虚拟站技术及其应用-海洋潮汐与水位控制

虚拟站技术是指推算某个站点处水位的技术方法。该站点称为虚拟站或推算站，在测量期间的全部或部分水位不是实测的，而是由其他验潮站的实测水位推算而得。虚拟站技术一般用于离岸较远的海上站点，以节约成本。推算的虚拟站将与实测的验潮站一起应用于三角分区(带)法、时差法与最小二乘拟合法等传统水位改正方法的水位改正数计算中，因此，虚拟站技术只是站点水位推算技术，补充站点应用于传统水位改正方法，并不是独立的水位改正方法。

虚拟站的水位推算采用天文潮位预报与余水位推算的方法，其中天文潮位由调和常数按式(3.66)计算，余水位由邻近验潮站的余水位进行推算。按调和常数的来源分为两类:

(1)在虚拟站处曾经实测过水位数据，由历史实测水位经潮汐分析获得站点处的调和常数，这是最常用的方法。为了保证调和常数的精度，《水运工程测量规范》(JTS 131—2012)对水位数据时长与潮汐分析方法的规定为“用于推算海上定点水位站水位的推算点应具有30天以上的历史水位数据，并利用岸上长期水位站同步水位观测资料分析结果对其调和常数进行差比订正”。据此规定，虚拟站处调和常数的计算要求及方法可细分为两点:①虚拟站点处的历史水位数据时长应达到30天，并具有邻近长期验潮站在该历史时段的同步水位数据；②具有该邻近长期验潮站的长期分析结果，利用3.6.3小节的调和常数差分订正原理对虚拟站处的调和常数进行差分订正。

(2)虚拟站处的调和常数直接采用潮汐模型内插结果。此时，相当于采用基于潮汐模型与余水位监控法推算虚拟站处的水位。

虚拟站技术在水位推算原理上和基于潮汐模型与余水位监控法一致，推算精度取决于两点:一是调和常数的精度，即天文潮位的预报精度；二是余水位的空间一致性，即余水位的推算精度。《水运工程测量规范》(JTS 131—2012)直接对水位推算的误差作出规定，包含了天文潮位预报误差与余水位传递误差，规定推算订正水位与历史观测水位比对限差应满足下列要求:

(1)占比对总点数的80%的观测值与推算值之差不大于0.10m；(www.xing528.com)

(2)占比对总点数的95%的观测值与推算值之差不大于0.20m；

(3)占比对总点数的100%的观测值与推算值之差不大于0.30m。

该规定针对的是存在历史水位数据的情况，利用虚拟站与邻近长期验潮站的同步历史水位数据进行检测。首先，按差分订正的原理确定虚拟站的调和常数；其次，调和常数预报天文潮位，邻近长期验潮站传递余水位，组合成推算水位；最后将推算水位与实测水位作比较，统计差值的分布。

对于采用基于潮汐模型与余水位监控法推算虚拟站水位的情况，适用性将取决于基于潮汐模型与余水位监控法在虚拟站处的精度。