深度基准面传递精度评估及其应用

7.3.2.1　长期验潮站L值最低潮意义不一致问题

长期验潮站处的平均海面、深度基准面与大地水准面等海域垂直基准关系是确定短期验潮站相关关系的基准，因此，长期验潮站起着维持海域垂直基准框架的作用。由海洋潮汐理论以及美国等的实践，长期站的平均海面与深度基准面等潮汐基准面应统一采用某一连续19年的实测水位数据计算。但国内的现状远没达到该理想状态。

计算所用的水位数据时段，称为历元。如以2000—2002年时段计算平均海面，则称平均海面的历元为2000—2002年。对于平均海面，因长期站的历元不一致而使得不同长期站传递值之间可能存在着明显差异。对于深度基准面，除了历元不一致问题，还存在着算法实现不一致的问题。虽然我国自1956年起将深度基准面统一于理论最低潮面，采用弗拉基米尔斯基算法，但算法具体实现存在多样性:

(1)从苏联原始引进的弗拉基米尔斯基算法并不是由13个分潮整体综合叠加计算，而是采用分段计算的方式，分段计算L8、浅水改正Lshallow与长周期改正Llong:先计算L8，再计算Lshallow与Llong，最后叠加。

(2)浅水分潮改正存在量值限制条件:只在M4、MS4、M6的振幅和达到20cm时，才计算浅水改正Lshallow。

(3)长周期改正Llong可由平均海面季节改正数代替。

《海道测量规范》(GB 12327—1990)取消了浅水分潮改正关于其量值的限制条件，规定统一采用13个分潮，并将分段求取的计算方式改为13个分潮整体综合叠加计算。在此之前确定L值的长期站，可能采用了不同的算法。事实上，部分长期验潮站的L值甚至是由邻近站传递确定的，并不是由调和常数计算。此类情况统称为算法实现的多样性。

对于不同长期站，若深度基准面的历元与算法实现都一致，则称深度基准面的最低潮意义一致。而其中任一个不一致时，则称最低潮意义不一致。长期站的深度基准面现采用值所涉及的详细信息一般都不公开，包括所用的水位数据时段、潮汐分析方法与理论最低潮面的算法实现等，因此难以给出明确的历元与算法实现。但据相关学者的考证，长期站深度基准面最低潮意义不一致现象是普遍存在的。对于短期站，其深度基准面以传递技术确定，可认为与基准站具有最低潮意义一致性。随着涉海单位不断建设长期站，分布密度已基本能保证短期站的深度基准面由多个长期站传递确定。因长期站建设年代及管理单位的不同，当各长期站的最低潮意义不一致时，可能导致不同长期站传递结果间存在明显矛盾。

7.3.2.2　精度指标

按现行的国家与行业规范，长期验潮站的深度基准面L值一直被认为是区域深度基准面的基准起算数据，在测量作业中不涉及其精度指标问题。对于短期验潮站L值的确定，现行的《海道测量规范》(GB 12327—1998)未给出精度指标，而是给出了十分宽松的规定:具有一次24小时或三次24小时或15天的水位资料，都可进行(准)调和分析后按定义独立计算深度基准面L值。由前述深度基准面的稳定性可知，据此时长水位数据直接计算的L值存在较大的误差，已不能满足沿岸水深测量(特别是高精度水下地形测量)的精度要求。目前，在实践中基本都是采用传递确定短期验潮站L值的方式。相关的研究与统计分析表明，深度基准面L值的传递宜以15cm作为95%置信度的精度指标(对应于中误差约7.5cm)，大潮或回归潮期间同步7天或其他时段同步10天，传递精度一般就能达到该精度指标。(www.xing528.com)

7.3.2.3　精度评估方法

类似于平均海面传递的精度评估，深度基准面传递精度评估的基本思路是不同方法、不同基准站的传递值之间进行互相检核。因L值的量值与潮差等信息相关，使得深度基准面传递精度的评估更加复杂，以下两个问题是传递结果间产生差异的可能原因:

1.略最低低潮面比值法、潮差比法与差分订正法的假设条件差异

(1)略最低低潮面比值法的假设条件是略最低低潮面值与深度基准面L值成线性比例关系。该方法不要求两站的潮汐类型相似，可认为传递确定的L值与长期站L值具有最低潮意义一致性。

(2)潮差比法的假设条件是潮差与深度基准面L值呈线性比例关系。应用前提是潮汐类型相似，可认为传递确定的L值与长期站L值具有最低潮意义一致性。

(3)差分订正法是假设主要分潮调和常数变化在两站间一致，将短期站的调和常数订正至长期站的长期调和常数历元，进而按理论最低潮面定义算法计算L值。因未涉及长期站的L值，故传递确定的L值与长期站L值并不具有最低潮意义一致性。

各传递方法的精度与海域潮汐变化相关，没有通用的适用距离，通常需依据已知长期站间的检测或对比分析才能给出结论。

2.最低潮意义不一致问题

若同一基准站不同方法(除差分订正法)传递值间的差异较小，而不同基准站传递值间存在系统性的差异，则可判断出长期站L值之间存在最低潮意义不一致问题。此时，传递值的选择需考虑短期站与长期站的相对空间分布关系，原则是保持L值的空间连续平滑分布。如短期站处于两个长期站之间，则L值取两站传递值的距离倒数加权均值。