黃海和吳淞高程系統(tǒng)的關系

吳淞與廢黃河、黃海、八五基準點的關系：

1、吳淞=廢黃河+1.763m；

2、吳淞=黃海+1.924m；

3、吳淞=八五基準+1.953m。

一、吳淞零點和吳淞高程系：清咸豐十年（1860年），海關巡工司在黃浦江西岸張華浜建立信號站，設置水尺，觀測水位。光緒九年（1883年）巡工司根據(jù)咸豐十年至光緒九年在張華浜信號站測得的最低水位作為水尺零點。后又于光緒二十六年，根據(jù)同治十年至光緒二十六年（1871～1900年）在該站觀測的水位資料，制定了比實測最低水位略低的高程作為水尺零點，并正式確定為吳淞零點（W.H.Z）。以吳淞零點計算高程的稱為吳淞高程系，上海歷來采用這個系統(tǒng)。民國11年（1922年），揚子江水利委員會技術委員會確定長江流域均采用吳淞高程系。1951年，華東水利部規(guī)定，華東區(qū)水準測量暫時以吳淞零點為高程起算基準。

2：吳淞高程系與1956年黃海高程系的基面差。江蘇省水利廳于1953年以精密水準測量方法施測了佘蘇線（佘山—蘇州）、佘高線（佘山—金絲娘橋—高橋—張華浜）和佘張線（佘山—張華浜）等3條水準路線，觀測高差納入華東地區(qū)高程控制網(wǎng)，參加國家測繪總局主持的1957年中國東南部地區(qū)精密水準網(wǎng)平差。平差后的水準點高程均為1956年黃海高程系，佘山水準基點既有黃海高程（44.4350米），又有吳淞高程（46.0647米），兩者之差為1.6297米，即在上海地區(qū)吳淞高程系基面比1956年黃海高程系基面低1.6297米，遠離上海的地區(qū)，同一點的兩個高程值之差會略有不同。

3：1956黃海高程水準原點的高程是72.289米。1985國家高程系統(tǒng)的水準原點的高程是72.260米。高程控制是水利勘測、規(guī)劃、設計以及工程建設的重要測繪基礎工作，統(tǒng)一的高程系統(tǒng)和準確的高程成果尤其對堤防建設、水情測報、防汛調度至關重要。吳淞高程系統(tǒng)自1900年建立以來，一直為長江的水位觀測、防汛調度以及水利建設所采用。1957年以青島驗潮站1950～1956年測定的平均海水面為基準面（零點），建立了“1956年黃海高程系統(tǒng)”。1985年又以青島驗潮站1952～1979年潮汐觀測計算的平均海水面為基準面，建立了“1985國家基準”以替代“1956年黃海高程系統(tǒng)”。長江流域水利建設曾采用的高程系統(tǒng)繁多，但主要采用“吳淞高程系統(tǒng)”、“1956年黃海高程系統(tǒng)”和“1985國家高程基準”。其中“1956年黃海高程系統(tǒng)”和“1985國家高程基準”為國家法定的高程系統(tǒng)，資料較為完善，但吳淞高程系統(tǒng)是長江流域所特有的，沒有專門機構對其進行數(shù)據(jù)更新、維護?？紤]到吳淞高程系統(tǒng)在長江流域建設中起到的重要作用，有必要對吳淞高程系統(tǒng)建立、發(fā)展及目前存在的問題進行了解。1吳淞高程系統(tǒng)介紹采用上海吳淞口驗潮站1871～1900年實測的最低潮位所確定的海面作為基準面，所建立的高程系統(tǒng)稱為“吳淞高程系統(tǒng)”。1.1吳淞高程系統(tǒng)起源鴉片戰(zhàn)爭以后，1854年6月英、美、法駐滬公使、領事決定引進外國勢力與征稅機關，組織了關稅管理委員會，由英、美、法三國領事與滬道締結關于上海海關之約九條……于是就有了外國人管理我國海關之先河。為了保證艦船安全通過吳淞內沙淺灘，舊海關就在長江口內東距海濱40余千米處的吳淞口設立了驗潮站（又稱測潮站），即吳淞口驗潮站。1871年或以前，舊海關（吳淞海關港務司署）設立吳淞零點水尺，供航行及測量之用，當時名“信號站”;自1871年起即有潮汛資料供給浚浦局，經(jīng)長期記載定出1871～1900年之間出現(xiàn)的最低潮位為零點，當時稱為“吳淞海關零點”簡稱“吳淞零點”，是吳淞零點高程系統(tǒng)的起算依據(jù)。1.2.3鎮(zhèn)江308′標點的設測長江流域的吳淞高程，都是以1922～1926年前揚子江技術委員會（以下簡稱揚委會）所測的吳淞—宜昌精密水準高程（由張華浜基點引測）為基礎，然后用普通干線水準向干、支流單線傳遞，由于輾轉施測推算，加之觀測質量較差，又加上標點埋設時間過久，標石難免有不同程度的變動。解放初期，由于歷史條件的限制，長江流域各地區(qū)所測的地形圖及各水文站基點等高程都是引測附近各水準標點的舊吳淞高程作為依據(jù)。而區(qū)域性高程，都存在不同程度的誤差，因之相互連接發(fā)生了矛盾，需要有一個較正確的統(tǒng)一高程系統(tǒng)。1951～1955年，長江水利委員會（簡稱長委會）先后完成了長江干線（吳淞—宜賓）及漢江、嘉陵江、岷江等主要干、支流的精密水準測量工作，具備了進行長江流域的吳淞高程水準網(wǎng)統(tǒng)一平差計算條件。由于全國統(tǒng)一高程系統(tǒng)尚未建立，因此需要有一個較穩(wěn)定的原揚委會埋設的精密水準標點高程，作為暫時統(tǒng)一的吳淞高程系統(tǒng)的起算基點。張華浜基點沉陷不能使用;佘山基點雖較穩(wěn)定，但距長江又遠，引測不便;為了盡可能減少1922～1926年揚委會所測高程誤差的累積，曾在下游地區(qū)另選一個高程起算基點，經(jīng)與其他水準標點相互比較，其穩(wěn)定性皆次于鎮(zhèn)江308′，通過分析討論，經(jīng)領導部門批準，確定相對穩(wěn)定的鎮(zhèn)江308′標點的校測高程9.391m，作為長江流域暫時統(tǒng)一的吳淞零點高程的起算基點。1.3資用吳淞高程與“七環(huán)”平差1951～1955年，長江干流自吳淞至宜賓及漢江、嘉陵江、岷江、洞庭湖流域等處已先后施測了精密水準路線;同時下游江陰、鎮(zhèn)江、蕪湖、彭郎磯、武漢、城陵磯、沙市、宜昌等8處進行了跨河水準測量，連接長江左、右兩岸水準路線，組成了7個簡單鎖鏈形的水準網(wǎng)。經(jīng)過“七環(huán)”平差，江陰—宜昌長江兩岸水準高程有了可靠的聯(lián)系，以鎮(zhèn)江308′作為新的起算基點，并按原揚委會所校測的高程9.391m推算長江流域新的吳淞高程。為了區(qū)別于過去的吳淞系統(tǒng)，提供以資暫時使用的高程，又稱為資用吳淞高程。根據(jù)歷史資料的記載，資用吳淞高程與“七環(huán)”平差前的吳淞高程，不同的區(qū)域存在不同的改正，改正范圍在0.06～0.43m之間?，F(xiàn)在我們使用的吳淞高程，就是“七環(huán)”平差后的吳淞高程，亦即是長江委1959、1973年正式出版的《長江流域二、三、四等水準成果表》（一、二、三、四、五冊）中的吳淞高程，自此，長江流域吳淞高程系統(tǒng)開始統(tǒng)一。1.4凍結吳淞高程1950年前，長江流域各水文站沿用的水準點引據(jù)的基面較為復雜，有吳淞、海防、山河堰、坎門、趕水及假定等多種基面。1950年后，陸續(xù)建立的新水文站引用舊吳淞、海防、舊黃海和長委會接測吳淞“七環(huán)”平差前、后高程，以及假定基面等。但由于各水文站水準點測設來源不一，系統(tǒng)較多，雖均稱吳淞基面，其絕對高程仍有一定誤差。為了保證本站水位連續(xù)性，根據(jù)水利部規(guī)定:從刊布1956年資料起，各測站水準點原用的基面高程凍結不變，新建站凍結在開始引用基面高程上。由于各水文站基面凍結的時間不同和引據(jù)高程系統(tǒng)的不同，使得各水文基面是一些各自獨立的，相互之間沒有邏輯關系的離散點（下游點的高程可能比上游的高），因此“凍結吳淞高程”僅為掛靠“吳淞高程系統(tǒng)”的高程點，并不是高程系統(tǒng)。隨著“吳淞高程系統(tǒng)”和國家法定的高程系統(tǒng)的變遷，水文測量高程控制系統(tǒng)的內涵也隨之變化。1.5吳淞高程（資用）與1956年黃海高程的轉換長辦于1959年正式出版的《長江流域二、三、四等水準成果表》（一～四冊）中的“吳淞高程”與“1959年平差值”所采用的觀測成果基本相同，但由于平差計算的環(huán)線區(qū)域大小與采用的權數(shù)不同（“七環(huán)”平差，用的是距離倒數(shù)1/L為權，東南部平差用的是中誤差平方倒數(shù)1/m2為權），因之計算各路線的改正值不同，高程差之差亦不同，所以不能用一個地區(qū)的差數(shù)，來改正另一個地區(qū)的高程。也就是說，不能用一個簡單的常差或用簡單的公式來換算。上述“吳淞高程”與“1959年平差值”的差值雖然不是一個常數(shù)，但卻有一些規(guī)律可遵循，如長江干流從吳淞起，沿江而上其差值逐漸減少。各支流亦有類似的規(guī)律。不同時期的平差值，同一地區(qū)兩系統(tǒng)的差值亦不相同。這是因為:不同時期由于觀測儀器、觀測精度等諸多因素的不同，因此觀測高差不同;還由于平差計算路線不同，高差的改正數(shù)也不相同;因此在轉換時，要注意資料的分析，科學的利用。2資用吳淞高程（2003）基準2.12002年長江中下游干流高程控制測量簡介1998年，長江流域發(fā)生特大洪水，國家投入了大量的資金用于大江大河的治理。作為堤防建設必須的高程基準存在如下兩個方面的問題:一方面，由于長江中下游大部分水準點在1973年以前測量后，近30a未復測。水準點均存在著較大的沉降。為了檢驗堤防工程建設是否滿足設計要求，需有統(tǒng)一準確的高程基準來進行衡量。另一方面，沿江各省市均應按照國家統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一部署的堤防設計標準進行堤防建設。因此沿江需有統(tǒng)一的高程基準，以便在堤防建設竣工驗收時有統(tǒng)一的核定標準。根據(jù)有關規(guī)程規(guī)范的要求，長江水利委員會綜合勘測局于2002年4月至2003年5月進行了長江中下游二等水準的復測重建工作。測區(qū)范圍為宜昌至上海段的長江南北兩岸，組成15條二等水準測線，共4107.3km。接測具有1985國家高程基準成果的國家一等水準網(wǎng)點16個，起算點均進行了檢測，檢測情況滿足規(guī)范要求;外業(yè)選點、埋標、觀測均嚴格按國家規(guī)范及作業(yè)規(guī)程執(zhí)行，往返測高差不符值優(yōu)良率為87%，其余13%的測段均在規(guī)范要求的限差之內;每千米水準測量偶然中誤差最大為±0.62mm。全網(wǎng)中二等水準每千米水準高差中數(shù)的偶然中誤差為±0.43mm，滿足規(guī)范±1.0mm的要求;符合路線符合差均小于限差要求。說明本次觀測外業(yè)質量優(yōu)良，成果質量可靠。該項目通過嚴密平差計算，需要計算水準路線所有水準標石的1956年黃海高程成果以及1985國家高程基準成果。本項目為了對歷史數(shù)據(jù)進行分析，選點埋標時，利用紅本第一～四冊中舊水準標石192座，還聯(lián)測了大量的水文基點。2.2吳淞高程成果的計算吳淞高程在長江流域防汛、水位觀測、堤防建設、工程規(guī)劃設計中有著廣泛的運用，為了滿足不同的需要，需要計算一套吳淞高程成果。2.2.1構成水準環(huán)線復測成果的吳淞高程部分，因無一等吳淞高程成果，為進行平差處理，利用一等水準黃海高程成果的高差值，賦予兩倍于復測觀測值的權，和復測高差值一并組成水準環(huán)線進行平差。如圖1所示。該環(huán)線因為平差需要而構成，稱為復測混合環(huán)線。2.2.2自由網(wǎng)平差1959年長江水利委員會進行“七環(huán)平差”時，是采用鎮(zhèn)江YRCBM308′的吳淞高程為高程網(wǎng)的起算點。由于本次復測時，YRCBM308′已遭破壞，其明標YRCBM308尚存，因此我們采用鎮(zhèn)江YRCBM308的吳淞高程值為平差起算高程值，對復測混合環(huán)線進行平差。平差成果與七環(huán)平差的資用吳淞成果比較，其互差值離YRCBM308越遠就越大。說明原吳淞高程成果中有明顯的系統(tǒng)誤差，其系統(tǒng)誤差是來源于資用吳淞成果還是2002～2003年水準復測成果?為此，我們以YRCBM308的1956年黃海高程值作為起算數(shù)據(jù)，進行了自由網(wǎng)平差，得出2002年復測成果的1956年黃海高程成果，并與1959年平差成果比較。經(jīng)比較分析發(fā)現(xiàn)，資用吳淞高程成果存在明顯的系統(tǒng)誤差。如果采用一個點（鎮(zhèn)江YRCBM308）為起算數(shù)據(jù)，其平差成果與資用吳淞高程成果存在較大的差異，這就給用戶帶來干擾和不便。為了使用方便，和保持資料的連續(xù)性，給出一個數(shù)據(jù)處理原則:即水準點位穩(wěn)定，則吳淞高程值應基本保持不變，即使有差別，其差值也在二等水準觀測誤差的允許范圍內。要達到其目的，就必須尋找穩(wěn)定水準點作為吳淞高程值計算的起算點。2.2.3水準點穩(wěn)定分析在上述以YRCBM308的1956黃海高程成果為起算數(shù)據(jù)的自由網(wǎng)平差結果與1959年版的1956年黃海高程值的差，從理論上講為參照YRCBM308的沉降量，對192個老點的沉降量的統(tǒng)計見表1。2.2.4資用吳淞高程（2003年）基準的建立2002～2003年水準復測精度顯然要高于1959年水準成果精度，如果將眾多的認為穩(wěn)定的水準點作為已知點進行平差，則它們的平差值與“七環(huán)平差”一致，說明這眾多的認為穩(wěn)定水準點在復測后精度未受益。為了讓更多的水準點通過復測，提高水準成果的精度，已知點不能選得太多，但如果選得太少，由于資用成果存在系統(tǒng)誤差，兩期成果的差異將較大而不便于使用。通過上述自由網(wǎng)的計算和分析，在YRCBM308的1956年黃海高程的自由網(wǎng)平差值與原成果的差值較小的點中，我們優(yōu)先考慮選取位于丘陵地區(qū)高程值較大的點作為吳淞高程起算點的候選點。在此基礎上考慮到起算點的均勻分布等情況，經(jīng)過認真篩選，確定以下9個點作為吳淞高程的起算點:寶塔河基巖點、Ⅱ朱埠6-1、YRCBM308、Ⅱ小浦42基、Ⅰ武漢基巖點、Ⅱ宜沙10、Ⅱ武九50、Ⅱ武小10基、Ⅱ銅蕪12。寶塔河基巖點在“長江三峽工程庫區(qū)二、三、四等水準移測復建”項目中亦進行了利用，并計算了吳淞高程成果。本次復測時利用Ⅱ朱埠6-1、Ⅱ宜沙10的吳淞高程對其進行檢驗，其較差僅為2mm。為了使長江三峽工程庫區(qū)和長江中下游的吳淞成果保持一致，在計算長江中下游水準點的吳淞高程成果時將寶塔河基巖點作為吳淞系統(tǒng)的起算點之一。其余7點與YRCBM308間的1973年復測成果高差和2002年復測成果高差見表2。從表2可以看出，各點相對于YRCBM308在考慮測量誤差的基礎上，比較穩(wěn)定，可作為吳淞成果計算的起算點。2.2.5復測混合環(huán)線平差通過以上分析，寶塔河基巖點、Ⅱ朱埠6-1、YRCBM308、Ⅱ小浦42基、Ⅰ武漢基巖點、Ⅱ宜沙10、Ⅱ武九50、Ⅱ武小10基、Ⅱ銅蕪12九點可作為長江中下游干流吳淞高程成果的平差計算的起算點。平差后所得結果與原吳淞成果之差與用黃海成果所計算的新老成果的差基本一致，說明本次計算所選的起算點基本穩(wěn)定，既保證了吳淞高程成果的連續(xù)一致性，又使眾多的水準點在2002年的高精度測量中受益。3建議高程控制是水利勘測、規(guī)劃、設計以及工程建設的重要基礎，統(tǒng)一的高程系統(tǒng)和準確的高程成果尤其對堤防建設、水情測報、防汛調度至關重要。從20世紀初開始，長江的水位觀測、防汛及其水利工程建設，其高程控制一直沿用吳淞高程。吳淞高程系統(tǒng)自1860年開始設置以來，由于上海地區(qū)地面沉陷，曾幾易其基點，加之各部門、不同期所從事的水準測量成果精度不一，致使各地區(qū)、各部門不同期的水準成果之間存在較嚴重差異。為消除水準成果之間的矛盾并統(tǒng)一高程系統(tǒng)，1956年長江水利委員會對20世紀50年代在長江中下游地區(qū)施測的精密水準成果進行了整體平差（因水準網(wǎng)由7個環(huán)組成，這次平差又稱《七環(huán)平差》），平差時改以鎮(zhèn)江308′標點為吳淞高程系統(tǒng)的新起算點，其平差成果被稱為“資用吳淞高程”，該成果一直使用至今，在長江防洪、水利規(guī)劃、工程建設和工程管理中得到廣泛的應用。《長江流域二、三、四等水準成果》（第五冊）自1973年出版至今已30余年，水準點的毀點率達60%以上。1973年復測成果在經(jīng)過30a后，水準點大都發(fā)生了不同程度的沉降，猶以江漢平原和江蘇省、上海市內的水準點下沉量最大。由于大的毀點率和大的沉降，原《長江流域二、三、四等水準成果》（第一、二、三、四冊）中宜昌—上海段長江南北兩岸的成果已不能滿足流域規(guī)劃和堤防建設的要求。為此，長江水利委員會于2002～2003年對長江中下游二等水準網(wǎng)進行了復測。復測嚴格按《國家一、二等水準規(guī)范》實施，使用先進的自動安平水準儀觀測，采用電子記錄，對觀測成果進行了全網(wǎng)的整體平差，觀測精度和成果質量符合國家二等水準要求。在進行長江中下游二等水準復測的同時，開展了《長江中下游干流高程系統(tǒng)之間相互關系的分析與論證》的課題研究。研究發(fā)現(xiàn)《七環(huán)平差》成果存在以下問題:（1）《七環(huán)平差》采用鎮(zhèn)江308′水準點的吳淞高程作為起算數(shù)據(jù)，用近期精密水準資料核實，該起算高程的高程誤差為0.26m，也就是說資用吳淞高程值和吳淞高程值（由佘山基點推算的高程）相差0.26m。（2）資用吳淞高程成果與近期精密水準測量成果比較，存在從下游向上游逐漸變化的系統(tǒng)誤差，致使資用吳淞高程與黃海高程的較差有由下游的1.90m（鎮(zhèn)江）到中游的1.74m（宜昌）的變化。50a來資用吳淞高程成果的工程應用證明，以上問題不影響資用吳淞高程成果的應用，因為第1個問題是由平差起算點不一引起，不會給《七環(huán)平差》中各水準點之間的高差值帶來影響。一個水利工程的高程控制均使用資用吳淞高程成果，而不是既使用資用吳淞高程又使用其它名目的吳淞高程，以上第1個問題就不會給水利工程帶來影響。第2個問題是由水準測量誤差產(chǎn)生的，只要每一個地區(qū)的資用吳淞高程與黃海高程的較差不經(jīng)常變化，也不會給使用帶來不便。由于資用吳淞高程成果使用時間長，是近