论文专区▏潮信表的海图配置与表示
【编者按】分析了国内外海图潮信表的配置形式，针对现行纸质海图潮信表的问题，探讨了海图潮信表的配置原则与改进对策，提出了海图潮信表简化配置法，并给出应用该简化方式推算潮汐的方法。为制图人员合理选择港站潮信表，准确表达潮信特征数据以及在海图上的优化表示提供了依据，更好地满足航海人员简便直观认知港站潮汐特征的需要。本文发表在《海洋测绘》2016年第2期上，现编发给朋友们阅读了解。吴俊彦，1965出生，男，河北鹿泉人，高级工程师，主要从事海洋测绘和航海资料的应用研究。
文/吴俊彦 唐岩 李爱峰 郭晋宁
潮信表是海图配置的重要要素，提供港站潮汐的基本特征。航海人员使用潮信表可以概略地推算航行海区的潮汐涨落变化情况，并与最新版海图水深配合，求算当时该地海水的实时水深。利用航行路线中潮汐的变化和船舶的动态吃水深度，计划和调整进出港时间或侯潮进出港，可以实现航道通航效益的最大化。然而，随着我国沿海港口建设的飞速发展，港口数量大幅增加，沿岸水深测量数据更新变化加快，可供制图人员选择的港站潮汐信息量日益加大，于是，在编绘海图配置潮信表时会出现一些问题：存在随意选择验潮站的类别与数量、海图深度基准面与潮高起算面不一致的情况下潮信数据准确改算以及如何高效简洁表达潮信和快捷推算潮汐等问题。本文针对这些问题探讨了海图潮信表图面配置的选取原则和表示方法，并借鉴外版海图潮信表的图面配置形式，提出了部版海图潮信表的改进形式和潮汐推算手段。对于在航海图上准确合理地配置潮信表，简便清晰地反映港站潮汐状况，发挥航道通航效益，保障航海安全具有重要的现实意义。
海图上配置的潮信表是记载某地高低潮间隙、大小潮升、高低潮潮高和平均海面等潮汐特征数据的专用表。不同国家出版的海图有不同的配置形式。
⒈ 部版海图潮信表配置形式
部版海图潮信表按照潮汐性质可以分为半日潮、混合潮和日潮潮信表三种类型[1]。在GB12319-1998《中国海图图式》规定了各类潮信表的配置形式，其中，半日潮和混合潮潮信表形式见表1[2]、表2；日潮潮信表包含内容与混合潮相近，但在月赤纬最大时没有低高潮和高低潮的相关信息，而表格形式也与表2相同，本文在此不再列出。
表1 半日潮潮信表
地点 | 位置 | 平均高潮间隙 | 平均低潮间隙 | 大潮升 | 小潮升 | 平均海面 |
蓬莱港 | 37°50′N 120°44′E | 10h20min | 04h17min | 1.59m | 1.31m | 0.95m |
表2 混合潮潮信表
地点 | 位置 | 潮面 | 月赤纬0°时 | 潮面 | 月赤纬最大时(月上中天) | 平均海面 | |||
平均潮汐间隙 | 平均潮高 | 平均潮汐间隙 | 平均潮高 | ||||||
北赤纬 | 南赤纬 | ||||||||
营口港 | 40°38′N 122°09′E | 高潮 低潮 | 05h03min 12h05min | 3.41m 0.82m | 高高潮 低高潮 高低潮 低低潮 | 05h08min 17h22min 00h15min 11h30min | 17h33min 04h57min 12h05min 00h15min | 3.84m 2.51m 0.78m 0.86m | 2.02m |
⒉ 外版海图潮信表配置形式
⑴英版海图
英版海图潮信表分为半日潮和日潮及混合潮两种类型，前者表示了某地海图基准面以上的平均大潮高潮高（MHWS）、平均小潮高潮高（MHWN）、平均小潮低潮高（MLWN）、平均大潮低潮高（MLWS）；后者表示了平均高高潮高（MHHW）、平均低高潮高（MLHW）、平均高低潮高（MHLW）、平均低低潮高（MLLW）。具体表格形式[3]见表3（来源于英版海图928）。
表3 英版海图928中配置潮信表
Place | Lat N | Long E | Heights in metres above datum | |||
MHHW | MLHW | MHLW | MLLW | |||
Dassalan Island | 6°44′ | 121°28′ | 0.9 | 0.3 | 0.2 | 0.1 |
Lahatlahat Island | 5°39′ | 120°17′ | 0.7 | 0.2 | 0.1 | 0.1 |
MHWS | MHWN | MLWN | MLWS | |||
South Ubian Island | 5°12′ | 120°30′ | 1.0 | 0.6 | 0.3 | -0.1 |
Tumindao Island | 4°47′ | 119°26′ | 1.2 | 0.6 | 0.3 | -0.2 |
⑵美版海图
美版海图潮信表与英版海图规定的图式相同，但在实际图面配置过程中，往往根据潮港的性质灵活的表示，比如有的列出了平均高潮、平均低潮、平均高高潮和极端最低潮高[4]。具体表格形式见表4（来源于美版海图11442）。
表4 美版海图11442中配置的潮信表
Place | Height referred to datum of soundings | |||
Name (LAT/LONG) | MeanHigher HighWater/ feet | MeanHigh Water/ feet | Mean Low Water/ feet | Extreme Low Water/ feet |
BootHarbor 24°42′N/81°06′W BahlaHonda 24°39′N/81°17′W Big Spanish 24°47′N/81°25′W | 2.0 1.6 3.2 | 1.7 1.4 3.0 | 0.2 0.2 0.3 | -1.5 -1.5 -2.0 |
⑶日版海图
日版海图图式里没有规定具体格式，表示形式灵活多样[5]，常见的表格形式见表5、表6（来源于日版海图W18）。
表5 日版海图中W18中配置的潮信表⑴
地名 Place | 位置 Position | 平均高 潮间隙 MHWI | 大潮升 Sp R | 小潮升 Np R | 平均水面 MSL | |
北纬 Lat N | 东经 Long E | |||||
泊湾 Tomari Wan | 43°44′ | 145°27′ | 3h46m | 1.3m | 1.1m | 0.90m |
根室港 Nemuro Ko | 43 20 | 145 35 | 3 39 | 1.3 | 1.0 | 0.87 |
水晶岛 Suisho To | 43 25 | 145 54 | 3 34 | 1.3 | 1.1 | 0.90 |
表6 日版海图W18中配置的潮信表⑵
潮 Tides | 釜石港 Kamaishi Ko | 山田港 Yamada Ko |
平均高潮间隔（MHWI） | 3h51m | 3h44m |
大潮升（Sp R） | 1.3m | 1.3m |
小潮升（Np R） | 1.0m | 1.0m |
平均水面基本水准面上 （MSL above chart datum） | 0.86m | 0.86m |
⒊ 配置原则
根据规范要求及潮信表的用途，潮信表在海图上的配置应遵循以下原则：
⑴依据航海图图幅范围内包含港口的数量，进港航道的位置和长度，合理配置潮信表[6]。
⑵大比例尺港湾图（大于1:10万）应适当多配潮信表港站，一般至多六七个，最多不宜超过10个港站；中小比例尺（1:50万以上）一般不配置潮信表[7]。
⑶潮信资料较多时，优先选取较大的港口、水深较浅的港口、航道附近的潮站。
⑷潮信表的编排顺序，考虑航海人员的用图习惯，按进港方向，由外向内依次编排。狭窄的港湾或江河口门两侧都有潮信港站，则进港方向按涨潮方向顺序编排，另一侧按落潮方向顺序编排。
⑸潮高基准面应与海图深度基准面保持一致。我国目前统一采用理论最低潮面作为潮高和海图水深的起算面，两者基准面在理论上是一致的。
在潮信表中，平均海面是从潮高基准面起算的高度，其在数值上与海图深度基准面一致[8]。然而，实际工作中海图水深资料和潮汐观测资料的更新周期在时间上是不同步的，往往容易造成潮高基准面与海图深度基准面的不一致的情况。制图编辑在分析海图水深资料、配置潮信表时，若发现两者基准面不一致时，应按相应方法进行处理[9]。
⒈ 存在的问题
随着沿岸港口建设和海洋技术的发展，部版海图潮信表配置和应用中的问题变得日益突出，需要做出适当的调整以方便航海人员使用。目前较为突出的问题主要有：
⑴潮信表式样繁多不一
潮信表基于潮汐类型的差异分为三种式样，分别表示其特有的潮汐特征值，其中半日潮型潮信表与其他两种差别较大，对于多数情况下既包含半日潮，又包含日潮和混合潮潮港的海图来说，不利于图面空间有效表示，给制图人员合理配置潮信表带来不便。
⑵潮信表罗列内容冗长
部版潮信表不仅式样繁多，而且罗列的内容冗长，特别是日潮和混合潮潮信表分为月赤纬0时和月赤纬最大时两种情况表示潮汐间隙和潮高，月赤纬最大时平均潮汐间隙再分为北赤纬和南赤纬，每个潮港共列出了17组数据。这些数据虽然完整表达了潮港在月球赤纬变化过程的潮汐涨落特征，但针对于概略推算潮汐的海图潮信表，这样详细的内容显得过于繁琐，且不符合海图要素简洁、直观的表示要求。
⑶潮汐推算费时复杂且精度不高
半日潮型潮信表在推算潮汐时，不仅需在潮汐表中查询月上（下）中天时刻，还要查询其附近主港的所求日期与大潮日的间隔天数；而日潮和混合潮潮信表在推算潮汐时，除需查询月中天时刻和附近主港潮汐信息外，还要依据划分的两种情况，即所求日期在月赤纬最小与最大之间抑或最大与最小之间，再由不同的公式计算。上述潮汐推算过程复杂费时，极易出错，并且这种推算方法是通过简单的线性内插获得，线性假设条件与实际潮汐变化有较大差异，推算结果精度往往较低。
⑷高低潮间隙没有必要表示
高低潮间隙是为了求算高低潮时刻而设置的。高潮或低潮时等于某地月上(下)中天时加上该地产生高潮或低潮时的时间间隔。由于月上(下)中天时刻刊载在潮汐表或航海天文历等表册，需要经过查询才能得到。与其费力查询中天时刻不如直接查找潮汐表的潮汐预报数值，既详细又准确。因此，海图潮信表登载高低潮间隙，对于大致的潮汐推算而言，确实无大的必要。
⒉ 解决思路
针对上述问题，按照简单明了、便于理解和高效实用的原则，本文对海图潮信表从以下四个方面进行重新设计。
⑴大潮升表示为平均大潮高潮面
平均大潮高潮面是个很重要的基准面，《海道测量规范》中规定：“海岸线以平均大潮高潮时所形成的实际痕迹进行测绘”，“灯塔、灯桩的灯光中心高度从平均大潮高潮面起算”[10]，由此可见，平均大潮高潮面是确定岸线的重要依据。至于海面以上其他要素，如灯塔、灯桩的灯光中心、海上桥梁、线缆以及明礁的高度，也是由平均大潮高潮面来确定。由此可见，平均大潮高潮面在海洋测绘数据获取、处理、管理和应用各环节中具有重要作用和意义，该数值在我国海区各潮港需要统一定义，尤其要在海图潮信表中明确表示。相应的小潮升可改为平均小潮高潮面。
⑵删除潮汐间隙
高低潮间隙是为了求算高低潮时刻而设置的。然而，随着港口的发展完善，港口潮汐预报和航道通航率已能得到有效保障。在此情况下，由潮信表推算高低潮时的重要性和必要性大大降低，故可省略该项参数以简化潮信表。
⑶取消月赤纬最大最小分类
日潮和混合潮潮信表中的月赤纬分类，主要是为了提高潮汐推算精度而配置的，但局限于推算原理，其提高的精度是有限的。在当前已具备各种高精度潮汐预报技术的前提下，月赤纬分类存在的意义不大，可省去，由此也可大大简化潮信表，方便航海人员使用。
⑷不同潮汐类型表格合并处理
把不同潮汐类型的潮信数据进行格式排列后，经过分类比较，不难发现其中的类似排列规律，完全可以合并处理，即不同栏目的表格合并处理后，可形成便于海图表示和阅读的一种表格式样。
⒊ 改进建议
基于上述解决思路，结合部版潮信表多年来的使用经验，综合用户的反馈意见，参考外版海图的表示方式，扩充半日潮型潮信表的内容，化简日潮和混合潮的表现形式，部版潮信表可分日潮和混合潮、半日潮两种表示形式。其中，前者包含平均高高潮高、低高潮高、高低潮高、低低潮高和平均海面等信息，后者包含平均大潮高潮高、大潮低潮高、小潮高潮高、小潮低潮高和平均海面等信息。
另外，依据解决思路第四条，可将两种类型的潮信表合并为一个表格以方便其在海图中的配置表示，表格样式见表7。
表7 简化后海图潮信表
地点 | 纬度 | 经度 | 平均潮高（海图深度基准面上） | 平均海面 | |||
高高潮 | 低高潮 | 高低潮 | 低低潮 | ||||
营口港 长白岛 | 40°38′ 30°12′ | 122°09′ 122°03′ | 3.8m 3.3m | 2.5m 2.5m | 0.9m 1.5m | 0.7m 1.0m | 2.02m 2.08m |
大潮高潮 | 大潮低潮 | 小潮高潮 | 小潮低潮 | ||||
蓬莱港 镇海角 | 37°50′ 24°17′ | 120°44′ 118°08′ | 1.6m 5.3m | 0.3m 1.0m | 1.3m 4.4m | 0.6m 1.9m | 0.95m 3.17m |
⒋ 改进后潮信数据的处理
日潮和混合潮潮信数据不需处理，直接使用原数据即可。半日潮型潮信表改进后的潮信数据，需对原潮信数据进行处理，经过计算得到。半日潮型潮信表中数据可按如下公式计算：
平均大潮高潮高＝大潮升
平均大潮低潮高＝2×平均海面－大潮升
平均小潮高潮高＝小潮升
平均小潮低潮高＝2×平均海面－小潮升
⒌ 改进后的潮汐推算
改进后潮信表的使用，则需参照部版《潮汐表》，区分潮汐性质分别进行推算。
⑴半日潮潮信表
所求日的潮高可以根据大潮日至小潮日约间隔7天和所求日期与大（小）潮日期的间隔天数内插求取：
所求日高潮潮高＝平均大潮高潮高－平均大潮高潮高-平均小潮低潮高）/7×（所求日与大潮日相隔天数）
所求日低潮潮高＝2×平均海面－所求日高潮潮高
⑵日潮和混合潮潮信表
在去除分点潮和回归潮表项后，不能再按照传统方法进行潮汐推算，可利用时差法水位改正原理，采用主、附港潮差比进行概略推算[11]，推算公式为：
H附（i）＝(H主(i)－S0主)×（H均附(i)－S0附）/（H均主(i)－S0主）＋S0附 ⑴
式中：H主(i)和H附（i）分别代表主、附港所求日潮高值；i表示高高潮、低高潮、低低潮和高低潮四种情况；H均主(i)和H均附(i)分别代表主、附港相应潮时的潮信值；S0主和S0附分别代表主、附港平均海面。
上述潮汐推算方法，需查询部版《潮汐表》中主港当日潮汐预报，然后结合海图潮信表的附港潮信数据进行推算。由于潮差比是主港和附港潮差的平均状况的比值，故潮汐推算结果仅是提供给航海人员概略潮汐信息，使用时应加以注意。
海图潮信表的配置与表示关系到航海人员方便快捷的推算海区潮汐，并据此概算航道实时水深，确保舰船侯潮航行安全。本文在梳理国内外海图潮信表配置形式的基础上，分析了部版海图潮信表的问题，阐述了部版海图潮信表的配置原则与改进建议，为制图人员编制海图，合理选择港站潮信表，准确表达潮信特征数据，以及在海图上的优化配置表示提供了依据；文中探讨的潮信数据处理及潮汐推算，为现有潮信数据库改造和新版潮信表的使用给出了技术手段；同时也是正在修订中的《中国海图图式》有关潮信表改进的参考。当然，作为一种新的海图潮信表配置与表示方法，只有在得到制图人员和航海人员普遍接受和完成相关标准或规范的修订之后，才能应用于海图编绘生产。另外，加强潮汐观测资料收集力度，不断增加潮信港站数量，及时更新潮信库数据，是一项不容忽视的工作，也是从根本上提高使用海图潮信表推算潮汐精度的保证。
参考文献：
[1]孟德润,田光耀,刘雁春.海洋潮汐学[M].北京:海潮出版社,1993.
[2]GB12319-1998.中国海图图式[S].北京.中国标准出版社.1999.
[3]SYMBOLS and ABBREVIATIONS used onAdmi-ralty Paper Charts[S].Chart 5011.April 2011.
[4]Nautical Chart Symbols Abbreviations andTerms[S].Republic of USA.Chart No.1.
[5]CHART SYMBOLS andABBREVIATIONS[S].Re-public of JAPAN.FEBRUARY 1987.
[6]梁浓盛.海图编绘若干问题的探讨[J].航测技术,2006,(8):48～51.
[7]GB12320-1998.中国航海图编绘规范[S].北京.中国标准出版社.1999.
[8]暴景阳,黄辰虎,刘雁春,等.海图深度基准面的算法研究[J].海洋测绘,2003,(1):8～12.
[9]吴俊彦,王文山,郭晋宁.合理基准变换改进海图水深精度的方法研究[J].海洋测绘,2013,(6):59～62.
[10]GB12327-1998.海道测量规范[S].北京:中国标准出版社,1999.
[11]谢锡君,翟国君,黄谟涛.时差法水位改正[J].海洋测绘,1988(3):22～26.
[12]吕忠琨.潮汐日不等显著区域深度基准面的确定研究[J].海洋测绘,2014,34(6):46-48.
[13]俞成明,周庆冲,陈跃平.一种珠江口深度基准面格网模型的建立[J].海洋测绘,2014,34(1):34-36.
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