葉境湖　李俊位

摘要：在港口工程中，全球定位系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)范圍逐漸加大，相對(duì)應(yīng)的對(duì)于港口水深測(cè)量中的范圍和精度也大大提高。在港口水深測(cè)量的工程中，水位改正是必不可少的環(huán)節(jié)。為此，文章結(jié)合港口水深測(cè)量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了水位控制原理，從單水尺水位改正、兩水尺水位改正、多水尺水位改正等角度探討了水位實(shí)際改正方法，在水位改正的處理工具的基礎(chǔ)上比較了以上水位改正各方法，以提高水位測(cè)量的精確性。

關(guān)鍵詞：港口；水深測(cè)量；水位改正；水位控制；水位計(jì)算 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U644 文章編號(hào)：1009-2374（2015）24-0037-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.018

隨著我國航運(yùn)事業(yè)尤其港口運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)港口水深測(cè)量也提出了更高的精度要求。在港口水深測(cè)量的工程中，水位改正是必不可少的環(huán)節(jié)。港口水深測(cè)量由平面坐標(biāo)、水深探測(cè)以及水位改正構(gòu)成，水位改正方法主要分為單水尺式、兩水尺式和多水尺式三種。港口水深測(cè)量情況多樣復(fù)雜，我們需要根據(jù)不同的實(shí)際情況和影響因素選擇不同的方法，下文將會(huì)探討主要的水位改正方法，并且分析其適用情況和可靠性。

1 水位控制原理

水深測(cè)量中的水位改正是根據(jù)水深測(cè)量的數(shù)量使用感潮水域的時(shí)差來進(jìn)行逐點(diǎn)的水位改正，主要?jiǎng)澐譃閮烧竞投嗾局g的水位改正。

1.1 時(shí)間計(jì)算

采用分段式樣條插值的方法，插出水位線，當(dāng)a的水位與和b時(shí)間差內(nèi)相對(duì)應(yīng)的水位之間相關(guān)系數(shù)達(dá)到極大值，那么就可以測(cè)量出a和b的時(shí)間差τ。

1.2 水位計(jì)算

測(cè)量出a與b兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的水平距離，t時(shí)刻水深測(cè)量點(diǎn)為p，那么p在a和b連接的投影為x，投影長度為y，那么測(cè)量t時(shí)刻p對(duì)于a水位的時(shí)差為t1=yap/yab·τ，以此類推ta=t+τap，tb=t+τap-τab，因此，p的水位計(jì)算可以按照時(shí)差法得出。

2 水位實(shí)際改正方法

2.1 單水尺水位改正

使用單個(gè)水尺對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)的水深測(cè)量進(jìn)行改正，主要用于在單位時(shí)間內(nèi)，水位變化的波動(dòng)始終沒有超出所要求的精度范圍。以往是根據(jù)水深測(cè)量圖紙，利用人工的改正方法，加入水位數(shù)據(jù)，從而得到水位改正結(jié)果?，F(xiàn)階段普遍運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算對(duì)水位進(jìn)行改正。通常是以10min為時(shí)間測(cè)量單位，以驗(yàn)潮儀器記錄下水深精度δz，水位間距離S，水位間瞬時(shí)差值Δhmax，因此得到單水尺的控制范圍為D=δz·S/Δhmax，同時(shí)運(yùn)用線性內(nèi)插記錄下a時(shí)間和b時(shí)間的水位，便可以得到a到b時(shí)間段內(nèi)的水位h，最后使用水位減去水深得到該點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

2.2 兩水尺水位改正

當(dāng)單個(gè)水尺不能對(duì)當(dāng)前區(qū)域范圍內(nèi)的水深進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，為了保證測(cè)量的精確度和順利進(jìn)行，我們就需要使用到兩水尺的改正方法，它較多被應(yīng)用于傾斜方向的兩水位的測(cè)量。由于a和b的水位點(diǎn)是傾斜狀態(tài)的，這就要求我們將測(cè)量的水位轉(zhuǎn)換為直線上垂直投影的水位，從而測(cè)量出水位值。例如a處的水位ha，需要根據(jù)坐標(biāo)軸上投影的xa和ya的距離進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)三角形原理，可計(jì)算出ha，以此類推，b點(diǎn)的水位也可以得出，即hb。在求得水位值之后再減去水深值，我們就可以得到水位改正的數(shù)據(jù)。因此，相對(duì)于單水尺水位改正方法，兩水尺水位改正方法有助于測(cè)量工作的順利實(shí)行，并提高測(cè)量準(zhǔn)確度。

2.3 多水尺水位改正

使用兩個(gè)以上的水尺對(duì)水深測(cè)量進(jìn)行水位改正，多使用線性內(nèi)插的原理對(duì)實(shí)際水深進(jìn)行測(cè)量。多水尺式往往用于不平整的水平面進(jìn)行測(cè)量，多是范圍較大或者水位差異大的情況。因此，長距離的航道測(cè)量和大范圍水深測(cè)量成為主要的水位測(cè)量手段。其水位改正方法主要為，水位分帶改正、水位推算法等。其中水位分帶法是記錄兩站水位間瞬時(shí)差值Δhmax，以及分帶數(shù)K，得到公式為K=Δhmax/δz，帶寬D為水位間距離S除以分帶數(shù)K，即D=S/K，因此可以得到整個(gè)帶寬的水位改正為h=Δh/Kn·Ki。水位推算的方法是運(yùn)用大小潮之間的水尺關(guān)系模型來進(jìn)行水位改正。主要是用于較大范圍的水深測(cè)量和或者是測(cè)量精確度較低的情況。

3 水位改正的處理工具

在計(jì)算機(jī)使用逐漸頻繁的測(cè)量工程中，采用時(shí)差法對(duì)實(shí)際觀測(cè)到的水深數(shù)據(jù)進(jìn)行逐點(diǎn)式的改正，可以彌補(bǔ)利用全球定位系統(tǒng)、測(cè)深儀器等方法測(cè)量而帶來的數(shù)據(jù)不同步的情況。通過這樣的水位改正和調(diào)整方法，不僅能夠很大程度上提高數(shù)據(jù)處理的效率，而且能夠有效地保證港口水深測(cè)量的精確性和科學(xué)性。在計(jì)算機(jī)軟件處理水深觀測(cè)形成的記錄數(shù)據(jù)步驟中，一般是先將水深異常和平面位置異常刪除后，再進(jìn)行吃水改正、水位變化改正等誤差的更正。這樣我們就能夠?qū)τ?jì)算機(jī)改正后的水深數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的接收，從而直觀地了解港口的水深情況，進(jìn)而有助于港口深水測(cè)量精確度的提升。

4 水位改正各方法間的比較

根據(jù)不同的水面情況我們應(yīng)該采用不同的水位改正方法，受到天氣變化、氣象條件等諸多的因素的影響，各種水位改正方法所得出的結(jié)果存在著明顯的差異。例如，在受到極端低氣壓的影響時(shí)，分別使用各種水位改正方法，會(huì)得出不同的數(shù)據(jù)和結(jié)論。例如，在采用自容式的驗(yàn)潮儀，觀測(cè)的水位會(huì)受天氣的影響比較大，那么實(shí)時(shí)觀測(cè)水位的方法就更為真實(shí)可靠。所以，根據(jù)不同的情況對(duì)水位改正的方法進(jìn)行及時(shí)的比較修正是十分重要的，但是哪一種改正方法更加有效并不是絕對(duì)的，水位改正期間觀測(cè)的位置、時(shí)間、空間變化等與改正結(jié)果密切相關(guān)，所以，在實(shí)際運(yùn)用的過程當(dāng)中，我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的測(cè)量情況進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)與選擇判斷。

5 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合港口水深測(cè)量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，首先分析了水位控制原理，從單水尺水位改正、兩水尺水位改正、多水尺水位改正等角度探討了水位實(shí)際改正方法，在水位改正的處理工具的基礎(chǔ)上，比較了以上水位改正各方法?？偠灾?，即使在計(jì)算機(jī)代替人工運(yùn)算的今天，我們?nèi)孕枰私飧劭谒顪y(cè)量中水位改正的方法，因?yàn)樵趯?shí)地港口測(cè)量的活動(dòng)中，我們?nèi)匀恍枰斯とタ紤]測(cè)量的范圍、水位漲幅、時(shí)間差以及潮流等因素的影響，合理的選擇和判斷適合實(shí)際情況的水位改正方法，并且不斷地做出調(diào)整，以求保證水位測(cè)量的精確性，所以，我們不僅需要熟悉測(cè)量軟件的使用，更應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)水位改正方法的了解和使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃辰虎，陸秀平，歐陽永忠，申家雙，暴景陽，李凱鋒.遠(yuǎn)海航渡式水深測(cè)量水位改正方法研究[J].海洋測(cè)繪，2013，（5）.

[2] 段福樓，郇慶軍，王玉峰，豐啟明，葛健，任憲偉.近海區(qū)域多波束水深測(cè)量的水位改正方法[J].海洋測(cè)繪，2012，（4）.

[3] 陳春，黃辰虎，王智明，吳太旗，段福樓.海道測(cè)量中幾種水位改正方法的比較與分析[J].海洋測(cè)繪，2014，（1）.

作者簡介：葉鏡湖（1986-），男，湖北黃岡人，長江宜昌航道工程局助理工程師，研究方向：測(cè)量數(shù)據(jù)的處理及應(yīng)用。

（責(zé)任編輯：陳 倩）