潮位是测深的瞬时绝对起算面。海洋垂直基准面源于潮位,是海洋测绘成果表达的参考,也是海洋大地测量的重要内容之一。GNSS高精度定位技术已广泛应用于海洋测绘,但制约其成果表达和应用的一个重要的瓶颈问题是如何将GNSS实测大地高转换为正常高或基于深度基准面的海图高。目前,该问题无论在河口流域还是近海,均未得到很好解决。为此,论文开展了GNSS潮位测量及海洋无缝垂直基准面模型构建理论和方法研究。论文的主要工作及创新如下:一、传统潮位测量及基准确定方法介绍了5种潮位测量和4种潮位改正方法,分析了各自方法的优缺点;介绍了余水位改正方法,认为该方法可显著提高潮汐模型预报精度;根据潮位时序的长短,介绍了平均海平面MSL和深度基准面L的确定和传递方法;顾及潮汐性质的一致性和海洋垂直基准面在潮位站的关系,以CGCS2000椭球面为参考面,给出了区域潮位站不同起算面的统一方法。二、远距离、高精度GNSS潮位测量针对远岸、特殊水文条件下潮位获取难题及传统定点潮位测量方法在精度和效率上的不足,开展了GNSS潮位测量方法研究,提出了远距离、高精度GNSS锚定/走航潮位测量和提取方法,并给出了实施流程。具体包括:（1）给出了GNSS RTK/PPK/PPP锚定/走航、全海域潮位测量方法。（2）提出了GNSS走航/锚定潮位测量数据处理方法,给出了数据处理模型和具体的实施流程。（3）基于理论分析和实验,给出了不同潮汐性质水域锚定/在航GNSS潮位提取时两种截止周期确定方法,分别是频谱分析法和主分潮组合中最小分潮法。前者根据水面高序列频谱特征曲线拐点确定截止周期,后者确定的截止周期即为主分潮组合中最小分潮周期。（4）在多个水域,开展了GNSS RTK/PPK/PPP锚定和走航潮位测量实验,均取得了优于10cm的潮位测量精度,验证了提出的GNSS潮位测量方法、数据处理方法以及潮位提取截止周期设定方法的正确性。该研究克服了传统潮位测量方法的不足,为潮位获取提供了一种新途径。三、联合潮位站潮位和GNSS潮位的海洋垂直基准面传递针对远岸海域垂直基准确定难题和局域无缝垂直基准面模型构建难题,研究了联合潮位站潮位和GNSS锚定潮位的垂直基准面传递方法,提出了三种传递模型,构建了局域海洋无缝垂直基准转换模型,实现了GNSS在航实测的大地高向当地平均海平面/深度基准面为起算基准面的海图高转换。（1）给出了CGCS2000椭球面、当地平均海平面和当地深度基准面间关系;分析了影响GNSS远距离潮位测量精度的因素,认为对流层延迟影响最为显著,欲实现优于10cm的潮位测量和基准传递精度,应将基准站和流动站间距离控制在90km范围内。（2）提出了三种平均海平面MSL和深度基准面L传递方法,即同站潮位比较法及MSL/L传递、同基准下MSL/L综合传递法、不同基准下MSL/L传递法。三种方法在PPK基线长度小于100km时,均取得了精度优于10cm的平均海平面和深度基准面传递精度,解决了远距离深度基准面/平均海平面的高精度获取难题,为远岸海域深度基准面的确定提供了一种新途径。（3）考虑潮位模型容许误差、椭球曲率半径影响及局域潮汐性质一致性,给出了局域无缝深度基准面模型、垂直基准面局域无缝转换模型的几何构建法,实现了区域内GNSS测量成果向当地平均海平面/深度基准面的转换。该研究解决了远岸海域垂直基准确定及局域GNSS测量成果无缝转换难题四、提出了河口水域海洋无缝垂直基准面模型构建理论和方法顾及河口水域带状、潮位站密集、潮流变化单一、高程异常变化较小等特点,研究了无缝垂直基准面模型构建问题,首次提出了一套较为完备的、适合河口水域的海洋无缝垂直基面模型构建的理论和方法,在长江口水域取得了优于5 cm的似大地水准面模型精度和优于6 cm的无缝深度基准面模型精度,解决了河口水域GNSS实测大地高向正常高、海图高的无缝转换难题。（1）明确了椭球面、似大地水准面、深度基准面间关系,给出了以椭球面作为无缝垂直参考基准面构建河口水域无缝垂直基准面模型的依据。（2）结合河口水域特点,给出了适用于河口水域似大地水准面模型构建的几何建模法、EGM2008模型修正法以及局域似大地水准面模型精化法,解决了似大地水准面模型的高精度建立问题。（3）针对河口水域深度基准面离散、跳变和不连续问题,较系统地研究了无缝深度基准面模型的构建方法,比较和分析了最近原则法、反距离加权法、三角内插法、曲线/曲面分段拟合法和曲面样条拟合法等5种几何建模方法的特点,认为曲线/曲面分段建模法较优;提出了顾及潮波变化特点的潮差比法、潮汐调和常数内插法2种物理建模法,认为潮汐调和常数内插法较优;综合分析几何建模法和物理建模法特点,提出了组合建模法,即在深度基准面变化平缓水域采用曲线/曲面分段建模法,在变化复杂水域采用潮汐调和常数内插法。（4）提出了以CGCS2000椭球面为垂直参考基准面的大地高到海图高二步转换法和一步转换法,解决了河口水域大地高、正常高和海图高之间的无缝转换难题。（5）根据潮位站分布特点、高程异常变化和深度基准面变化,对长江口水域进行了分段;采用几何法和EGM2008模型修正法分别构建了各段似大地水准面模型,两种建模法精度接近,但几何法精度略高,最终采用几何法构建了精度优于5cm的长江口似大地水准面模型;采用二次曲面拟合与潮汐调和常数内插建模法形成的组合建模法开展了长江口无缝深度基准面模型构建,取得了优于6cm的建模精度;联合以上模型,形成了长江口水域无缝垂直基准面转换模型。该研究解决了长江口水域海洋垂直基准高精度无缝转换难题。五、近海无缝深度基准面模型构建理论和方法针对潮位站分布稀疏、深度基准面离散和不连续特点,研究了近海无缝深度基准面模型构建问题,提出了一套基于全球潮汐模型和全球平均海平面模型的近海无缝深度基准面模型构建理论和方法。（1）基于全球潮汐模型和全球平均海平面模型,给出了全球深度基准面L模型构建方法和大地高模型构建方法。（2）提出了基于多个全球潮汐模型分潮预报潮位一致性的近海最优分潮优选方法,提出了基于最优分潮重组的近海潮汐模型重构方法,形成了中国近海全新的潮汐模型ORGTM。在中国近海,利用DTU10、Eot11a、Hamtide、OSU12和Nao99b 5个全球潮汐模型开展了最优潮汐模型和分潮优选,结果表明:在近海海域,Dtu10模型的精度最高,从中优选出的最优分潮数最多;受沿岸水下地形和海岸形态等影响,在沿岸不同海域,优选出的最优全球潮汐模型和最优分潮均不相同。以中国沿岸50个潮位站资料为参考,比较了最优全球潮汐模型和重组模型,ORGTM模型将最优全球潮汐模型的潮位预报精度从68.7cm提高到22.3cm,表明给出的优选和重构方法正确,显著提高了全球潮汐模型在中国近海的精度。（4）以近岸潮位站资料为约束,提出了基于分潮簇的ORGTM模型潮差比精化法和顾及潮位站分布的潮汐调和常数无缝差分订正法,理论分析和实践表明,后者相对前者对ORGTM模型具有较高的模型精化效果,据此形成了中国沿岸海域M-ORGTM潮汐精化模型。以沿岸潮位站资料为参考,精化模型M-ORGTM取得了优于14.0 cm的潮位预报精度,进一步提高了ORGTM模型的预报精度。（5）联合中国沿海的M-ORGTM模型和中国近海的ORGTM模型,以DTU10-MSS平均海面模型为参考,构建了中国近海无缝深度基准面L模型和大地高模型,在50个验潮站取得了优于10cm的内符合精度,在6个验潮站取得了14.3cm的外符合精度,解决了中国近海垂直基准间的转化难题。