基于CORS的潮位觀測系統設計及短期驗潮站深度基準面的確定方法

湯均博，周 立

(淮海工學院測繪工程學院，江蘇連云港 222005)

基于CORS的潮位觀測系統設計及短期驗潮站深度基準面的確定方法

湯均博，周 立

(淮海工學院測繪工程學院，江蘇連云港 222005)

將CORS技術應用于潮位觀測，設計出基于CORS的潮位觀測系統，實現長、短期驗潮站驗潮的同步化和自動化，并在此基礎上推演出短期驗潮站深度基準面的確定方法。

潮汐觀測；連續運行參考站(CORS)；深度基準；短期驗潮站

一、引 言

潮位觀測是海洋測量中一項重要的工作。傳統的驗潮方法是水尺驗潮或驗潮儀自動驗潮。這兩種方法除需要投入人力物力外，最主要的缺陷是不能實現長、短期驗潮站之間的潮位同步聯測，短期驗潮站多年平均海面及深度基準面的位置也不能實時確定。

為了保證航行安全和航道的利用率，我國采用理論最低潮面作為深度基準面。受潮汐和風浪的影響，深度基準面存在明顯的動態效應。即使在相同的海域，不同短期驗潮站深度基準面相對多年平均海面的位置也有所不同[1]。本文提出應用GNSSCORS進行潮位觀測，并在此基礎上闡述短期驗潮站深度基準面的確定方法。

二、基于CORS的潮位觀測方法

1.基本原理

GNSS連續運行參考站系統(CORS)是利用現代計算機、數據通信和互聯網(LAN/WAN)技術組成的網絡，實時地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動地提供經過檢驗的不同類型的GNSS觀測值(載波相位，偽距)、各種改正數、狀態信息及其他有關GNSS服務項目的系統。與傳統的GNSS作業相比，連續運行參考站具有作用范圍廣、精度高、野外單機作業等眾多優點。目前沿海近海海域大多被CORS系統覆蓋[2]。將CORS應用于潮位觀測，相對于傳統潮位觀測具有方便、快速、實時連續等優點。

短期驗潮站深度基準面的確定方法主要有獨立求定法和傳遞推估法。獨立求定法利用標準的計算公式，計算理論最低潮面距離多年平均海面的距離；傳遞推估法利用測區內已有長期驗潮站的理論最低潮面估算得到臨時驗潮站的理論最低潮面[3]。

常用的傳遞推估方法有同步改正法和潮差比傳遞法。根據文獻[3]，當長、短期驗潮站距離不遠，深度基準面變化微小，可假定長、短期驗潮站所在位置的長、短期平均海面的差距相等。設C、D分別為長期驗潮站和短期驗潮站，可采用下式推算深度基準面

式中，MC、MD分別為同步潮位觀測期間驗潮站C、D從多年長期平均海面起算的短期平均海面的高度；LC、LD分別為驗潮站C、D從多年長期平均海面起算的深度基準面的高度。

潮差比傳遞法的公式為

式中，RC、RD分別為多年長期驗潮站C和短期驗潮站D的潮差。

該方法的依據是：潮差越大，理論最低潮面越低，其假設比較接近事實，潮差比傳遞法的使用范圍較廣。潮差比法僅需要3～6 d的同步水位觀測資料，通過比較高低潮位來確定潮差比。

深度基準面和平均海面具有較強的時間歷元特性，式(2)中，RC和RD是3～6 d的同步觀測期間的高低潮位差的平均。

附加時間一致性要求，對應的平均海面應是同步潮位觀測期間的短期平均海面，故潮差比可表示為

2.潮位觀測方法設計

分別在長期多年驗潮站C和短期驗潮站D設置GNSS-CORS接收機，實時觀測海水面WGS-84橢球大地高。CORS接收機安置方法如圖1所示。

圖1 驗潮站GNSS CORS接收機安置示意圖

圖2 長短期驗潮站潮位觀測關系示意圖

三、短期驗潮站深度基準面的確定

由于在實際工作中，長期驗潮站多年平均海水面的位置大多是參照高程基準面確定的，因此確定短期驗潮站深度基準面的位置包括兩方面的內容：一是確定短期驗潮站深度基準面的位置hD；二是求定短期驗潮站相對多年平均海水面的高度LD。

當長、短期驗潮站有陸路相通時，通常采用水準聯測法確定hD；當長、短期驗潮站沒有陸路相通時，可通過同步改正法測定hD[4]。 由圖2可知，長、短期驗潮站瞬時海水面相對于多年平均海水面的高度分別為

由式(5)，長、短期驗潮站短期平均海面相對于多年長期平均海面的高度為

式中，N為觀測期數。代入式(1)，得

代入式(4)，得

四、結束語

海洋驗潮及深度基準面的確定是海洋測量中極其重要且經常性的工作。通過引入GNSS CORS實時驗潮，實現長、短期驗潮站潮位觀測同步化和自動化，可節省大量的人力物力。若在實際工作中，開發出基于CORS的深度基準面計算系統，則更能簡化確定深度基準面的煩瑣工作，這在實際工作中是切實可行的，值得推廣。

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The Design of Tide Observation System and Determination of Sea Level Datum for the Short Term Tidal Gauges Based on the CORS

TANG Junbo，ZHOU Li

P229

B

0494-0911(2014)07-0053-02

2013-04-23

湯均博(1968—)，男，湖北英山人，副教授，研究方向為衛星定位技術在海洋測繪中的應用。

湯均博，周立.基于CORS的潮位觀測系統設計及短期驗潮站深度基準面的確定方法[J].測繪通報，2014(7)：53-54.

10.13474/ j.cnki.11-2246.2014.0224