海洋水準(zhǔn)測量海洋水準(zhǔn)面的測定

理論上來說，如果有了充分的重力測量數(shù)據(jù)，就可以利用斯托克斯積分公式求定大地水準(zhǔn)面至地球橢球面的差距，從許多個(gè)點(diǎn)上的這種差距便可得出大地水準(zhǔn)面的形狀。實(shí)際上，已有的重力數(shù)據(jù)不能滿足斯托克斯公式全球積分的要求，特別是海洋上的重力測量還有很多空白。因此，測定海洋大地水準(zhǔn)面最有效的手段是衛(wèi)星雷達(dá)測高技術(shù)。衛(wèi)星上的雷達(dá)測高儀向海面發(fā)射脈沖波，返回信號用快速反應(yīng)儀器監(jiān)測，從得出的信號時(shí)間延遲，可以推算由測高儀至瞬間海面的垂直距離ΔH。由于散射，雷達(dá)波束在海面上的射跡是一個(gè)圓。“測地衛(wèi)星”3號(Geos－3)的雷達(dá)波束在海面上的射跡的直徑約為 3000米。ΔH是由這個(gè)圓內(nèi)所有反射波加以平均后求得的，從而消除了海面短波長特征（海浪）的影響。已知衛(wèi)星軌道參數(shù)，可以算出衛(wèi)星對地球橢球面的高H。H -ΔH=Nm是瞬間海面對于橢球面的高。如果ΔH 中加入海面隨時(shí)間的變化的改正，則Nm為似平靜海面對于橢球面的高。如果采用大地水準(zhǔn)測量或海洋水準(zhǔn)測量得到海面地形ΔN，則由Nm減去ΔN，就得出大地水準(zhǔn)面至橢球面的差距N。2100433B

平均海面不是一個(gè)重力等位面，它相對于一個(gè)與之接近的等位面(大地水準(zhǔn)面)的起伏稱為海面地形。也有人把海面地形定義為海面相對于大地水準(zhǔn)面的高，這里有瞬間海面地形和似平靜海面地形之分。瞬間地面地形消除了海面隨時(shí)間的一些變化之后，得到似平靜海面地形。

測定近岸海域的海面地形，可采用大地水準(zhǔn)測量法，即在沿岸設(shè)置若干個(gè)驗(yàn)潮站測定當(dāng)?shù)仄骄Ｃ?。以某一站的平均海面作為高程起算的重力等位?大地水準(zhǔn)面)，再以精密水準(zhǔn)測量聯(lián)測其他各站的平均海面高程。若平均海面是一個(gè)等位面，則聯(lián)測的高程都為零。實(shí)際上它們并不為零，所出現(xiàn)的差值就是海面地形。

測定深海域的海面地形，可以采用海洋水準(zhǔn)測量法。這種方法是把大洋深處（1000～4000米）的等壓面看成是一個(gè)等位面，通過測定海水分層的溫度、密度，再利用基本的流體靜力方程，計(jì)算出平均海面相對于這個(gè)等位面的力高。

定水下運(yùn)載體的位置，主要采用船載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。它是利用質(zhì)量的慣性來測量運(yùn)載體的加速度，然后由電子計(jì)算機(jī)對它進(jìn)行兩次時(shí)間積分，求得運(yùn)載體的位置。這種方法的主要問題是會產(chǎn)生系統(tǒng)的漂移,因此每隔一定時(shí)間,需要利用其他定位方法進(jìn)行訂正。

岸海域的定位可用常規(guī)陸地大地測量方法和電磁波測距技術(shù)解決。較遠(yuǎn)海域的定位需要利用人造衛(wèi)星、聲吶(聲學(xué)導(dǎo)航和測距系統(tǒng))和各種無線電定位系統(tǒng)，其中衛(wèi)星技術(shù)對于海面定位有重要意義。它的優(yōu)點(diǎn)是可以全天候作業(yè)，作用范圍不受限制。利用聲吶技術(shù)進(jìn)行海面定位，是以海底控制網(wǎng)為依據(jù)，由海面船艦向其中一個(gè)陣列的各控制點(diǎn)測距，確定船艦的位置。

海底控制網(wǎng)是各種海洋測量和航海定位工作的基礎(chǔ)。 海底控制網(wǎng)中的控制點(diǎn)是安置在海底的一些聲應(yīng)答器，它們的三維位置是以統(tǒng)一的大地基準(zhǔn)為參考，利用聲學(xué)測距技術(shù)測定的。當(dāng)以海底控制網(wǎng)為依據(jù)測定一點(diǎn)的位置時(shí),必須由這點(diǎn)至少向3個(gè)已知點(diǎn)測量距離。因此，海底控制網(wǎng)要以陣列的形式來布設(shè)，每一陣列至少有3個(gè)應(yīng)答器T1、T2、T3。測定海底控制點(diǎn)U 的方法是借助于海面上的測量，建立已知點(diǎn)同海底控制點(diǎn)之間的聯(lián)系。已知點(diǎn)可以是陸地上的大地控制點(diǎn)，也可以是空間控制點(diǎn)──已知位置的人造衛(wèi)星。從海面測量船上，用聲學(xué)方法根據(jù)聲波經(jīng)歷的時(shí)間測量至海底控制點(diǎn)的距離，同時(shí)用電磁波測距技術(shù)（測量距離），或用攝影測量方法(測量方向)，或用多普勒技術(shù)（測量距離差）測定相對于（陸地上的、衛(wèi)星上的）已知點(diǎn)的位置。

主要用于測定深海海域的海面地形。包括：①位差一距水準(zhǔn)測量，是將海面的等壓面視作等位面，通過測定海水分層的溫度、密度，用基本流體靜力方程計(jì)算平均海面相對于等位面的力高；②地轉(zhuǎn)流水準(zhǔn)測量，是通過測定海面的流速，用地轉(zhuǎn)平衡方程（表征水平方向的科氏力與壓力的水平分量之間平衡關(guān)系的方程，當(dāng)此方程被滿足時(shí)海水將穩(wěn)定且均勻流動）確定兩點(diǎn)之間的海面地形之差的；③連通管水準(zhǔn)測量。

為工程勘測設(shè)計(jì)與施工所進(jìn)行的水準(zhǔn)測量。一般分為：（1）建立高程控制網(wǎng)，供工程勘測設(shè)計(jì)和施工用；（2）線路水準(zhǔn)測量，測定沿某一線路的地面高低起伏，供縱斷面設(shè)計(jì)和施工用；（3）面水準(zhǔn)測量，測定某一定面積內(nèi)的地面高低起伏，供土方工程的設(shè)計(jì)和施工用。其測量的精度按工程的要求來決定，一般相當(dāng)于或低于四等水準(zhǔn)測量。2100433B

大地水準(zhǔn)測量直接利用高差計(jì)算某點(diǎn)的高程,稱為高差法;利用視線高程計(jì)算某點(diǎn)的高程稱為儀高法.儀高法僅使用于安置一次儀器求出多點(diǎn)高程的情況.

國家水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)成一等、二等、三等、四等4個(gè)等級。現(xiàn)用的水準(zhǔn)測量規(guī)范為：GBT_12897-2006_國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范與GBT_12898-2009_國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范。工程上常用的水準(zhǔn)測量為：三、四等水準(zhǔn)測量；等外水準(zhǔn)測量。

三、四等水準(zhǔn)測量主要技術(shù)要求如下：