长江中下游干流吴淞高程系统概论（徐菊华,姜本海,姚楚光）

摘要: “吴淞高程系统”自1900年建立以来，在长江的防汛建设中担负着重要的使命。随着时间的推移，“吴淞高程系统”基准点几经变迁，又衍生了多种“吴淞高程系统”。为了使人们对吴淞高程系统有一个全面准确的了解，2003年长江空间信息技术工程公司开展了对吴淞高程系统的考证及高程系统之间的分析论证工作。通过“2002年长江中下游干流高程控制测量项目”的展开，计算、分析、论证，指出原《长江流域二、三、四等水准成果》（第一、二、三、四册红本）中宜昌—上海段长江南北两岸的成果已不能满足流域规划和堤防建设的需要，为了保持防汛资料的连续性，提出了建立和维护资用吴淞高程系统（2003）基准的必要。

关 键 词: 防汛;吴淞高程;资用吴淞高程;冻结吴淞高程;资用吴淞高程（2003）基准

中图分类号: P337-3 文献标识码: A

高程控制是水利勘测、规划、设计以及工程建设的重要测绘基础工作，统一的高程系统和准确的高程成果尤其对堤防建设、水情测报、防汛调度至关重要。吴淞高程系统自1900年建立以来，一直为长江的水位观测、防汛调度以及水利建设所采用。1957年以青岛验潮站1950～1956年测定的平均海水面为基准面（零点），建立了“1956年黄海高程系统”。1985年又以青岛验潮站1952～1979年潮汐观测计算的平均海水面为基准面，建立了“1985国家基准”以替代“1956年黄海高程系统”。长江流域水利建设曾采用的高程系统繁多，但主要采用“吴淞高程系统”、“1956年黄海高程系统”和“1985国家高程基准”。其中“1956年黄海高程系统”和“1985国家高程基准”为国家法定的高程系统，资料较为完善，但吴淞高程系统是长江流域所特有的，没有专门机构对其进行数据更新、维护。考虑到吴淞高程系统在长江流域建设中起到的重要作用，有必要对吴淞高程系统建立、发展及目前存在的问题进行了解。

1 吴淞高程系统介绍

采用上海吴淞口验潮站1871～1900年实测的最低潮位所确定的海面作为基准面，所建立的高程系统称为“吴淞高程系统”。

1.1 吴淞高程系统起源

鸦片战争以后，1854年6月英、美、法驻沪公使、领事决定引进外国势力与征税机关，组织了关税管理委员会，由英、美、法三国领事与沪道缔结关于上海海关之约九条……于是就有了外国人管理我国海关之先河。为了保证舰船安全通过吴淞内沙浅滩，旧海关就在长江口内东距海滨40余千米处的吴淞口设立了验潮站（又称测潮站），即吴淞口验潮站。

1871年或以前，旧海关（吴淞海关港务司署）设立吴淞零点水尺，供航行及测量之用，当时名“信号站”;自1871年起即有潮汛资料供给浚浦局，经长期记载定出1871～1900年之间出现的最低潮位为零点，当时称为“吴淞海关零点”简称“吴淞零点”，是吴淞零点高程系统的起算依据。

约在1900年，在黄浦江口左岸附近的吴淞海关港务司署内设立一个土中石质水准基点，测定石质水准基点的吴淞零点高程作为基准。

1.2 吴淞高程系统基准点的变迁

每一个高程系统均须有一水准原点，并依据基准面决定水准原点高程，以作为高程控制网的起算点，为与国家高程系统的水准原点相区别，吴淞高程系统的水准原点改称为基准点（基点）。基准点的点位须稳定，标志要能长期保存。由于上海地区地面沉陷，致使吴淞高程系统几易基点，了解基点的变迁，对正确使用吴淞高程系统的高程资料是很有裨益的。

1.2.1 张华浜基点的设置

1921年浚浦局在距海关吴淞信号站基准标石不到300m处，打入一根7.32m长的钢筋混凝土桩，桩顶嵌有铜头，地面筑成阴井，加水泥盖板。测得高程为吴淞零点5.1054m。该点称之为“张华浜基点”。

由于该点距离长江江岸较近，1922年扬子江技术委员会就从此点出发，引测而上直至宜昌，测程近1800km，成为长江流域普遍使用的吴淞高程系统。这个“基点”一直使用到20世纪50年代初期。由于确定该点已随上海陆地沉降而发生严重沉陷，因此失去作为水准“基点”的作用。

1.2.2 佘山基点的设测

1922年6月，浚浦局在长江三角洲冲积平原外，离吴淞约60km的松江县西北面的佘山半坡天主教堂右侧天然岩石石壁上，用水泥镶嵌一个直径76.2mm、长约254mm的铜棒（露出端部分为圆球状），作为永久性的吴淞水准基点，其上附设有铜牌，刻有“浚浦局佘山水准基点”文字，其顶部高程为吴淞零点上46.0647m。

该点较为稳固可靠，一向被视为吴淞水准原点，只因距长江较远，引测不便，故长江流域很少引用此点高程。

1.2.3 镇江308′标点的设测

长江流域的吴淞高程，都是以1922～1926年前扬子江技术委员会（以下简称扬委会）所测的吴淞—宜昌精密水准高程（由张华浜基点引测）为基础，然后用普通干线水准向干、支流单线传递，由于辗转施测推算，加之观测质量较差，又加上标点埋设时间过久，标石难免有不同程度的变动。解放初期，由于历史条件的限制，长江流域各地区所测的地形图及各水文站基点等高程都是引测附近各水准标点的旧吴淞高程作为依据。而区域性高程，都存在不同程度的误差，因之相互连接发生了矛盾，需要有一个较正确的统一高程系统。

1951～1955年，长江水利委员会（简称长委会）先后完成了长江干线（吴淞—宜宾）及汉江、嘉陵江、岷江等主要干、支流的精密水准测量工作，具备了进行长江流域的吴淞高程水准网统一平差计算条件。

由于全国统一高程系统尚未建立，因此需要有一个较稳定的原扬委会埋设的精密水准标点高程，作为暂时统一的吴淞高程系统的起算基点。

张华浜基点沉陷不能使用;佘山基点虽较稳定，但距长江又远，引测不便;为了尽可能减少1922～1926年扬委会所测高程误差的累积，曾在下游地区另选一个高程起算基点，经与其他水准标点相互比较，其稳定性皆次于镇江308′，通过分析讨论，经领导部门批准，确定相对稳定的镇江308′标点的校测高程9.391m，作为长江流域暂时统一的吴淞零点高程的起算基点。

1.3 资用吴淞高程与“七环”平差

1951～1955年，长江干流自吴淞至宜宾及汉江、嘉陵江、岷江、洞庭湖流域等处已先后施测了精密水准路线;同时下游江阴、镇江、芜湖、彭郎矶、武汉、城陵矶、沙市、宜昌等8处进行了跨河水准测量，连接长江左、右两岸水准路线，组成了7个简单锁链形的水准网。

经过“七环”平差，江阴—宜昌长江两岸水准高程有了可靠的联系，以镇江308′作为新的起算基点，并按原扬委会所校测的高程9.391m推算长江流域新的吴淞高程。为了区别于过去的吴淞系统，提供以资暂时使用的高程，又称为资用吴淞高程。根据历史资料的记载，资用吴淞高程与“七环”平差前的吴淞高程，不同的区域存在不同的改正，改正范围在0.06～0.43m之间。

现在我们使用的吴淞高程，就是“七环”平差后的吴淞高程，亦即是长江委1959、1973年正式出版的《长江流域二、三、四等水准成果表》（一、二、三、四、五册）中的吴淞高程，自此，长江流域吴淞高程系统开始统一。

1.4 冻结吴淞高程

1950年前，长江流域各水文站沿用的水准点引据的基面较为复杂，有吴淞、海防、山河堰、坎门、赶水及假定等多种基面。1950年后，陆续建立的新水文站引用旧吴淞、海防、旧黄海和长委会接测吴淞“七环”平差前、后高程，以及假定基面等。但由于各水文站水准点测设来源不一，系统较多，虽均称吴淞基面，其绝对高程仍有一定误差。为了保证本站水位连续性，根据水利部规定:从刊布1956年资料起，各测站水准点原用的基面高程冻结不变，新建站冻结在开始引用基面高程上。由于各水文站基面冻结的时间不同和引据高程系统的不同，使得各水文基面是一些各自独立的，相互之间没有逻辑关系的离散点（下游点的高程可能比上游的高），因此“冻结吴淞高程”仅为挂靠“吴淞高程系统”的高程点，并不是高程系统。随着“吴淞高程系统”和国家法定的高程系统的变迁，水文测量高程控制系统的内涵也随之变化。

1.5 吴淞高程（资用）与1956年黄海高程的转换

长办于1959年正式出版的《长江流域二、三、四等水准成果表》（一～四册）中的“吴淞高程”与“1959年平差值”所采用的观测成果基本相同，但由于平差计算的环线区域大小与采用的权数不同（“七环”平差，用的是距离倒数1/L为权，东南部平差用的是中误差平方倒数1/m2 为权），因之计算各路线的改正值不同，高程差之差亦不同，所以不能用一个地区的差数，来改正另一个地区的高程。也就是说，不能用一个简单的常差或用简单的公式来换算。上述“吴淞高程”与“1959年平差值”的差值虽然不是一个常数，但却有一些规律可遵循，如长江干流从吴淞起，沿江而上其差值逐渐减少。各支流亦有类似的规律。

不同时期的平差值，同一地区两系统的差值亦不相同。这是因为:不同时期由于观测仪器、观测精度等诸多因素的不同，因此观测高差不同;还由于平差计算路线不同，高差的改正数也不相同;因此在转换时，要注意资料的分析，科学的利用。

2 资用吴淞高程（2003）基准

2.1 2002年长江中下游干流高程控制测量简介

1998年，长江流域发生特大洪水，国家投入了大量的资金用于大江大河的治理。作为堤防建设必须的高程基准存在如下两个方面的问题:一方面，由于长江中下游大部分水准点在1973年以前测量后，近30a未复测。水准点均存在着较大的沉降。为了检验堤防工程建设是否满足设计要求，需有统一准确的高程基准来进行衡量。另一方面，沿江各省市均应按照国家统一规划、统一部署的堤防设计标准进行堤防建设。因此沿江需有统一的高程基准，以便在堤防建设竣工验收时有统一的核定标准。根据有关规程规范的要求，长江水利委员会综合勘测局于2002年4月至2003年5月进行了长江中下游二等水准的复测重建工作。测区范围为宜昌至上海段的长江南北两岸，组成15条二等水准测线，共4107.3km。接测具有1985国家高程基准成果的国家一等水准网点16个，起算点均进行了检测，检测情况满足规范要求;外业选点、埋标、观测均严格按国家规范及作业规程执行，往返测高差不符值优良率为87%，其余13%的测段均在规范要求的限差之内;每千米水准测量偶然中误差最大为±0.62mm。全网中二等水准每千米水准高差中数的偶然中误差为±0.43mm，满足规范±1.0mm的要求;符合路线符合差均小于限差要求。说明本次观测外业质量优良，成果质量可靠。该项目通过严密平差计算，需要计算水准路线所有水准标石的1956年黄海高程成果以及1985国家高程基准成果。

本项目为了对历史数据进行分析，选点埋标时，利用红本第一～四册中旧水准标石192座，还联测了大量的水文基点。

2.2 吴淞高程成果的计算

吴淞高程在长江流域防汛、水位观测、堤防建设、工程规划设计中有着广泛的运用，为了满足不同的需要，需要计算一套吴淞高程成果。

2.2.1 构成水准环线

复测成果的吴淞高程部分，因无一等吴淞高程成果，为进行平差处理，利用一等水准黄海高程成果的高差值，赋予两倍于复测观测值的权，和复测高差值一并组成水准环线进行平差。如图1所示。该环线因为平差需要而构成，称为复测混合环线。

2.2.2 自由网平差

1959年长江水利委员会进行“七环平差”时，是采用镇江YRCBM308′的吴淞高程为高程网的起算点。由于本次复测时，YRCBM308′已遭破坏，其明标YRCBM308尚存，因此我们采用镇江YRCBM308的吴淞高程值为平差起算高程值，对复测混合环线进行平差。平差成果与七环平差的资用吴淞成果比较，其互差值

推荐访问:吴淞 干流 高程 中下游 长江