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浙江省河海测绘院
摘要：水下地形测量的精度主要取决于水深测量精度以及平面精度，本文首先对测深误差进行分析，进一步建立海洋基础地理信息，可以有效地促进我国海洋的经济发展，是一项具有公益性和基础性的事业。
关键词：水下地形；潮位改正；误差估计
1引言
随着社会的进步经济的发展，我国的科学技术有了长足的进步，海洋科学也得到持续发展，但是人们对于海洋索取的资源也越来越多，比如空间资源、自然资源、便利的航运以及各种能源等等，为了能够更好地利用我国的自然资源，避免过度的开发和不合理的利用对我国的海洋资源造成损害，应该严格跟进海洋地理信息服务。水深测量作为海洋地理信息建立的基础工作，海洋测量是在测量船上，把瞬时海面作为参考面然后进行的测量活动，海洋测量受海洋潮汐的周期性影响，所以需要对测深值进行潮汐改正。改正方法有三种，分别是两站改正、多站改正以及单站改正。
2 测深误差分析
由于我国社会的进步，科学技术得到快速的发展，水下地形测量的测深手段也越来越多，下面我们通过以上几点进行测深误差的分析。
2.1水深测量误差
回声测声仪的工作原理就是通过声波传播的时间，然后可以计算得出水底和水面之间的距离。在实际的深度测量中，主要是波束角、时间测定、声速对测深精度产生影响。
2.2水面高程传递误差
测量海洋海底的高程时是依靠水面进行传递的。在进行水面高程传递时，首先要确定深度的基准面、测定潮位站水尺零点以及潮位改正的过程。
（1）潮位站水尺零点的测定误差
潮汐观测的准确度，一般情况下是通过潮位站水尺零点的精度来确定，潮汐测定是通过水准测量的方法进行测定的。在水准测量过程中会有很多因素会对影响测量结果，造成误差，比如测量的仪器、水准尺，以及观测过程中对于基准点的寻找等等因素都会影响水尺零点高程式出现误差。
（2）潮位观测误差
通过水尺观测的方法减少潮位观测的误差，水尺观测方法首先有一个固定的合适的观测位置，然后竖立验潮水尺，在水尺上读取三到四个瞬时水面观测值，最终取这三到四个读数的平均值作为该时刻的水位观测值。水尺观测法既简单又方便，但是受观测者的影响因素较大，在实际的测量中，用平均法消除了部分波浪影响，但是还存在一部分认为的随机误差，滤波性能不够稳定，测量数据精度不高。从目前来看，各个验潮站最常用的方法就是验潮井观测法，这种观测方法是通过特制的竖井，然后再引入海水中，使得井内和井外的水压相对平衡，通过浮子将记录数据的滚筒带动起来进行转动，记录下水面高程的变化。在海水与井的连通环节上，设置阻尼设备，这样可以有效地消除波浪造成的影响，加强了水位的准确的读数，但是也会引起水位的压缩或者水位的滞后。这种观测水位的方法就是通过现代化的通信科学技术来观测潮位的变化，可以进行自动的波浪的改正，提高观测精度。而且这种水位计观测法，体积设备较小，比较容易携带和使用。但是这种水位计观测法也具有缺点，就是要求传感器的制作过程必须认真严格。
（3）潮位改正误差’
在对潮位误差的改正过程中，必须将实际的水的深度值，换算为理论上的平均海面或者深度基准面的岛程，就是进行水位的改正。
潮位改正的数学公式为：
H=h.Hc
式中，H为理论深度基准面的高程。
h为实测的水深，
He为瞬时相对干理论深度基准面的潮位
上面公式的潮位误差分析不是针对大规模的海洋水深潮位的计算，只是简单的适用于某个小湖位的，而大规模的海洋水深潮位，应该设立多个验潮站进行验潮，然后进行内插的改正。断面潮位线性内插，是通过两个验潮站的水位观测数据，推算两站之间任意点处的水位值，其数学公式为：
Hx=Ha+（Hb-Ha）。Rax/Rab
式中：Hx为X点处某个时刻潮位的高度，
Ha、Hb分别为a、b两潮站某个时刻潮位的高度
Rab为测点距离验潮站b的距离
Rax为测点距离验潮站a的距离
该数学公式是将潮位的基准面以及各个验潮站之间的海面来作为商线进行处理，上述公式仅仅适用于测点恰好位于两验潮站连线上，而且潮差变化均匀的情况，在实际的测量中，海面为不规则的曲面，会给潮位内插带来误差，不适合采用这种测量方法。
3提高测深精度的措施
（1）声速改正
改正声速可以有效地提高测量的精度，具体措施在进行精度的测量前先进行含盐度以及水温的测量，然后再进行计算平均声速。
（2）波束角误差以及时间测定误差的改正
改正时间测定误差和波束角误差也可以提高测量精度，时间测定误差主要原因是技术问题，但是随着科技的进步，技术问題已经不是主要的误差来源，但是，波束角进行测量时主要是人工来判读，所以测量误差较难控制，只能通过模拟海底的特征，根据数字模型来修正。
（3）水面高程传递误差
水面高程传递误差会影响测量的精度，我们一般通过提高水准点的精度来改正潮位水尺零点的测定误差。要想改正潮位观测误差，应该通过采用先进的潮位传感器式水位计的观测方法代替人工观测的方法。
（4）在实际工作中，在风浪中船姿摇摆引起的误差由于不能即时测定摇摆的角度，所以一般会避免在中风浪中进行测量作业。
4.系统延时的综合误差
根据DGPS水深测绘系统的工作原理，在进行数据采集时，因计算机、信号传播延时以及附属设备响应等产生影响，从信号开始发射到进入信号计算机这整个过程中延迟，造成时间误差。
（1）差分GPS的时间延迟
由GPS水深测绘的原理就是通过移动台接收来自基准站差分改正。在移动台接收的过程中，移动GPS接收机首先要进行计算基准站差分改正数然后再对改正数发射，紧接着是接收差分信号然后观测卫星、差分改订三再次进行发送位鬣信息最后是计算机接收信号。在GPS定位的这个过程中，有两个方面的原因造成时间的延迟：第一是因为同基准站GPS接收机计算出差分改正数，经过数传机、数模转换到移动台的数传机，再经过第二次的数模转换最后进入移动台GPS接收机，中间产生时间的延迟；第二个原因是进入移动台GPS接收机的差分信号，经接收机进行处理计算最后送至计算机，再计算机进行计算和存储时产生时间延迟。
（2）测深仪、DGPS的同步误左
在DGPS水深测绘系统中，计算机在最后进行数据的记录观测，计算机能够从DGPS接收机位置信号束触发计算机记录平面位氍，对于来自测深仪的信弓，以此刻以后最近的一次深度数据，合并剑平面位簧上，这样就造成了深度值数据与平面定位数据的不同步，导致产生时问延迟。根据测深仪的工作原理，测深仪的接收电路和发射电路是循环的，也就是接收电路得到发射电路返回的信号后，再进行计算深度值，然后发射给计算机，再发射另外一个脉冲信号。因为深度值是不断变化的，所以接收和发射的时间间隔不固定，就要不能通过固定的时间来触发、控制测深仪的发射过程。所以，时间延迟不受人的控制。
（3）船舶姿态产生的平而位嚣误差
在进行安装差分GPS水深测绘系统时，应尽量将测深仪的换能器与GPS天线布置在同一平面上，但是在实际的测量过程中，由于船舶载体姿态左右进行摇晃，就容易造成换能器以及GPS天线的中心出现偏差，这种偏差在载体坐标系中分别表现在沿横轴以及纵轴方向的偏差。
5 结束语
随着社会的发展经济的进步，海洋测绘中验潮仪器也得到长足的发展，外海布设验潮仪也更加简单方便。在沿海岸线易于布设验潮仪的位置，不仅可以布设验潮仪，还能对外海潮汐进行观测，采用内插与外推相结合的潮位模式改正精度提高潮位。
参考文献：
[1]方果洪，郑文镇，陈棕镛等. 潮汐和潮流的分析和预报[M]. 北京：海洋出版社，2006.91-94.
[2]吴浩，田和纯. 基于余水位的潮位实时推算系统[J]. 水道港口，2011，32（6）：188-190.
[3]许俊，刘烟春，暴景洋等. 基于余水位的水位粗差探测与数据修复[A]. 中国测绘学会海洋测绘专业委员会第二十一届海洋测绘综合性学术研究讨论会论文集[C].2009：47-48.
[4]王正，桑锦，王季. 海洋潮位推算在水深测量中的应用[J]. 海洋测绘，2012，22（2）：163-165
摘要：水下地形测量的精度主要取决于水深测量精度以及平面精度，本文首先对测深误差进行分析，进一步建立海洋基础地理信息，可以有效地促进我国海洋的经济发展，是一项具有公益性和基础性的事业。
关键词：水下地形；潮位改正；误差估计
1引言
随着社会的进步经济的发展，我国的科学技术有了长足的进步，海洋科学也得到持续发展，但是人们对于海洋索取的资源也越来越多，比如空间资源、自然资源、便利的航运以及各种能源等等，为了能够更好地利用我国的自然资源，避免过度的开发和不合理的利用对我国的海洋资源造成损害，应该严格跟进海洋地理信息服务。水深测量作为海洋地理信息建立的基础工作，海洋测量是在测量船上，把瞬时海面作为参考面然后进行的测量活动，海洋测量受海洋潮汐的周期性影响，所以需要对测深值进行潮汐改正。改正方法有三种，分别是两站改正、多站改正以及单站改正。
2 测深误差分析
由于我国社会的进步，科学技术得到快速的发展，水下地形测量的测深手段也越来越多，下面我们通过以上几点进行测深误差的分析。
2.1水深测量误差
回声测声仪的工作原理就是通过声波传播的时间，然后可以计算得出水底和水面之间的距离。在实际的深度测量中，主要是波束角、时间测定、声速对测深精度产生影响。
2.2水面高程传递误差
测量海洋海底的高程时是依靠水面进行传递的。在进行水面高程传递时，首先要确定深度的基准面、测定潮位站水尺零点以及潮位改正的过程。
（1）潮位站水尺零点的测定误差
潮汐观测的准确度，一般情况下是通过潮位站水尺零点的精度来确定，潮汐测定是通过水准测量的方法进行测定的。在水准测量过程中会有很多因素会对影响测量结果，造成误差，比如测量的仪器、水准尺，以及观测过程中对于基准点的寻找等等因素都会影响水尺零点高程式出现误差。
（2）潮位观测误差
通过水尺观测的方法减少潮位观测的误差，水尺观测方法首先有一个固定的合适的观测位置，然后竖立验潮水尺，在水尺上读取三到四个瞬时水面观测值，最终取这三到四个读数的平均值作为该时刻的水位观测值。水尺观测法既简单又方便，但是受观测者的影响因素较大，在实际的测量中，用平均法消除了部分波浪影响，但是还存在一部分认为的随机误差，滤波性能不够稳定，测量数据精度不高。从目前来看，各个验潮站最常用的方法就是验潮井观测法，这种观测方法是通过特制的竖井，然后再引入海水中，使得井内和井外的水压相对平衡，通过浮子将记录数据的滚筒带动起来进行转动，记录下水面高程的变化。在海水与井的连通环节上，设置阻尼设备，这样可以有效地消除波浪造成的影响，加强了水位的准确的读数，但是也会引起水位的压缩或者水位的滞后。这种观测水位的方法就是通过现代化的通信科学技术来观测潮位的变化，可以进行自动的波浪的改正，提高观测精度。而且这种水位计观测法，体积设备较小，比较容易携带和使用。但是这种水位计观测法也具有缺点，就是要求传感器的制作过程必须认真严格。
（3）潮位改正误差’
在对潮位误差的改正过程中，必须将实际的水的深度值，换算为理论上的平均海面或者深度基准面的岛程，就是进行水位的改正。
潮位改正的数学公式为：
H=h.Hc
式中，H为理论深度基准面的高程。
h为实测的水深，
He为瞬时相对干理论深度基准面的潮位
上面公式的潮位误差分析不是针对大规模的海洋水深潮位的计算，只是简单的适用于某个小湖位的，而大规模的海洋水深潮位，应该设立多个验潮站进行验潮，然后进行内插的改正。断面潮位线性内插，是通过两个验潮站的水位观测数据，推算两站之间任意点处的水位值，其数学公式为：
Hx=Ha+（Hb-Ha）。Rax/Rab
式中：Hx为X点处某个时刻潮位的高度，
Ha、Hb分别为a、b两潮站某个时刻潮位的高度
Rab为测点距离验潮站b的距离
Rax为测点距离验潮站a的距离
该数学公式是将潮位的基准面以及各个验潮站之间的海面来作为商线进行处理，上述公式仅仅适用于测点恰好位于两验潮站连线上，而且潮差变化均匀的情况，在实际的测量中，海面为不规则的曲面，会给潮位内插带来误差，不适合采用这种测量方法。
3提高测深精度的措施
（1）声速改正
改正声速可以有效地提高测量的精度，具体措施在进行精度的测量前先进行含盐度以及水温的测量，然后再进行计算平均声速。
（2）波束角误差以及时间测定误差的改正
改正时间测定误差和波束角误差也可以提高测量精度，时间测定误差主要原因是技术问题，但是随着科技的进步，技术问題已经不是主要的误差来源，但是，波束角进行测量时主要是人工来判读，所以测量误差较难控制，只能通过模拟海底的特征，根据数字模型来修正。
（3）水面高程传递误差
水面高程传递误差会影响测量的精度，我们一般通过提高水准点的精度来改正潮位水尺零点的测定误差。要想改正潮位观测误差，应该通过采用先进的潮位传感器式水位计的观测方法代替人工观测的方法。
（4）在实际工作中，在风浪中船姿摇摆引起的误差由于不能即时测定摇摆的角度，所以一般会避免在中风浪中进行测量作业。
4.系统延时的综合误差
根据DGPS水深测绘系统的工作原理，在进行数据采集时，因计算机、信号传播延时以及附属设备响应等产生影响，从信号开始发射到进入信号计算机这整个过程中延迟，造成时间误差。
（1）差分GPS的时间延迟
由GPS水深测绘的原理就是通过移动台接收来自基准站差分改正。在移动台接收的过程中，移动GPS接收机首先要进行计算基准站差分改正数然后再对改正数发射，紧接着是接收差分信号然后观测卫星、差分改订三再次进行发送位鬣信息最后是计算机接收信号。在GPS定位的这个过程中，有两个方面的原因造成时间的延迟：第一是因为同基准站GPS接收机计算出差分改正数，经过数传机、数模转换到移动台的数传机，再经过第二次的数模转换最后进入移动台GPS接收机，中间产生时间的延迟；第二个原因是进入移动台GPS接收机的差分信号，经接收机进行处理计算最后送至计算机，再计算机进行计算和存储时产生时间延迟。
（2）测深仪、DGPS的同步误左
在DGPS水深测绘系统中，计算机在最后进行数据的记录观测，计算机能够从DGPS接收机位置信号束触发计算机记录平面位氍，对于来自测深仪的信弓，以此刻以后最近的一次深度数据，合并剑平面位簧上，这样就造成了深度值数据与平面定位数据的不同步，导致产生时问延迟。根据测深仪的工作原理，测深仪的接收电路和发射电路是循环的，也就是接收电路得到发射电路返回的信号后，再进行计算深度值，然后发射给计算机，再发射另外一个脉冲信号。因为深度值是不断变化的，所以接收和发射的时间间隔不固定，就要不能通过固定的时间来触发、控制测深仪的发射过程。所以，时间延迟不受人的控制。
（3）船舶姿态产生的平而位嚣误差
在进行安装差分GPS水深测绘系统时，应尽量将测深仪的换能器与GPS天线布置在同一平面上，但是在实际的测量过程中，由于船舶载体姿态左右进行摇晃，就容易造成换能器以及GPS天线的中心出现偏差，这种偏差在载体坐标系中分别表现在沿横轴以及纵轴方向的偏差。
5 结束语
随着社会的发展经济的进步，海洋测绘中验潮仪器也得到长足的发展，外海布设验潮仪也更加简单方便。在沿海岸线易于布设验潮仪的位置，不仅可以布设验潮仪，还能对外海潮汐进行观测，采用内插与外推相结合的潮位模式改正精度提高潮位。
参考文献：
[1]方果洪，郑文镇，陈棕镛等. 潮汐和潮流的分析和预报[M]. 北京：海洋出版社，2006.91-94.
[2]吴浩，田和纯. 基于余水位的潮位实时推算系统[J]. 水道港口，2011，32（6）：188-190.
[3]许俊，刘烟春，暴景洋等. 基于余水位的水位粗差探测与数据修复[A]. 中国测绘学会海洋测绘专业委员会第二十一届海洋测绘综合性学术研究讨论会论文集[C].2009：47-48.
[4]王正，桑锦，王季. 海洋潮位推算在水深测量中的应用[J]. 海洋测绘，2012，22（2）：163-165