葉境湖　李俊位

摘要：在港口工程中，全球定位系統(tǒng)的運(yùn)動范圍逐漸加大，相對應(yīng)的對于港口水深測量中的范圍和精度也大大提高。在港口水深測量的工程中，水位改正是必不可少的環(huán)節(jié)。為此，文章結(jié)合港口水深測量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了水位控制原理，從單水尺水位改正、兩水尺水位改正、多水尺水位改正等角度探討了水位實(shí)際改正方法，在水位改正的處理工具的基礎(chǔ)上比較了以上水位改正各方法，以提高水位測量的精確性。

關(guān)鍵詞：港口；水深測量；水位改正；水位控制；水位計(jì)算 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U644 文章編號：1009-2374（2015）24-0037-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.018

隨著我國航運(yùn)事業(yè)尤其港口運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展，對港口水深測量也提出了更高的精度要求。在港口水深測量的工程中，水位改正是必不可少的環(huán)節(jié)。港口水深測量由平面坐標(biāo)、水深探測以及水位改正構(gòu)成，水位改正方法主要分為單水尺式、兩水尺式和多水尺式三種。港口水深測量情況多樣復(fù)雜，我們需要根據(jù)不同的實(shí)際情況和影響因素選擇不同的方法，下文將會探討主要的水位改正方法，并且分析其適用情況和可靠性。

1 水位控制原理

水深測量中的水位改正是根據(jù)水深測量的數(shù)量使用感潮水域的時(shí)差來進(jìn)行逐點(diǎn)的水位改正，主要?jiǎng)澐譃閮烧竞投嗾局g的水位改正。

1.1 時(shí)間計(jì)算

采用分段式樣條插值的方法，插出水位線，當(dāng)a的水位與和b時(shí)間差內(nèi)相對應(yīng)的水位之間相關(guān)系數(shù)達(dá)到極大值，那么就可以測量出a和b的時(shí)間差τ。

1.2 水位計(jì)算

測量出a與b兩個(gè)測量點(diǎn)的水平距離，t時(shí)刻水深測量點(diǎn)為p，那么p在a和b連接的投影為x，投影長度為y，那么測量t時(shí)刻p對于a水位的時(shí)差為t1=yap/yab·τ，以此類推ta=t+τap，tb=t+τap-τab，因此，p的水位計(jì)算可以按照時(shí)差法得出。

2 水位實(shí)際改正方法

2.1 單水尺水位改正

使用單個(gè)水尺對區(qū)域范圍內(nèi)的水深測量進(jìn)行改正，主要用于在單位時(shí)間內(nèi)，水位變化的波動始終沒有超出所要求的精度范圍。以往是根據(jù)水深測量圖紙，利用人工的改正方法，加入水位數(shù)據(jù)，從而得到水位改正結(jié)果?，F(xiàn)階段普遍運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算對水位進(jìn)行改正。通常是以10min為時(shí)間測量單位，以驗(yàn)潮儀器記錄下水深精度δz，水位間距離S，水位間瞬時(shí)差值Δhmax，因此得到單水尺的控制范圍為D=δz·S/Δhmax，同時(shí)運(yùn)用線性內(nèi)插記錄下a時(shí)間和b時(shí)間的水位，便可以得到a到b時(shí)間段內(nèi)的水位h，最后使用水位減去水深得到該點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

2.2 兩水尺水位改正

當(dāng)單個(gè)水尺不能對當(dāng)前區(qū)域范圍內(nèi)的水深進(jìn)行測量的時(shí)候，為了保證測量的精確度和順利進(jìn)行，我們就需要使用到兩水尺的改正方法，它較多被應(yīng)用于傾斜方向的兩水位的測量。由于a和b的水位點(diǎn)是傾斜狀態(tài)的，這就要求我們將測量的水位轉(zhuǎn)換為直線上垂直投影的水位，從而測量出水位值。例如a處的水位ha，需要根據(jù)坐標(biāo)軸上投影的xa和ya的距離進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)三角形原理，可計(jì)算出ha，以此類推，b點(diǎn)的水位也可以得出，即hb。在求得水位值之后再減去水深值，我們就可以得到水位改正的數(shù)據(jù)。因此，相對于單水尺水位改正方法，兩水尺水位改正方法有助于測量工作的順利實(shí)行，并提高測量準(zhǔn)確度。

2.3 多水尺水位改正

使用兩個(gè)以上的水尺對水深測量進(jìn)行水位改正，多使用線性內(nèi)插的原理對實(shí)際水深進(jìn)行測量。多水尺式往往用于不平整的水平面進(jìn)行測量，多是范圍較大或者水位差異大的情況。因此，長距離的航道測量和大范圍水深測量成為主要的水位測量手段。其水位改正方法主要為，水位分帶改正、水位推算法等。其中水位分帶法是記錄兩站水位間瞬時(shí)差值Δhmax，以及分帶數(shù)K，得到公式為K=Δhmax/δz，帶寬D為水位間距離S除以分帶數(shù)K，即D=S/K，因此可以得到整個(gè)帶寬的水位改正為h=Δh/Kn·Ki。水位推算的方法是運(yùn)用大小潮之間的水尺關(guān)系模型來進(jìn)行水位改正。主要是用于較大范圍的水深測量和或者是測量精確度較低的情況。

3 水位改正的處理工具

在計(jì)算機(jī)使用逐漸頻繁的測量工程中，采用時(shí)差法對實(shí)際觀測到的水深數(shù)據(jù)進(jìn)行逐點(diǎn)式的改正，可以彌補(bǔ)利用全球定位系統(tǒng)、測深儀器等方法測量而帶來的數(shù)據(jù)不同步的情況。通過這樣的水位改正和調(diào)整方法，不僅能夠很大程度上提高數(shù)據(jù)處理的效率，而且能夠有效地保證港口水深測量的精確性和科學(xué)性。在計(jì)算機(jī)軟件處理水深觀測形成的記錄數(shù)據(jù)步驟中，一般是先將水深異常和平面位置異常刪除后，再進(jìn)行吃水改正、水位變化改正等誤差的更正。這樣我們就能夠?qū)τ?jì)算機(jī)改正后的水深數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的接收，從而直觀地了解港口的水深情況，進(jìn)而有助于港口深水測量精確度的提升。

4 水位改正各方法間的比較

根據(jù)不同的水面情況我們應(yīng)該采用不同的水位改正方法，受到天氣變化、氣象條件等諸多的因素的影響，各種水位改正方法所得出的結(jié)果存在著明顯的差異。例如，在受到極端低氣壓的影響時(shí)，分別使用各種水位改正方法，會得出不同的數(shù)據(jù)和結(jié)論。例如，在采用自容式的驗(yàn)潮儀，觀測的水位會受天氣的影響比較大，那么實(shí)時(shí)觀測水位的方法就更為真實(shí)可靠。所以，根據(jù)不同的情況對水位改正的方法進(jìn)行及時(shí)的比較修正是十分重要的，但是哪一種改正方法更加有效并不是絕對的，水位改正期間觀測的位置、時(shí)間、空間變化等與改正結(jié)果密切相關(guān)，所以，在實(shí)際運(yùn)用的過程當(dāng)中，我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的測量情況進(jìn)行綜合的評價(jià)與選擇判斷。

5 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合港口水深測量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，首先分析了水位控制原理，從單水尺水位改正、兩水尺水位改正、多水尺水位改正等角度探討了水位實(shí)際改正方法，在水位改正的處理工具的基礎(chǔ)上，比較了以上水位改正各方法?？偠灾?，即使在計(jì)算機(jī)代替人工運(yùn)算的今天，我們?nèi)孕枰私飧劭谒顪y量中水位改正的方法，因?yàn)樵趯?shí)地港口測量的活動中，我們?nèi)匀恍枰斯とタ紤]測量的范圍、水位漲幅、時(shí)間差以及潮流等因素的影響，合理的選擇和判斷適合實(shí)際情況的水位改正方法，并且不斷地做出調(diào)整，以求保證水位測量的精確性，所以，我們不僅需要熟悉測量軟件的使用，更應(yīng)該加強(qiáng)對水位改正方法的了解和使用。

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作者簡介：葉鏡湖（1986-），男，湖北黃岡人，長江宜昌航道工程局助理工程師，研究方向：測量數(shù)據(jù)的處理及應(yīng)用。

（責(zé)任編輯：陳 倩）