水文观测
海洋水文观测是指在某点或某一断面上观测各种水文要素，并对观测资料进行分析和整理。水文要素主要有海水温度、盐度、密度、含沙量、化学成分、潮汐、潮流、波浪、声速等，下面分别介绍潮汐、潮流、声速这三种主要水文要素及其观测方法。
●潮汐观测
（1）海洋潮汐现象
海水受太阳、月球等天体引潮力的作用，并受到海底地形和海岸形状影响，而产生的海面周期性升降运动叫做潮汐。海洋潮汐测量是了解海洋潮汐性质、掌握海洋潮汐规律，为海洋开发和科学研究提供基础数据的工作，也是海洋测绘的基本内容之一。
① 潮汐周期：两个相邻高潮或两个相邻低潮之间的时间间隔，简称周期。
② 潮汐不等：由于月球、太阳、地球之间的相对位置不同，每日的潮差是不等的，这种现象称为潮汐不等。潮差随月球相位而变化，每月有两次大潮，两次小潮，大潮一般在朔望（朔是农历初一，望是农历十五）后两三天出现，小潮一般在上弦下弦（农历初八和二十三）后两三天出现。大潮时，海面涨的最高，落的最低，此时的潮差称为大潮差；小潮时，海面涨的不是很高，落的也不太低，此时的潮差称为小潮差。
③ 高（低）潮间隙：按潮汐静力理论，月球中天时应是高潮时，但因海水的惰性和海底地貌起伏的影响，海水流动时受到很大的摩擦力，所以总是在月球中天时刻后经过一段时间才能发生高潮。从月中天时刻到海面发生第一次高（低）潮的时间间隔叫做高（低）潮间隙，取一定时间内的平均值就叫平均高（低）潮间隙。可用于潮汐的推算。
④ 潮港类型：我国沿海港口潮汐性质的划分主要以潮型数
的值来判断，其中
分别为分潮K1、O1、M2的振幅。根据 F 值的大小将潮港分为以下三种类型：
1）半日潮港（0<F≤0.5）：一天内有两次规则高潮和规则低潮。
2）混合潮港（0.5<F≤4）
3）日潮港（F>4）：大多数时间一天内只有一次高潮和低潮。
⑤ 潮信资料：潮信资料可以提供港站潮汐的基本特征，航海人员使用潮信表可以概略地推算航行海区的潮汐涨落变化情况，计划和调整进出港时间或候潮进出港，可以实现航道通航效益的最大化。潮信资料包括大（小）潮升、平均高（低）潮间隙和平均海面。大潮升是从深度基准面至平均大潮高潮面的垂直距离，小潮升是从深度基准面至平均小潮高潮面的垂直距离。
（2）水位观测
水位观测贯穿于海洋测量的全过程。我们所观测到的海面变化主体是在天体引潮力的驱动下，在特定海岸地形、海底地形影响的海洋动力学作用下引起的潮位。除此之外，海面还受到气压、海面风等气候、气象作用引起变化，因这些因素引起的海面垂直变化称为余水位。所以实际观测到的潮位是天文潮位和余水位的综合，同时带有较小量级的观测误差。
水位观测，沿岸验潮站采用自记验潮仪、便携式验潮仪、水尺，其观测误差不得大于 2cm；海上定点验潮站可采用水位计或回声测深仪。水位计观测误差应不大于 5cm。用回声测深仪进行观测，站位处水深不得超过 50m，观测误差不得大于水深的 1%。
在海洋测绘中，根据作用不同，验潮站分为长期验潮站、短期验潮站、临时验潮站和海上定点验潮站。
① 长期验潮站是测区水位控制的基础，主要用于计算平均海面，一般应有 2 年以上连续观测的水位资料。
② 短期验潮站用于补充长期验潮站的不足，与长期验潮站共同推算确定测区的深度基准面，一般应有30 天以上连续观测的水位资料。
③ 临时验潮站在水深测量时设置，至少应与长期站或短期站在大潮期间同步观测水位 3 天，主要用于深度测量时进行水位改正。
④ 海上定点验潮站用于海上钻探、海上油井等设施的验潮，至少在大潮期间（良好日期）与相关长期站或短期站同步观测一次或三次 24 小时或连续观测 15 天水位资料，用于推算平均海面、深度基准面以及预报瞬时水位，进行深度测量时的水位改正。
验潮站布设的密度应能控制全测区的潮汐变化。相邻验潮站之间的距离应满足最大潮高差不大于 1m、最大潮时差不大于 2h、潮汐性质基本相同。
（3）潮汐调和分析
根据物理学原理，任何一种周期性的运动都可以由许多简谐振动组成。潮汐变化也是一种非常近似的周期性运动，因而也可以分解为许多固定频率的分潮波，进而求解分潮的调和常数（振幅、迟角），这种分析潮汐的方法称为潮汐调和分析。
潮汐调和分析的主要目的是计算分潮调和常数。调和常数在计算平均海平面的时候可以用来消除潮汐的影响，研究海平面变化。另外它还可以应用于计算理论最低潮面、天文最高和最低潮面以及描述潮汐特征的潮汐非调和常数、开展潮汐预报等。
● 潮流观测
海水受月球和太阳的作用产生周期性的运动，其中海水的垂直运动称为潮汐，海水的水平流动称为潮流。由外海经内海向港湾流动的潮流为涨潮流；由港湾流向外海的潮流为落潮流。潮流以流向的变化可分为往复式和回转式两种。
（1）往复式潮流又称为直线式潮流，涨潮流与落潮流流向相差约 180°，且流速有变化。在海峡、航道、狭窄港湾、河海交界处和近岸地区的潮流，由于受地形条件的限制，一般为往复式潮流。
（2）回转式潮流又称八卦流，其潮流的方向和速度随时间不断变化，一般北半球顺时针转，南半球逆时针转。回转式潮流一般出现在江河入海的外方或在广阔的海区。
验流点一般选择在锚地、停泊场、港口、水道或因地形条件影响流向、流速改变的地段，观测内容包括流速和流向。潮流观测实施前，应详细了解测区潮流性质，确定潮流观测时间长度，半日潮港验流一般应持续 13 小时以上，日潮港验流一般应持续 25 小时以上。
验流的时间：半日潮港海区选择在农历初一、初二、初三或十六、十七、十八。日潮港海区选择在月赤纬最大的前后回归潮期间进行，也可以从潮流表中选取最大潮日期进行。往复流验流必须测出最大涨、落潮流的流速、流向及时间，说明转流时间与高低潮时的关系（如高潮后 1 小时 15 分开始转为落潮流）。验流定位的计时精确到秒，流速精确到 0.1 节，流向精确到 0.5°。
● 声速观测
声波是目前所知的最佳水下传播形式，海底测深仪器一般是利用声学原理进行，所以需要对声速进行测量。声速测量的目的一是对测深数据进行声速改正，二是确定声线在水中的传播方向和路径。
（1）声速传播规律
海洋中声波的传播速度和海水介质的盐度、温度、压力有关，其中水温对声速影响最大。由于海水中每点的温度、盐度和压力不同，声波在海水中的传播速度也是变化的。声波穿过不同的水层产生折射和反射现象，折射后的声线是向声速减小的方向弯曲。当声速为正梯度时，声线弯向海面；当声速为负梯度时，声线弯向海底。当海水温度跃层存在时，声线折射方向变化显著，同时造成声波反射，穿透跃层的能量大大减少，导致侧扫声呐和多波束探测成果失真，严重影响测量成果的质量。因此在侧扫声呐和多波束测量前，必须要对测区海水温度跃层进行调查。
住：海水跃层是指海水中某水文要素在垂直方向上出现突变，表明上下层海水性质不同。
（2）声速测量的方法
海水的声速测量方法有间接和直接声速测量两种：间接声速测量是根据测得的水温、盐度和压力数据，用特定的计算公式确定海水声速的方法；直接声速测量是通过测量声速在某一固定距离上传播的时间或相位，计算海水声速的方法。
（3）船用声速测量仪
船用声速测量仪分为吊放式和消耗式两种。吊放测量时，测量船处于锚泊或漂泊状态。消耗式声速测量适用于航行时使用，将探头投放到水中自由下沉，将深度剖面上测得的数据传输到船上。
在大范围海洋测量开展前，应对测区内声速剖面区域分布情况进行调查。施测时，应合理安排声速测定时间和空间密度，确定合理的声速改正方法。
