建立我国陆海统一基准面的思考

张 明 高建尽 韦国和 李应超

（海军蚌埠士官学校航海系海测教研室，安徽 蚌埠 233012）

陆图和海图的高程和深度基准的不统一，不但在沿海滩涂陆图海图拼接时常常出现麻烦，而且也不利于国际接轨。现有深度基准随时间变化的特点，严重地影响测深资料的广泛应用和积累。不但各国基准不统一，而且同一个国家的不同海域也不统一，同一海域的不同时期也不统一。海图的深度基准以潮位面为依据，不但没有统一的起算面，而且随时间变化。我国海域各基准面差异近两米。目前深度基准的现状，不但妨碍大量有效信息的使用和收集积累，而且还直接危害国际水域的航行安全。因此有必要将陆上的高程基准延伸至海洋，实现陆海统一的高程/深度基准。本文对建立我国陆海统一基准面作一初步探讨。

1 目前采用的几种基准

1.1 高程基准

高程基准通常是一个国家和地区的一个或多个验潮站的常年潮汐数据计算出来的多年平均海面来定义的。我国高程基准是以青岛验潮站多年验潮结果给出的平均海面确立的。海面地形的存在，使各国高程基准之间产生了差异，最大差值约2米。例如欧洲水准网平差委员会采用的欧洲基准，就低于我国高程基准近1米。近期定义的几个重要的高程基准，如北美基准(NAD)1983，欧洲基准(ED)1979和 EUREF1989，南美基准SIR-GAS，韩国基准KRF1994以及我国的黄海基准1985等，虽然都有严格的定义，但都不在同一等位面上。

现代大地测量的精度越来越高，目前的量级已接近10-9，所以迫切需要建立一个全球统一的高程系统。由全球重力推求大地水准面差距，必须将实测重力异常归算到高程基准面上，于是各国基准不统一的现状必将影响重力数据的归算精度。在实际应用中，高程基准统一的问题也显得十分重要。例如测定珠峰高程，若由我国黄海平均海面和印度孟加拉湾平均海面分别进行推算，并进行比较，则将使问题失去意义。所有这些，都说明了建立全球统一高程基准的必要性。

1.2 深度基准

与高程基准比较，深度基准要复杂得多，没有统一的定义。深度基准是表示海洋深度的起算面，在平均海面以下，它与平均海面的距离叫基准深度。海上声纳测深都以瞬时海面为准，后者随时在变化。所以为了测制海图和使用海图，必须找到一个固定的水面作为深度的起算零面，将不同时刻的测深结果化算到以固定面为基准的统一系统中，这就是深度基准面。深度基准面的确定原则是，既要保证航行安全，又要顾及航运的使用率。所以深度基准面必须在平均海面以下，最低潮位面以上。传统上，各国都是根据测图所在海域的潮汐性质，选择不同的数学模型计算深度基准面。数学模型很多，主要有平均大潮低潮面、最低潮面、平均低潮面、平均低低潮面、略最低潮面、理论深度基准面和我国的BPF面等。它们适用于不同的潮汐性质，各地区根据自身的需要选用。我国的深度基准面，在1976年以后，统一采用理论深度基准面。理论深度基准面顾及的分潮比较多，基本上适合我国海域的潮汐性质，保证率在95%以上。

2 陆海统一基准面的建立方法

2.1 全球陆海统一的基准面

建立全球统一的垂直基准就是在全球范围内，采用同一个高精度的大地水准面作为陆上高程和海上深度的共同起算零面。目前，海洋大地水准面的绝对精度约为±25-30cm，将来可能还有提高。在陆上，应用空间技术，位系数模型和重力数据相结合，可以实现全球高程基准的统一。在海上，以高精度大地水准面，海面地形模型，GPS和多波束测深技术以及海潮模型等现代科技，可以实现以大地水准面为起算零面的海图测绘和航运恢复。实现全球陆海统一的基准面，是现代大地测量的发展方向。

2.2 我国陆海统一的基准面

由于全球高程基准近期尚不能实现，所以各国只能采用自己的高程系统。我国高程基准定义为通过青岛原点下72.260米的一个重力等位面，它向内延伸到大陆，就是高程基准，向外扩大到海洋就是深度基准。向陆地延伸采用精密水准，天文水准，天文重力水准或GPS/水准等大地测量手段，向海洋扩大则借助潮汐模型、海面地形或高精度GPS联测。这样在统一基准下的海图应用就简单多了：当航运经浅海海域时，可以应用差分GPS实时测量瞬时海面的正高、海图深度和吃水线到船底的距离，结合统一后的陆海基准面计算船底到海底的距离，最终给出趁潮安全航行的时间。建立我国陆海统一的基准面都直接间接地需要应用到海面地形信息，尤其是浅海海域的海面地形信息。所以必须解决我国近海海面地形的求定方法。目前尚属探索阶段的浅海海域海面地形的计算有水准联测、卫星测高、由水文气象资料计算、由水准联测资料转化海面地形模型、地转流水准法以及海洋动力法的内插外推法。

采用陆海统一的基准面后，只要应用海面地形和基准深度数据，按一定的转换关系，就可以把大量旧海图归算到新的统一基准系统中，从而可以充分地利用新旧资料。建立陆海统一的基准面，都直接间接地应用海面地形信息，而浅海海域海面地形的计算方法还是一个没有很好解决的难题，具有探索未知的性质，需要我们一起去研究，去探索。

[1]孟德润.海洋潮汐学.北京：海潮出版社.1993

[2]张明.潮汐观测.蚌埠：蚌埠士官学校.2009.