通常,人们表示某一物体的位置时,习惯上给出该点的三维坐标,即经度,纬度和高程。对于经纬度,大家一般都很熟悉。那么,什么是高程呢?

地面点到某一高程基准面的重力方向即铅垂距离称为高程。一个国家或者地区为了得到统一的高程系统,必须建立高程基准。高程基准是推算国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据,它包括一个高程基和一个永久性高程基准点。

高程基准面

高程基准面就是地面点高程的统一起算面,所有水准测量测定的高程都以这个面为零起算,也就是以高程基准面作为零高程面。由于大地水准面所形成的体形——大地体是与整个地球最为接近的体形,因此通常采用大地水准面作为高程基准面。此时,地面点到大地水准面的铅锤距离被称为绝对高程,就是通常所说的“海拔”。理论上,大地水准面是假想海洋处于完全静止的平衡状态时的海水面延伸到大陆地面以下所形成的闭合曲面(如图1所示),它也是一个地球重力等位面。在实际中,世界各国或地区均选择某个平均海水面来代替大地水准面,以此作为高程基准面。由于海洋受着潮汐、风力的影响,永远不会处于完全静止的平衡状态,总是存在着不断的升降运动,在海洋近岸的一点处竖立水位标尺,成年累月地观测海水面的水位升降,根据长期观测的结果可以求出该点处海洋水面的平均位置,人们假定大地水准面就是通过这点处实测的平均海水面。

长期观测海水面水位升降的工作称为验潮,进行这项工作的场所称为验潮站。根据各地的验潮结果表明,不同地点平均海水面之间还存在着差异,因此,对于一个国家来说,只能根据一个验潮站所求得的平均海水面作为全国高程的统一起算面——高程基准面。

新中国建立后,先后使用的高程基准有“1956年黄海高程系”和“1985年国家高程基准”。1956年,我国根据基本验潮站应具备的条件,认为青岛验潮站位置适中,地处我国海岸线的中部,而且青岛验潮站所在港口是有代表性的规律性半日潮港,又避开了江河入海口,外海海面开阔,无密集岛屿和浅滩,海底平坦,水深在l0m以上等有利条件,因此,在1957年确定青岛验潮站为我国基本验潮站,验潮井建在地质结构稳定的花岗石基岩上,以该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求的黄海平均海水面作为我国的高程基准面。以此高程基准面作为我国统一起算面的高程系统名谓“1956年黄海高程系统”。

“1956年黄海高程系统”的高程基准面的确立,对统一全国高程有其重要的历史意义,对国防和经济建设、科学研究等方面都起了重要的作用。但从潮汐变化周期来看,确立“1956年黄海高程系统”的平均海水面所采用的验潮资料时间较短,还不到潮汐变化的一个周期(一个周期一般为18.61年),同时又发现验潮资料中含有粗差,因此有必要重新确定新的国家高程基准。

新的国家高程基准面是根据青岛验潮站1952~1979年19年间的验潮资料计算确定,根据这个高程基准面作为全国高程的统一起算面,称为“1985国家高程基准”。所有水准测量测定的高程都以这个面为零起算,也就是以高程基准面作为零高程面。

高程基准点——水准原点

为了长期、牢固地表示出高程基准面的位置,作为传递高程的起算点,必须建立稳固的水准原点,用精密水准测量方法将它与验潮站的水准标尺进行联测,以高程基准面为零推求水准原点的高程,以此高程作为全国各地推算高程的依据。水准原点是某一地区计算水准点高程最原始的基准点。

根据“1956年黄海高程系”和“1985国家高程基准”确定的中国的水准原点在青岛市观象山,如图2所示。它由1个原点5个附点构成水准原点网。在“1985国家高程基准”系统中,我国水准原点的高程为72.2604m。

青岛观象山水准原点

1985国家高程基准”已经国家批准,并从1988年1月1日开始启用,以后凡涉及高程基准时,一律由原来的“1956年黄海高程系统”改用“1985国家高程基准”。由于新布测的国家一等水准网点是以“1985国家高程基准”起算的,因此,以后凡进行各等级水准测量、三角高程测量以及各种工程测量,尽可能与新布测的国家一等水准网点联测,也即使用国家一等水准测量成果作为传算高程的起算值,如不便于联测时,可在“1956年黄海高程系统”的高程值上改正一固定数值,而得到以“1985国家高程基准”为准的高程值。

必须指出,我国在解放前曾采用过以不同地点的平均海水面作为高程基准面。由于高程基准面的不统一,使高程比较混乱,因此在使用过去旧有的高程资料时,应弄清楚当时采用的是以什么地点的平均海水面作为高程基准面。(贾路路供稿)


来源:中国科学院测量与地球物理研究所

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