论海洋压力式验潮仪漂移修正方法范文

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摘要：在海洋测量中零点漂移现象属于不可控因素，且为常见的误差来源，在风浪较大的海域验潮仪确实经常出现的移动、飘动、沉降等。现针对压力式验潮仪因出现零点漂移现象进行基于Godin法计算日平均海面的验潮零点漂移检测及修正，不仅能检查验潮仪所获取数据的合理性、准确性和规律，而且能将发生有规律零点漂移现象的验潮仪数据进行改正，从而避免了为返工和重复测量，提高了工作效率。

关键词：压力式验潮仪;零点漂移;潮位改正

1引言

目前，随着我国海洋经济的快速发展，海洋测绘工程也不断增多，制作准确可靠的海图是保障海洋工程实施的基本条件，海图的深度值及高程值的关键因素在于验潮，验潮是海洋测绘中重要的测绘工作，但验潮工作周期长，且数据一般不能实现实时检查，验潮仪在较长测量时间后，因海洋风、浪、矿物质腐蚀等因素的影响，验潮仪装置的位置易出现零点漂移现象，从而产生有问题的数据[1]。本文针对压力式验潮仪因出现零点漂移现象进行基于Godin法计算日平均海面的验潮零点漂移检测及修正，将已出现的验潮仪记录的错误数据进行改正，保证改正后数据可靠且可供使用，从而实现将项目中的问题数据改正为可用数据的目标。 

2验潮仪验潮测量

2.1测量原理有验潮测量的基本原理通常是采用GPS来测定某测点的空间位置,利用单波束或多波束回声测深仪测定其对应的水深,根据自计压力式验潮仪实时记录海面的潮汛特征，得到测点的瞬时潮位数据,通过潮位改正后，就可以获得对应测点的85高程[2]。测点瞬时潮位数据可采用三角分带解释法推算获得。在实际生产中布设临时潮位站。根据长期验潮站或者临时验潮站至少7天的验潮数据，计算出临时验潮站的平均海面与85高程之间的关系，收集长期验潮站多年平均海面与理论最低潮面之间的关系，进而利用潮高差比法计算该海域海面与理论深度基准面（理论最低潮面）的差值L，可将海底85高程数据归算至理论深度基准面上，生成水下水深图。潮位基准面关系图如图1所示：

2.2验潮仪验潮测量过程（1）根据对测区的分析，先在测区内海域选取3个自动验潮位置和水尺安置位置，使得3个验潮点覆盖整个测区，并且均能反映该片海域的潮汐特征，水尺需安置在各验潮点附近的近海岸海域，使得其满足水尺所在位置与验潮仪所在位置的实时潮位保持一致；（2）利用测区海域旁已有的水准点资料，进行水准联测，使每个验潮点附近有至少一个工作水准点；（3）安置验潮仪和水尺，每隔10分钟记录一次潮位数据，并启动验潮仪，通常，自计压力式验潮仪安置于海水面以下10-15米左右的海底，并固定于该位置，防止产生零点漂移现象；（4）在海上测量船开始进行水深测量之后，以及海上测量船水深测量结束之前的这两段时间，需同时利用工作水准点对各个验潮点附近的水尺进行测量（一般每隔10分钟观测一次水尺读数，均各观测6次），并记录每次观测的时间，计算每个时刻海面的85高程；（5）水深测量结束之后，将验潮仪的数据导出，根据同时刻水面的85高程和对应时刻验潮仪记录的假设水面高程，可计算出12个水面85高程的改正值，取该12个改正值的均值进行潮位改正得到各验潮点的实时水面85高程；（6）采用三角分带解释法推算海域内各点的海水面85高程数据（编辑好数据后，由随机软件自动完成），海底85高程计算：海底各点的85高程数据=水面改正后的85高程H改-静态吃水深度H1-船体动态吃水改正△吃-换能器量水深H换[3]。在水深测量过程中不同海域波浪会对其产生影响，需要根据测区不同海域的波浪特性利用消浪软件进行处理；各测船采集的测点平面位置和水深文件，最后将水深文件编制成潮位改正计算格式文件。

3海洋测绘中压力式验潮仪零点漂移修正方法

在海洋测量中零点漂移现象属于不可控因素，根据压力式验潮仪出现的移动、飘动、沉降等变化规律归纳为记录零点突变；记录零点突变后复位；记录零点渐变，即有规律的变化；记录零点变化规律紊乱，无迹可寻等四种情形[4]。实际作业过程中四种零点漂移的情形都有可能出现，若潮位数据变化规律紊乱，则将其归纳为错误数据并与缺测数据一起采用和相邻验潮站的数据进行曲线对比，最后利用最小二乘潮位拟合传递法推算得到的潮位数据来替代；若记录的零点有明显突变或复位，则可根据过潮位曲线观测到并直接将突变量和突变时间位置予以修正[5]。对变化规律紊乱的潮位数据，当作错误数据对待，同缺测数据一样可以采用与相邻验潮站进行曲线比较，由最小二乘潮位拟合传递法推算得到的潮位数据替代[5]。本文以小衢山码头、黄泽山码头、双子山（冰库码头）共3个临时水位站观测数据为例，其中小衢山码头临时水位站放置在小衢山长期潮位站附近。通过系统分析验潮仪记录零点变化规律，或者把验潮过程分成多段分别进行记录分析并根据变化情况予以修正。

3.1潮位资料整理水深地形测量中潮位资料的整理是关键的一个环节，在实际作业过程中主要分三个步骤：（1）潮位基准面的换算，先将水深测量期间的观测潮位根据考证后的基面关系转换成85高程基准潮位，然后对绘制的同步潮位过程线图进行符合性、合理性检查，并对少数由于风浪造成的跳点进行合理性的修正，保证测区各测点潮位的正确计算；（2）编制成潮位观测报表，对布设的各潮位站在测深阶段获取的同步平均潮位进行比较分析，判断其是否合理；（3）将1985国家高程基准潮位，编制成潮位计算格式文件，并将85高程改正至理论深度基准面内的深度数据。

3.2潮位改正计算项目在测区海域范围内共布设了4个临时潮位站。各水位站间距离最大为15.4km,最小为5.0km。具体位置见表1。在项目测区海域范围内布设的潮位站可以有效掌控潮汐变化的前提下利用GPS测定测点的平面位置,利用测深仪测定测点的水深,根据自计压力式验潮仪实时记录海面的潮汛特征，得到测点的瞬时潮位数据,通过潮位改正后，就可以获得对应测点的85高程。测点瞬时潮位数据运用三角分带解释法获得，并通过软件计算测点的海底高程，计算结果示例见表2。

3.3验潮仪零点漂移修正过程根据海上定点黄泽山验潮站与小衢山验潮站的日平均海面之间差值来判断小衢山验潮仪记载的零点漂移情况(两站直线距离约为8.2km)。并据此统计同步期间两个验潮站的日平均海面及其差值，可看到两个验潮站日平均海面差值线性浮动了70cm，由此可判断小衢山验潮仪记录零点线性下滑了70cm，依据日平均海面的变化量对小衢山水位观测数据进行修正，修正后两个验潮站日平均海面及差值如图2和图3所示。黄泽山验潮站位于锚地定点小衢山验潮站东8.2km处。实时海面85高程差值如图4所示，日平均差值如图5所示：根据黄泽山定点验潮站与小衢山验潮站日平均海面的差值，得到正确的日平均海平面，根据差值也可得出需要改正的值的大小，进而将零点漂移后的数据改正到无零点漂移现象的验潮数据。修正后日平均海面差值如图6所示：

4结束语

本文利用有质量保证的数据对已产生零点漂移现象的验潮仪数据进行修正，得到的数据真实可靠，有效地解决了压力式验潮仪记录零点容易发生漂移导致观测数据精度下降的问题。今后，可根据国内大量和长期海域验潮数据进行整理汇总，得到各海域分析数据及规律，通过分析比较，可对各海域验潮数据进行改正和验证，从而避免为返工和重复测量产生的时间，提高了工作效率。

参考文献：

[1]徐晓晗，刘雁春.海洋测深中时移和偏移效应综合分析与改正[J].海洋测绘，2002，22(2).

[2]李明叁，刘雁春，黄谟涛，等.海洋测线网系统误差确定的3种模型[J].测绘学院学报，2002，19(3).

[3]李明叁，刘雁春，翟国君.海洋测线网误差分析的LL图直视判定法[J].海洋测绘，2001，21(4).

[4]李明叁，刘雁春，吕志平，等.海洋测深线数据随机模型的验后估计[J].海军大连舰艇学院学报，2006，229(2).

[5]徐晓晗，刘雁春，肖付民，等.海底地形测量波束角效应改进模型[J].海洋测绘，2005，25(1).

作者：陈俊任 周晓华 余彬彬 单位：江西核工业二六八测绘院