[发明专利]中国沿岸海域深度基准框架点布设方法

说明书

本发明公开了中国沿岸海域深度基准框架点布设方法，属于深度基准精度控制研究领域。本发明主要是在海图深度基准面模型的基础上，利用二阶导数研究了海图深度基准面在不同方向的非线性变化程度，推导了海图深度基准面模型误差的限差要求和不同方向上基准面最大可内插距离的数学模型。结合《海道测量规范》(GB12327—1998)中水深测量的限差指标给出了基准面内插的限差指标，确定了基准面线性内插的有效范围，实现了有效范围的图形表达，研究成果一方面可以为中国沿岸海域框架点布设提供理论依据，为框架点位置的合理性评估提供手段；另一方面可以辅助验潮站布设，提高水位归算精度。

技术领域

本发明属于深度基准精度控制研究领域，尤其涉及基准框架点线性内插有效范围的图形表达。

背景技术

海图深度基准面是图载水深的起算面，是为确保舰船航行安全而定义的理想曲面，其准确与否将直接影响图载水深的准确程度。一方面，深度基准面计算所采用的13个分潮需要通过长期的验潮数据获得，而我国具有长期观测资料的验潮站点分布较为离散，由此确定的深度基准面也呈现离散分布的特点；另一方面，深度基准面与潮汐性质密切相关，由于受到海陆分布、海底地形和海岸形状的影响，中国沿海的潮波变化十分复杂，这导致深度基准面也呈现复杂的非线性分布特点。在实际作业过程中，海洋测绘工作者往往通过单站、双站或三站改正的方法进行深度基准面的内插，这些改正方法没有考虑或只考虑一至两个方向深度基准面的线性变化，忽略了深度基准面的空间弯曲。在此情况下，上述两方面因素严重影响海图深度基准面的内插精度，进而影响水位改正和图载水深的精度。随着测深和定位精度日益提高，海图深度基准面的内插精度对图载水深的影响将日益凸显，建立具有更高精度、更高统一性的海图深度基准体系，有效削弱海图深度基准面非线性变化对图载水深精度的影响具有重要意义。近年来中国沿海高精度潮汐模型的构建为海图深度基准模型的建立提供了良好的数据基础，然而在沿岸海域，潮波受到海岸形状、海底地形的影响更加显著，模型精度普遍降低，数量有限的验潮站难以实现对沿岸海域模型的精度控制，因此需要补充建立新的站点(将其称为框架点)，辅助验潮站实现对深度基准面模型的控制。本发明在海图深度基准面模型的基础上，尝试研究海图深度基准面在不同方向的非线性变化程度和线性内插的极限精度要求，给出海图深度基准面在不同方向的最大可内插距离，实现有效范围的图形表达，并以渤海沿岸海域为例，初步设计了框架点的布设方案。

发明内容

本发明主要是在海图深度基准面模型的基础上，利用二阶导数研究了海图深度基准面在不同方向的非线性变化程度，推导了海图深度基准面模型误差的限差要求和不同方向上基准面最大可内插距离的数学模型。结合《海道测量规范》(GB12327—1998)(以下简称《规范》)中水深测量的限差指标给出了基准面内插的限差指标，确定了基准面线性内插的有效范围，实现了有效范围的图形表达，研究成果一方面可以为中国沿岸海域框架点布设提供理论依据，为框架点位置的合理性评估提供手段；另一方面可以辅助验潮站布设，提高水位归算精度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

中国沿岸海域深度基准框架点布设方法，具体包括以下步骤：

第一步，深度基准面线性内插误差模型

水位改正时，通常是以验潮站处的水位观测值内插得到测深点的水位，该过程隐含了深度基准面的线性内插，但实际深度基准面是非线性变化，这使得内插点的深度基准面存在线性内插误差。为了表达方便，设A、B、P三点位于同一条直线上，如图1所示，三点的深度基准面分别为L_A、L_B、L_P，坐标分别为x_A、x_B、x_P。

将A、B点的深度基准面在P点进行泰勒级数展开，表达式分别为：