[科普中国]-高程基准

定义

建立高程基准起算面的传统方法是在沿海的一个（或多个）合适地点建立验潮站，长年累月地记录验潮站的海面高位置。

利用长期的验溯观测资料并结合日月潮汐变化周期，通过低通滤波方法计算出该地区的平均海平面，将这一平均海平面作为某一国家或地区的局部高程起算面，从而形成了局部高程基准（Localverticaldatum），并认为在高程基准点处平均海平面与大地水准面重合。

由于验潮站确定的平均海平面总会带有地区性影响，其中主要是海面地形和局部地壳垂直运动的影响，仅海面地形影响就可达2米之多。因此，在精度下，可以不顾及地区性影响，若按~精度要求，就必须考虑此影响。

为削弱这种地区性影响，可以用多个验潮站上平均海面的平均值来确定，但是对于这种多站确定的平均海面，必须使其所包含的站数和站位保持不变。验潮站数目的增减或位置的变迁，都会改变平均海面的平均值，从而影响高程基准的变化。

从本质上讲，由多站平均海平面确定的高程基准与由单站平均海平面确定的高程基准没有多大差别。前者只是通过水准测量将多个验潮站联系起来，取多个验湖站上平均海面的某种平均位置来确定局部高程基准起算面，使得在该基准所应用的范围内与各验潮站平均海面最为密合，原理与参考椭球多点定位相仿。

鉴于地区性影响的客观存在，再加上验潮观测数据时间长短的不同，以及验潮数据处理方法的不同，不同验潮站确定的平均海面不可能处于同一重力等位面上，致使不同的国家（或地区）有着不同的高程基准，甚至同一国家（或地区）不同时期的验湖资料确定的高程基准也不完全相同。

原理通常理论上采用大地水准面，它是一个延伸到全球的静止海水面，也是一个地球重力等位面，实际上确定水准基面则是取验潮站长期观测结果计算出来的平均海面。

中国以青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海面作为中国的水准基面，即零高程面。中国水准原点建立在青岛验潮站附近，并构成原点网。用精密水准测量测定水准原点相对于黄海平均海面的高差，即水准原点的高程，定为全国高程控制网的起算高程。

由特定验潮站平均海面确定的测量高程的起算面以及依据该面所确定的水准原点高程2。

基本要素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，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。

高程基准点高程基准点——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。3

发展历史新中国建立后，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。

发展趋势高程基准是高程测定的依据,由于一些客观原因的存在，目前定义的高程基准只具有局部性特征，而不是全球统一的高程基准4。

当前，统一的高程基准对国防工业、国民经济建设以及大型的工程都具有重大意义。

随着全球导航卫星系统和卫星测高等空间大地测量技术的快速发展，将世界上各个国家或地区的局部高程基准归算到全球统一的高程基准将成为可能，并且在欧洲和北美等地区正在逐步实现5。