海洋测绘中的余水位应用

董雨 崔鑫

摘 要：海洋测绘是海洋事业发展的重要组成部分。海洋测绘对于海上航运的发展具有很强的指导作用。海洋测绘的研究成果，不仅能够有效加快海洋事业的改革创新，同时还能够有效促进国民经济，国防海防事业以及海洋研究的多个项目的发展。文章重点就海洋测绘中的余水位应用展开论述，希望可以促进海洋测绘工作的进步。

关键词：海洋测绘;余水位;测绘应用

1 海洋测绘工作的发展现状

近些年来，通过海洋测绘各相关部门的合作，我国的海洋测绘技术工作已经有了较大的发展，并且取得了一些成果，对我国经济的发展起了很大的作用。我国海洋测绘的队伍经过长期的探索发展，形成了科教研结合的发展体系，我国海洋测绘技术工作发展非常迅速，由原来的单纯进行海洋信息获取到现在的信息探测与电子科技和物理技术相结合转变;由原来的搭载信息设备的工具只有轮船向搭载工具以航天技术为依托利用潜艇进行信息探测转变，随着我国的工业水平的进步和科学技术的发展，我国的海洋测绘工具有了很大的进步，初步实现了自动化信息探测。

2 余水位及其主要特性

2.1 余水位

余水位，又称增减水位或异常水位，是指由气象等随机因素引起的海面扰动，主要由风、气压、降水等短周期气象因素引起的短期水位异常和气候因素引起的海面季节异常两部分组成。一般而言，向岸风和高气压引发增水（余水位为正），离岸风和低气压引发减水（余水位为负），其空间影响范围一般为10～1000km，在时间尺度上一般为1～100h，其大小受岸线趋势、水域开阔程度、水深、风向、风力及持续时间、气压梯度变化等诸多因素影响，很难准确量化计算，只能利用实测水位减去天文潮位的方法实时得到。其数学表达式为：

R（t）=h（t）=MSL-TMSL（t）-Δ（t）（1）

式中，R（t）代表余水位;h（t）代表实测水位;MSL代表平均海面;TMSL（t）代表天文潮位;Δ（t）代表观测误差。

2.2 余水位特性

2.2.1 偶然性

在一段时间相对较长的尺度内，因为气压、风等气象因素的随机变化性，致使余水位在这段时间的表现具备很强的偶然性。通过大量的实地观测，对其数据进行统计，通过图像表现，也能够看到余水位曲线具备很强的不规则性，其显现出一种正态分布，在专业领域称其为偶然随机性变量概率分布。

2.2.2 空间相关性

该特性是指由于海洋运动的惯性及相同或者相近的诱因导致余水位发生空间域的规律性，也就是一种空间相关性。在对两个岸线地形走势十分相近的验潮站余水位观测数据统计中发现，在地形、岸线等因素不发生明显变化的情况下，余水位呈现出一种极强的空间相关性。在滑动平均相邻验潮站的余水位时，随着时间尺度的不断增加其相关性也不断增强，在对这两个观潮站的余水位进行统计过程中，顺势差值共出现33次大于20厘米，时间都在7天以内，而根据当时的气象记录显示，这段时间均是大风天气，风力达到6到8级。

3 海洋测绘中余水位的应用

3.1 粗差探测与修复

产生潮位数据粗差的原因主要是在读取、抄写以及录入数据时由于仪器故障以及其他人为因素造成的误差。在中国近海，所产生的潮差普遍较大，所以在时間间隔是1小时或者是更大的时候，很难准确地判断粗差在水位曲线的平滑性方面产生的影响。

3.2 潮位推算

怎样对历史潮位数据进行充分的利用，减少布设临时验潮站数目，在近几年一直是海洋测绘领域所注重的问题，海事测绘系统、海军以及国家海洋局的专家们为此开展了大量的论证探讨工作。将海洋潮汐厂模型设定为趋势面，将气象等各种因素所导致的余水位设定为信号场，这样所形成的水位配置模型是：

h′（t）=MSL′=T′MSL（t）=Δ′（t）+R（t）（2）

在上式中，是在基本站中计算来的，表示余水位;表示的是推算水位;表示的是推算站的平均海面;表示的是推算站的天文潮位;表示的是推算站天文潮位所产生的预报误差。

根据公式（2）可以看到，主要对潮位推算精度产生影响的因素为观测基本站潮位的精度、计算余水位的精度、传算推算站平均海面的精度以及计算推算站天文潮位的精度等。在选择基本验潮站时，一般会在具有稳定、准确的基准面和调和常数关系的站点。相对于目前水位改正的精度来说，当下所使用的潮位观测仪器所产生的观测误差完全可以忽略不计，因此对于基本站来说其余水位的计算误差以及观测误差非常小。通过对短期和长期验潮站所产生的7到30天的同步观测资料的同步改正，可以看到短期验潮站所得到的平均海面精度达到了厘米级，对海洋测绘来说完全满足规范要求。

因为一般在比较好的天气进行测深作业，而且推算站距离基本站大多小于50千米，所以在不是特别大的测区内天气因素对余水位造成的差别很小，能够使用相同的数值，也可以通过距离加权平均法得到推算点的余水位。由于气候异常所导致的海面变化具备很大的空间尺度，所以在不是特别大的测区内也能够使用相同的数值。在大多数情况下，天文潮位由13个分潮就可构成主体，要保证计算推算站天文潮位的精度就必须保证调和常数的稳定。如果推算站具备足够时间长度的历史潮位数据，并且推算天文潮位的误差也不大，那么所产生的影响一般不会太大;如果时间长度为1各月或者是更短，并且调和常数又不具备良好的稳定性，那么就需要通过附近的长期验潮站所产生的同步分析结果帮助订正，进而确保计算的天文潮位的精度。

4 结语

综上所述，面对不断发展的海洋事业的需求，仍要不断探索完善相关技术，为其提供更加全面的保障。

参考文献

[1]刘雷，董玉磊，曲萌，许军.基于潮汐模型与余水位监控法的实例分析[J].海洋测绘，2015，35（04）：36-39.

[2]裴文斌，牛桂芝，董海军.余水位及潮汐差分方法[J].水道港口，2007，（06）：439-443.