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  • 一口钉的故事

  • 星期二, 2016年 9月 06日

天文台报告天文涨潮时的海平面高度或台风袭港期间的最高海平面高度,都有提及「高度」这个名词。究竟所谓「高度」是如何计算的呢?

以下例子是摘取自天文台 2014 年 9 月 16 日台风海鸥袭港期间发出的热带气旋报告:「预料鰂鱼涌的海水高度会在上午1时正至上午 4 时正期间上涨至海图基准面以上 3 米,海水上涨可能会引致低洼地区出现水浸。」

「海图基准面」正是海平面高度的参考基准。事实上,它同时亦是海深的参考基准[1]。作为海水高度和深度的描述,基准面最好就是经常位于潮水以下,因此「海图基准面」通常都是基于最低的天文潮位而定。由于不同地点的潮汐高度不一样,各地的「海图基准面」也会有所不同。香港「海图基准面」是如何制定的呢?这便要从一口钉说起了 (图一)。

图一

图一      左图为「利福民螺钉」。右图为 1866 年英国皇家海军测量船「利福民号」在香港进行测量工作的详细记录。展品由地政总署借出于香港海事博物馆展示 (鸣谢地政总署及香港海事博物馆)。


远在 1866 年,当时英国皇家海军测量船「利福民号」在香港岛北部海岸进行测量工作,并在香港海军船坞 (即现今湾仔金钟地铁站附近) 的花冈岩地基石之上嵌入一口螺钉 (其后被称为「利福民螺钉」)作为测量高度的基准。螺钉的位置相对于当时所测量的基准面高 17 呎 10 寸 (5.435 米)。这个基准面 - 「香港主水平基准面」 (Principal Datum) - 其后被采用作为香港陆地上量度高度的基准[1]。所有高于「香港主水平基准面」的高度,可根据相对于「利福民螺钉」的高度,再加上 5.435 米计算得出。此后,以「利福民螺钉」为基准,在香港境内先后设立了超过 1,700 个经过精确测量的「水准点」 (至 2016 年 1 月),作为高度测量之用[2]

天文台首任台长杜伯克博士 (Dr William Doberck) 于 1887 至 1889 年期间在维多利亚港尖沙咀附近利用一个验潮仪进行潮水观测,并计算了平均海平面、最高及最低潮位的高度[3]。其后,当时的英国 Nautical Almanac Office 分析了所收集的潮汐数据,并使用分析结果作为 1893 年起香港潮汐预报的依据[4],再由英国海军部 (Admiralty) 出版潮汐表。于 1910 年代初期,潮汐表所提供的每日潮汐预报的潮水高度以「利福民螺钉」以下 19 呎 2 寸 (5.842 米) 的高度为基准 (图二) ,该高度相对于大潮时的极低潮位。 潮汐预报其后于1917年参考了印度大潮时的最低潮位(Indian Spring Water(1)) ,改为以「利福民螺钉」以下 18.31 呎 (5.581 米),即「香港主水平基准面」以下 0.48 呎 (0.146 米) 的高度为基准(图三)。自此,这个高度被采纳为香港海图的基准 (随后被称为海图基准面 Chart Datum) ,作为海水高度及海深测量的基准 [6,7]。图四显示平均海平面、潮汐高度、海深及各基准面与「利福民螺钉」的关系。

图二

图二      英国海军部 (Admiralty) 出版的「Tide Tables for Standard Ports in the United Kingdom and Other Parts of the World for the Year 1914」中有关香港潮水高度基准的描述 (UK Hydrographic Office提供,www.ukho.gov.uk)。


图三

图三      英国海军部 (Admiralty) 出版的「Tide Tables for Standard Ports in the United Kingdom and Other Parts of the World for the Year 1917」中有关香港潮水高度基准的描述 (UK Hydrographic Office提供,www.ukho.gov.uk)。


图四

图四      平均海平面、潮汐高度、海深及各基准面与「利福民螺钉」的关系(不依比例)。潮汐变化以蓝线显示。


1959 年「利福民螺钉」被暂时搬移,直至 1962 年原址拆卸后被重新安装在添马舰英军总部普乐大厦东面的墙上。1997 年 4 月英国海军基地迁往昂船洲,「利福民螺钉」亦被移除,其后才归还香港地政总署保存[8]。「利福民螺钉」完成其历史任务后,现时已成为香港海事博物馆的一件文物展品。



莫庆炎   吕永康


注:

(1) 用于不规则潮汐地区的最低潮位,原本用于印度洋部份地区[5]


参考:

[1] 地政总署网页有关香港高度及水深基准的解释 (http://www.landsd.gov.hk/mapping/tc/publications/map.htm)

[2] 香港水准点的资料: (https://www.geodetic.gov.hk/smo/gsi/programs/tc/GSS/GSI/keymaps.htm)

[3] Observations made at the Hong Kong Observatory in the year 1889, W. Doberck, Director, 1891 (只以英文出版)

[4] 1891 年及 1892 年天文台台长报告(只以英文出版)

[5] Glossary of Meteorology (http://glossary.ametsoc.org/wiki/Main_Page)

[6] High-level coastal deposits in Hong Kong, GEO Report No. 243, J.C.F. Wong and R. Shaw, Geotechnical Engineering and Development Department (只以英文出版) (http://www.cedd.gov.hk/eng/publications/geo_reports/doc/er243/er243links.pdf)

[7] 香港大地测量基准说明, 地政总署测绘处,第 B5 页(http://www.geodetic.gov.hk/data/pdf/explanatorynotes_c.pdf)

[8] 香港海事博物馆「利福民螺钉及 1962 年利福民螺钉纪念牌」展品



最近修订日期: <2016年12月20日>