据《辞海》中的解释，“历元”一词早在西汉的《太初历》里就已经出现。历元是我国古代历法推算的起点，由于被作为历法计时的元始而得名。在现代，历元主要应用于天文工作中。一方面，历元表示某一事件相应的时刻; 另一方面，历元还是时间计量的起算点，例如，原子时的起始历元定在1958年1月1日世界时的0时，即按规定这一瞬间原子时与世界时重合。为了比较不同观测时刻的观测结果，将观测资料归算到同一指定时刻，称其为观测历元。

在深度基准面的计算中，常常发现，对于同一地点、同一种计算方法所得的深度基准面具有一定的时间特性，即深度基准面值随潮汐观测资料时间的不同、长度的不同而存在着较大的差异^[1]。因此，对于一个国家或地区，当谈及深度基准面及其计算时，需考虑对深度基准面注明相应的历元。本文将其定义为深度基准面历元。

1 引入国家深度基准面历元 1.1 必要性

我国从1956年以后基本上统一采用理论最低潮面作为海图深度基准面，它是按照前苏联弗拉基米尔斯基方法计算所得的，即在8个主要分潮组合出最低潮面的基础上，加入3个浅水分潮和2个长周期气象分潮的改正，以最终13分潮的计算结果作为海图深度基准面。具体来讲，理论深度基准面由M₂、S₂、N₂、K₂、K₁、O₁、P₁、Q₁、M₄、MS₄、M₆、S_a、S_Sa13个分潮模型计算得出^[2]。

随着科学技术的进步、验潮资料的积累、全球平均海面的升高，该方法在实际应用中显现出明显的不足和缺陷^[3]。

1)国内验潮站现使用的深度基准面值，不同地点使用的资料时间不一致，如石臼所(1968-1979年)、连云港(1952-1979年)、闸坡(1960-1973年)取各自时间段平均值。可以看出，各长期验潮站现用的深度基准面值在时间上是不一致的。这使我国海区的海图深度基准处在不同的时间基准中。

2)国内验潮站现使用的深度基准面值确定时间较早，时效性还有待提高。对于某一地点，现用深度基准面值自确定到现在没有进行订正，失去实时性。虽然这样做能在特定时间段内对深度基准面进行统一，但随着实时性的变化、平均海面的相对变化，而深度基准面不变，导致航行安全及海上工程建设的实时准确性就会降低。

本文以国内某验潮站X为例，对该站逐年的海图深度基准面进行实测计算，结果及均值变化如图 1、表 1所示。图 1中，L为深度基准面值。

1.2 可行性

1)新中国成立后，大陆沿岸及近海已设立了100多个长期验潮站，积累了大量实测资料，有效地监测着我国沿海的潮位变化，在国防、经济建设、灾害预警和科学研究中发挥着巨大的作用。

2)随着现代科技的发展以及许多测量新技术的应用，在技术方面具备了重新确定海图深度基准面和更新的能力。

3)当今世界上的许多国家(如美国、澳大利亚、新西兰等)都已经在确定本国海图深度基准面时指明该国家的深度基准面历元。目前，国际上世界主要国家的深度基准面历元一般都长于18.6 a。美国国家海洋和大气局NOAA每隔20~25 a就更新一次国家深度基准面历元^[4]。目前，美国已经更新到1983-2001年历元^{[3, 4]}，澳大利亚更新至1992-2011年深度基准面历元^[5]。

2 国家深度基准面历元的确定 2.1 数据来源

本文选取中国海区沿岸共10个验潮站进行了样本计算，采用的数据均来自Hawaii大学海平面数据中心提供的实际潮汐观测数据。这些长期验潮站逐时水位观测时间长度最短为22 a，最长为44 a，验潮站的分布如图 2所示。

2.2 深度基准面的稳定性分析

分别以上述10个主要长期验潮站各年、每10 a、每19 a和每20 a调和分析结果数据计算各站的理论深度基准面。并对所得的基准面序列作统计分析，得出最大互差及中误差，如表 2所示。

表 2数据表明:①较短国家深度基准面历元周期调和分析结果数据计算的各站的理论深度基准面具有较大的不稳定性，如各年和每10 a计算结果，其最大互差分别在34 cm和14 cm以内，中误差分别在10 cm和5 cm之内; ②随着国家深度基准面历元周期的增加，调和分析结果数据计算的各站的深度基准面稳定性也有较大提高，并且当周期增加到一定程度，相互之间已差别不大。与前两者相比，每19 a和每20 a计算结果最大互差均在6 cm之内，而中误差均在2 cm之内。

分析上述计算结果产生的原因，主要是较短时间的观测资料计算的调和常数具有较大的不稳定性。有关学者曾对我国几个港口多年潮汐资料进行逐年潮汐分析，结果表明：K₁、O₁、S₂等分潮的调和常数相当稳定；而Q₁、S₁、2Q₁、L₂、N₂、M₂、2N₂等分潮不稳定。M₂等分潮的调和常数具有明显的19 a周期变化^[6]。由于我国的海图深度基准面统一按理论深度基准面定义，而10 a、1 a或更短观测资料得出的分潮调和常数不够稳定，故所得的海图深度基准面结果具有较大的不稳定性。说明以较短时间来确定国家深度基准面历元的周期是不合适的。

为清楚看出在上述不同国家深度基准面历元周期条件下深度基准面的稳定性，绘出各站各年和每19 a所得的理论深度基准面的变化，如图 3、图 4所示。由此可以看出以19 a作为国家深度基准面历元的合理性。

2.3 现行值与19 a国家深度基准面历元的深度基准面的偏差

本文所研究的中国沿海10个长期验潮站，均具有实际采用的海图深度基准面。这些现用值也是根据理论深度基准面的算法进行计算的，但使用的资料时间较早，且长短不一，多数站为多年的平均值。利用不同的19 a国家深度基准面历元的深度基准面与实际采用值的差值如表 3所示。

表 3表明, 目前中国海区所使用的海图深度基准面的现行值，与19 a历元的深度基准面存在着明显差异。表中划横线的数字表示对应的19 a历元的深度基准面值与实际采用值的最大偏差。其中，多数站两者的差值在7 cm以上，个别站两者的差值达到15 cm以上。所有这些表明，在中国沿岸，各长期验潮站现今采用的深度基准面值具有一定的不合理性。在当今测深精度提高的要求下，应考虑采用19 a国家深度基准面历元的深度基准面来重新构建中国海区海图深度基准面体系^[6-8]。

3 结束语

1)为维持海洋深度基准的统一，避免不同时期、不同周期观测资料确定的海图深度基准面带来的混乱，中国海区海图深度基准面的定义引入国家深度基准面历元的概念是必要和可行的。

2)在依理论深度基准面计算中国海区的海图深度基准面时，宜选定19 a作为国家深度基准面历元的周期，以保证国家深度基准面历元期间海图深度基准面的稳定性。中国海区由19 a潮位观测序列计算的海图深度基准面较10 a或更短时间潮位观测序列计算的海图深度基准面具有更高的稳定性。利用每19 a调和分析结果数据计算的各站的海图深度基准面之间的最大互差均在4 cm之内，而中误差在2 cm之内。

3)目前，中国海区海图深度基准面的现行值与19 a国家深度基准面历元的深度基准面存在着明显差异。在中国沿岸，各长期验潮站现今采用的深度基准面值具有一定的不合理性, 需要进行相应的调整。