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1、电子潮汐图表的开发和应用Development and Application of Electronic Tide Diagram胡志武1，胡坤 2，陈磊2，周弘文2HU Zhi-wu1, HU Kun 2, CHEN Lei2, ZHOU Hong-wen2（1.上海海事大学，200135；2.上海港引航站，200082）（1.Shanghai Maritime University, 200135；2.Shanghai Pilot Station, 200082）内容提要：为了弥补纸质潮汐表、静态曲线图和TotalTide等产品在船舶驾引等实际应用中的不足，通过采集潮汐表上的整点数据，利
2、用Window + Visual Studio 2005开发平台，开发出简单明了、方便实用的电子潮汐图表。船舶驾引人员可以方便地查看每一个潮站任意时刻的精确潮高，对减轻船舶驾引人员工作负担，减少可能出现的差错，保障航行安全具有重大实用价值。Abstract: In order to make up for the shortage of Paper Tide Table，Stable Curve and TotalTide which practically applied onboard, through collecting whole datum on TideTable, using
3、Window + Visual Studio 2005 as a development platform, we developed a simple, convenient and practical electronic tide diagram. Mariners can easily find accurate tide height at any time of each tide station, which has a great practical value to relax the mariners working load, reduce errors that may
4、 arise and ensure the safety of navigation.关键词：纸质潮汐表，电子潮汐图表，开发，应用Keywords: Paper Tide Table, Electronic Tide Diagram, Development, Application0. 引言潮汐即海面周期性的升降运动，直接影响船舶航行计划的实施和航海安全。如果需要通过浅水区，就必须依据潮汐资料事先计算出当地当时潮高，控制船速以调整抵达时间，有时还需要调整货载和吃水差；为了保证船舶安全地行驶在计划航线上，需要随时掌握当地潮汐资料，观测船位，调整航向。按照传统的计算方法，船舶驾引人员需要先查阅港
5、口资料，再利用潮汐公式计算当时当地潮高。但是，由于港内一般为不定速航行，因此很难预先确定通过某个潮站的时间，这就迫使驾引人员不断地、甚至反复地计算将要通过的各个潮站的潮高。随着船舶周转速度的提高，显然，这将给船舶驾引人员带来相当繁重的工作量，而且计算中往往免不了人为误差。为了减轻船舶驾引人员的工作负担，预防由于潮汐计算错误而导致搁浅等事故的发生，提高船舶的航行安全，开发一个简单明了、方便实用、精确无误的电子潮汐图表是非常必要的。1. 电子潮汐图表的特征和软件开发目前，船舶驾引及相关人员都在广泛使用纸质潮汐表、静态曲线图和TotalTide等产品。然而，纸质潮汐表只能显示整点潮高；静态曲线图仅能
6、大概判断潮高；TotalTide是按照潮汐调和分析的方法算出潮高，没有经过地方修正。这些方法不同程度地存在查看不方便、数字容易混淆和精确度不高等问题。为了使船舶驾引及相关人员能够方便实用、简单明了地查看潮汐，笔者开发了一款新的电子潮汐图表。图1 电子潮汐图表该图表具有以下特征：(1)把潮汐表中单个的整点潮高绘制成一张形象、直观的曲线图。(2)船舶驾引人员从曲线图上不仅能查看整点潮高，还能查看任意整分的潮高。(3)整点数据全部来源于潮汐表，相邻整点之间整分的数据按照线性方程得到，保证了较高的精确度。该软件开发的流程如图2所示：(1)录入国家海洋局海洋情报研究所编制出版的潮汐表中整点时刻潮高，建立
7、整点潮时潮高数据库。(2) 相邻整点之间采用线性方法计算整分的潮高。通常，在高潮和低潮之间的潮高数据呈非线性，但是，对于相邻两个整点，不可能前一个整点是高潮，下一个整点就是低潮，所以，整点之间可用线性数据近似。通过长期的船舶驾引实践证明，相邻整点之间采用线性数据近似是满足实际需要的。(3)利用Window + Visual Studio 2005开发平台，用C+、WTL和squirrel等技术求取每分钟的潮高值，并生成当地24小时潮高曲线。 a. 编程语言：C+和squirrel。 b数据库：以每月的时间顺序来设计数据库，采用自定义数据存储格式建立数据库。 c软件构架：采用windows +
8、WTL设计软件构架，具体请看附件。 d电子数据：采用可编辑文本的格式扫描上海海事局出版的上海港杭州湾潮汐表一书，然后将其转换成WORD格式，再复制到录入软件就可以得到电子潮汐图表所需的电子数据。 图2 电子潮汐图表程序开发流程2. 电子潮汐图表的功能说明下面，以上海港为例说明本软件的基本功能。(1)本软件刊载长江口和黄浦江各主要潮站点的潮时和潮高。图3 电子潮汐图表界面截图(2)各站潮时使用北京标准时（东8区时），以“XXXX”四位数表示，前两位为小时，后两位为分钟，如“1025”表示10时25分；潮高单位为厘米，以“XXX”三位数表示，如“356”表示潮高为356厘米。潮高在数字前添加“-”
9、（负号）时，如“-008”表示潮高在“潮高起算面”以下8厘米。(3)本软件上方的标题表示某个潮站的名称和经纬度，例如：“中浚（3106.8N,12154.2E）”，表示“中浚”这个潮站的经纬度是3106.8N，12154.2E，如图3所示。(4)软件界面上方的四个括号里，分别表示每天高低潮的时间和潮高。以“中浚”潮站2008年12月10号为例，低潮时间是02：35，潮高是90厘米；高潮时间是08：04，潮高是414厘米，如图3所示。(5)本软件默认的日期为电脑系统日期，默认的潮站为“中浚”。图4 菜单截图 (6)如需查看其他日期的潮高，可以点击菜单左上的“查看”，进一步查看前一天，后一天以及指
10、定日期的潮高；“现在时间”和“现在潮高”代表电脑系统现在时间和该潮站对应潮高，例如“中浚”潮站2008年12月10日11：00的潮高是325厘米，如图4所示。图5 潮站截图(7)如果需要查看其他潮站，可以单击鼠标右键，然后选中你要看的潮站；具体要看“XX点XX分”的潮高，可以把鼠标移动到曲线上，如图5所示。(8)潮高的起算面与海图深度基准面一致。在实际使用中，某站某一时刻的实际水深=该站海图水深+该站该时刻的预报潮高。例如，某站海图水深8.5米，某日0200预报潮高为“373”厘米，0700预报潮高为“-002”厘米，则该站某日0200；0700的实际水深分别：0200实际水深=850厘米+3
11、73厘米=1223厘米，0700实际水深=850厘米+（-2）厘米=848厘米。(9)刊布的潮汐预报，在正常天气情况下，一般与实际基本相符，潮高误差约正负15厘米，潮时误差约20分钟。但遇到特殊天气变化，如台风、寒潮等影响时，误差较大，使用时请加以注意。(10)如需使用计算功能，可以单击菜单中的“计算器”。 3. 电子潮汐图表的操作优势 按照传统的潮汐计算方法，船舶驾引人员需要事先查阅港口资料，再利用潮汐公式计算。例如要计算上海港吴淞潮站2009年2月4日12：10的潮高，首先，查阅纸质的2009上海港杭州湾潮汐表中2009年2月4日的吴淞潮站，得12：00的潮高是148厘米，13：00的潮高
12、是134厘米。然后，计算12：10的潮高： 上式中，y为潮高，x为时间。但是，由于港内一般为不定速航行，因此很难确定通过每一个潮站的时间，这就要求驾引人员不断反复地计算通过每一个潮站的潮高。以上海港一艘由北槽进口靠外高桥码头的集装箱轮为例，航行途中需要掌握7个潮站的潮高，按传统计算方法，船舶驾引人员需连续地测算所有潮站的潮高。显然，这将给船舶驾引人员带来极其繁琐的工作量，而且计算中往往难免人为误差。在目前的实际操作中，船舶驾引人员大都没有如此多时间来计算确切的潮高，因此只能大概掌握某时段潮站潮高，这无疑给船舶航行安全带来隐患。如果使用电子潮汐图表，船舶驾引人员只需移动鼠标就可直观地在软件界面上
13、查看到任何潮站任意时刻的精确潮高，无需任何查表和计算，例如要计算上海港吴淞潮站2009年2月4日12：10的潮高，只需把鼠标移动到12：10的曲线点上，就能马上显示12：10的潮高是145厘米；如需查看上海港的中浚潮站，单击鼠标右键选择中浚潮站就能显示该潮站的潮高分布图。因此，电子潮汐图表的使用将极大地减轻船舶驾引人员的工作负担，更好地预防由于潮汐计算错误而导致搁浅等事故的发生，进一步提高船舶的航行安全。4. 适用范围近年来，随着信息技术的日益发展，船舶信息化的程度不断提高，船上配备电脑已成为基本要求；由于引航业务的日益增长，随身携带笔记本电脑也成为了引航员的基本配备，如果使用电子潮汐图表，完
14、全可以免去每天背负沉重的纸质潮汐表之负担；船舶管理业务的迅速增加，用电脑来处理业务成为各海事局、引航站以及船舶公司和代理公司的基本手段。而笔者设计的此款软件是一款绿色、免安装的软件，解压缩后直接可以运行，在任何装有Windows XP操作系统的电脑上都可以使用，提供中文和英文两种操作界面，操作简单，功能实用。因此，本软件既适合船舶驾引人员使用，也适合各企事业单位使用。5. 数据来源与后期维护本软件中上海港整点潮汐的数据参考上海海事局出版的上海港杭州湾潮汐表，其他时间分点的数据为相邻整点之间的线性数据。由于本软件还处于小范围试用阶段，还未能得到相关机构出版的纸质潮汐表的电子数据，目前通过电脑软件
15、自动录入的方法把纸质潮汐表中数据转换为所需格式的电子数据，仍然可以比较方便地及时更新数据库，见图6。 图6 数据录入流程图6. 应用前景 目前，世界上在航的船舶主要使用的是由英国海道测量局（the UK Hydrographic Office）研发的一款名为TotalTide的综合潮汐预报软件。TotalTide使用和海军潮汐表相同的潮汐调和分析方法，为世界商业航线提供即时的潮高和潮流预报。世界主要港口的主港和附港的潮高都以清晰、简洁的图形和表格的形式显示，且同时能够计算多个港口长达7天的潮汐高度，也为世界3000多个地方的潮流提供了一个基础的示意图。通过在上海港船舶引航过程中的反复实践应用和思考，笔者吸收了TotalTide等产品的优点，并且进行了许多改良和拓展。在应用方面，本款电子潮汐图表具有以下优势：（1）TotalTide的数据是通过潮汐调和分析方法算出来的，没有经过地方修正，所以有时潮高的误差多达40厘米，而本款电子潮汐图表的数据来源于各海事局出版的潮汐表，数据经过地方修正，更加精确。另外，TotalTide只能计算7天的潮汐高度，而本款电子潮汐表能方便地查看一年中任意一天的潮汐高度。（2）对于上海港，TotalTide只有吴淞潮站的数据。本款电子潮汐图表可以把某一港口的众多潮站的资料编辑得十分丰富。例如，在本款电子潮汐图表
