摘要：分的概念除了在卫星定位方面的应用外，在海洋测量的其他方面也有很多应用，只是术语不同或者没有特别强调差分二字而没有引起大家的关注。这里，对差分概念在海洋测量方面的应用进行梳理分析，通过与不同的专业领域相结合，将会开发出更多的类似应用。
关键词：海洋测量；导航定位；水位改正；差分技术
1 差分技术在海洋测量中的应用模式
1.1水位控制技术中的应用
1.1.1平均海面差分传递
平均海面是海洋测绘中一个重要的界面。一方面它近似代表了地球的形状，另一方面，它是深度基准面起算的参考面。尤其是多年平均海面，在海洋测量中的地位更加重要。众所周知，多年平均海面是由验潮站多年的观测资料计算得到。但是，现实中不可能在海洋区域以理想的密度布设验潮站进行潮汐观测，另外在很多情况下，有些验潮站的观测时间长度不够，无法利用其验潮资料计算得到多年平均海面。这时候就可以利用具有差分意义的平均海面传递技术来达到确定多年平均海面的目的。下面以平均海面的同步传递法为例加以说明。
假设验潮站 A 为长期验潮站，验潮站B 为短期验潮站。平均海面传递的基本原理见图 1。其实质就是假定短期平均海面与长期( 多年) 平均海面的差值在验潮站 A 和验潮站 B 是相同的。
ΔB= MSLB－ MB
ΔA= MSLA－ MA
假设：
ΔB= ΔA
从而可确定验潮站B 的长期( 多年) 平均海面为:
MSLB= MB+ ΔB= MB+ ΔA= MB+ MSLA－ MA
由此便实现了长期( 多年) 平均海面从长期验潮站 A 到短期验潮站 B 的传递。
1.1.2深度基准面差分传递
与平均海面一样，深度基准面同样也存在着传递的问题。在短期验潮站和临时验潮站上，因为验潮时间短而无法像长期验潮站那样按照规范要求计算深度基准面，只能采用传递的方法加以解决。
1.1.3余水位差分改正
余水位改正法是最近十多年才出现的新的水位改正方法。其基本原理是，将水位分解为潮位和余水位( 非潮汐水位) ，在此基础上利用潮波模型和余水位监测值实现测区任一点的水位恢复。把水位划分为潮位和异常水位( 余水位) 的前提下，可对二者实行单独的空间内插处理。潮波( 也即潮高) 的空间内插主要由其动力机制决定，在有高分辨率潮汐场模型的情况下，该问题将自动得到解决。异常水位的传播特征则复杂得多，但在小范围( 100km左右尺度) 内，其传播特征会有明显的规律性，主要表现为空间相关性与时间相关性。
某点的实际水位为潮位与异常水位之和，若在测区中某点 a 未进行直接的水位观测，其潮汐参数已知( 通过以往观测或潮汐场模型得到) ，则可根据潮汐表达式方便地计算潮高，根据余水位的空间分布和时间上的近似一致性，通过一个或多个设站处的实测数据与预报数据的差表示所求点的异常水位。
1.2重磁信息延拓处理中的应用
1.2.1航空重力差分延拓
航空重力测量向下延拓一直以来备受关注。由于重力场向下延拓过程在数学上属于不适定反问题，因此向下延拓的的不稳定性是客观存在的。很多学者就重力场的向下延拓问题进行了深入的研究，提出了不同的解决办法。
1.2.2航空磁力差分延拓
同航空重力测量一样，航空磁力测量向下延拓也是人们长期以来不断研究的课题。从物理意义上讲，磁力场向下延拓一样存在着不稳定性。按照海域重力场向下延拓的实用做法，这里假定地磁场模型具有高阶次高精度的特点，进而即可提出海域磁场向下延拓的实用方法，体现了差分这一概念的应用。
1.3导航定位中的应用
1.3.1卫星导航差分定位
卫星定位作为一种全天时、全天候、全球覆盖的高精度定位系统在海洋测量领域得到了广范的应用。利用 GNSS 信号进行测量定位时，由于卫星定位信号受到星历误差、星钟误差、电离层和对流层时延改正误差、多路径误差、观测噪声误差以及天线相位误差等各种误差源的影响，使得常规的单点定位精度较低。尽管其中的一些系统性误差可以通过模型加以削弱，但对很多应用来说其残差仍是不可忽略的。为了提高GNSS的定位精度，出现了GNSS相对定位，也就是差分GNSS 定位，其定位精度可以轻松达到厘米级，甚至毫米级。对于一定区域内的两个定位点而言，除了星历误差和星钟误差这类共有的误差之外，还有一些误差对于两个定位点来说其影响基本相同。比如，电离层和对流层对两个距离比较近的定位点而言，其误差的影响具有很强的相关性，距离比较近时，可认为它们对于两个定位点的影响是相同的。根据这一基本概念，可以用两台 GNSS 接收机，分别安置在位于陆地的基准站上和位于船上的流动站上(当然基准站和流动站也可以都位于陆地上)，同步观测相同的卫星，从而实现差分定位。
1.3.2无线电导航差分定位
无线电定位方式有测距( 圆－圆) 定位和距离差( 双曲线) 定位。这里以双曲线定位为例。双曲线无线电定位系统是根据一个动点相对两固定点( 双曲线的) 的距离差保持不变，这个动点的轨迹为一条双曲线的原理而设计的一种定位系统。有两条双曲线时，即可交会出船的位置。
2 结束语
差分概念在海洋测量相关领域应用较广，合适的应用可以取得意想不到的效果。差分概念的某些应用可以大大提高结果的精度，有的应用则可以大大简化问题的复杂性。基于差分概念的应用，尽管某种程度上存在一定的近似，但有一点是共同的，那就是改正量在某种环境里、空间上、时间上、相位上存在很强的相关性。这一相关性在卫星定位的差分应用和基于余水位的测深水位改正应用方面体现的尤为明显。基于这种时空上的相关性，就可以结合某个专业领域开发出更为广泛的应用。
参考文献：
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论文作者:陈潮顺
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
标签：水位论文; 误差论文; 差分论文; 海面论文; 测量论文; 平均论文; 双曲线论文; 《基层建设》2017年第16期论文;