[科普中國]-潮汐改正

簡介

潮汐改正（tidal correction）：地球表面各處的海水受月球和太陽的吸引力作用而產(chǎn)生的周期性升降運(yùn)動，稱為潮汐。海洋上重力觀測結(jié)果包含潮高在內(nèi)，須要?dú)w算到大地水準(zhǔn)面上。通常將開闊平靜的海洋平面當(dāng)作大地水準(zhǔn)面。自然海面和作為大地水準(zhǔn)面的平均海面之間海水層的吸引力與這段空間距離的重力正常變化要加以改正，稱為“潮汐改正”。

背景一切海洋活動,無論是經(jīng)濟(jì)、軍事或科研活動,像海上交通、海洋地質(zhì)調(diào)查和資源開發(fā),海洋工程建設(shè)、海洋疆界勘定、海洋環(huán)境保護(hù)、海底地殼和板塊運(yùn)動研究等,都需要海洋測繪提供不同種類的海洋地理信息要素、數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)圖像。1

海洋測繪中,潮汐觀測是一個比較關(guān)鍵的技術(shù),其目的是:確定平均海面、深度基準(zhǔn)面和計(jì)算水深測量時的水位改正(或:潮汐改正)。如何把測量出來的瞬時水深進(jìn)行潮汐改正?是確定觀測結(jié)果正確與否的一個主要參數(shù)。

由于受客觀因素的影響,一些海區(qū)在一定的范圍內(nèi)可以用一個潮汐觀測站的數(shù)據(jù)進(jìn)行潮汐改正,但在一些沿岸地區(qū),受地形的影響,需要2個甚至2個以上的潮汐觀測站的潮汐進(jìn)行潮汐改正,這就需要進(jìn)行多站的潮汐觀測,并對測量區(qū)域內(nèi)不同位置的潮汐進(jìn)行預(yù)報。

類型1)全潮汐改正d1。它包括潮汐對大地測量觀測值的全部影響,其中包括永久性潮汐的影響。經(jīng)d1改正后的大地測量觀測值稱為無潮汐大地測量觀測值,如作了此項(xiàng)改正后的重力值就稱為無潮汐重力值,相應(yīng)的重力大地水準(zhǔn)面就稱為無潮汐重力大地水準(zhǔn)面、無潮汐水準(zhǔn)高、無潮汐垂線偏差等。這項(xiàng)改正受到1979年IAG堪培拉(Canberra)大會有關(guān)決議的支持。目前,中國測繪部門所提供的各種大地測量成果,除GPS成果外,都相應(yīng)于無潮汐大地成果。

2)平均潮汐改正d2。它是在全潮汐改正d1中恢復(fù)(或者說保留)永久性潮汐的(直接和間接)影響。大地測量觀測值經(jīng)d2改正后,意味著周期性潮汐對大地測量觀測值的影響都作了改正(消除),但保留了永久性潮汐的影響部分。作了d2改正后的大地測量觀測值稱為平均大地測量觀測值,作了此項(xiàng)改正后的重力值就稱為平均重力值,與之相應(yīng)的重力大地水準(zhǔn)面稱為平均重力大地水準(zhǔn)面。中國的大地測量數(shù)量處理中一直沒有采用過此項(xiàng)改正。2

3)零潮汐改正d3。它是在全潮汐改正d1中,只恢復(fù)(或者說保留)永久性潮汐引起地球形變導(dǎo)致的影響。經(jīng)d3改正后的大地測量觀測值消除了周期性潮汐和永久性潮汐對大地測量觀測值的直接影響,保留了永久性潮汐對大地測量觀測值的間接影響,稱為零大地測量觀測值。作了此項(xiàng)改正后的重力值就稱為零重力值,與之相應(yīng)的重力大地水準(zhǔn)面稱為零重力大地水準(zhǔn)面。IAG在1983年漢堡(Hamburg)大會上以決議的形式對這種改正表示了支持。

轉(zhuǎn)換關(guān)系式1.零重力值和無潮汐重力值間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式

對重力值來說,零重力值和無潮汐重力值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式有:

2.無潮汐水準(zhǔn)高高差與零水準(zhǔn)高高差間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式

對水準(zhǔn)高來說,大地水準(zhǔn)面在潮汐影響下,相對于彈性地球的地殼發(fā)生垂直潮汐位移[7,9],因此水準(zhǔn)高程發(fā)生變化。根據(jù)我國一等水準(zhǔn)測量規(guī)范,水準(zhǔn)測量成果的潮汐改正(在規(guī)范中有時稱日月引力改正)采用全潮汐改正,因此我國的水準(zhǔn)高程相應(yīng)于無潮汐水準(zhǔn)高程(即無潮汐正常高高程)。將無潮汐水準(zhǔn)高高差Hn轉(zhuǎn)換為零水準(zhǔn)高高差Hz的轉(zhuǎn)換關(guān)系式為: