为海洋测绘的重要参考面,是水深测量数据归算的参考面和海图深度表示的基准面。确定深度基准面遵循两项原则:一是满足航行保证率,要求深度基准面的位置足够低,使图载水深具有较高安全可靠性。船只利用海图航行时,当海图显示的水深大于吃水深度时便可安全通行,不至于发生搁浅事故。二是顾及航道利用率,深度基准面低于当地平均海面的限度要经济合理,不应浪费可航水域的通航利用水平。平衡航行保证率和航道利用率两项原则,一般将深度基准面确定在接近最低潮位处,并以低潮保证率为主要衡量准则。低潮保证率,又称为航海保证率、航行保证率、深度基准面保证率。定义为在足够长的潮汐周期内,出现在深度基准面以上的低潮次数与所有低潮次数的比率。以此作为检测深度基准面安全程度的指标。在中国,低潮保证率的参考值为95%,统计低潮保证率的水位数据通常由一年以上的观测获得。
深度基准面
海洋深度的起算面。
- 英文名称
- sounding datum;chart datum
- 所属学科
- 测绘学
深度基准面用它与平均海面的垂直距离(通常记为L)表示,这一表示数值称为深度基准值。海图上记载的水深数据表示的是深度基准面到海底的距离,称为图载水深。在水深测量中,瞬时海面的高度(水位)通过归算也从深度基准面向上起算,这样对从海面测得的瞬时水深(测量水深)实施水位改正后便得到图载水深。在有限的海洋区域,深度基准面和平均海面均可表示为平面。深度基准面、平均海面、瞬时海面以及瞬时水深、图载水深的关系见图。
潮汐预报同样采用深度基准面为参考面,将预报的潮高和海图图载水深直接叠加,便得到瞬时水深。船舶航行时,潮汐表与海图配套使用,可有效保证航行安全,充分利用航道,特别是对于候潮通行水域更为重要。
深度基准面的高低取决于潮差。根据潮波传播原理,在沿岸、近海区域,潮能将聚集和耗散,因此,自远海至沿岸,潮差将呈现增大的趋势,在较大的空间尺度上,深度基准面和平均海面并不平行。因为验潮站布设总是有限的,所以,通常是通过有限验潮站观测、计算深度基准值,描述海区的深度基准面。
深度基准面的确定方法分为两类:一类是根据验潮站足够长时间的水位观测数据,经统计计算获得,如平均低潮面、平均低低潮面和最低潮面等。另一类则利用由验潮站观测数据经潮汐分析获得的调和常数,代入相应公式计算而得,如平均大潮低潮面、略最低低潮面、理论最低潮面等。这些统计或计算都必须依据长期水位观测数据,为保证短期和临时验潮站的深度基准面具有足够高的精度,通常采用传递法确定。
1919年,国际海道测量组织(IHO)曾通过统一深度基准面确定方法的决议,但未能付诸实施。1926年11月,IHO召开第一届潮汐委员会会议,给出了深度基准面的确定原则:所确定的深度基准面使得潮位可以但必须只有极少的低潮落在该基准面以下。世界沿海国家根据海区潮汐类型和潮差大小,特别是航行保证率和航道利用率平衡原则,选用某一种或两种特征潮面作为本国的深度基准面,主要有:最低天文潮面、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(印度大潮低潮面)、理论最低潮面等。这些选定的参考面都属于低潮类型的特征潮面。只有对无潮(潮汐涨落极其微弱)海域,才采用平均海面作为海道测量和海图编制的深度基准面。
中国历史上曾采用多种深度基准面。20世纪50年代以前,不同海区曾规定不同的特征潮面作为深度基准面。在北方沿岸主要采用略最低低潮面,而在南方沿岸主要采用平均大潮低潮面。至20世纪50年代中期,不同海域深度基准面的采用情况基本沿用原有体系。1956年10月,中国、苏联、越南和朝鲜在北京召开多边海道测量会议,决定统一四国的深度基准面定义。自1957年起,中国采用理论最低潮面作为深度基准面。理论最低潮面又称可能最低潮面,也曾称理论深度基准面,算法沿用苏联的设计。其基本含义是考虑13个主要分潮的作用,由这些分潮叠加得到最低潮面,计算得到深度基准值。若海面变化仅由这些分潮引起,则算得的深度基准面的低潮保证率可达到100%。考虑到其他分潮的作用以及气象等因素的影响,实际观测的最低水位可能落在该基准以下,与低潮保证率的要求相吻合。
20世纪末,国际海道测量组织(IHO)建议会员国采用最低天文潮面作为深度基准面,并被越来越多的国家所采纳。最低天文潮面的计算原理是:根据主要分潮调和常数,通过潮汐预报技术预报足够长时间的水位过程,取预报的最小值作为深度基准值。预报的时段至少应达到19年(月球升交点变化周期的按年取整),所用的调和常数至少应由1年以上的水位观测计算得到。
在传统海洋测绘实践中,深度基准面仅在具有水位观测的验潮站确定,因此,是离散站点表示的基准体系。进入21世纪后,随着陆海高程基准和深度基准转换,以及海域不同垂直基准转换新需求的提出,又出现了无缝深度基准面的概念。
条目图册
扩展阅读
- 赵建虎.现代海洋测绘.武汉:武汉大学出版社,2011.
- 方国洪,王骥,陈宗镛,等.潮汐和潮流的分析和预报.北京:海洋出版社,1986.