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专利名称：陆海高程基准统一技术的制作方法
技术领域：
本发明是陆海高程基准统一技术，属于“大地测量学与测量工程”学科中的大地测量基准建立、完善与维持方面基础性工作和技术领域。
背景技术：
海洋区域的深度和陆地及海岛的高程均属于基础地理信息的垂直参量，在数据获取、处理和应用方面却采用不同的基准。建立两类基准间的相互关系，是实现陆海地理信息数据统一和集成表达的迫切现实需求。海面的动态涨落特性、传统海道测量技术的制约、以及主要面向航海图编制的服务目标等诸多方面的原因，使得海洋深度数据的获取、处理和表达采用特定的潮汐基准 面——海图深度基准面，简称深度基准面。在航海保障率和航道利用率的双重限制原则下，该面选取为接近但不一定超过潮位降落的最低限度的特征低潮面，在我国则定义为理论最低潮面。自深度基准面起算的海洋深度本质上是为应用方便定义的保守深度或保守水层厚度。而海洋中的潮波运动和特定地点的海面振动(潮位变化)均以无潮状态下的理想海面面为平衡面，因此，作为特征低潮面的深度基准面统称根据潮汐参数(调和常数)以潮汐振动的平衡面为参考面进行计算和确定。同时无潮状态下的理想海面在实用中以多年平均海面(简称平均海面)代替，所以，深度基准面实际上是以平均海面为起算面，以虽地而变的数值表示。传统的水深测量技术，通常是通过布设验潮站的方式，观测水位变化数据，通过水位数据分析结果确定深度基准面，并提供测量时刻自深度基准面到瞬时海面的动态水位高度，将其作为改正数，对瞬时水深数据进行改正，从而，将测定的随时间变化的瞬时水深归算至自深度基准面起算深度。因为深度基准面为一种特征低潮面，不计深度基准面确定本身的误差，尽管它也具有不随时间变化的特征，但该基准面确定的出发点是为航海用户提供具有足够安全系数的专题地理信息，而并非为保证获得海底地貌精细形态这类基础地理信息为目的。因此，目前的海洋深度表示基本不与国家统一的高程基准建立必然的联系。随着海洋开发利用和海洋工程建设的加快，陆海一体，海岛(礁)与周边海底统一协调的基础地理数据日渐成为面向多种应用需求的测绘信息保障样式，与这种信息服务模式相适应，需要实现国家统一的高程基准向海洋区域的延伸，建立国家高程基准与海洋区域内习用深度基准面之间的转换关系，经高程基准和深度基准的转换和统一实现陆海、岛海高程数据表达的一致。近年来，国际上在建立海洋深度基准与当地高程基准关系方面做了大量研究，并推动陆海地理信息统一工作的技术实施工作。典型的研究和成果应用工作包
括Ruth Adams. Seamless Data and Vertical Datums-Reconciling Chart Datum
with a Global Reference Frame，The Hydrographic Journal，No. 113，9-142004 ;FIGCommissions4 and 5Working Group4. 2，FIG Guide on the Development of a VerticalReference Surface for Hydrography,Copenhagen, denmark, 2006 ；Christian Andreasen,Vertical Datum Issue for Data Continuity from the Land to the SeafIoor,Proceedings of the Canadian Hydrographic Conference and National SuurveyorsConference 2008。国外在本技术领域的推动性工作的基本思想主要体现为选择地球椭球面这一光滑连续的规则几何形体面作为最基本的陆海无缝垂直基准面，验潮站水准点作为海域深度基准和其它相关潮汐基准的离散维持点，通过长期水位观测数据的统计计算或在调和分析基础上的解析计算，获得在水尺零点上的平均水位高度，以及深度基准面相对平均海面的垂直偏差，进一步根据水尺与水准点间的高差观测数据，确定平均海面和深度基准面在正高或正常高系统中的高程，经由水准点GNSS联测数据，确定平均海面和深度基准面的大地高。由分别表示在大地高系统和正高(或正常高)系统中的深度基准面高程，以合理的内插策略，建构深度基准面和高程基准之间的区域性转换与统一模型。本发明与现行方法的主要不同体现在(I)依据精密海洋潮汐模型构建深度基准面与平均海面垂直偏差的网格形式数值模型，不仅可扩大模型的覆盖区域，而且，在充分利用验潮站历史数据与潮波动力学方程同化技术基础上，保证潮汐调和常数及由此计算确定 的深度基准面质量可控；(2)利用海面地形模型作为深度基准面向国家高程基准转换的关系模型，可充分利用海面地形的长波特性，避免大地水准面误差和深度基准面大地高模型误差的叠加影响，在沿岸验潮站平均海面高程数据控制下，保证海面地形的表征与陆地地形共用相同的国家高程基准，并给出明确的转换精度指标。

发明内容
I、陆海高程基准统一技术，其特征在于通过建立海洋深度基准与正常高系统高程基准的联系，实现海域水深信息向高程基准的转换与统一，为陆海基础地理数据的集成提供垂直基准转换与统一的技术支撑。包括以下步骤I)深度基准面相对平均海面的数值模型表达；2)建立深度基准面与国家高程基准的联系；2、根据权利要求I所述步骤2)，关于建立深度基准面与国家高程基准的联系，计算和构建深度基准面正常高的网格模型，其特征在于，提出了利用海面地形模型作为过渡的高程基准和深度基准转换方法，其步骤为I)构建全球高程基准中的海面地形模型；2)全球高程基准海面地形模型的滤波与平滑；3)海面地形模型的基准调整至国家高程基准；4)确定深度基准向高程基准的转换模型；5)深度基准向高程基准转换的精度评估。


图I深度基准向高程基准转换的技术流程图2海面地形模型构建技术流程
具体实施方式
陆海高程基准统一技术实现的技术关键在于将海域深度基准面表达在国家高程基准体系中，建立两种基准垂直偏差的地理分布关系数值模型，从而实现深度基准向高程基准的转换与统一。深度基准面在我国被定义为理论最低潮面，实用中，由潮汐调和常数确定，含义是潮汐作用可能达到的理论最低限度，计算的原理性公式为
权利要求
1.陆海高程基准统一技术，其特征在于通过建立海洋深度基准与正常高系统高程基准的联系，实现海域水深信息向高程基准的转换与统一，为陆海基础地理数据的集成提供垂直基准变换与统一的技术支撑。包括以下步骤 1)深度基准面相对平均海面的数值模型表达； 2)建立深度基准面与国家高程基准的联系。
2.根据权利要求I所述步骤2)，关于建立深度基准面与国家高程基准的联系，计算和构建深度基准面正常高的网格模型，其特征在于，提出了利用海面地形模型作为过渡的高程基准和深度基准转换方法，其步骤为 1)构建全球高程基准中的海面地形模型； 2)全球高程基准海面地形模型的滤波与平滑； 3)海面地形模型的基准调整至国家高程基准； 4)确定深度基准向高程基准的转换模型； 5)深度基准向高程基准转换的精度评估。
3.陆海高程基准统一技术，其应用范围不仅限于陆地和海洋之间的高程基准统一变换，也适用于海岛(礁)与周边水域垂直基准变换与统一及高程数据的集成。
全文摘要
陆海高程基准统一技术，属于大地测量学与测量工程技术领域的发明专利。海洋区域的深度和陆地及海岛的高程均属于基础地理信息的垂直参量，在数据获取、处理和应用方面却采用不同的基准。建立两类基准间的相互关系，是实现陆海地理信息数据统一和集成表达的迫切现实需求。基于此，根据深度基准是一种特定低潮面，且通常以平均海面为参考面表达的现实，本发明提出了在利用潮汐模型构建深度基准面网格数值模型的基础上，通过建立在国家高程基准中表达的海面地形模型，实现深度基准面在国家高程基准中表达，完成海洋深度基准向陆地高程基准转换与统一的技术方法。
文档编号G01C5/00GK102798376SQ20121021280
公开日2012年11月28日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者暴景阳, 郭春喜, 周兴华, 章传银, 许军 申请人:暴景阳