2 資用吳淞高程（2003）基準
2.1 2002年長江中下游干流高程控制測量簡介
1998年，長江流域發生特大洪水，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一規劃、統一部署的堤防設計標準進行堤防建設。因此沿江需有統一的高程基準，以便在堤防建設竣工驗收時有統一的核定標準。根據有關規程規范的要求，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點16個，起算點均進行了檢測，檢測情況滿足規范要求；外業選點、埋標、觀測均嚴格按國家規范及作業規程執行，往返測高差不符值優良率為87%，其余13%的測段均在規范要求的限差之內；每千米水準測量偶然中誤差最大為±0.62mm.全網中二等水準每千米水準高差中數的偶然中誤差為±0.43mm，滿足規范±1.0mm的要求；符合路線符合差均小于限差要求。說明本次觀測外業質量優良，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據進行分析，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線進行平差。如圖1所示。該環線因為平差需要而構成，稱為復測混合環線。
2.2.2 自由網平差
1959年長江水利委員會進行“七環平差”時，是采用鎮江YRCBM308′的吳淞高程為高程網的起算點。由于本次復測時，YRCBM308′已遭破壞，其明標YRCBM308尚存，因此我們采用鎮江YRCBM308的吳淞高程值為平差起算高程值，對復測混合環線進行平差。平差成果與七環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誤差，其系統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據，進行了自由網平差，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。
經比較分析發現，資用吳淞高程成果存在明顯的系統誤差。如果采用一個點（鎮江YRCBM308）為起算數據，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，和保持資料的連續性，給出一個數據處理原則：即水準點位穩定，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，就必須尋找穩定水準點作為吳淞高程值計算的起算點。
2.2.3 水準點穩定分析
在上述以YRCBM308的1956黃海高程成果為起算數據的自由網平差結果與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定的水準點作為已知點進行平差，則它們的平差值與“七環平差”一致，說明這眾多的認為穩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。
通過上述自由網的計算和分析，在YRCBM308的1956年黃海高程的自由網平差值與原成果的差值較小的點中，我們優先考慮選取位于丘陵地區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的起算點之一。
可以看出，各點相對于YRCBM308在考慮測量誤差的基礎上，比較穩定，可作為吳淞成果計算的起算點。
2.2.5 復測混合環線平差
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定，既保證了吳淞高程成果的連續一致性，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、規劃、設計以及工程建設的重要基礎，統一的高程系統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。吳淞高程系統自1860年開始設置以來，由于上海地區地面沉陷，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、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一高程系統，1956年長江水利委員會對20世紀50年代在長江中下游地區施測的精密水準成果進行了整體平差（因水準網由7個環組成，這次平差又稱《七環平差》），平差時改以鎮江308′標點為吳淞高程系統的新起算點，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、水利規劃、工程建設和工程管理中得到廣泛的應用?！堕L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年復測成果在經過30a后，水準點大都發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進行了復測。復測嚴格按《國家一、二等水準規范》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之間相互關系的分析與論證》的課題研究。研究發現《七環平差》成果存在以下問題：
?。?）《七環平差》采用鎮江308′水準點的吳淞高程作為起算數據，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生的，只要每一個地區的資用吳淞高程與黃海高程的較差不經常變化，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50a來長江中下游水位觀測的高程依據，也是防洪、堤防建設的高程依據；資用吳淞高程成果的使用范圍也很廣，長江中下游的水利建設幾乎都是采用資用吳淞高程。為了保持資料的連續性以方便使用，長江中下游二等水準復測所提供的吳淞高程成果在精度允許范圍內，應盡可能與資用吳淞高程成果相接近。如果僅考慮復測水準成果平差采用與《七環平差》相同的高程起算點（鎮江308′），雖在起算點附近復測成果與資用吳淞高程成果相差甚微，但離起算點越遠，由于測量誤差的積累，兩者之間的相差就越大，因此復測成果平差僅考慮采用鎮江308′作為高程起算點是不夠的，必須在《七環平差》網中有一組分布均勻、點位穩定的水準點作為復測成果平差的起算點，才能保證在長江中下游干流范圍內二等水準復測所提供的吳淞高程成果與資用吳淞高程成果基本保持一致。
根據多期水準觀測資料的統計分析和水準點所在地的地質情況，已選擇了一組點位穩定的水準點（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）作為長江中下游干流二等水準復測成果平差的高程起算點。顯然，所選用的這組起算水準標點便成為資用吳淞高程（2000年）的基準點，稱為“資用吳淞高程（2003年）基準”，要求在今后的使用過程中能長期保持點位穩定不變，以便作為以后水準網每期復測成果平差的高程起算點，這樣就可以保證資用吳淞高程成果長期的穩定性和連續性，以方便使用。但這次選用的水準起算點，其標型多達不到水準基準點的要求，因此有必要考慮設立長江中下游吳淞高程基準點，其做法是在每一個所選定的高程起算點附近重選兩個點作為副點并按水準基準點的要求埋標，有的還需要設保護設施（例如標點保護房），待標石穩定后，再與附近的水準起算點進行連測，以求定其高程。（考試大一級建造師編輯整理）
