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第35卷第3期2021年3月北京测绘BeijingSurveyingand MappingVol35No3March2021引文格式：张毅胜•基于T/P卫星测高数据的海平面变化研究北京测绘，2021,35(3)335339.DOI：10.19580/ki.1007-3000.2021.03.011基于T/P卫星测高数据的海平面变化研究张毅胜(广东省国土资源测绘院，广东广州510500)［摘要］本文以T/P系列卫星测高数据为研究基础，对各月份数据进行共线处理，对各交叉点进行平差，从而得到海面高，然后对海面高程异常值进行计算，通过对T/P卫星同时在轨阶段测高数据进行综合分析分析，得到中国近海及邻域的平均偏差数据，分别是T/P与Jason-1的差值为一11.76cm,Jason-1与Jason-2的差值为9.60cm,Jason-2与Jason-3的差值为2.42cm，并进行海面高异常改正，建立了研究海域25年的海面高异常序列。
对得到海面高异常序列进行分析，得到黄海、东海的海平面上升速率分别为2.68、288mm/a。
［关键词］卫星测高数据；中国近海；海平面异常；海平面变化［中图分类号］P228.3［文献标识码］A［文章编号］1007-3000(2021)03-0335-050引言近年来全球气候变暖，两极冰盖减少，海平面也随之升高，海平面的升高会带来海岸侵蚀,严重还会造成盐水入侵、洪涝等灾害，给人类的生存环境和生命财产安全带来严重威胁［1］。
中国作为一个拥有1.8X104km大陆海岸线的国家，发达地区主要位于沿海区域。
近年来，越来越多的研究表明，在全球平均海平面上升的背景下，中国海洋沿岸的海平面也正在上升［3］,因此，深化中国近海海平面变化的研究迫在眉睫。
利用验潮数据得到的海面高数据结果精度较高、时间序列长⑷，但由于沿海验潮站、船测等传统的海洋观测手段存在测量成本高、分布不均匀、测量周期长重复性差等缺点，而利用卫星测高技术可以在较短时间内获取大空间尺度的海洋观测信息［6］，使其成为研究海平面变化的重要手段之一。
浅析单波束测深精度的影响因素及提升措施陆星浩1 郭增长2 连增增2发布时间：2021-10-06T06:55:45.330Z 来源：《基层建设》2021年第18期作者：陆星浩1 郭增长2 连增增2 [导读] 对单波束水深测量技术中影响测深精度的因素进行研究，指出影响数据精度的误差类型和来源，并对各种误差的特点进行分析，在综合各种因素的基础上重点从波束角、声速、延时、姿态、测线布设5个方面进行讨论，提出相应方面的测深精度提升措施，确保测深的高精度、高质量要求。
河南理工大学河南焦作 454150摘要：对单波束水深测量技术中影响测深精度的因素进行研究，指出影响数据精度的误差类型和来源，并对各种误差的特点进行分析，在综合各种因素的基础上重点从波束角、声速、延时、姿态、测线布设5个方面进行讨论，提出相应方面的测深精度提升措施，确保测深的高精度、高质量要求。
关键词：单波束；水深测量；影响因素；精度0 引言海洋测绘是海洋科学技术的其中一部分，海洋科学技术属于测绘科学与技术学科的一个重要分支，在政治、经济、科研和海洋资源开发及利用方面都发挥着不可替代的作用，尤其处于新世纪海洋空间全面开发的全新时代，海洋活动日益增多，对于海洋的探索和现代化建设正在全面展开，但是人类在海洋开发利用方面还面临着许多问题，最重要的就是海洋探测的技术手段和探测设备落后，这也使得海洋测绘落后于其他学科的发展[1][2]。
水深测量作为一项基础性的工作，随着海洋资源和空间的开发利用而使其自身需求不断增多，同时伴随着的是水深测量技术和手段的不断发展和完善，现如今单波束测深技术以其自身的便捷性、易操作、成本低等优势仍被广泛的应用于海洋及湖泊的水深测量工作中。
单波束测深包括传统验潮测量和RTK无验潮测量两种方法[3]，虽然两种方法都可以满足常规特定条件下的水深测量要求，但是其测深过程的各种影响因素会给测量结果带来较大干扰，给水深测量过程的效率和测深数据的精度带来影响。
*第 34 卷第4 期2 0 1 4 年 8 月大 地 测 量 与 地 球 动 力 学JOU ＲNAL OF GEODESY AND GEODYNAMICSV o l 〃 34 N o 〃 4 Au g 〃 ，2014文章编号: 1671-5942( 2014) 04-0056-04由 TOPEX / Poseidon 和验潮站监测香港海平面变化胡志博1，2) 郭金运1，2) 谭争光1，2) 常晓涛3)⎛ 1) 山东科技大学测绘科学与工程学院，青岛 266590 ⎫ 2) 海岛( 礁) 测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室，青岛 266590 ⎪⎝ 3) 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心，北京 ⎪ 101300 ⎭摘 要 利用 TOPEX / P o seid o n 卫星测高资料和验潮站资料计算了 1994 ～ 2000 年香港邻近海域的年均和季均海平面变化。
结果表明，两种数据得到的海平面变化过程具有很好的同步性，但由 T / P 卫星测高资料得到的绝对海 平面上升速率为 7〃 73 mm / a ，比由验潮站数据得到的 12〃 18 mm / a 相对海平面上升速率低 4〃 45 mm / a 。
对比同时期 香港验潮站处的陆地沉陷速率表明，卫星测高数据与验潮站数据推出的验潮站陆地垂直运动速率，可以用来验证 和估算验潮站处的地面升降运动。
关键词 TOPEX / Poseidon; 验潮站; 海平面变化; 地面升降; 香港 中图分类号: P227文献标识码: ASEA LEVEL VA ＲIATION IN HONG KONG DETE ＲMINED WITH TOPEX / POSEIDON AND TIDE GAUGEHu Z hibo1，2)，G u o Jinyun1，2)，T a n Z hengguang1，2)and Chang Xiaotao3)⎛ 1) College of Geomatics ，Shandong University of Science and Technology ，Qingdao266590 ⎫2) Key L aboratory of S urveyi ng a nd Mappi ng T echnology on Island a nd Ｒeef o f NGSMG ，Qingdao 266590 ⎪⎝ 3) Satellite S urv eying and Mapping A pplication C enter of NASMG ，Beijing ⎪ 101300⎭A b s t r a c t T OPEX / Poseidon ( T / P ) altimeter data and tide gauge data f r om 1994 t o 2000 w ere used f or a nal y -z ing the annual and quarter sea level variation on the coast of Hong K ong 〃 T he results s how that processes of sea l ev- el variation obtained w ith T OPEX / Poseidon ( T / P ) altimeter and tide gauge data are synchronous 〃 T he relative rising rate of sea level f r om the tide gauge is 12〃 18mm / yr ，and the rising rate of absolute sea level obtained f r om T / P is 7〃 73mm / yr ，w hich is 4〃 45mm / yr less than the f ormer 〃 T hat means that it is possible t o speculate the ground s ub- sidence in Hong K ong by using the satellite altimeter data and tide gauge data 〃Key words: TOPEX / P oseidon; tide gauge; sea-level change; ground subsidence; Hong Kong海平面变化直接关系到生存环境的变化，特别 是在人口稠密的地区，如香港及其沿岸地区［1］。
2018年中国研究生数学建模竞赛D 题基于卫星高度计海面高度异常资料获取潮汐调与常数方法及应用1、 潮汐潮流现象的研究意义海洋潮汐就是在天体引潮力作用下形成的长周期波动现象,在水平方向上表现为潮流的涨落,在铅直方向上则表现为潮位的升降。
潮汐潮流运动就是海洋中的基本运动之一,它就是动力海洋学研究的重要组成部分,对它的研究直接影响着波浪、风暴潮、环流、水团等其她海洋现象的研究,在大陆架浅海海洋中,对潮汐潮流的研究更具重要性。
海岸附近与河口区域就是人类进行生产活动十分频繁的地带,而这个地带的潮汐现象非常显著,它直接或间接地影响着人们的生产与生活。
潮汐潮流工作的开展与研究,可为国防建设、交通航运、海洋资源开发、能源利用、环境保护、海港建设与海岸防护提供资料。
例如,沿海地区的海滩围垦、农田排灌,水产的捕捞与养殖,制盐,海港的选址及建设,以至于潮能发电等活动,无不与潮汐潮流现象有着密切的关系。
2、 潮汐潮流数值模拟所面临的问题区域海洋潮汐的数值模拟需要提供开边界的水位调与常数,而开边界的水位调与常数,或者来源于观测、或者来源于全球海洋潮汐的数值模拟;而全球海洋潮汐的数值模拟,相当耗费资源。
虽然目前有国外学者或研究机构,能够提供区域海洋潮汐的调与常数,但实质上的评价结果难以令人满意。
从区域海洋潮汐的数值模拟的现状来讲,四个主要分潮(2M 、2S 、1K 、1O )的单一分潮的数值模拟与同化可以得到令人满意的结果,但其它分潮(等)的单一分潮的数值模拟与同化,结果却差强人意;这意味着其它分潮的数值模拟,只有与四个主要分潮同时进行数值模拟,才能得到可以接受的结果。
从具体操作来讲,其它分潮由于相对较弱,导致模拟结果的精度难以提高。
长周期分潮()的获取,目前已有基于全球长周期分潮数值模拟手段的报道,但其面临的困境,与其它较弱分潮面临的困境没有差别。
从各分潮的调与常数获取的发展史来说,通过对已有观测结果进行插值曾经就是首选,但发展过程中逐渐被数值模拟方法所取代。
利用压力式水位计开展临时观测潮位的方法吕富良（国家海洋局北海预报中心，青岛，266033）摘要：在海洋开发、港口建设、海洋环境评价等缺少潮汐资料的岸段，为了解当地潮汐变化，推断建设海域的潮汐规律，应建立临时验潮观测点。
本文详细介绍了临时验潮观测点选址、压力式水位计保护辅助测量装置制作和测量计算观测点的潮高基准面高程等方法。
关键词：验潮观测点，压力式水位计，辅助测量装置，潮高基准面高程1 引言潮位观测是海洋环境监测中十分重要的观测项目之一，通常采用浮子式、压力式、声学式等验潮仪或水尺进行观测。
获取准确的潮位资料，对了解当地的潮汐类型、变化规律和水位变化等要素以及防灾减灾和海洋工程建设等具有重要意义。
压力式水位计因其工作原理和观测方式，目前在海洋站潮汐观测项目上还没有被普遍使用，大多数海洋站都建有专门的验潮井，采用浮子式验潮仪来进行潮位观测，以保证获得长期的、连续的和准确的潮位监测资料。
但是在漫长的海岸线上正规验潮站点数量极为有限，观测的潮汐数据不能精确表现远距离海港、海湾和地区的潮汐变化。
为适应海洋开发、港口建设、海洋环境评价等需要，在缺少潮汐资料的近岸海洋工程建设地段，可因地制宜根据需要建立临时潮汐观测点，获取当地潮位资料，以对工程建设提供需要。
浮子式验潮仪成本太高，声学式验潮仪因体积较大而不易安装，水尺观测依靠人工读数、数据少精度不够。
相比而言，压力式水位计因其体积小、安装方便，能获取较精确的高时间密度的数据，而在临时监测工作中广为使用。
本文作者在东营市海堤建设、青岛市警戒潮位测定、胶州湾防风暴潮灾害研究等海洋工程建设外业工作中，多次安装使用过压力式水位计，进行临时潮位观测，获取了当地潮汐数据，并通过对较短的时间内获取的潮位资料进行分析，推断出建设海域的潮汐规律，满足了有关工程需要。
文中将以600LS压力式水位计为例，对观测站点选择、安装方法、数据处理、注意事项等进行详细地介绍。
2 原理与方法2.1 压力式水位计600LS水位计是透气式应力传感器，体积较小，内置4节5号碱性电池，可放入5cm直径的测井中测量水位、流量、海水温度和电导率。
如何升高或降低海拔高程基准面高程基准面又称“水准零点”，是地面点高程的起算面。
不同地点上，通过验潮站长期观测所得的平均水面存在差异，如中国青岛、黄河口、吴淞口、坎门等验潮站所测得的各平均海水面均不相同，为统一全国的高程系统，选用一个平均海平面为高程基准面。
中国规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平均海水面为全国统一高程基准面，由其他不同高程基准面推算的高程均归化到统一高程基准面上。
凡由该基准面起算的高程，统称为“1956年黄海高程系统”。
一、高程基准面定义高程基准面：就是地面点高程的统一起算面，由于大地水准面所形成的体形--大地体是与整个地球最为接近的体形，因此通常采用大地水准面作为高程基准面。
大地水准面是假想海洋处于完全静止的平衡状态时的海水面延伸到大陆地面以下所形成的闭合曲面。
事实上，海洋受着潮汐、风力的影响，永远不会处于完全静止的平衡状态，总是存在着不断的升降运动，但是可以在海洋近岸的一点处竖立水位标尺，成年累月地观测海水面的水位升降，根据长期观测的结果可以求出该点处海洋水面的平均位置，人们假定大地水准面就是通过这点处实测的平均海水面。
长期观测海水面水位升降的工作称为验潮，进行这项工作的场所称为验潮站。
根据各地的验潮结果表明，不同地点平均海水面之间还存在着差异，因此，对于一个国家来说，只能根据一个验潮站所求得的平均海水面作为全国高程的统一起算面--高程基准面。
二、各地高程基准面情况新中国成立后的1956年，我国根据基本验潮站应具备的条件，认为青岛验潮站位置适中，地处我国海岸线的中部，而且青岛验潮站所在港口是有代表性的规律性半日潮港，又避开了江河入海口，外海海面开阔，无密集岛屿和浅滩，海底平坦，水深在l0m以上等有利条件，因此，在1957年确定青岛验潮站为我国基本验潮站，验潮井建在地质结构稳定的花岗石基岩上，以该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求的平均海水面作为我国的高程基准面。
第20卷第6期2005年6月地球科学进展A DVANCE S I N E AR TH S C I ENC EV o l.20 N o.6J u n.，2005文章编号：1001-8166（2005）06-0643-06利用T/P海面高度数据校验验潮站地面升降的初步研究*崔树红，谢志仁①，钟鹤翔，信忠保（南京师范大学地理科学学院，江苏 南京 210097）摘 要：利用T O P E X/P o s e i d o n卫星1993—2001年的海面测高资料提取了上海和江苏临近海域这9年间的绝对海面变化信息，并与该区域6个验潮站的同时段潮位记录数据进行了对比分析。
研究结果表明根据T/P海面高度数据提取的月均海面变化曲线与同海区验潮站测得的同期海面变化过程具有相当好的一致性和同步性，但是根据潮位序列得出的9年平均海面上升速率值均大于根据卫星资料得出的上升速率值。
由于卫星测高数据是严格建立在地心坐标基础上的，因此二者的差异在很大程度上应与验潮站所在地点的地面沉降有关。
值得注意的是经过地面沉降校正的上海吴淞验潮站数据得出的9年平均海面上升速率值仅比卫星测高结果大0.43m m/a，而江苏省射阳河口至三条巷之间5个未经地面沉降校正的验潮站得出海面上升速率与卫星测高结果之间的差值在0.95～3.01c m/a之间，并呈向北递增趋势。
这一对比结果反映该岸段近期的地面沉降速率可能有自南向北增大的趋势，其量值有可能达到年厘米量级。
关 键 词：海面变化；地面升降；卫星测高；T/P卫星；验潮站中图分类号：P228；P715 文献标识码：A0 引 言传统的海面变化研究方法［1］的直接研究对象是建立在陆地坐标系之上的海面相对于陆地的升降变化，即所谓相对海面变化。
如何将这一海陆相对变化量中所蕴含的海面和地面相对于地心之间距离的变化量（所谓绝对变化量）分离、提取出来是海面变化研究者长期追寻却很难达到的一个终极目标［23］。
近10年来卫星测高技术的发展和实测数据的积累为实现这一意义重大却困难重重的目标提供了崭新的思路和方法［4］。
如1992年8月美国和法国联合发射的T O P E X/P o s e i d o n（T/P）［5～8］卫星已经积累了10多年与验潮站测量精度相接近的全球海面高度测量数据［9］。
卫星测高资料确定绝对海面变化而验潮站资料确定相对海面变化，通过这两种资料的对比显然有可能提取出验潮站所在陆地的地面绝对升降变化信息［10～12］。
本文通过江苏中部至长江口近岸海域1993—2001年期间同时段同区段的T/P测高资料与验潮站资料的对比分析，对该岸段的海面—地面变化速率以及根据卫星资料校验地面升降速率的方法进行探讨。
1 数据来源及处理方法本文中所用的卫星测高数据是由美国德克萨斯大学空间研究中心（U T CR S）提供的T/P卫星海面高度距平（S S H A）网格化数据记录，数据周期为10天，数据长度是1992年12月21日至2002年6月12日（第10～360周期），数据空间分布为65°N～* 收稿日期：2004-07-28；修回日期：2004-10-21.*基金项目：国家自然科学基金项目“长江三角洲地区海面—地面系统模型研究”（编号：40171008）资助. 作者简介：崔树红（1979-），女，河北邢台人，硕士研究生，主要从事遥感与地理信息系统方面的研究. E-m a i l：s h＿c ui＠163.c om①通讯作者：谢志仁（1945-），男，浙江上虞人，教授，博导，主要从事海面变化及其趋势预测研究. E-m a i l：x i e z h i r en ＠n j n u. e du. c n65° S ，180° E ～180° W ，数据记录在每个1°×1°的经纬度网格的中心点上①。
原资料已经过各种标准的校正处理，S S H A 网格化数据提供相对于5年 T O P E X 数据确定的平均海平面作为参考面的1°×1°网格化的逐周期海平面高度变化的时间序列，网格化S S H A 数据的评估精度为3～4 c m 。
①本文选取了T / P 卫星 S S H A 网格化数据记录中的第11 ～342 周期位于120 ～122° E ，31 ～35° N 区间的数据。
把S S H A 数据中标为“999.0000 ”和“998.0000 ”的无效数据剔出后，按月求算术平均得到1993年1月到2001 年12月的月均海面高度距平数据序列。
本文所用的吴淞验潮站1993—2001 年的月均潮位数据由上海海事局海测大队提供，已经过地面沉降校正。
江苏沿岸没有经过沉降校正的1993 —2000 年的5个验潮站月均高潮位数据由江苏省水文局提供。
本文选用的验潮站位置和卫星测高数据格网分布如图1所示。
其中格网1、2分别与射阳河口站、斗龙港站对比，格网3与小洋口站和遥望港站对比，格网4与三条港站和吴淞站对比。
图1 研究区位置F i g.1 P o s iti on o f rese a rc h r e a c h e s图中黑点表示验潮站所在位置，数字表示所采用的卫星测高数据所在经纬格网T h e d o t po i nt deno t es ti d e g auge s t a ti o n ＇ s pos i t i on ； n um berd eno t es t he g r i d of s a t e ll it e a lti m e t r y2 对上海吴淞验潮站的校验2.1 相关性取1993 年1月至2001 年12月图1中标‘4’的网格的T / P 卫星 S S H A 数据算得该海区的月均海面变化距平序列。
将同期上海吴淞验潮站经过地面沉降校正的逐月平均潮位数据以该9年平均值为基准转换为距平序列。
根据这两种不同来源的数据序列绘制的海面变化距平曲线见图2。
图中曲线以实线表示卫星海面变化过程，以虚线表示吴淞站海面变化过程。
可以看出，二者除了距平绝对值不同以外，在变化趋势和细节上是十分相似的。
如二者呈现出近似相同的季节性变化，年内低海面均出现在2～4 月，高海面均在8～10 月；研究时段内两者均呈现出相近的海面上升趋势。
计算结果表明，这两个序列之间的相关系数为0.73 （通过99％信度水平的显著性检验），表明二者之间具有显著的相关性。
图2 1993—2001 年卫星测高和吴淞验潮站海面变化距平曲线的对比F i g.2 T he c on t r a s tof se a s u r f a c e c hange b e t w e e n s a t e llit ea lti m e t r y a nd t i de gauge s t a ti on f r om 1993 t o 20012.2 周期成分对这两个时间序列进行功率谱分析的结果如图3所示。
吴淞站的月均海面距平序列主要显示出3个周期成分：12个月（频率0.0833 ）、6个月（频率0.1667 ）、54个月（频率0.0185 ）。
12个月的周期成分为周年波动，6个月的周期是半年振动与K 1分潮混淆，54个月（4.5 年）周期为大气振动周期［13，14］。
在T / P 卫星的功率谱上，12个月周期有显著表现，但其振幅明显较吴淞序列小；4.5 年周期也有显示，且其振幅与吴淞序列大致相当；6个月周期没有显示。
功率谱分析的结果表明，T / P 卫星监测到的海面变化周期成分与吴淞验潮站记录的结果大体相446 地球科学进展 第20卷①f t p. c s r . u t exa s. e du / p ub / s s t / R E AD M E似，二者之间在年内短周期成分上的差异性可能与本文所取得的卫星测高资料已经过潮汐模型改正有关。
图3 卫星测高和吴淞验潮站海面变化功率谱特征对比F i g.3 T he c on t r a s tof se a s u r f a c e c hange F our i e r’sc ha r a c t e r b e t w ee n s a t e llit e and t i de gauge s t a ti on2.3 上升趋势从图4已经可以看出2种监测手段确定的海面变化在研究时段内均呈上升趋势，进一步对卫星和潮位的年均序列进行线性回归求得1993—2001年9年平均海面上升速率分别是0.521c m/a和0.564 c m/a，后者比前者大0.43m m/a。
对此结果可以有2种推论：①这一微小差值表明经地面沉降校正后的吴淞潮位记录的海面变化速率已接近海面绝对变化速率，二者之间差值可视为由各种随机因素所造成的“噪声”；②这一微小差值表明吴淞站地面沉降校正所依据的基准点（佘山基准点）可能存在轻微沉降趋势。
陈西庆［15］认为上海地区沉积基底最大绝对沉降速率为0.19m m/a。
据上海市地质处资料①，上海Ⅰ等水准测量结果显示佘山与查山1962—1976年的高差变化为5.35m m，这表明佘山基准点所在的基岩山体的差异沉降速率为0.35 m m/a。
又据上海天文台甚长基线干涉测量（V L B I）研究的结果［16］②，佘山地区基岩的现代沉降速率至多为1m m/a。
由此看来，上述2个推论中，推论二是能够成立的。
这也从一定程度上证明了利用卫星海面测高资料与验潮站资料的对比进而对地面绝对升降速率进行校验的可行性。
3 对江苏沿海验潮站的校验3.1 相关性江苏沿海平原是典型的地面沉降区。
本文选取从射阳河口到长江口北侧三条港之间的5个验潮站，对这些验潮站1993年1月至2000年12月的月均高潮位数据进行了分析。
当然，这些潮位数据均图4 卫星测高和吴淞验潮站海面上升趋势对比F i g.4 T he c on t r a s t of se a s u r f a c e r i s i ng t re n d b e t w ee ns a t e llit e a lti m e t r y a nd t i de gauge s t a ti on系未经地面沉降校正的相对变化值。
考虑到这些地处淤泥质潮滩海岸的河口验潮站的低潮位数据普遍质量低下但高潮位数据可靠［17］，各站均采用平均高潮位数据来分析海面变化过程。
同时选取这些验潮站临近海区4个经纬格网的T/P卫星海面测高数据进行同期绝对海面变化的分析。
5个验潮站所显示的相对海面变化过程如图5所示，卫星监测的同期绝对海面变化过程如图6所示。
可以看出，5个验潮站之间和4个格网之间的变化趋势和细节的吻合度很高，可以证明潮位数据和卫星数据的可比性。
