长城站验潮系统的建立

1、 长城站验潮系统的建立意义：全球气候变暖和海平面变化研究已经成为世界关注的焦点。海洋潮汐验潮资料分析是研究海平面变化的重要手段之一。在南极洲建立验潮站是研究南大洋海平面变化必不可少的技术措施之一。南极洲周围验潮站分布非常稀少，而能用于海平面变化研究的永久验潮站更是凤毛麟角，根据GLOSS公布的结果，在南极洲只有澳大利亚、新西兰、法国等建立了8个这样的永久验潮站。在第26次南极度夏科考期间，我国已在中山站完成了首个南极永久验潮站的建设工作，基本实现了潮汐的连续监测以及数据的实时回传。为了完善我国南极科考地区验潮系统，统一我国东、西南极高程系统，实现南极洲大范围的海洋潮汐特征和南大洋海平面变化国际

2、合作监测与研究，在长城站建立中国永久性验潮站，无论是对扩展极地考察站功效或奠定国际合作研究基础都是十分必要、具有重要现实意义。考察背景：早在1999年，中国南极测绘研究中心与澳大利亚南极局测绘中心签订了中、澳合作研究东南极海平面变化协议，由澳方提供验潮仪并承担安装工程实施，中方负责验潮设施管理和数据采集。当年在中山站西海岸Nella峡湾内建立了首个自动验潮站。但该系统属澳方从其他地方更换移植到中山站的一套老系统，设备落后，数据下载十分困难，致使我国中山站海洋潮汐研究难以取得实质性进展。为了满足我国研究南极海平面变化的需要，我国已于第26次南极科考度夏工作期间，在南极中山站已成功建立了我国首个完

3、全自主的永久性验潮站，并已获得一年半的普里兹湾海洋潮汐连续观测数据，将对我国进行东南极海平面变化研究中起到重要推动作用。通过中山站验潮站建设项目的施工完成，我中心已经积累了在南极特殊环境的冰海区域建立验潮站系统的实施经验，包括采用的海潮信息传感器型号的选择以及现场施工、安装等。因此，在长城站建立中国西南极自动验潮站项目是完全可行的。 考察内容：（1） 验潮站站址现场勘测与水位计位置的确定（2） 验潮站观测房和基准系统的建立与精密水准测量等（3） 验潮仪系统的水下传感器投放安装（4） 验潮站数据信息传输电缆连接与电缆保护钢管的固定（5） 验潮数据接收终端的软件安装与调试（6） 验潮站与GPS跟踪

4、站的高精度GPS联测（7） 验潮站零点观测与确定（8） 进行首期潮汐教据采集和实时数据回传实验方法和手段：（1） 验潮仪基准系统的建立，需要在实地现扬进行选点，打钻安放铜标，然后使用精密水准仪进行二等或二等以上的水准观测。（2） 先将验潮仪水位计安装在水泥基座中，并安装配重铅块，尔后需要借助小艇运输，并进行水面GPS定位，再将系统投放入海底。为确保系统在海底平放和稳固，需要潜水员配合。（3） 为确保验潮仪数据传输电缆的岸边入水部分安全，还需用钢管套住电缆，并在岸边进行打钻和焊接固定钢管等工作。（4） 对水准基准点进高精度定位：利用GPS接收机与GPS跟踪站进行三天以上的连续联测，确保定位精度。

5、（5） 利GPS迸行验潮系统零点测定。（6） 陆地上的数据采集系统终端电脑等设备的安放地点，可视现场条件安放在现场的现成房内，或另加工制作一间小房内。（7） 数据回传利用长城站的通讯系统实现。仪器设备：从挪威安得拉公司引进高精度水位记录仪WLR7仪（与中山站验潮仪相同）1套; 高精度GPS卫星接收机1套; 台式电脑1台; 水准仪1台，水准标尺2根; 250米专用电缆，配重锌块若干，保护钢管，水准基准点铜质标志若干等。工作计划：（1） 用2天时间完成验潮站站址的现场勘测：验潮仪的投放位置选在离岸边20米左右，水深4到10米之间的半开阔水域，要求不易受大块浮冰及来往船只的影响，同时岸上两百米内有可

6、以供电, 并有数据接收设施的室内安放位置。初步计划站址如图所示:验潮仪计划投放位置（2）利用8天时间 完成验潮站基准系统的建立与水准观测：在选定的验潮仪安放点周围一千米范围内选择6个合适的基准点位置，需要浇灌水泥将带过去的铜制水准点固定在裸露的基岩上。完成后对6个基准点进行精密水准测量，并对每个点进行GPS联测定位，确定其经纬度，并作图记录。（3）该项工作需要1-2天: 验潮仪仪器的水下投放工作：选择度夏浮冰完全融化的时间，首先将水位计传感器安装在由厂家提供的基座保护架内，将电缆穿过保护钢管，接好电缆。并将九块配重安装在基座保护架内，构成锚系框架。用四根缆绳固定仪器基座保护架的四个角，并在四根

7、缆绳相同长度做标记，用以判断验潮仪安放在水底的平稳程度。然后利用考察站的小船将工作人员和验潮仪运送至选定点位置。到达后，由大约4名工作人员利用缆绳将验潮仪放入水底。最后4名工作者根据缆绳的标记来判断并调整验潮仪的平稳和固定程度。（4）需要2-3天完成: 电缆保护钢管的固定：把电缆通过海冰的部分用强力的钢管进行保护（如下图所示），再将钢管固定在基岩上。保护钢管和固定装置在国内准 备 好。固定保护钢管，需要在坚固的基岩上打钻，用强力的螺丝固定。固定钢管的钢钎要进行焊接，用以确保整个保护钢管的稳定。（5）用3-4天时间完成: 电缆保护的后续工作： 数据电缆的陆上保护工作，科考队员要细致检查电缆的陆上

8、走线，对电缆磨损处进行修复和维护，并在关键部位利用角钢等进行加固保护，并用醒目标志物对电缆走线进行提示，以防止车辆等机械设备无意中对电缆造成损坏。 （6）该项工作需要6天完成: 数据采集终端设备连接、软件安装、系统联机调試、数据接收和骏传試验。 (7) 验潮仪运转和零点的确定需待长城湾结冰后进行：验潮系统实施运转后需维护和观测3个月，直到潮汐教据信息自动采集系统稳定之后。关于验潮仪零点的测定需待长城海湾结冰后进行。在有较厚冰层的情况下，在验潮仪的海冰冰面上架设三脚架和GPS接收机，在参考基准点上架设另外一个GPS接收机，同步观测三天。冰面上的天线高量至水面（在三脚架下钻了冰孔，可以看见水面）。

9、对GPS数据进行处理，确定海冰相对于基准点的高度，时间间隔为5分钟。将验潮仪每5分钟的读数加到海冰高度上去，他们的和就是验潮仪零点相对于基准点的高度。对这些每5分钟得到的值取平均，得到验潮仪零点在基准点以下多少距离。数据和样品：验潮系统施工安装完成后，可获取长城站地区麦克斯韦尔海湾常年潮汐连续观测数据。后勤支撑要求：1、施工要求所需人员协助站上提供小艇协助运输，并派四人协助将验潮仪投放到海中指定位置；岸上钢管固定工作以及电缆布置、电源连接和基准点埋设等，需站上派相关工程施工人员和电工支持。站上车辆临时协助用输；需站上派人协作在现场制作可在海面上投放验潮仪的木筏：6个空汽油桶和若干块木板(国内加

10、工准备) 。2、所需设备和材料橡皮艇一艘；岩石电钻一个；水泥若干；钢絲，电线，保护电缆套管，车辆协助运输车辆，缆绳等。英文摘要：名称 执行人AbstractConsidering the special natural environment in Antarctic and the experiences of tide measurements in other stations, our country needs to build our own permanent tide station in Changcheng, in order to collect data of tide surveying in Antarctic with the tide station in Zhonshan which we set up during the 26th research expedition. The plan will play a very important role in the research on the variety of sea level near Antarctic. In 28th research e