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中国深度基准的发展
发布时间:2020-09-10     来源: 测绘学术资讯     作者:老村长      浏览:1369

东标263号海洋测量船(许家琨提供)

中国深度基准的发展

2020年9月4日于北京

水深测量是海洋测绘中的一项重要内容。为了使水深测量有统一的起算依据,就必须建立统一的深度基准。《中华人民共和国测绘法》规定:国家设立和采用全国统一的深度基准。科学出版社出版的《测绘学名词》(第三版)给出深度基准的定义是:计算水体深度的起算面。这个起算面,称为深度基准面。因此,建立深度基准的实质,就是确定深度基准面。

那么,什么是深度基准面?《测绘学名词》(第三版)给出的定义是:水深测量及海图所载深度的起算面。在不同地点、不同时期获得的水深测量成果,只有归算到统一的起算面(即深度基准面)上,才有可比性和实用价值。因此,深度基准面的确定,是开展海洋测绘和实现海洋地理空间信息共享的基础性工作。

由于水深测量成果主要为绘制海图提供基础资料,而绘制海图的主要目的是为航海服务。由此,确定深度基准面的基本原则是:既要考虑舰船航行安全,不致因低潮而搁浅;又要考虑航道得以充分利用,提高航道利用率。也就是说,深度基准面的选择要尽量合理,不能过高或过低。

深度基准面位置示意图(来自《中国测绘史》第3卷,测绘出版社,2002)

通常情况下,取在当地长期验潮所推算的平均海水面以下相距为L的一个面作为深度起算面,即深度基准面。由于各地潮汐性质不同,采用的计算方法不同,各国的航海需要和历史上测量水深的习惯也不同,因而对深度基准面的选择和采用不尽相同,有平均低低潮面、最低低潮面、平均低潮面、平均大潮低潮面、理论最低潮面、平均海面、最低天文潮面等多种。

1919年,为统一世界各国的深度基准面,世界主要沿海国展开了政府间协调,但未能达成一致。1926年,国际海道测量组织(简称IHO,成立于1921年)第一届潮汐委员会会议提出了确定深度基准面的基本原则,规定实际观测的低潮可以偶然地落在所选择的基准面以下。20世纪90年代以来,国际海道测量组织推荐其成员国采用最低天文潮面作为深度基准面,得到了越来越多国家的响应,促进了全球深度基准面的统一。

1974年中国海道测量人员在南海进行水深测量作业(来自军事测绘历史资料)

民国时期,中国北方各海域大多沿用日本使用的概略的最低低潮面,南方各海域则大多采用英国使用的大潮平均低潮面。因故,旧中国的水深资料和海图水深注记十分混乱,导致采用不同深度基准面绘制的海图很难通用,甚至直接影响到航海安全。

1949年中华人民共和国成立后,根据全国各海区潮汐变化的实际,从1956年起采用理论深度基准面,作为全国水深测量的起算面,同时作为潮水位高度和潮汐预报水位的起算面。1958年,中国领海基本测量全面展开后,海军司令部航海保证部又正式将理论深度基准面,确定为海图水深注记的统一起算面。而对于内河、湖泊的水深测量,考虑到实际航行的需要,通常采用各自的最低水位、平均低水位或设计水位作为水深测量的基准。

随着中国领海基本测量工作的推进,测量的海域范围不断扩大,水深测量资料日益增多,沿海验潮站的增设和验潮资料的积累,特别是由于海洋交通愈加频繁,海洋资料开发日益迫切,国家涉及的海洋部门也陆续增多,对深度基准面的精化提出了新的要求。为此,海军司令部航海保证部牵头在调研论证的基础上,于1975年6月与国家交通部、海洋局等23个部门(单位)联合召开了全国主要港口深度基准面审定会议,统一了沿海37个验潮站的深度基准面,从而使理论深度基准面的确定更为准确,并在全国水深测量和海图绘制中使用。根据1990年12月1日开始实施的国家标准《海道测量规范》(GB12327—90)规定,原来作为海洋测绘深度基准面的理论深度基准面改称为理论最低潮面。


李四光号远洋测量船(来自互联网)

目前,中国陆地和海岸带地形测量采用1985高程基准基准面(1985年黄海平均海水面),而水深测量则采用理论最低潮面。由于陆地高程与海洋水深分别采用不同的起算面,使得陆海交接处地形图与海图难以无缝拼接使用;而且海图图幅海域内分别采用离散验潮站确定的深度基准面作为该海域的深度基准面,使得相邻图幅海图存在深度基准系统差(我国海域各深度基准面差异近2米)。由于陆海垂直基准和不同海区深度基准面之间没有建立严密的转换关系,不仅给陆图与海图拼接使用带来了麻烦,妨碍了大量有效信息的利用,还影响到航海安全,也不利于国际接轨。由此,如何实现陆海垂直基准的统一,成为当前测绘学术界研究的热点之一。

高程基准与深度基准的不统一,主要源于海道测量服务于航海安全这一实用目的。从地理空间信息共享的应用要求看,建立与高程基准相统一的海洋垂直基准无疑是必要的,这就需要研究建立深度基准与当地平均海水面的关系模型,以及当地平均海水面相对于高程基准的关系模型,这涉及建立与表示深度基准空间模型和海面地形模型的一系列理论与技术问题。

近年来,中国测绘学者对海洋垂直基准(包括高程基准和深度基准)构建与转换方法进行了较深入的研究,正逐步实现海洋垂直基准转换的工程化。这些研究工作的开展及其成果的取得,对于加快建立中国陆海统一的垂直基准体系,提高海洋调查资料的高效综合与应用服务能力,全面建成信息化、智慧化海洋海岛,提升海洋海岛信息服务于国家海洋安全、海洋经济发展的能力与水平,均具有重要的作用和意义。

注:本文撰写中参考引用了《中国测绘史》第3卷(测绘出版社,2002)、《中国高程基准》(杨华忠等编著,解放军出版社,2016)、《海洋垂直基准研究进展与展望》(周兴华、付延光、许军,《测绘学报》,2017)等相关文献资料。版权归作者老村长所有。


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