港口水深測量中的水位改正方法

葉境湖　李俊位

摘要：在港口工程中，全球定位系統的運動范圍逐漸加大，相對應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節。為此，文章結合港口水深測量的實踐經驗，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際改正方法，在水位改正的處理工具的基礎上比較了以上水位改正各方法，以提高水位測量的精確性。

關鍵詞：港口；水深測量；水位改正；水位控制；水位計算 文獻標識碼：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

隨著我國航運事業尤其港口運輸行業的不斷發展，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節。港口水深測量由平面坐標、水深探測以及水位改正構成，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雜，我們需要根據不同的實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水深測量的數量使用感潮水域的時差來進行逐點的水位改正，主要劃分為兩站和多站之間的水位改正。

1.1 時間計算

采用分段式樣條插值的方法，插出水位線，當a的水位與和b時間差內相對應的水位之間相關系數達到極大值，那么就可以測量出a和b的時間差τ。

1.2 水位計算

測量出a與b兩個測量點的水平距離，t時刻水深測量點為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時刻p對于a水位的時差為t1=yap/yab·τ，以此類推ta=t+τap，tb=t+τap-τab，因此，p的水位計算可以按照時差法得出。

2 水位實際改正方法

2.1 單水尺水位改正

使用單個水尺對區域范圍內的水深測量進行改正，主要用于在單位時間內，水位變化的波動始終沒有超出所要求的精度范圍。以往是根據水深測量圖紙，利用人工的改正方法，加入水位數據，從而得到水位改正結果。現階段普遍運用計算機軟件的計算對水位進行改正。通常是以10min為時間測量單位，以驗潮儀器記錄下水深精度δz，水位間距離S，水位間瞬時差值Δhmax，因此得到單水尺的控制范圍為D=δz·S/Δhmax，同時運用線性內插記錄下a時間和b時間的水位，便可以得到a到b時間段內的水位h，最后使用水位減去水深得到該點的數據。

2.2 兩水尺水位改正

當單個水尺不能對當前區域范圍內的水深進行測量的時候，為了保證測量的精確度和順利進行，我們就需要使用到兩水尺的改正方法，它較多被應用于傾斜方向的兩水位的測量。由于a和b的水位點是傾斜狀態的，這就要求我們將測量的水位轉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，需要根據坐標軸上投影的xa和ya的距離進行計算，根據三角形原理，可計算出ha，以此類推，b點的水位也可以得出，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據。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行，并提高測量準確度。

2.3 多水尺水位改正

使用兩個以上的水尺對水深測量進行水位改正，多使用線性內插的原理對實際水深進行測量。多水尺式往往用于不平整的水平面進行測量，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差值Δhmax，以及分帶數K，得到公式為K=Δhmax/δz，帶寬D為水位間距離S除以分帶數K，即D=S/K，因此可以得到整個帶寬的水位改正為h=Δh/Kn·Ki。水位推算的方法是運用大小潮之間的水尺關系模型來進行水位改正。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

在計算機使用逐漸頻繁的測量工程中，采用時差法對實際觀測到的水深數據進行逐點式的改正，可以彌補利用全球定位系統、測深儀器等方法測量而帶來的數據不同步的情況。通過這樣的水位改正和調整方法，不僅能夠很大程度上提高數據處理的效率，而且能夠有效地保證港口水深測量的精確性和科學性。在計算機軟件處理水深觀測形成的記錄數據步驟中，一般是先將水深異常和平面位置異常刪除后，再進行吃水改正、水位變化改正等誤差的更正。這樣我們就能夠對計算機改正后的水深數據進行可視化的接收，從而直觀地了解港口的水深情況，進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

根據不同的水面情況我們應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果存在著明顯的差異。例如，在受到極端低氣壓的影響時，分別使用各種水位改正方法，會得出不同的數據和結論。例如，在采用自容式的驗潮儀，觀測的水位會受天氣的影響比較大，那么實時觀測水位的方法就更為真實可靠。所以，根據不同的情況對水位改正的方法進行及時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、時間、空間變化等與改正結果密切相關，所以，在實際運用的過程當中，我們應該根據實際的測量情況進行綜合的評價與選擇判斷。

5 結語

綜上所述，本文結合港口水深測量的實踐經驗，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際改正方法，在水位改正的處理工具的基礎上，比較了以上水位改正各方法。總而言之，即使在計算機代替人工運算的今天，我們仍需要了解港口水深測量中水位改正的方法，因為在實地港口測量的活動中，我們仍然需要人工去考慮測量的范圍、水位漲幅、時間差以及潮流等因素的影響，合理的選擇和判斷適合實際情況的水位改正方法，并且不斷地做出調整，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，更應該加強對水位改正方法的了解和使用。

參考文獻

[1] 黃辰虎，陸秀平，歐陽永忠，申家雙，暴景陽，李凱鋒.遠海航渡式水深測量水位改正方法研究[J].海洋測繪，2013，（5）.

[2] 段福樓，郇慶軍，王玉峰，豐啟明，葛健，任憲偉.近海區域多波束水深測量的水位改正方法[J].海洋測繪，2012，（4）.

[3] 陳春，黃辰虎，王智明，吳太旗，段福樓.海道測量中幾種水位改正方法的比較與分析[J].海洋測繪，2014，（1）.

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：測量數據的處理及應用。

（責任編輯：陳 倩）