港口水深测量中的水位改正方法

叶境湖　李俊位

摘要：在港口工程中，全球定位系统的运动范围逐渐加大，相对应的对于港口水深测量中的范围和精度也大大提高。在港口水深测量的工程中，水位改正是必不可少的环节。为此，文章结合港口水深测量的实践经验，分析了水位控制原理，从单水尺水位改正、两水尺水位改正、多水尺水位改正等角度探讨了水位实际改正方法，在水位改正的处理工具的基础上比较了以上水位改正各方法，以提高水位测量的精确性。

关键词：港口；水深测量；水位改正；水位控制；水位计算 文献标识码：A

中图分类号：U644 文章编号：1009-2374（2015）24-0037-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.018

随着我国航运事业尤其港口运输行业的不断发展，对港口水深测量也提出了更高的精度要求。在港口水深测量的工程中，水位改正是必不可少的环节。港口水深测量由平面坐标、水深探测以及水位改正构成，水位改正方法主要分为单水尺式、两水尺式和多水尺式三种。港口水深测量情况多样复杂，我们需要根据不同的实际情况和影响因素选择不同的方法，下文将会探讨主要的水位改正方法，并且分析其适用情况和可靠性。

1 水位控制原理

水深测量中的水位改正是根据水深测量的数量使用感潮水域的时差来进行逐点的水位改正，主要划分为两站和多站之间的水位改正。

1.1 时间计算

采用分段式样条插值的方法，插出水位线，当a的水位与和b时间差内相对应的水位之间相关系数达到极大值，那么就可以测量出a和b的时间差τ。

1.2 水位计算

测量出a与b两个测量点的水平距离，t时刻水深测量点为p，那么p在a和b连接的投影为x，投影长度为y，那么测量t时刻p对于a水位的时差为t1=yap/yab·τ，以此类推ta=t+τap，tb=t+τap-τab，因此，p的水位计算可以按照时差法得出。

2 水位实际改正方法

2.1 单水尺水位改正

使用单个水尺对区域范围内的水深测量进行改正，主要用于在单位时间内，水位变化的波动始终没有超出所要求的精度范围。以往是根据水深测量图纸，利用人工的改正方法，加入水位数据，从而得到水位改正结果。现阶段普遍运用计算机软件的计算对水位进行改正。通常是以10min为时间测量单位，以验潮仪器记录下水深精度δz，水位间距离S，水位间瞬时差值Δhmax，因此得到单水尺的控制范围为D=δz·S/Δhmax，同时运用线性内插记录下a时间和b时间的水位，便可以得到a到b时间段内的水位h，最后使用水位减去水深得到该点的数据。

2.2 两水尺水位改正

当单个水尺不能对当前区域范围内的水深进行测量的时候，为了保证测量的精确度和顺利进行，我们就需要使用到两水尺的改正方法，它较多被应用于倾斜方向的两水位的测量。由于a和b的水位点是倾斜状态的，这就要求我们将测量的水位转换为直线上垂直投影的水位，从而测量出水位值。例如a处的水位ha，需要根据坐标轴上投影的xa和ya的距离进行计算，根据三角形原理，可计算出ha，以此类推，b点的水位也可以得出，即hb。在求得水位值之后再减去水深值，我们就可以得到水位改正的数据。因此，相对于单水尺水位改正方法，两水尺水位改正方法有助于测量工作的顺利实行，并提高测量准确度。

2.3 多水尺水位改正

使用两个以上的水尺对水深测量进行水位改正，多使用线性内插的原理对实际水深进行测量。多水尺式往往用于不平整的水平面进行测量，多是范围较大或者水位差异大的情况。因此，长距离的航道测量和大范围水深测量成为主要的水位测量手段。其水位改正方法主要为，水位分带改正、水位推算法等。其中水位分带法是记录两站水位间瞬时差值Δhmax，以及分带数K，得到公式为K=Δhmax/δz，带宽D为水位间距离S除以分带数K，即D=S/K，因此可以得到整个带宽的水位改正为h=Δh/Kn·Ki。水位推算的方法是运用大小潮之间的水尺关系模型来进行水位改正。主要是用于较大范围的水深测量和或者是测量精确度较低的情况。

3 水位改正的处理工具

在计算机使用逐渐频繁的测量工程中，采用时差法对实际观测到的水深数据进行逐点式的改正，可以弥补利用全球定位系统、测深仪器等方法测量而带来的数据不同步的情况。通过这样的水位改正和调整方法，不仅能够很大程度上提高数据处理的效率，而且能够有效地保证港口水深测量的精确性和科学性。在计算机软件处理水深观测形成的记录数据步骤中，一般是先将水深异常和平面位置异常删除后，再进行吃水改正、水位变化改正等误差的更正。这样我们就能够对计算机改正后的水深数据进行可视化的接收，从而直观地了解港口的水深情况，进而有助于港口深水测量精确度的提升。

4 水位改正各方法间的比较

根据不同的水面情况我们应该采用不同的水位改正方法，受到天气变化、气象条件等诸多的因素的影响，各种水位改正方法所得出的结果存在着明显的差异。例如，在受到极端低气压的影响时，分别使用各种水位改正方法，会得出不同的数据和结论。例如，在采用自容式的验潮仪，观测的水位会受天气的影响比较大，那么实时观测水位的方法就更为真实可靠。所以，根据不同的情况对水位改正的方法进行及时的比较修正是十分重要的，但是哪一种改正方法更加有效并不是绝对的，水位改正期间观测的位置、时间、空间变化等与改正结果密切相关，所以，在实际运用的过程当中，我们应该根据实际的测量情况进行综合的评价与选择判断。

5 结语

综上所述，本文结合港口水深测量的实践经验，首先分析了水位控制原理，从单水尺水位改正、两水尺水位改正、多水尺水位改正等角度探讨了水位实际改正方法，在水位改正的处理工具的基础上，比较了以上水位改正各方法。总而言之，即使在计算机代替人工运算的今天，我们仍需要了解港口水深测量中水位改正的方法，因为在实地港口测量的活动中，我们仍然需要人工去考虑测量的范围、水位涨幅、时间差以及潮流等因素的影响，合理的选择和判断适合实际情况的水位改正方法，并且不断地做出调整，以求保证水位测量的精确性，所以，我们不仅需要熟悉测量软件的使用，更应该加强对水位改正方法的了解和使用。

参考文献

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作者简介：叶镜湖（1986-），男，湖北黄冈人，长江宜昌航道工程局助理工程师，研究方向：测量数据的处理及应用。

（责任编辑：陈 倩）