[发明专利]陆海高程基准统一技术

说明书

技术领域

本发明是陆海高程基准统一技术，属于“大地测量学与测量工程”学科中的大地测量基准建立、完善与维持方面基础性工作和技术领域。

背景技术

海洋区域的深度和陆地及海岛的高程均属于基础地理信息的垂直参量，在数据获取、处理和应用方面却采用不同的基准。建立两类基准间的相互关系，是实现陆海地理信息数据统一和集成表达的迫切现实需求。

海面的动态涨落特性、传统海道测量技术的制约、以及主要面向航海图编制的服务目标等诸多方面的原因，使得海洋深度数据的获取、处理和表达采用特定的潮汐基准面——海图深度基准面，简称深度基准面。在航海保障率和航道利用率的双重限制原则下，该面选取为接近但不一定超过潮位降落的最低限度的特征低潮面，在我国则定义为理论最低潮面。

自深度基准面起算的海洋深度本质上是为应用方便定义的保守深度或保守水层厚度。而海洋中的潮波运动和特定地点的海面振动(潮位变化)均以无潮状态下的理想海面面为平衡面，因此，作为特征低潮面的深度基准面统称根据潮汐参数(调和常数)以潮汐振动的平衡面为参考面进行计算和确定。同时无潮状态下的理想海面在实用中以多年平均海面(简称平均海面)代替，所以，深度基准面实际上是以平均海面为起算面，以虽地而变的数值表示。

传统的水深测量技术，通常是通过布设验潮站的方式，观测水位变化数据，通过水位数据分析结果确定深度基准面，并提供测量时刻自深度基准面到瞬时海面的动态水位高度，将其作为改正数，对瞬时水深数据进行改正，从而，将 测定的随时间变化的瞬时水深归算至自深度基准面起算深度。因为深度基准面为一种特征低潮面，不计深度基准面确定本身的误差，尽管它也具有不随时间变化的特征，但该基准面确定的出发点是为航海用户提供具有足够安全系数的专题地理信息，而并非为保证获得海底地貌精细形态这类基础地理信息为目的。因此，目前的海洋深度表示基本不与国家统一的高程基准建立必然的联系。

随着海洋开发利用和海洋工程建设的加快，陆海一体，海岛(礁)与周边海底统一协调的基础地理数据日渐成为面向多种应用需求的测绘信息保障样式，与这种信息服务模式相适应，需要实现国家统一的高程基准向海洋区域的延伸，建立国家高程基准与海洋区域内习用深度基准面之间的转换关系，经高程基准和深度基准的转换和统一实现陆海、岛海高程数据表达的一致。

近年来，国际上在建立海洋深度基准与当地高程基准关系方面做了大量研究，并推动陆海地理信息统一工作的技术实施工作。典型的研究和成果应用工作包括：Ruth Adams.Seamless Data and Vertical Datums——Reconciling Chart Datum with a Global Reference Frame，The Hydrographic Journal，No.113，9-142004；FIG Commissions4 and 5Working Group4.2，FIG Guide on the Development of a Vertical Reference Surface for Hydrography，Copenhagen，denmark，2006；Christian Andreasen，Vertical Datum Issue for Data Continuity from the Land to the Seafloor，Proceedings of the Canadian Hydrographic Conference and National Suurveyors Conference 2008。国外在本技术领域的推动性工作的基本思想主要体现为选择地球椭球面这一光滑连续的规则几何形体面作为最基本的陆海无缝垂直基准面，验潮站水准点作为海域深度基准和其它相关潮汐基准的离散维持点，通过长期水位观测数据的统计计算或在调和分析基础上的解析计算，获得在水尺零点上的平均水位高度，以及深度基准面相对平均海面的垂直偏差，进一步 根据水尺与水准点间的高差观测数据，确定平均海面和深度基准面在正高或正常高系统中的高程，经由水准点GNSS联测数据，确定平均海面和深度基准面的大地高。由分别表示在大地高系统和正高(或正常高)系统中的深度基准面高程，以合理的内插策略，建构深度基准面和高程基准之间的区域性转换与统一模型。