利用长期验潮信息订正中期验潮站的调和常数

：利用正交潮法构建南海潮汐模型孙 佳 龙，李 敏 瑞（连云港市高克勘察测绘有限公司，江苏 连云港 ；中国海洋大学 经济学院，山东 青岛 ）摘要：在正交潮法基 础 上提出不同海深的正 交 权 改 正 公式 ，并 构 建 了 新 的 南 海 潮 汐 模 型 。通 过 与 和 潮 汐 模 型 的 精 度 进 行 比 较 和 分 析 ，发 现 模 型 得 到 的 和 分潮的精 度在三个 潮汐模型中的 精 度最高 ；模 型 与 模 型 得 到 的 分 潮 的 精 度 最 高 ；模 型 与 模 型 得 到 的 分 潮 结 果 最 优 。关键词：正 交 潮 ；潮 汐 模 型 ；海 面 高 ；分 潮中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言 卫星测高资料结合经验法构建了的全球潮汐模型，通过与验潮站数据进行比较，发现该模型的 精度可达到。 年，等把 年 的 测 高 资 料 同 化 到 流 体 动 力 学 模 型 中 构 建了全 球 潮 汐 模 型 ，该 模 型 与 模型 和 模 型 相 比，在 浅 水 区 域误差有所减少。本文根据现有潮汐模型的构建特点，采用正交 潮法构建了新的南海潮汐模型，并将其与现有潮汐 模型进行了比较和分析。卫星测高是随着空间技术的不断进步而发展起来的新型边缘科学，卫星测高技 术 能 够 大 范 围、 高精度、周期性地探测海洋上的多种自然现象及其 变化。在利用卫星测高数据时一 般 都 需 要 进 行 潮汐改正，而潮汐模型在近海区域的精度较低，需要 加以改善。年 月，美 国 与 法 国 合 作 发射了 测 高 卫 星。 卫 星 的 测 高 精 度 比 有了较 大 提 高，并 且 具 有 更 短 的 重 复 周 期， 因此 卫星测 高 数 据 更 适 用 于 研 究 大 洋 潮 汐 模 型研究。至年月， 卫星共运行了 个周期，其提供的年的观测数据基本克服了潮汐 混叠问题，为人们继续利用该资料开展潮汐模型研 究提供了可 靠 的 依 据。 早 在 年，在 刚 发 射了前几年里，一些学者就已利用 卫星资料开 展了大洋潮汐模式的研究。等 用 卫 星 测高数据构建了全球的大洋潮汐模式，经过该模型 改正 后 的 卫 星 测 高 数 据 的 交 叉 点 不 符 值 可 改 善 。 年， 利 用 两 年 的 卫 星资料和近岸验潮站数据开展了非线性正压潮潮汐 模型的研究。结果显示，在浅水海域，特别在亚洲东 部近海海 域，该 模型 与其它潮汐模型 差 异 较 大。年，等利用第 周期至第 周期的 利用正交潮法构建潮汐模型对于测高数据而言，响应分析法是提取潮汐信号更合适的方法。 而从数据的空间分布上考虑，无 论是单点分析、区域分析还是球函数分析都有各自 的优缺点。对于南海海域，采用单点分析则必然省 略许多点，即便得到了一些点的潮汐参数，也会过于 稀疏。而如果采用球函数分析，则在近岸区域会产 生误差较大。因此，采用区域分块分析方法相对较 为合适。如果根 据 等 人 的 经 验，采 用 的矩形格网时，由于分块区域较大，造成潮汐参数过于平滑，从而不能很好地反映南海潮汐特征。 而如 果分块区域过小，则必须采用插值等手段对数据进 收稿日期：；修订日期：作者简介：孙佳龙（），男，山东梁山人，连云港市高克勘察测绘有限公司副教授，博士，主要从事卫星测高数据处理方面的研究。行再处理，这种再处理也必然会引入新的误差。因此，本文 选 取 网 格 大 小 为 ，即 以 网 格 点 为 半 径，以为搜索 范 围，将 以 内 的 海 面 高 数 据 纳 入 到该点的潮高序列中。卫星测高轨迹与潮汐分析网 格点如图所示。海潮模型进行改正。经过对所得数据进行处理，得到 的 数 据 作 为 海 面 高 （， ）的观测值，然后利用海面高观测值进行海潮 模型的构建。表 卫星测高 数据编辑准则数据项编辑准则卫星高度测高计测量的距离湿对流层延迟改正双频电离层延迟改正 海潮改正负荷潮改正 地球固体潮 极潮改正海况偏差改正 有效波高改正 自动增益控制 经 过 各 项 改 正 后 的 海 面 高 扣 除 平 均 海 水 面 高（）后，得到了海面高异常（），即图卫星测高轨迹与潮汐分析网格点珔 。（）式中 珔 为海面高异常， 为海面高， 为平均海本 文 采 用 的 是 法 国 空 间 局 （）提 供 的 最 新 处 理 的 第 三 版 （ ）产 品，共 计张光盘（ 年 月至 年 月）。每张光 盘记录了三个连续重复周期（未包含，）的 数 据 （每 个 周 期 个文件）。论文对 数据进行了编辑，编辑准则如表所示。经过编辑准 则 筛 选 后 得 到 的 数 据，需 要 进行电离层延迟改正、对流层延迟改正、海潮改正、 负荷潮改正、地球固体潮改正、极潮改正、海况偏差 改正和有效波高改正等各项改正。其中，对流层延 迟改正中的湿对流层延迟改正采用季节加权湿对流 层延迟改正方法进行改正。海潮改正采用 水面 高，该 平 均 海 水 面 高 取 自 海 面 高模型。省略振幅较小的分潮和海流的影响，可将海面 高用正交权表示为 珔（，） ， （，） （） （，），（）。（）式中， 及 为正交权残差， 为误差项。将（） 式改为矩阵形式：。（）式中， 为 所组成的误差向量， 为设计矩阵，为，各向量的具体形式为 。（） （） （） （） （） （） （） （） （） （） （） （） （） 熿，燄 。燀 （） （） （） （） （） （） （） （） （） （） ， （ ） （ ）燅（） 。（ （ ）。（） 式中， 为网 格 点距离观测点 的 距离，单 位 为 。（） 为第 个观测点的观测精度，由于 卫星在开阔海域的精度可达，而随着靠近陆地其精度有 所下降，因此， 卫 星 在 不 同 海 域 的 精 度 是 不 同式中， 为观测点数，根据最小二乘法得（）。 （，），（）的。本文根据处理近海 卫星测高数据的经验，得到了不同海域的中误差公式，即表三种潮汐模型在验潮站处的调和常数比较验潮站验潮站分潮 振幅 相位 振幅 相位 振幅 相位 振幅 相位， ；， 。（）（）（）（）（） 式中， 为海水深， 为误差系数，即 。海口 根据最小二乘法可求得各观测点的 ，继而求 得各观测点的正交权残差，即 及 。将潮汐 香港模型得到的起始正交权经过正交权残差改正后，得到新的正交权，即 ， 。（）（）汕尾 式中， 为新的正交权， 和 为由潮汐模型得到的正交权， 和 为经卫星测高数据得到正 交权残差。对南海海域（，）进行潮汐分 析，利 用 数 据 中 的 ，和共条轨迹的测高数据，采用共个周期的海面高数据求取网格点的 正交潮残差，对 模 型 得 到 的 起 始 正 交 权 进 行改正，从而得到南海潮 汐 模 型 （）的 正 交 权。即 厦门 北海 东方 吕四 ， 。（）（） 高雄然后，采用正交潮法得到各网格点的潮汐参数。 本文将 潮 汐 模 型 与 和 在 中 国大陆和台湾的个验潮站处（南海海域）得到的调 和常数进行了比较，如表 所示。 三种潮汐模型与 验潮站数据差值的精度比较如表所示。 基隆 表三种潮汐模型的精度比较 潮汐模型 （） （） （） （） 从表中可以看出，三种模型在不同的验潮站处其精度高低有所变化。 对于不同的分潮，三种模 型的精度也是有所差异。总体而言，模型在 中国大陆的个验潮站的精度相比在台湾个验潮 站的精度要高。对于个主要分潮而言，模 型的 和 分潮的振幅和相位比其它两个模型而言更接近验潮站得到振幅和相位。 而 由 模型 得 到 和 两 个 分 潮 的 振 幅 和 相 位 与模型和 的精度相当。三种模型得到的振幅的精度要优于相位的精度。从表 中可以看到三种模型的整体精度情况。对于个主要分潮而言，由模型得到 和 分 潮 的 振 幅 的 精 度 最 高，分 别 为 和。 模 型 的 这 两 个 分 潮 的 相 对 精 度 也最高，分 别 为 和 。 而 对 于 分 潮 而 言，模型与 的精度最高，两者相对 精度 基 本 相 同 （ 和 ）。 而 分 潮，则 是 模 型 与 模 型 的 结 果 最 优，而 模型与 模型的相对精度相同，其它 精度指标也相差很小。总体而言，模型得到 的 和 分潮的精度在三个潮汐模型中的精度 最高；模型与 模型得到的 分潮 的精度 最 高； 模 型 与 模 型 得 到 的 分潮结果最优。：， ， ： ，（）：郭金运，孙佳 龙，常 晓 涛，等 卫 星 监 测博斯腾湖水位变化及其与 的相关性 分 析测绘学报，（）：孙佳龙，郭金运，常晓涛，等基于卫星测高和卫星重力 数据监测巴尔喀什 湖 水 位 变 化 武 汉 大 学 学 报：信息科学版，（）： ， ， ，（）： 结论本文提出了根据海深调整测高计权值的方法，构建了新的南海潮汐模型 ，分析了南海海域 的潮波 特 征。 通 过 与 模 型 和 模 型比较，模型得到的 和 分 潮 的 精 度 在 三 个 潮 汐 模 型 中 的 精 度 最 高； 模 型 与 模型得 到 的 分 潮 的 精 度 最 高； 模型与 模型得到的 分潮结果最优。 利 用建立的 模型对南海的潮波特征进行了分 析，与其它学者研究的结果基本一致。，（）： ，（）： ， ， ，（）： ， ，（）： ， ， ，（）：参考文献：王广运，王海瑛，许 国 昌卫 星 测 高 原 理 北 京：科学出版社，翟国君，黄漠涛，谢锡君，等卫星测高数据处理的理论 与方法北京：测绘出版社， ， （责 任 编 辑 ：秦 海 明）