高程基準

高程基準是推算國家統一高程控制網中所有水準高程的起算依據，它包括一個水準基面和一個永久性水準原點。

高程基準亦稱“水準基面”。統一計算地貌高程的起算面（點）。是大地測量基準的一種。

基本介紹

• 中文名：高程基準
• 外文名：vertical datum 
• 作用：所有水準高程的起算依據
• 包含：水準基面和永久性水準原點
• 技術要求：空間大地測量技術
• 影響要素：地心運動規律

定義

建立高程基準起算面的傳統方法是在沿海的一個（或多個）合適地點建立驗潮站，長年累月地記錄驗潮站的海面高位置。

利用長期的驗溯觀測資料並結合日月潮汐變化周期，通過低通濾波方法計算出該地區的平均海平面，將這一平均海平面作為某一國家或地區的局部高程起算面，從而形成了局部高程基準（Localverticaldatum），並認為在高程基準點處平均海平面與大地水準面重合。

由於驗潮站確定的平均海平面總會帶有地區性影響，其中主要是海面地形和局部地殼垂直運動的影響，僅海面地形影響就可達2米之多。因此，在精度下，可以不顧及地區性影響，若按~精度要求，就必須考慮此影響。

高程基準

為削弱這種地區性影響，可以用多個驗潮站上平均海面的平均值來確定，但是對於這種多站確定的平均海面，必須使其所包含的站數和站位保持不變。驗潮站數目的增減或位置的變遷，都會改變平均海面的平均值，從而影響高程基準的變化。

從本質上講，由多站平均海平面確定的高程基準與由單站平均海平面確定的高程基準沒有多大差別。前者只是通過水準測量將多個驗潮站聯繫起來，取多個驗湖站上平均海面的某種平均位置來確定局部高程基準起算面，使得在該基準所套用的範圍內與各驗潮站平均海面最為密合，原理與參考橢球多點定位相仿。

鑒於地區性影響的客觀存在，再加上驗潮觀測數據時間長短的不同，以及驗潮數據處理方法的不同，不同驗潮站確定的平均海面不可能處於同一重力等位面上，致使不同的國家（或地區）有著不同的高程基準，甚至同一國家（或地區）不同時期的驗湖資料確定的高程基準也不完全相同。

原理

通常理論上採用大地水準面，它是一個延伸到全球的靜止海水面，也是一個地球重力等位面，實際上確定水準基面則是取驗潮站長期觀測結果計算出來的平均海面。

高程基準

中國以青島港驗潮站的長期觀測資料推算出的黃海平均海面作為中國的水準基面，即零高程面。中國水準原點建立在青島驗潮站附近，並構成原點網。用精密水準測量測定水準原點相對於黃海平均海面的高差，即水準原點的高程，定為全國高程控制網的起算高程。

由特定驗潮站平均海面確定的測量高程的起算面以及依據該面所確定的水準原點高程。

基本要素

高程基準面

高程基準面就是地麵點高程的統一起算面，所有水準測量測定的高程都以這個面為零起算，也就是以高程基準面作為零高程面。

由於大地水準面所形成的體形——大地體是與整個地球最為接近的體形，因此通常採用大地水準面作為高程基準面。此時，地麵點到大地水準面的鉛錘距離被稱為絕對高程，就是通常所說的“海拔”。理論上，大地水準面是假想海洋處於完全靜止的平衡狀態時的海水面延伸到大陸地面以下所形成的閉合曲面，它也是一個地球重力等位面。

在實際中，世界各國或地區均選擇某個平均海水面來代替大地水準面，以此作為高程基準面。由於海洋受著潮汐、風力的影響，永遠不會處於完全靜止的平衡狀態，總是存在著不斷的升降運動，在海洋近岸的一點處豎立水位標尺，成年累月地觀測海水面的水位升降，根據長期觀測的結果可以求出該點處海洋水面的平均位置，人們假定大地水準面就是通過這點處實測的平均海水面。

高程基準點

高程基準點——水準原點
為了長期、牢固地表示出高程基準面的位置，作為傳遞高程的起算點，必須建立穩固的水準原點，用精密水準測量方法將它與驗潮站的水準標尺進行聯測，以高程基準面為零推求水準原點的高程，以此高程作為全國各地推算高程的依據。水準原點是某一地區計算水準點高程最原始的基準點。

發展歷史

新中國建立後，先後使用的高程基準有“1956年黃海高程系”和“1985年國家高程基準”。

1956年，我國根據基本驗潮站應具備的條件，認為青島驗潮站位置適中，地處我國海岸線的中部，而且青島驗潮站所在港口是有代表性的規律性半日潮港，又避開了江河入海口，外海海面開闊，無密集島嶼和淺灘，海底平坦，水深在l0m以上等有利條件，因此，在1957年確定青島驗潮站為我國基本驗潮站，驗潮井建在地質結構穩定的花崗石基岩上，以該站1950年至1956年7年間的潮汐資料推求的黃海平均海水面作為我國的高程基準面。以此高程基準面作為我國統一起算面的高程系統名謂“1956年黃海高程系統”。

高程基準

“1956年黃海高程系統”的高程基準面的確立，對統一全國高程有其重要的歷史意義，對國防和經濟建設、科學研究等方面都起了重要的作用。

但從潮汐變化周期來看，確立“1956年黃海高程系統”的平均海水面所採用的驗潮資料時間較短，還不到潮汐變化的一個周期（一個周期一般為18.61年），同時又發現驗潮資料中含有粗差，因此有必要重新確定新的國家高程基準。

新的國家高程基準面是根據青島驗潮站1952～1979年19年間的驗潮資料計算確定，根據這個高程基準面作為全國高程的統一起算面，稱為“1985國家高程基準”。所有水準測量測定的高程都以這個面為零起算，也就是以高程基準面作為零高程面。

發展趨勢

高程基準是高程測定的依據,由於一些客觀原因的存在，目前定義的高程基準只具有局部性特徵，而不是全球統一的高程基準。

當前，統一的高程基準對國防工業、國民經濟建設以及大型的工程都具有重大意義。

隨著全球導航衛星系統和衛星測高等空間大地測量技術的快速發展，將世界上各個國家或地區的局部高程基準歸算到全球統一的高程基準將成為可能，並且在歐洲和北美等地區正在逐步實現。