海洋潮汐与水位控制-水位改正数计算精度评估

与设计论证相对应，按采用的水位改正方法将精度评估分为传统水位改正方法的精度评估、基于潮汐模型与余水位监控法的精度评估。

7.3.3.1　传统水位改正方法的精度评估

从传统水位改正方法的假设条件出发，水位改正数的计算精度取决于相邻站间水位曲线是否相似以及站间的水位变化是否均匀。因此，精度评估基于两个方面:

1.相邻站间水位曲线的相似程度

相邻站间水位曲线相似是传统水位改正方法的实施条件。类似于实施条件的评估，按前述定义的最小二乘拟合误差，由相邻站的同步实测水位数据计算各同步时刻的最小二乘拟合误差，统计量值范围以及中误差，作为相邻站水位相似的量化指标。

2.相邻站间的水位变化是否均匀

站间水位变化是否均匀，可由站间是否存在阻挡以及潮波图实施定性判断。当测区分布多个验潮站且满足一定的空间分布条件时，可选择中间站为检核站，以其两侧站采用水位改正法内插中间站水位，以内插误差作为量化指标。

以某次测量为例，水位改正方法采用最小二乘拟合法，测区及验潮站位置如图7.7所示，图中实线所围海域为测区，共利用或布设了6个验潮站。

图7.7　测区及验潮站分布

首先，由同步水位变化曲线定性判断相邻站水位的相似程度。经查看，6个验潮站的水位相似程度高，图7.8为某天的同步水位变化曲线，单位为厘米。

图7.8　同步水位变化曲线(www.xing528.com)

其次，由约45天的同步实测水位数据统计相邻站间的最小二乘拟合误差，结果列于表7.5，单位为厘米。

表7.5　最小二乘拟合误差的统计结果

相邻站间的最小二乘拟合中误差最大为12.2cm，因包含了气象条件较恶劣的时段，使得误差出现较大的量值范围。整体上，相邻站间的水位相似程度都较高。

最后，以中间站点为检核站，以其两侧或四周站点按最小二乘拟合法内插检核站的水位，与实测水位的差异即为两侧或四周站点计算该站点处水位改正数的误差。经统计，以A与F内插C处水位的中误差为7.1cm；以B与D内插C处水位的中误差为8.3cm；以A、B、E、F与D内插C处水位的中误差为8.2m。在实际计算水位改正数时，6个验潮站都将用于计算，因此，水深测量点至最近验潮站的距离大多都短于上述相邻验潮站间距离的一半，实际水位改正精度高于该统计结果。

7.3.3.2　基于潮汐模型与余水位监控法的精度评估

当测区存在两个及以上验潮站时，以两个邻近同步站为一组，分别记为余水位监控站与检核站，由余水位监控站按基于潮汐模型与余水位监控法计算检核站处的水位改正数，与检核站的实测水位进行比较，统计差异的量值与中误差等。统计结果是以余水位监控站实施水位改正时在检核站处能达到的水位改正精度。以图7.4所示的测量任务为例，以南澳岛、汕头与海门三个长期站对适用性进行了论证。在测量实施阶段，布设了云澳、靖海湾与海上定点三个验潮站，如图7.9所示。

图7.9　测区及布设的验潮站

分别以云澳、靖海湾以及两站作为余水位监控站，计算海上定点站处的水位改正数，与该站实测水位进行比较。精度评估统计结果列于表7.6。

表7.6　水位改正精度评估

由表7.6知，云澳与靖海湾分别单站作为余水位监控站时，云澳站的精度高于靖海湾站，主要原因是:与海上定点站的距离，云澳站约为25km，而靖海湾站约为84km，距离越近余水位的一致性越高。因测深数据的水位改正数是同时以三站为余水位监控站，余水位的空间插值方式将由表7.6的外推转为内插，所以精度也将高于表7.6中的精度评估结果，即表7.6是水位改正精度的保守估计。