張 明 高建盡 韋國和 李應(yīng)超

（海軍蚌埠士官學(xué)校航海系海測教研室，安徽 蚌埠 233012）

陸圖和海圖的高程和深度基準(zhǔn)的不統(tǒng)一，不但在沿海灘涂陸圖海圖拼接時(shí)常常出現(xiàn)麻煩，而且也不利于國際接軌。現(xiàn)有深度基準(zhǔn)隨時(shí)間變化的特點(diǎn)，嚴(yán)重地影響測深資料的廣泛應(yīng)用和積累。不但各國基準(zhǔn)不統(tǒng)一，而且同一個(gè)國家的不同海域也不統(tǒng)一，同一海域的不同時(shí)期也不統(tǒng)一。海圖的深度基準(zhǔn)以潮位面為依據(jù)，不但沒有統(tǒng)一的起算面，而且隨時(shí)間變化。我國海域各基準(zhǔn)面差異近兩米。目前深度基準(zhǔn)的現(xiàn)狀，不但妨礙大量有效信息的使用和收集積累，而且還直接危害國際水域的航行安全。因此有必要將陸上的高程基準(zhǔn)延伸至海洋，實(shí)現(xiàn)陸海統(tǒng)一的高程/深度基準(zhǔn)。本文對建立我國陸海統(tǒng)一基準(zhǔn)面作一初步探討。

1 目前采用的幾種基準(zhǔn)

1.1 高程基準(zhǔn)

高程基準(zhǔn)通常是一個(gè)國家和地區(qū)的一個(gè)或多個(gè)驗(yàn)潮站的常年潮汐數(shù)據(jù)計(jì)算出來的多年平均海面來定義的。我國高程基準(zhǔn)是以青島驗(yàn)潮站多年驗(yàn)潮結(jié)果給出的平均海面確立的。海面地形的存在，使各國高程基準(zhǔn)之間產(chǎn)生了差異，最大差值約2米。例如歐洲水準(zhǔn)網(wǎng)平差委員會(huì)采用的歐洲基準(zhǔn)，就低于我國高程基準(zhǔn)近1米。近期定義的幾個(gè)重要的高程基準(zhǔn)，如北美基準(zhǔn)(NAD)1983，歐洲基準(zhǔn)(ED)1979和 EUREF1989，南美基準(zhǔn)SIR-GAS，韓國基準(zhǔn)KRF1994以及我國的黃?；鶞?zhǔn)1985等，雖然都有嚴(yán)格的定義，但都不在同一等位面上。

現(xiàn)代大地測量的精度越來越高，目前的量級已接近10-9，所以迫切需要建立一個(gè)全球統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。由全球重力推求大地水準(zhǔn)面差距，必須將實(shí)測重力異常歸算到高程基準(zhǔn)面上，于是各國基準(zhǔn)不統(tǒng)一的現(xiàn)狀必將影響重力數(shù)據(jù)的歸算精度。在實(shí)際應(yīng)用中，高程基準(zhǔn)統(tǒng)一的問題也顯得十分重要。例如測定珠峰高程，若由我國黃海平均海面和印度孟加拉灣平均海面分別進(jìn)行推算，并進(jìn)行比較，則將使問題失去意義。所有這些，都說明了建立全球統(tǒng)一高程基準(zhǔn)的必要性。

1.2 深度基準(zhǔn)

與高程基準(zhǔn)比較，深度基準(zhǔn)要復(fù)雜得多，沒有統(tǒng)一的定義。深度基準(zhǔn)是表示海洋深度的起算面，在平均海面以下，它與平均海面的距離叫基準(zhǔn)深度。海上聲納測深都以瞬時(shí)海面為準(zhǔn)，后者隨時(shí)在變化。所以為了測制海圖和使用海圖，必須找到一個(gè)固定的水面作為深度的起算零面，將不同時(shí)刻的測深結(jié)果化算到以固定面為基準(zhǔn)的統(tǒng)一系統(tǒng)中，這就是深度基準(zhǔn)面。深度基準(zhǔn)面的確定原則是，既要保證航行安全，又要顧及航運(yùn)的使用率。所以深度基準(zhǔn)面必須在平均海面以下，最低潮位面以上。傳統(tǒng)上，各國都是根據(jù)測圖所在海域的潮汐性質(zhì)，選擇不同的數(shù)學(xué)模型計(jì)算深度基準(zhǔn)面。數(shù)學(xué)模型很多，主要有平均大潮低潮面、最低潮面、平均低潮面、平均低低潮面、略最低潮面、理論深度基準(zhǔn)面和我國的BPF面等。它們適用于不同的潮汐性質(zhì)，各地區(qū)根據(jù)自身的需要選用。我國的深度基準(zhǔn)面，在1976年以后，統(tǒng)一采用理論深度基準(zhǔn)面。理論深度基準(zhǔn)面顧及的分潮比較多，基本上適合我國海域的潮汐性質(zhì)，保證率在95%以上。

2 陸海統(tǒng)一基準(zhǔn)面的建立方法

2.1 全球陸海統(tǒng)一的基準(zhǔn)面

建立全球統(tǒng)一的垂直基準(zhǔn)就是在全球范圍內(nèi)，采用同一個(gè)高精度的大地水準(zhǔn)面作為陸上高程和海上深度的共同起算零面。目前，海洋大地水準(zhǔn)面的絕對精度約為±25-30cm，將來可能還有提高。在陸上，應(yīng)用空間技術(shù)，位系數(shù)模型和重力數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)全球高程基準(zhǔn)的統(tǒng)一。在海上，以高精度大地水準(zhǔn)面，海面地形模型，GPS和多波束測深技術(shù)以及海潮模型等現(xiàn)代科技，可以實(shí)現(xiàn)以大地水準(zhǔn)面為起算零面的海圖測繪和航運(yùn)恢復(fù)。實(shí)現(xiàn)全球陸海統(tǒng)一的基準(zhǔn)面，是現(xiàn)代大地測量的發(fā)展方向。

2.2 我國陸海統(tǒng)一的基準(zhǔn)面

由于全球高程基準(zhǔn)近期尚不能實(shí)現(xiàn)，所以各國只能采用自己的高程系統(tǒng)。我國高程基準(zhǔn)定義為通過青島原點(diǎn)下72.260米的一個(gè)重力等位面，它向內(nèi)延伸到大陸，就是高程基準(zhǔn)，向外擴(kuò)大到海洋就是深度基準(zhǔn)。向陸地延伸采用精密水準(zhǔn)，天文水準(zhǔn)，天文重力水準(zhǔn)或GPS/水準(zhǔn)等大地測量手段，向海洋擴(kuò)大則借助潮汐模型、海面地形或高精度GPS聯(lián)測。這樣在統(tǒng)一基準(zhǔn)下的海圖應(yīng)用就簡單多了：當(dāng)航運(yùn)經(jīng)淺海海域時(shí)，可以應(yīng)用差分GPS實(shí)時(shí)測量瞬時(shí)海面的正高、海圖深度和吃水線到船底的距離，結(jié)合統(tǒng)一后的陸?；鶞?zhǔn)面計(jì)算船底到海底的距離，最終給出趁潮安全航行的時(shí)間。建立我國陸海統(tǒng)一的基準(zhǔn)面都直接間接地需要應(yīng)用到海面地形信息，尤其是淺海海域的海面地形信息。所以必須解決我國近海海面地形的求定方法。目前尚屬探索階段的淺海海域海面地形的計(jì)算有水準(zhǔn)聯(lián)測、衛(wèi)星測高、由水文氣象資料計(jì)算、由水準(zhǔn)聯(lián)測資料轉(zhuǎn)化海面地形模型、地轉(zhuǎn)流水準(zhǔn)法以及海洋動(dòng)力法的內(nèi)插外推法。

采用陸海統(tǒng)一的基準(zhǔn)面后，只要應(yīng)用海面地形和基準(zhǔn)深度數(shù)據(jù)，按一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系，就可以把大量舊海圖歸算到新的統(tǒng)一基準(zhǔn)系統(tǒng)中，從而可以充分地利用新舊資料。建立陸海統(tǒng)一的基準(zhǔn)面，都直接間接地應(yīng)用海面地形信息，而淺海海域海面地形的計(jì)算方法還是一個(gè)沒有很好解決的難題，具有探索未知的性質(zhì)，需要我們一起去研究，去探索。

[1]孟德潤.海洋潮汐學(xué).北京：海潮出版社.1993

[2]張明.潮汐觀測.蚌埠：蚌埠士官學(xué)校.2009.