論海洋壓力式驗(yàn)潮儀漂移修正方法范文

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摘要：在海洋測(cè)量中零點(diǎn)漂移現(xiàn)象屬于不可控因素，且為常見(jiàn)的誤差來(lái)源，在風(fēng)浪較大的海域驗(yàn)潮儀確實(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的移動(dòng)、飄動(dòng)、沉降等。現(xiàn)針對(duì)壓力式驗(yàn)潮儀因出現(xiàn)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象進(jìn)行基于Godin法計(jì)算日平均海面的驗(yàn)潮零點(diǎn)漂移檢測(cè)及修正，不僅能檢查驗(yàn)潮儀所獲取數(shù)據(jù)的合理性、準(zhǔn)確性和規(guī)律，而且能將發(fā)生有規(guī)律零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的驗(yàn)潮儀數(shù)據(jù)進(jìn)行改正，從而避免了為返工和重復(fù)測(cè)量，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：壓力式驗(yàn)潮儀;零點(diǎn)漂移;潮位改正

1引言

目前，隨著我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海洋測(cè)繪工程也不斷增多，制作準(zhǔn)確可靠的海圖是保障海洋工程實(shí)施的基本條件，海圖的深度值及高程值的關(guān)鍵因素在于驗(yàn)潮，驗(yàn)潮是海洋測(cè)繪中重要的測(cè)繪工作，但驗(yàn)潮工作周期長(zhǎng)，且數(shù)據(jù)一般不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢查，驗(yàn)潮儀在較長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間后，因海洋風(fēng)、浪、礦物質(zhì)腐蝕等因素的影響，驗(yàn)潮儀裝置的位置易出現(xiàn)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，從而產(chǎn)生有問(wèn)題的數(shù)據(jù)[1]。本文針對(duì)壓力式驗(yàn)潮儀因出現(xiàn)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象進(jìn)行基于Godin法計(jì)算日平均海面的驗(yàn)潮零點(diǎn)漂移檢測(cè)及修正，將已出現(xiàn)的驗(yàn)潮儀記錄的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行改正，保證改正后數(shù)據(jù)可靠且可供使用，從而實(shí)現(xiàn)將項(xiàng)目中的問(wèn)題數(shù)據(jù)改正為可用數(shù)據(jù)的目標(biāo)。 

2驗(yàn)潮儀驗(yàn)潮測(cè)量

2.1測(cè)量原理有驗(yàn)潮測(cè)量的基本原理通常是采用GPS來(lái)測(cè)定某測(cè)點(diǎn)的空間位置,利用單波束或多波束回聲測(cè)深儀測(cè)定其對(duì)應(yīng)的水深,根據(jù)自計(jì)壓力式驗(yàn)潮儀實(shí)時(shí)記錄海面的潮汛特征，得到測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)潮位數(shù)據(jù),通過(guò)潮位改正后，就可以獲得對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)的85高程[2]。測(cè)點(diǎn)瞬時(shí)潮位數(shù)據(jù)可采用三角分帶解釋法推算獲得。在實(shí)際生產(chǎn)中布設(shè)臨時(shí)潮位站。根據(jù)長(zhǎng)期驗(yàn)潮站或者臨時(shí)驗(yàn)潮站至少7天的驗(yàn)潮數(shù)據(jù)，計(jì)算出臨時(shí)驗(yàn)潮站的平均海面與85高程之間的關(guān)系，收集長(zhǎng)期驗(yàn)潮站多年平均海面與理論最低潮面之間的關(guān)系，進(jìn)而利用潮高差比法計(jì)算該海域海面與理論深度基準(zhǔn)面（理論最低潮面）的差值L，可將海底85高程數(shù)據(jù)歸算至理論深度基準(zhǔn)面上，生成水下水深圖。潮位基準(zhǔn)面關(guān)系圖如圖1所示：

2.2驗(yàn)潮儀驗(yàn)潮測(cè)量過(guò)程（1）根據(jù)對(duì)測(cè)區(qū)的分析，先在測(cè)區(qū)內(nèi)海域選取3個(gè)自動(dòng)驗(yàn)潮位置和水尺安置位置，使得3個(gè)驗(yàn)潮點(diǎn)覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)，并且均能反映該片海域的潮汐特征，水尺需安置在各驗(yàn)潮點(diǎn)附近的近海岸海域，使得其滿(mǎn)足水尺所在位置與驗(yàn)潮儀所在位置的實(shí)時(shí)潮位保持一致；（2）利用測(cè)區(qū)海域旁已有的水準(zhǔn)點(diǎn)資料，進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)，使每個(gè)驗(yàn)潮點(diǎn)附近有至少一個(gè)工作水準(zhǔn)點(diǎn)；（3）安置驗(yàn)潮儀和水尺，每隔10分鐘記錄一次潮位數(shù)據(jù)，并啟動(dòng)驗(yàn)潮儀，通常，自計(jì)壓力式驗(yàn)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(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象；（4）在海上測(cè)量船開(kāi)始進(jìn)行水深測(cè)量之后，以及海上測(cè)量船水深測(cè)量結(jié)束之前的這兩段時(shí)間，需同時(shí)利用工作水準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)各個(gè)驗(yàn)潮點(diǎn)附近的水尺進(jìn)行測(cè)量（一般每隔10分鐘觀(guān)測(cè)一次水尺讀數(shù)，均各觀(guān)測(cè)6次），并記錄每次觀(guān)測(cè)的時(shí)間，計(jì)算每個(gè)時(shí)刻海面的85高程；（5）水深測(cè)量結(jié)束之后，將驗(yàn)潮儀的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，根據(jù)同時(shí)刻水面的85高程和對(duì)應(yīng)時(shí)刻驗(yàn)潮儀記錄的假設(shè)水面高程，可計(jì)算出12個(gè)水面85高程的改正值，取該12個(gè)改正值的均值進(jìn)行潮位改正得到各驗(yàn)潮點(diǎn)的實(shí)時(shí)水面85高程；（6）采用三角分帶解釋法推算海域內(nèi)各點(diǎn)的海水面85高程數(shù)據(jù)（編輯好數(shù)據(jù)后，由隨機(jī)軟件自動(dòng)完成），海底85高程計(jì)算：海底各點(diǎn)的85高程數(shù)據(jù)=水面改正后的85高程H改-靜態(tài)吃水深度H1-船體動(dòng)態(tài)吃水改正△吃-換能器量水深H換[3]。在水深測(cè)量過(guò)程中不同海域波浪會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，需要根據(jù)測(cè)區(qū)不同海域的波浪特性利用消浪軟件進(jìn)行處理；各測(cè)船采集的測(cè)點(diǎn)平面位置和水深文件，最后將水深文件編制成潮位改正計(jì)算格式文件。

3海洋測(cè)繪中壓力式驗(yàn)潮儀零點(diǎn)漂移修正方法

在海洋測(cè)量中零點(diǎn)漂移現(xiàn)象屬于不可控因素，根據(jù)壓力式驗(yàn)潮儀出現(xiàn)的移動(dòng)、飄動(dòng)、沉降等變化規(guī)律歸納為記錄零點(diǎn)突變；記錄零點(diǎn)突變后復(fù)位；記錄零點(diǎn)漸變，即有規(guī)律的變化；記錄零點(diǎn)變化規(guī)律紊亂，無(wú)跡可尋等四種情形[4]。實(shí)際作業(yè)過(guò)程中四種零點(diǎn)漂移的情形都有可能出現(xiàn)，若潮位數(shù)據(jù)變化規(guī)律紊亂，則將其歸納為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)并與缺測(cè)數(shù)據(jù)一起采用和相鄰驗(yàn)潮站的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線(xiàn)對(duì)比，最后利用最小二乘潮位擬合傳遞法推算得到的潮位數(shù)據(jù)來(lái)替代；若記錄的零點(diǎn)有明顯突變或復(fù)位，則可根據(jù)過(guò)潮位曲線(xiàn)觀(guān)測(cè)到并直接將突變量和突變時(shí)間位置予以修正[5]。對(duì)變化規(guī)律紊亂的潮位數(shù)據(jù)，當(dāng)作錯(cuò)誤數(shù)據(jù)對(duì)待，同缺測(cè)數(shù)據(jù)一樣可以采用與相鄰驗(yàn)潮站進(jìn)行曲線(xiàn)比較，由最小二乘潮位擬合傳遞法推算得到的潮位數(shù)據(jù)替代[5]。本文以小衢山碼頭、黃澤山碼頭、雙子山（冰庫(kù)碼頭）共3個(gè)臨時(shí)水位站觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，其中小衢山碼頭臨時(shí)水位站放置在小衢山長(zhǎng)期潮位站附近。通過(guò)系統(tǒng)分析驗(yàn)潮儀記錄零點(diǎn)變化規(guī)律，或者把驗(yàn)潮過(guò)程分成多段分別進(jìn)行記錄分析并根據(jù)變化情況予以修正。

3.1潮位資料整理水深地形測(cè)量中潮位資料的整理是關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中主要分三個(gè)步驟：（1）潮位基準(zhǔn)面的換算，先將水深測(cè)量期間的觀(guān)測(cè)潮位根據(jù)考證后的基面關(guān)系轉(zhuǎn)換成85高程基準(zhǔn)潮位，然后對(duì)繪制的同步潮位過(guò)程線(xiàn)圖進(jìn)行符合性、合理性檢查，并對(duì)少數(shù)由于風(fēng)浪造成的跳點(diǎn)進(jìn)行合理性的修正，保證測(cè)區(qū)各測(cè)點(diǎn)潮位的正確計(jì)算；（2）編制成潮位觀(guān)測(cè)報(bào)表，對(duì)布設(shè)的各潮位站在測(cè)深階段獲取的同步平均潮位進(jìn)行比較分析，判斷其是否合理；（3）將1985國(guó)家高程基準(zhǔn)潮位，編制成潮位計(jì)算格式文件，并將85高程改正至理論深度基準(zhǔn)面內(nèi)的深度數(shù)據(jù)。

3.2潮位改正計(jì)算項(xiàng)目在測(cè)區(qū)海域范圍內(nèi)共布設(shè)了4個(gè)臨時(shí)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(jiàn)表1。在項(xiàng)目測(cè)區(qū)海域范圍內(nèi)布設(shè)的潮位站可以有效掌控潮汐變化的前提下利用GPS測(cè)定測(cè)點(diǎn)的平面位置,利用測(cè)深儀測(cè)定測(cè)點(diǎn)的水深,根據(jù)自計(jì)壓力式驗(yàn)潮儀實(shí)時(shí)記錄海面的潮汛特征，得到測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)潮位數(shù)據(jù),通過(guò)潮位改正后，就可以獲得對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)的85高程。測(cè)點(diǎn)瞬時(shí)潮位數(shù)據(jù)運(yùn)用三角分帶解釋法獲得，并通過(guò)軟件計(jì)算測(cè)點(diǎn)的海底高程，計(jì)算結(jié)果示例見(jiàn)表2。

3.3驗(yàn)潮儀零點(diǎn)漂移修正過(guò)程根據(jù)海上定點(diǎn)黃澤山驗(yàn)潮站與小衢山驗(yàn)潮站的日平均海面之間差值來(lái)判斷小衢山驗(yàn)潮儀記載的零點(diǎn)漂移情況(兩站直線(xiàn)距離約為8.2km)。并據(jù)此統(tǒng)計(jì)同步期間兩個(gè)驗(yàn)潮站的日平均海面及其差值，可看到兩個(gè)驗(yàn)潮站日平均海面差值線(xiàn)性浮動(dòng)了70cm，由此可判斷小衢山驗(yàn)潮儀記錄零點(diǎn)線(xiàn)性下滑了70cm，依據(jù)日平均海面的變化量對(duì)小衢山水位觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，修正后兩個(gè)驗(yàn)潮站日平均海面及差值如圖2和圖3所示。黃澤山驗(yàn)潮站位于錨地定點(diǎn)小衢山驗(yàn)潮站東8.2km處。實(shí)時(shí)海面85高程差值如圖4所示，日平均差值如圖5所示：根據(jù)黃澤山定點(diǎn)驗(yàn)潮站與小衢山驗(yàn)潮站日平均海面的差值，得到正確的日平均海平面，根據(jù)差值也可得出需要改正的值的大小，進(jìn)而將零點(diǎn)漂移后的數(shù)據(jù)改正到無(wú)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的驗(yàn)潮數(shù)據(jù)。修正后日平均海面差值如圖6所示：

4結(jié)束語(yǔ)

本文利用有質(zhì)量保證的數(shù)據(jù)對(duì)已產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的驗(yàn)潮儀數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，有效地解決了壓力式驗(yàn)潮儀記錄零點(diǎn)容易發(fā)生漂移導(dǎo)致觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)精度下降的問(wèn)題。今后，可根據(jù)國(guó)內(nèi)大量和長(zhǎng)期海域驗(yàn)潮數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總，得到各海域分析數(shù)據(jù)及規(guī)律，通過(guò)分析比較，可對(duì)各海域驗(yàn)潮數(shù)據(jù)進(jìn)行改正和驗(yàn)證，從而避免為返工和重復(fù)測(cè)量產(chǎn)生的時(shí)間，提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)：

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作者：陳俊任 周曉華 余彬彬 單位：江西核工業(yè)二六八測(cè)繪院