《海洋测绘技术》课件 第四章 水深测量-（4.2）

第四章水深测量——测深线的布设原则和方法

水深测量是以水面船只进行断面测量为主，作业时又看不见海底地貌的起伏。因此要完善地显示海底地貌，发现航行障碍物，必须研究测深线的间隔与方向。

第四章水深测量——测深线的布设原则和方法

测深密度是指单位面积内深度点的多少而言。它与显示海底地貌的关系，由不同的海区和测图比例尺而定。如下图所示，该图测量时采用图上1厘米的测深点间隔进行的测量，在实际的测量中，可以按一定的距离或相同的时间间隔来设计定位点之间的距离，测深线为设计的航线。外业时指挥船只沿着测深线航行，在图上按照一定的距离进行定位和测深，在对应的定位点上标绘出相应的水深，如图所示。

经过对水深进行所有的改正（包括声速改正、吃水改正、潮汐改正之后），即可在图上按照水深的变化绘制出0米、2米和5米的等深线。这样就可以通过等深线的走向确定海底地貌的变化。第四章水深测量——测深线的布设原则和方法

不难得出结论：一般地说，密度越大海底地貌显示得越完善。当然，疏与密要根据实际情况掌握适度。测深密度是由测深线间隔与测深线上深度点的间隔来确定。应用回声测深仪测深，深度点的间隔很容易满足。测深密度问题主要是测深线的间隔问题。

第四章水深测量——测深线的布设原则和方法

测深密度是由测深线间隔与测深线上深度点的间隔来确定的。应用回声测深仪测深，深度点的间隔很容易满足。测深密度问题主要是测深线的间隔问题。测深线的间隔是根据海区在国防和经济建设上的地位，海区的水深、底质，地貌起伏的状况，以及测深仪器的覆盖范围而定的。总之既要满足需要又要经济为原则。具体处理方法有两种：

一种是：规定图上主测深线的间隔为1厘米的情况下，根据上述原则确定海区的测图比例尺。

另一种:是根据上述原则先确定实地上主测深线间隔，再取其图上相应的问隔如6、8、10毫米，最后确定测图比例尺。第四章水深测量——测深线的布设原则和方法我国规定如下：

1、港池以及一些面积较小但较重要的岛屿以1：5000施测。

2、港湾、锚地、狭窄水道、岛屿及其它有较大军事价值的海区，以1：10000比例尺施测。

3、开阔的港湾，地貌较复杂的沿岸海区及多岛屿海区，以1：25000比例尺施测

4、地貌不太复杂的沿岸开阔海区，以1：50000比例尺施测。近海海区以1：100000、1：200000或1：500000比例尺施测。

5、每幅图包含较大的范围，各地段的情况不尽相同．因此规定测深线的间隔为1厘米(图上)的前提下，对有些地段根据实际情况，适当处置。第四章水深测量——测深线的布设原则和方法

测深线的方向

研究测深线方向的目的，在于在测深线间隔一定的情况下，如何更加完善地显示海底地貌，和更易于发现航行障碍物。

选择测深线方向的原则如下：1、有利于完善地显示海底地貌

海底地貌是陆地地貌的延伸，加上受波浪、沉积物流、河流等的影响，一般垂直海岸方向的坡度大，地貌变化较复杂，而平行海岸方向的坡度小、地貌变化简单。因此，应选择坡度大的方向布设测深线，亦即在平直开阔的海岸，测深线方向应垂直等深线或海岸的总方向，这样有利于完善地显示海底地貌。

第四章水深测量——测深线的布设原则和方法第四章水深测量——测深线的布设原则和方法2、有利于发现航行障碍物测深线方向选择得适当，可发现一些过去不知道的航行障碍物，平直开阔的海岸，测深线垂直海岸总方向，有利于发现水下沙洲、浅滩等航行障碍物，该区的沉积物与海岸大致平行。第四章水深测量——测深线的布设原则和方法3、有利于工作

在海底平坦的海区，可根据工作上的方便选择测深线的方向，以利于船只锚泊与比对，减少航渡时间。此外，在可能情况下，测深线不要过短，以免经常换测深线，也不要经常变换测深线方向。第四章水深测量——测深线的布设原则和方法测深线的布设原则1、主测深线方向

应垂直等深线的总方向；对狭窄航道，测深线方向可与等深线成45度角。测深线垂直于水流方向

测深线与水流轴线成45°方向测深线成辐射线方向

第四章水深测量——测深线的布设原则和方法测深线的布设原则1、主测深线方向

应垂直等深线的总方向；对狭窄航道，测深线方向可与等深线成45度角。测深线垂直于水流方向

测深线与水流轴线成45°方向测深线成辐射线方向2、测深线间隔的确定应顾及海区的重要性、海底地貌特征和水深等因素。

（1）、原则上主测深线间隔为图上1cm。（2）、对于需要详细探测的重要海区和海底地貌复杂的海区，测深线间隔应适当缩小，或进行放大比例尺测量。螺旋形测深线间隔一般为图上0.25cm，辐射线的间隔最大为图上1cm，最小为0.25cm。

第四章水深测量——测深线的布设原则和方法3、

检查线的方向

检查线是用来检查测深线的水深是否正确的一个手段，布设检查线时，其方向应尽量与主测深线垂直，分布均匀，并要求布设在较平坦处，能普遍检查主测深线。检查线总长应不少于主测深线总长的5％。检查时，取测深线和检查线交会点（一般取1毫米以内的点）的测深线的水深和检查线的水深进行比较。检查的要求应该与《海道测量规范》（GB12327—1998）为标准。第四章水深测量——测深线的布设原则和方法4、补充测线的布设

补充测深线主要用于局部重要海域的加密测深和对礁石、沙嘴、沉船等的探测

第四章水深测量——测深线的布设原则和方法平均海面

1、平均海面的定义与算法平均海面亦称海平面。某一海域一定时期内海水面的平均位置。是大地测量中的高程起算面，由相应期间逐时潮位观测资料获得，高度一般由当地验潮站零点起算。

假如水位观测是连续曲线y(t)，则T时间内的平均海面可表示为：式中的MSLT为平均海平面高度。第四章水深测量——平均海平面一般情况下验潮站的水位观测值取为时间间隔为一小时的观测序列，因此，实际计算时常用的方法是直接对一定时间周期（同时也近似地认为潮汐周期：如24小时、一个月、一年和多年等）的观测值直接取算术平均。

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h为水位观测值，n为观测个数，对于一天的观测取其值为24，一个月、一年和多年均取实际观测个数，也可以由短期平均海面计算长期平均值，即在日平均海面的基础上计算月平均海面、而由月平均值求年均值及多个年均值求多年平均值。这些平均海面分别称为日、月、年和多年平均海面。第四章水深测量——平均海平面2、平均海面的稳定性由于所取的观测时间长度不可能刚好为各分潮的整周期，因此，平均海面受剩余潮汐成分的影响，而且短期平均海面还包含着长周期分潮的贡献。另外，非潮汐因素（主要由气象原因引起）在不同的时间长度内表现为不同的性质，在足够长的时间内可视为噪声，而短时间内则表现为信号，即具有一定的规律性。这使得不同时间长度的平均海面稳定性不同。

第四章水深测量——平均海平面

各年平均海面的计算值可视为对理想的无扰动海面的等精度观测值，按直接平差原理得到的、作为理想无扰动海面估计值的、多个年平均海面的、平均值及作为单位权方差估值的各年平均海面的精度指标：

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（5-23）而多年平均海面的方差为：

（5-24）可见，随着年数n的增加，多年平均海面具有较高的精度，可视为理想的无扰动海面，并可作为其它时间尺度平均海面变化的比较基准。

第四章水深测量——平均海平面方国洪等1986对中国近海不同时间长度的平均海面与多年平均海面的最大偏差进行了统计，统计结果如表5-4所示：表5-4中国海区不同时间尺度平均海面变化量观测时间1月3月半年1年2年5年平均海面与多年平均海面的最大偏差(cm)6040251085平均海面的精度要求，可计算多年平均海面计算所需年数n：

（5-25）第四章水深测量——平均海平面在以往的研究中，通常以95％的置信概率定义多年平均海面的精度，并将该精度意义下的误差量值取为l厘米。此时需引入年平均海面服从正态分布的假设：由

（5-26）得：

（5-27）即：

（5-28）第四章水深测量——平均海平面

由此得到在95％概率意义下中国沿海几个验潮站达到lcm平均海面所需观测年数（表4-1）。表4-1中国沿海几个重要验潮站1cm精度平均海平面所需要观测年数验潮站威海乳山口连云港营口秦皇岛塘沽所需年数(年)1816175028118平均海面的长期趋势性变化，特别是海面上升在近几十年来已引起大地测量学家和海洋学家甚至政治家的广泛关注，成为多学科交叉研究的课题之一。绝对海平面变化主要受全球性因素如温室效应引起的极地冰盖融化等因素引起的，它对稳定的平均海面的确定有一定的影响。第四章水深测量——平均海平面国家高程基准

目前，世界各国或地区均以一个或几个验潮站的长期平均海面定义高程基准。美国以波特兰验潮站、日本以东京灵岸岛验潮站、欧洲地区以阿姆斯特丹验潮站的多年平均海平面定义各自的高程基准面。我国采用的1954年黄海平均海面基准和1985黄海高程系

第四章水深测量——平均海平面虽然在单个验潮站实际观测的潮高变化与平衡潮理论给出的理论潮高有很大差别,各种频率成分(分潮)的贡献与这些频率成分之间的理论比值也不同，但实际海洋必然要在天文引潮力的源动力下作相同频率的振动，或海水系统对引潮力各分量做出频率成分相对应的响应。

因而可以将实际潮汐分成许多有规律的分振动，这些分离出来的具有一定周期、一定振幅的分振动就叫分潮。第四章水深测量——深度基准面第四章水深测量——深度基准面

确定深度基准面，不同的国家采用的方法不同。1、以平均大潮低潮面作为深度基准面

（国家有：意大利、南斯拉夫、德国、希腊、丹麦、比利时、加拿大、巴拿马、阿根廷等）

第四章水深测量——深度基准面2、以最低潮位作为深度基准面（国家有：法国、西班牙、葡萄牙、巴西）

第四章水深测量——深度基准面3、以平均低潮面作为深度基准面（国家有：美国（大西洋沿岸）、瑞典、荷兰）4、以平均低低潮面作为深度基准面

（国家：美国（太平洋沿岸、阿拉斯加）菲律宾、夏威夷）

第四章水深测量——深度基准面5、以略最低低潮面作为深度基准面（国家有：印度、日本、中国）

第四章水深测量——深度基准面6、理论的深度基准面

理论深度基准面由苏联科学家佛拉基米尔提出。第四章水深测量——