知识窗▏我国港口高程基面的演进与相互关系

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在港口和海洋测绘中，高程和水深都必须有一个起算面，这个起算面( 零面) 称为基准面。我国港口和海洋测绘中，常接触到的基面包括：黄海平均海水面、理论深度基准面、潮高基准面和当地筑港零点，各基面情况分别说明如下。

一、基本概念

⒈黄海平均海水面

一个国家或地区的测量高程，一般都要规定一个标准的起算面。通常取某一永久性验潮站的平均海水面作为这个标准的基准面。平均海水面是指某验潮站多年的每小时潮位观测记录的平均值。分日平均海面、月平均海面和多年平均海面。从资料分析可知: 同一验潮站的平均海面，具有以一年为周期的较有规则的变化，而它的年变化则与天文要素有关。天文要素是以18.6年为周期而变化的，所以要得到精确的多年平均海面，最好取19年的平均海面的平均值。

我国在1957年以前，由于历史的原因，高程基准面很不统一。1957年起，采用“黄海平均海水面”作为“中国国土地物高度的高度零点”。它是根据青岛大港第一码头验潮站1950～1956年逐时观测的潮位平均值而计算的“位置”，位于该验潮井水尺零点以上239厘米处，命名为“1956年黄海平均海水面”。至1985年，这个“位置”作了上升29毫米的订正，并命名为“1985国家高程基准”，它以青岛验潮站1952年～1979年的潮汐观测资料为计算依据，并用精密水准测量位于青岛的中华人民共和国水准原点。原点设在青岛市观象山验潮站内一间特殊的房屋，青岛市大港一号码头西端验潮站室内有一直径1m、深10m的验潮井，有三个直径分别为60cm的进水管与大海相通。

实践表明：黄海地区多年平均海面，与青岛的黄海平均海面是基本一致的，而在渤海、东海、南海地区均有差异，其中渤海在-2～3cm之间，东海海区在20～26cm之间，南海海区在31～37cm之间。

⒉理论深度基准面

平均海平面是确定陆域地物高度的起算面。但对于计算海域深度来说，由于潮位升降， 海面大约有一半时间低于平均海平面，因此，如果以平均海平面作为深度起算面，则海图上所标水深实际上约有一半时间没有那么深。为了保证航海安全，海图所标图载深度，不是从平均海平面计算，而是从海图深度基准面或理论深度基准面起算的，关于海图深度基准面的确定标准各国不同。我国在1956年以前, 用过“略最低低潮面”、“平均大潮低潮面”、“实际最低潮面”等。1956年以后, 采用“理沦深度基准面”，即理论上潮汐可能达到的最低潮面，是通过理论计算而得的。在美国等少数国家，由于验潮站历史累积资料记录周期长，多采用实际最低潮面作为海图图载深度起算面。按我国习惯做法，深度基准面对历时潮位的保证率为98%以上，只有在个别大潮汛期间的深度，才可能小于海图的图载深度。

⒊潮高基准面

潮汐表上所预报的潮位，也有一个起算面，叫潮高基准面，通常与海图“深度基准面” 是一致的。某地某时潮高加当地海图水深，便可得到该地某时实际水深。但是，目前有些港口的海图“深度基准面”，与潮汐表中的“潮高基准面”不尽一致，使用时要订正，与港口的区域范围大小不无关系，一般而言，港口口门处与港湾湾底的潮高基准面会有差距。求水深,可采用下式:

某地某时实际水深＝当地海图上刊出水深＋该时潮高＋(当地海图深度基准面－潮高基准面)。

还有一些港口, 用当地习惯基准面(如水尺零点), 与潮汐表上采用的“潮高基准面”也不尽一致, 使用潮汐表时要加一个订正值，了解水尺零点与当地理论深度基准面之间的差常数，具体需要向有关部门核实后方可使用，千万马虎不得。

⒋当地筑港零点

当在相邻地区已经建有港口时，由于这些港口历史上已经规定了一个零点，而且一些历史资料，都以这个零点为基准，所以常把它称为当地筑港零点，通常是当地验潮站的潮高起算面(水尺零点)，但有时两者之间也有差别。

综上，在某地区进行港口和海洋测绘前，必须弄清几个基准面的关系，必须将各种标高换算到同一基准面上。各基面关系见下图。

“基准面”间的相互关系图

二、1957年前设立的基准面

我国在1957年启用了“黄海平均海水面”作为统一高程基准面，在此之前，我国港口和海洋测绘中, 曾用过的当地筑港零点包括：大连零点、大沽零点、青岛零假、废黄河零点、吴淞零点、坎门零点、罗星塔零点、珠江零点和榆林零点等等。其中影响最大的筑港零点为大沽零点和吴淞零点。早期的筑港零点，沿海岸自北向南比较著名的有：

大连零点：1905年9月，日俄战争刚刚结束，日本海军水路部在旅顺港设立验潮站，此后又于大连港建立验潮站，在一号码头埋没水准基点，其高程定为3.765m。

大沽零点：是1902年(光绪28年)由英国海军兵舰“赖伯勒”号的船长斯麦士在侵略天津大沽港期间，为测量大沽浅滩，经过16天潮汐观测，以大潮平均最低潮位作为起算面。

废黄河零点：是江淮水利测量局为建设和开发长江和淮河地区水利工程，聘请一个美国人在1912年11月11日下午5时，以废黄河口低水位为基准面，确定高程基准零点。

吴淞零点：1860年上海海关巡工司，在上海黄浦江西岸张华滨设置吴淞信号站，竖立水尺和信号杆悬挂水准标球。1883年初，又在水尺旁埋设一普通水准标石作为基准标石。高程为当时测得的最低水位以上5.182m(17英尺)。经过1871年至1900年长期实测，确定经当时实测最低水位略低的水位作为水尺零点，此点在平均最低水位以下0.49m，当初称为吴淞海关零点，后正式定名为吴淞零点(W.H.z)。

罗星塔零点：1860年，英国人在福州马尾镇对岸长乐县营前设立海关，建造码头。通过验潮，在离码头台阶1m处的岩石斜坡处刻一标志，作为高程零点，称为“罗星塔零点”。

珠江零点：珠江高程基准是1908年(光绪34年)两广督练公所参谋处建立的，以广州粤海关前珠江的验潮水尺测得的平均潮位为基准面，水准基点为海关正门基石。

海南岛的高程，由于几何水准自大陆跨越琼州海峡存在着困难，迄今采用另一个高程基准面，即榆林平均海水面，它是根据榆林港安游码头验潮站1956～1959资料而订正的。各港口和海洋测绘中原有基准面与黄海平均海水面关系见下表1。

表1  1957年前设立的基准面相互关系表

旧有基准面的名称	联测地点及水准点名称	比1957年黄海平均海水面
1954年黄海平均海水面	青岛验潮站验潮井横安铜丝	高0.055m
坎门平均海面	坎门验潮站基点252	高0.164m
大沾零点	塘沽新港大沽水准原点	低1.526m
吴淞验潮站基点	低2.063m
张华浜基点	低2.068m
吴淞零点	汉口市武汉关铜牌线	低1.866m
镇江308′	低1.894m
宜昌BMOO1′	低1.779m
重庆江上1-001暗	低1.675m
珠江零点	广州伪陆军测量学校Ⅰ等水准点	高0.590m
罗星塔零点	罗星塔零点	低2.260m
废黄河口零点	淮阳马头镇导准BM11	低0.114m
大连基准面	大连验潮站水准基点	高0.025m

备注：港口和海洋测绘原有基准面与黄海平均海水面不可能有固定的常差，它随联测地点的不同而有差异，如大沾零点与黄海平均海水面差值， 在吴淞验潮站基点低2.063m，在张华浜基点低2.068m，而在汉口市武汉关低1.866m。如需引用表列的关系，要分析核实使用范围的局限性，不能无限制使用。

三、我国部分港口各基面的水位关系

⒈北方海区

⑴丹东港大东沟(港区）：测图时所用的高程系为大连港筑港零点。

⑵大连港：图时所用的高程系为大连港筑港零点，它与其它基准面关系图为：

⑶营口鲅鱼圈：鲅鱼圈深度基准面与黄海高程系关系如下：

⑷营口：四道沟理论深度基准面与其他基准面关系如下：

⑸芷锚湾港：当地零点，与黄海高程系的关系图如下：

⑹秦皇岛港：秦皇岛港验潮零点，与其它基准面关系如下：

⑺天津新港：天津新港深度基准面，与其它基准面关系如下：

⑻龙口港：龙口零点，与其它基准面关系如下：

⑼烟台港：烟台港零点，与其它基准面关系如下：

⑽石岛港：石岛当地零点，与其它基准面关系如下：

⑾青岛港：大港零点，与其它基准面关系如下：

⑿石臼港：石臼港深度其准面，与其它基准面关系如下：

⒉华东和华南海区

各主要港口旧有基准而与1957年黄海平均海水面的关系见下表2。

表2  华东和华南部分港口基准面相互关系表

港名	联测地点及水准点名称	比1957年黄海平均海水面
连云港	火车站基点	低2.870m
上海港	吴淞验潮站基点	低2.063m
张华浜基点	低2.068m
佘山基点	低1.630m
镇江港	镇江308基点	低1.894m
南京港	浦口1905基点	高0.290m
温州港	温州湾水文站基点	低1.998m
马尾港	白岩潭水文站基点	低2.179m
厦门港	鼓浪屿基点	低3.242m
汕头港	汕头港零点	低0.384m

说明：如以上港口水位关系与最新《潮汐表》中列出的不一致，则以最新资料为准。

四、1985国家高程基准的建立

1957年我国确定的“1956年黄海高程基准”，为中国第一个国家高程系统，是在当时客观条件下所能够选择的最佳方案，对于统一全国高程基准发挥了重大作用。随着科学技术的进步，验潮资料的积累又存在明显的不足和缺陷。这主要归结于青岛验潮站7年的验潮资料，潮汐数据观测时间较短，不能消除长周期潮汐变化的影响，计算的海面不大稳定。

在改革开放后，中国测绘主管部门决定重新计算黄海平均海面，根据分工，总参测绘局在国家海洋局、海军航保部、交通部等有关部门的大力支持下，承担了对我国沿海主要验潮站的资料搜集和调查，收集了自1950年以来29年的观测资料。同时以青岛海洋大学陈宗镛教授的课题组，对青岛验潮站及1952～1979年的潮位数据进行净化和统计分析，又结合联测全国292条一等水准线路，19931个水准点，100个闭合环的测量新成果和几十个验潮站约800万的原始潮汐观测数据，进行综合分析和计算。采用5种公式进行计算比较，结果用陈宗镛教授提出的低通数值滤波公式，计算了青岛站日、月、年平均海面，以19年为周期，滑动步长为1年的l0组平均海面的平均值。

通过联测确定原点高程为72.260mm，两者相差0.029m，由此得到的结果被称为“1985国家高程基准”。并采用地转水准联测方案，将其成果联测到海南岛。成果达到国际先进水平，并报国务院批准，国家测绘局于1987年5月26日正式公布实施。沿海主要港口水准点与1985国家高程基准之差见表3。

表3 全国主要站位水准点、平均海面和

1985国家高程基准的关系

站名	水准点与青岛原点的距离(km)	水准点与青岛原点高差的误差(cm)	平均海面与 1985国家高程基准之差(cm)	相对于   1985国家高程基准的平均海面(cm)
大连	2211.8	±4.70	－6.6	236
塘沽	1313.2	±3.62	－8.1	235
青岛	0.0	±0.00	0.0	243
吴淞	1136.0	±3.37	41.4	284
广州	3408.9	±5.84	85.5	328

自20世纪70年代起，国家根据国防、经济、科研等方面的发展要求，以及国家整体经济实力的提高，国内外对海洋潮汐理论、海平面变化研究的深入，组织国内众多的生产、科研部门参与重新论证50年代的“1956黄海高程系”的可靠性，从而建立了全新的1985国家高程基准，结束了过去高程系统繁杂且不科学的局面。

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