建立我國陸海統(tǒng)一基準面的思考

張 明 高建盡 韋國和 李應超

（海軍蚌埠士官學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的不統(tǒng)一，不但在沿海灘涂陸圖海圖拼接時常常出現(xiàn)麻煩，而且也不利于國際接軌?，F(xiàn)有深度基準隨時間變化的特點，嚴重地影響測深資料的廣泛應用和積累。不但各國基準不統(tǒng)一，而且同一個國家的不同海域也不統(tǒng)一，同一海域的不同時期也不統(tǒng)一。海圖的深度基準以潮位面為依據(jù)，不但沒有統(tǒng)一的起算面，而且隨時間變化。我國海域各基準面差異近兩米。目前深度基準的現(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延伸至海洋，實現(xiàn)陸海統(tǒng)一的高程/深度基準。本文對建立我國陸海統(tǒng)一基準面作一初步探討。

1 目前采用的幾種基準

1.1 高程基準

高程基準通常是一個國家和地區(qū)的一個或多個驗潮站的常年潮汐數(shù)據(jù)計算出來的多年平均海面來定義的。我國高程基準是以青島驗潮站多年驗潮結果給出的平均海面確立的。海面地形的存在，使各國高程基準之間產生了差異，最大差值約2米。例如歐洲水準網平差委員會采用的歐洲基準，就低于我國高程基準近1米。近期定義的幾個重要的高程基準，如北美基準(NAD)1983，歐洲基準(ED)1979和 EUREF1989，南美基準SIR-GAS，韓國基準KRF1994以及我國的黃海基準1985等，雖然都有嚴格的定義，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全球統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。由全球重力推求大地水準面差距，必須將實測重力異常歸算到高程基準面上，于是各國基準不統(tǒng)一的現(xiàn)狀必將影響重力數(shù)據(jù)的歸算精度。在實際應用中，高程基準統(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行推算，并進行比較，則將使問題失去意義。所有這些，都說明了建立全球統(tǒng)一高程基準的必要性。

1.2 深度基準

與高程基準比較，深度基準要復雜得多，沒有統(tǒng)一的定義。深度基準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深度。海上聲納測深都以瞬時海面為準，后者隨時在變化。所以為了測制海圖和使用海圖，必須找到一個固定的水面作為深度的起算零面，將不同時刻的測深結果化算到以固定面為基準的統(tǒng)一系統(tǒng)中，這就是深度基準面。深度基準面的確定原則是，既要保證航行安全，又要顧及航運的使用率。所以深度基準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，選擇不同的數(shù)學模型計算深度基準面。數(shù)學模型很多，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、理論深度基準面和我國的BPF面等。它們適用于不同的潮汐性質，各地區(qū)根據(jù)自身的需要選用。我國的深度基準面，在1976年以后，統(tǒng)一采用理論深度基準面。理論深度基準面顧及的分潮比較多，基本上適合我國海域的潮汐性質，保證率在95%以上。

2 陸海統(tǒng)一基準面的建立方法

2.1 全球陸海統(tǒng)一的基準面

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

2.2 我國陸海統(tǒng)一的基準面

由于全球高程基準近期尚不能實現(xiàn)，所以各國只能采用自己的高程系統(tǒng)。我國高程基準定義為通過青島原點下72.260米的一個重力等位面，它向內延伸到大陸，就是高程基準，向外擴大到海洋就是深度基準。向陸地延伸采用精密水準，天文水準，天文重力水準或GPS/水準等大地測量手段，向海洋擴大則借助潮汐模型、海面地形或高精度GPS聯(lián)測。這樣在統(tǒng)一基準下的海圖應用就簡單多了：當航運經淺海海域時，可以應用差分GPS實時測量瞬時海面的正高、海圖深度和吃水線到船底的距離，結合統(tǒng)一后的陸?；鶞拭嬗嬎愦椎胶５椎木嚯x，最終給出趁潮安全航行的時間。建立我國陸海統(tǒng)一的基準面都直接間接地需要應用到海面地形信息，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算有水準聯(lián)測、衛(wèi)星測高、由水文氣象資料計算、由水準聯(lián)測資料轉化海面地形模型、地轉流水準法以及海洋動力法的內插外推法。

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

[1]孟德潤.海洋潮汐學.北京：海潮出版社.1993

[2]張明.潮汐觀測.蚌埠：蚌埠士官學校.2009.