.海洋測線網系統誤差確定的3種模型[J].測繪學院學報，2002，19(3).

[3]李明叁，劉雁春，翟國君.海洋測線網誤差分析的LL圖直視判定法[J].海洋測繪，2001，21(4).

[4]李明叁，劉雁春，呂志平，等.海洋測深線數據隨機模型的驗后估計[J].海軍大連艦艇學院學報，2006，229(2).

[5]徐曉晗，劉雁春，肖付民，等.海底地形測量波束角效應改進模型[J].海洋測繪，2005，25(1).

作者：陳俊任 周曉華 余彬彬 單位：江西核工業二六八測繪院