85、黄海、吴淞高程之间的关系及由来 - 图文(6)

2020-04-14 00:27

时地发现了青岛站1959~1962年观测报表中的重大错误。

1980年8月20~24日在西安召开的“全国一等水准网整体平差学术研讨会”的纪要中称:“由于目前所用的黄海平均海水面所用潮汐资料有些错误和没有顾及长周期影响等情况,多数同志认为全国一等水准网整体平差时,需要重新确定高程基准面,定义高度基准。”这就为后来改用85黄海高程铺平了道路。

此纪要中又说:“全国一等水准网整体平差时,还应考虑统一高程基准面与旧高程基准面的关系与旧高程基准面的改算问题。”这是在变动原来的高程基准面时,涉及到已经测绘的资料和印制的大量地图,在当时图件修改工作量非常浩大。业务部门一般采用“新图新高程”,但旧的图纸继续使用。

2.685黄海高程

随着青岛验潮站观测工作的延续,潮位资料日渐丰富。上文说过,太阳系内日月地球运动有18.6年的长周期,应该用19年的潮位资料来计算年平均海平面。

国家测绘部门考虑到\年黄海高程系统\所依据的青岛验潮站的资料系列(1950年~1956年)比较短等原因,决定重新计算黄海平均海面,以青岛验潮站1952年~1979年的潮汐观测资料为计算依据,确定“1985国家高程基准”的水准零点。

由于潮汐存在18.6年的长周期变化,所以年平均海平面应该采用19年的观测数据进行计算。具体计算方法是:依据1952年~

1979年28年的潮汐观测资料,计算时取19年 的资料为一组, 滑动步长为1年,得到10 组以19年 为一个周期的平均海面, 再取其算术平均值为黄海平均海水面,在验潮站水尺零点上2.419 m。然后再推算出观象山小石屋内水准原点的高程为72.260 m。

这样,前后两个黄海高程的基准面关系为:

85国家高程基面= 56黄海高程基面+ 0.029 m ( A ) 1956黄海高程水准原点的高程是72.289米。1985国家高程系统的水准原点的高程改为72.260米。习惯说法是:\新的平均海平面比旧的高0.029 m \。实际上,重新计算的85平均海平面(即高程水准零点)上移了0.029m,观象山的高程水准原点并未变动,但其新高程改为72.260米。1985年国家高程基准已于1987年5月开始启用,1956年黄海高程系同时废止。

3,大地测量

19世纪中叶,采用古典的测量学方法,主要以地面测角、测距、水准测量和重力测量为技术手段解决陆地区域性大地测量问题;后来,弧度测量、三角测量、几何高程测量以及椭球面大地测量理论逐步发展,形成几何大地测量学;在近代,建立了重力场的位势理论,并发展了地面重力测量,形成了物理大地测量学。

大地测量学是研究和测定地球形状、大小和地球重力场,以及测定地面点几何位臵的学科。大地测量为测制大范围地形图提供地面的水平位臵控制网和高程控制网,供工程部门使用。

我们的地球表面是一个凸凹不平的表面,而对于地球测量而言,地表是一个无法用数学公式表达的曲面,这样的曲面不能作为测量和制图的基准面。假想一个扁率极小的椭圆,绕地球短轴旋转所形成的规则旋转椭球体称之为地球椭球体。地球椭球体表面是一个规则的数学表面,就可以用数学公式表达,所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。

一个与处于流体静力平衡状态的海洋面重合,并且延伸到大陆内部的水准面,称为大地水准面。大地水准面忽略了陆地上的凸凹不平,大洋上则是静止海水面。但是由于地球内部物质分布的不均匀,大地水准面表面各点的重力加速度各有微小的差异,因此仍是起伏不平的。为了定量描述地球陆地的形状而不受地表面起伏的影响,在测量上把与大地水准面符合得最理想的旋转椭球体叫做地球椭球体。可见,先将地球表面概化为大地水准面,再进一步概化为可以用数学式描述的地球椭球体。

地球椭球体的椭率(扁率),以赤道半径(长半轴a)和极半径(短半轴b)的差与赤道半径之比值,即f=(a-b)/a表示。地球扁率是描述地球形状的主要参数之一。根据1971年国际大地测量和地球物理协会的决议,采用a=6378137米,b=6356755米,f=1/298.257223563。

人造卫星发射成功后,利用人造卫星测地大大提高了测地的精确度。1979年,国际大地测量和地球物理协会决定从1980年开始采用新的椭球体,其参数为:地球的赤道半径a=6378137米;地球的

极半径b=6356752米;地球的赤道周长L=2πa=40075.7公里。二者对比,可见差别很小,仅极半径b减少3米。

图15 地球椭球体

大地测量学测定地球表面某一点的几何位臵,是指测定以地球椭球面为参考系的该地面点的位臵,即将该地面点沿法线方向投影于地球椭球面上,用投影点在椭球面上的大地纬度和大地经度,表示该点的水平位臵;并且用地面点至投影点的法线距离,表示该点的大地高程。

在我国测绘部门以往的实施过程中,推测通常采用几何测量手段,采用常规的地面测角、测距、水准测量等方式作业,通过三角测量等方法建立国内的水平控制网,提供网点的地面水平位臵(即在椭球体

上的投影点位臵),用经度和纬度表示;并且通过水准测量方法,建立高程控制网,在获得两个测点间的高差后,计算地面网点的高程(即黄海高程)。绝对高程(或称海拔)是指地表的测点沿垂线方向至高程基准面(椭球体表面)的距离。

地球表面是个曲面,在全国或分省地图这样的大尺度范围内,通常将曲面投影到一张平面图上,然后再调制成地图。目前通常采用高斯投影方法,制图时,将中央经线投影为直线,其长度没有变形,与球面实际长度相等;其余经线为向极点收敛的弧线,距中央经线愈远,变形愈大,即随着远离中央经线,面积变形也愈大。采用上述分带投影的方法,可使投影边缘的变形不致过大。我国各种大、中比例尺地形图采用了不同的高斯-克吕格投影带。其中,大于1∶1万的地形图采用3°带;1∶2.5万至1∶50万的地形图,采用6°带。

4,各高程系的换算

1956年以前,各地自行设定了许多区域性的高程系统,主要有大连零点、大沽零点、废黄河口零点、吴淞零点、坎门零点、罗星塔零点、珠江基面等等。1957年国家规定以56黄海基面作为高程基准面。但是各地区大多出现新旧两种高程系统并用的情况,究其原因,可能是原有的交通水利工程还存在,需要上游与下游相衔接,已经测绘的大量资料和图纸仍有使用价值等。

为此,在工程设计时需要查找黄海高程与当地高程系统之间的高差关系,并且复核,十分重要。


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