经验交流▏困惑水深测量的几个问题

水深测量是海洋测绘中最为基础的一项工作，无论港口、码头、航道、锚地建设，还是船舶安全通航、海洋科学研究、海洋工程建设或海洋环境评价等，都需要海底地形测量资料作为基础保障。笔者从事海洋测绘工作30余年，大大小小的水深测量工程经历了不少，也曾长期参加军内的水深测量资料验收工作，历经了从手工年代到数字化时代的转变，并参与了《海道测量规范》的修订工作，但仍有几个令我纠结的问题，也是大家日常工作中遇到较多的问题，下面就来梳理一下。

⒈垂直基准的不统一

垂直基准主要涉及几个面：多年平均海面，理论最低潮面，1985国家高程基准，理论最高潮面。沿海各省市对于大陆海岸线的1985国家高程基准已经联测覆盖，远离大陆的岛屿岸线用平均海水面传递的方法确定了多年平均海面。许家琨高工等也依据历史累积资料推算了我国沿海1985国家高程基准与多年平均海面的差值，黄渤海在-2～3cm之间，东海海区在20～26cm之间，南海海区在31～37cm之间。

经常有朋友们前来咨询，这里先科普一下几个概念。理论最低潮面也称理论深度基准面，是为船舶安全通航所设立的，L值是指多年平均海面与理论最低潮面的差值，而不是1985国家高程基准与理论最低潮面的差值，也需要在此澄清一下，因此在计算理论最低潮面前，必须先计算1985国家高程基准与多年平均海面的差值。理论最高潮面其实也是因船舶安全通航所设立，用来确定桥梁、跨海电缆等的净空高度，H值是指多年平均海面与理论最高潮面的差值，也是船舶安全通过桥梁、跨海电缆前必须要知道的参数。另外，L值与H值涉及礁石性质的界定及图示符号的运用，水深在L值以下称为暗礁或水下特殊深度，在L值与H值之间称为干出礁，在H值以上称为明礁，所以对于H值也必须与L值一样予以关注。

刚才已经提及，水深测量是海洋测量中最为基础的工作，也是我国开展最早、覆盖面最广的一项工作，自1949年初海军海道测量局成立时就开始实施的工作，伴随着新中国海洋测绘事业的成长与进步。60多年来，我国的海洋测绘成果已经覆盖了18000多千米的大陆岸线、14000多千米的岛屿岸线、6500多个岛屿和300多万平方千米的管辖海域。同时海军也建立覆盖我国海域的垂直基准体系，沿海各地的长期验潮站、短期验潮站和临时验潮站都有它们对应的L值与H值资料，覆盖密度一般在6～10千米之间。

国标《海道测量规范》规定，L值与H值一经确定不得更改，这是由于考虑到与原有海图的拼接及资料的传承，否则不断订正会让人无所适从。应该承认，海军建立的垂直基准体系（各站L值与H值）多数是基于上世纪50～80年代完成的，就目前而言缺乏实时性。一方面计算方法上与当今的计算方法不同，早期的算法依据弗拉基米尔斯基法确定，由8个分潮计算理论最低潮面；而现在的规范中对浅水分潮和长周期分潮也参与订正，一律采用13分潮模型计算，计算方法不同；另一方面，由于近年来各海区进行的海洋工程建设，引起水动力环境的改变，同时由于地球温室效应造成海平面的抬升，对于各地的L值与H值都会产生影响。但综合考量，相对调整各地的L值与H值，与沿用以前的资料，前者带来的影响会更大，涉及整个海图数据的体系调整，也不利于海区、滩涂的演变分析。

对于垂直基准令人困惑的现象有以下三点：

一是各行业系统不统一，包括海军、海事、海洋、水利、交通、地调等涉海部门都有自己的基面资料，从了解的信息知道有些区域L值相差还很大。L值与H值一经确定不得更改的理由还在于，不同时间周期、不同时间段对同一站计算的结果一定是不同的，即便都采用同一计算方法也是如此，这是因为潮汐资料的不可重复性、实时性与变化性所致。由于各部门观测的时间段不同，因此计算的结果自然会不同，因此各部门得到的L值与H值不同就不难想象了。

二是资料不能共享，许多单位资料（尤其是基准关系）以保密理由不对外公开，潮汐资料的密级一般设定在机密以上，没有建立全国一盘棋的共享联动机制，又缺少全国的权威核准部门，各搞一套，各自为战，让许多从事海洋测绘的单位纠结不已，感觉无所适从。既然要尊重历史，而历史资料又没有渠道取得，你让他们如何不纠结？

三是许多部门缺少H值资料，要知道H值也是通航安全保障的必须，但看了有些单位（除海军外）的资料后，发现他们对于L值的计算比较重视，对于H值就没有那么关心了，表现在图载资料中没有干出礁与明礁的区别，及净空高度的标示。

因此，在此呼吁，建立全国的垂直基准权威核准部门，组织力量建立全国统一的海洋潮汐数据库，确定各沿海区域的垂直基面关系，建立各部门联动的数据共享机制，以此规范并统一各海洋测量单位的测图资料。

⒉浮泥层水深测量

通常我们把游离在海底表层，悬移质或推移质的悬浮泥沙层称为浮泥层，早在上世纪70、80年代，荷兰的鹿特丹港和比利时择布勒赫港的实验就表明，流动的浮泥层是可供航行的，只要船体的龙骨保持在船级所需的富裕水深以上，对船舶安全航行将不产生影响。这样一来，人们就可以利用浮泥层来提高船舶的通航等级，及码头前沿、港池的水深适应能力，减少码头公司的航道疏浚成本。

通常200K频率左右的测深仪对于悬浮泥沙是没有穿透能力的，声线在透过水体层到达海底表层位置就反射了，一般认为该反射介面层的密度在1.02～1.06g/m³，这样测深仪就测不到真正海床面的深度。当然，国际上对于浮泥层的下界面目前并无明确定义，也就是说对于可通航的水体极限密度缺少定性的标准，下边界密度在1.20 g/m³还是在1.25g/m³没有统一界定。另外，上航勘察设计研究院与河海大学等也进行过此方面的研究，他们结合国外的经验，采用浮泥层底部重度（淤泥的初始刚度和动力粘度）的方法来研究适航深度的标准，但考虑各海区海底的复杂性，及沉积物参量的变化性，也没有给出很规范的定性标准。

相对于标准，对于浮泥层测量手段更令人无奈。目前的测量方法不外乎四类：、、测沙仪、密度计测量系统。根据笔者的经验，对于静态区域（比如水库、围垦区等）的浮泥层探测有一定效果，而对于流态条件下的海洋测量效果并不佳，对于这点估计测量单位的人们都会有所了解。是天津水科院的早年设计产品，为机械性点状测量设备，由于悬浮泥沙是流态的、变化的，相互之间并无极强的相关性，所以以点带面的方式并不科学。测沙仪和密度计测量系统也一样，尽管加强了测量手段的科学性，但都是点状测量方法，而且给出的结论缺乏规范标准支持。

如此一来，对于许多码头、港区业主单位来说，浮泥层水深测量既缺少技术支撑，又缺乏科学的探测手段，就成了人们比较困惑的难题。

⒊水深测量成图的取舍

从事海洋测绘资料检查与验收工作多年，对于水深测量成图的美观性、合理性与科学性比较重视，如何进行内业资料的整饰就成了有些人纠结的问题，其中水深的取舍是重点。记得谈过成图的网格化问题，也记得曾有设计部门为了美观要求对图件进行网格化处理。其实网格化首先就违背了测量要求的真实性与准确性原则，海底地形千变万化，尤其是对单波束测量而言，通过建模网格化方式成图往往会遗留浅点，带来航行安全上的极大隐患。如果采用多波束海量数据，既然有真实的数据可以筛选，也就不需要通过网格化来内插水深了。所以无论从何种角度，网格化内业处理都是不科学的方法。

在内业资料处理时，水深资料的取舍应该以真实呈现海底地形起伏变化为原则，在此基础上在进行一定的取舍，以保持图面的整洁。这里应该区别化对待，对于船舶通航的航道、锚地、港池区域而言，必须保留浅点，以确保船舶航行的绝对安全。对于非划定航道区域，也要兼顾渔船的航行安全，留下浅点水深。对于疏浚区域的图件整理，在进行多波束水深测量时，有人提出用平均水深来取舍，而非选用最浅点水深，以简化图面等深线的勾绘，从科学角度看这个概念同样不合理，必须保留最浅点水深。

另一方面，对于有些岛礁之间的狭窄航道及近岸深潭区域，在资料处理时，除了保留必要的浅点之外，为了体现狭窄航道的通航能力及近岸深潭的规划需要，也必须保留该水域的最深点，为未来的区域规划与航道等级划定及提升提供相关依据。既有原则性又有合乎科学的灵活性，是对海洋测量整饰人员提出的要求。

一幅既美观清晰又科学合规的图件，对于外业人员探测的完善性提出了更高的要求，对于内业人员的责任心也提出了更高的标准，都需要作业人员严谨细心的作风、科学求真的态度及认真负责的精神，才能换来船舶的安全通航，才能得到委托方的好评。

困惑水深测量的问题其实还有很多，都是大家在作业实践中所遇到的，限于篇幅就不再深入探究下去了，不当之处敬请批评指正。

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