- 相关推荐
我国海洋测绘技术的新进展论文
我国海洋测绘技术的新进展论文【1】
【摘要】本文分析了海洋测绘技术的概念、学科体系建设以及测绘技术新进展，希望能够对读者提供一些借鉴和参考。
【关键词】海洋测绘;简介;学科体系;新进展
一、前言
海洋测绘技术在国防和经济建设中意义重大，随着信息技术的发展，海洋测绘技术也不断进步，在海洋事业中发挥重大作用。
二、海洋测绘简介
海洋测绘是指测量海洋底部的地球物理场的性质及其变化特征，绘制成不同比例尺的海图和专题海图，是对海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制工作。
主要包括海道测量、海洋大地测量、海底地形测量、海洋专题测量，以及航海图、海底地形图、各种海洋专题图和海洋图集等的编制。
海洋测绘的方法主要包括海洋地震测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海底热流测量、海洋电法测量和海洋放射性测量。
因海洋水体存在，须用海洋调查船和专门的测量仪器进行快速的连续观测，一船多用，综合考察。
基本测量方式包括：
1、路线测量。
即剖面测量。
了解海区的地质构造和地球物理场基本特征。
2、面积测量。
按任务定的成图比例尺，布置一定距离的测线网。
比例尺越大，测网密度愈密。
在海洋调查中，广泛采用无线电定位系统和GPS技术。
三、海洋测绘的学科体系
1、海洋测绘的学科概念
海洋测绘是由测绘学、航海学、海洋学、水声工程、计算机原理、图形图像学、信息学等构成的一门交叉学科，是按照人类海洋认知和海上活动的需求，研究海洋及毗邻陆地的自然和人文等地理现象的抽象、控制、获取、描述、服务的一门科学和技术。
早期的海洋测绘学科，只有海道测量和海图制图两个分支。
20世纪初，声学测量设备的问世标志着海洋测绘进入了电子化、专业化时代，随后出现了航海图测绘、港口管理和工程测绘、内陆水域测绘、近海工业测绘、近海地震测绘和军事海道测绘等多个学科方向。
近年来，随着卫星、通信、计算机、数据处理等科学技术的发展与应用，海洋测绘领域迎来了一场数字化、信息化的新变革，现代海洋测绘已涵盖海道测量、海洋大地测量、海底地形测量、海洋(重力、磁力、底质等)专题测量、海图编制、海洋地理信息系统等多个方向，多元、高精度和数字化的测绘信息已广泛应用于国防建设、国民经济建设和科学研究的各个方面。
2、海洋测绘的学科意义
海洋测绘是海洋测量和海图绘制的总称，即以海洋及毗邻陆地区域的自然现象、人文现象等作为研究对象，通过抽象、控制、观测、管理、加工和服务等技术手段和方法，形成海图等纸质或数字产品，从而全面表达海洋地理空间要素及其相关的人文要素，服务于人类认知海洋及海上活动的需要。
海洋测绘学科主要有科学性和应用性两大任务，通过物理海洋测量和几何海洋测量等技术手段，获取海洋及其邻近陆地、江河湖泊等的基础地理信息，以及重力、磁力、海底地形、海底底质等海洋信息。
海图及海洋地理空间信息是海洋测绘的最终产品，它们分别是地理科学的第二和第三语言。
因此，现代海洋测绘的核心任务是提供海洋地理空间信息服务，通过海图、海洋地理空间信息告诉人们海洋地理空间的某一物体(目标)在某一时刻、某一地点发生的变化。
21世纪被誉为“海洋的世纪”，人类面临陆地资源即将枯竭的问题，海洋将成为人类赖以生活的第二家园。
海洋测绘技术及应用将为人类一切海上(航运、生产、科研)活动提供全方位、全过程、全时段、多时空、多层次、多环节的海洋地理空间信息服务与安全保障支持，是发展海洋经济，实现“海洋强国”战略决策的重要基础。
四、海洋测绘技术的新进展
1、水下综合定位与导航技术
电磁波在海水中的衰减较快，穿透数米就丢失能量，所以陆上定位以及导航技术在海洋测绘中无能为力。
不过，声波可以传播数百公里而不会出现明显损失，因此可以使用声学系统进行水下的定位以及导航，根据声基线距离可以将声学系统分成超短基线系统(USBL/SSBL)、长基线系统(LBL)以及短基线系统(SBL)。
其中USBL/SSBL由3个以上的相距2cm的单元来构成水听器基阵，分析测量信号到达各个接收单元之间的相位差以及斜距来进行定位，其定位精度为2～3m。
SBL则布设声信标，在测量船下方安置3个相距较远水听器，分析声信标到水听器往返的距离以及时间差来进行定位，其定位精度是5m，现在一些海域测绘中已很少使用。
LBL则在海底布设3个相距较远的声信标，分析测船换能器的`声信标到测船之间的距离来进行定位，其精度是2m左右。
因为距离是由声波传播时间以及声速来计算，所以为改善声学定位的精度，需了解测区声速结构。
2、AUV/ROV关键测绘技术
在海洋测绘技术的研究当中，水下航行器作为有效工具，伴随水声通信以及能源、导航等技术的发展而得到广泛应用。
水下航行器分为有缆遥控航行器(ROV)以及自主航行器(AUV)。
其中AUV同ROV相比有着结构简单、造价低以及重量轻等优点，活动范围更广并且潜水深度大，可以胜任复杂的海洋测绘环境，并且不需要复杂的水面平台支持，因而在一些海域测绘中得到重视。
AUV在执行水下测绘任务时需要导航、制导以及控制系统的协调，导航系统提供位置以及姿态信息，而制导系统则考虑任务目标以及作业环境，来制定而合理的航路，控制系统则保证AUV根据制导系统的路径航行。
随着水下导航定位技术的进步，基于AUV/R0V的水下精密测量成为可能。
3、海洋遥感信息技术
海洋遥感信息技术是根据地物电磁的辐射原理来获取信息，其传感器根据工作方式的不同可以分成主动式以及被动式，其中被动传感器有多光谱扫描仪、水色扫描仪以及热红外辐射计等，而主动传感器有微波散射计、雷达高度计以及合成孔径雷达等，其中最常用的传感器是陆地卫星装载多光谱扫描仪TM以及ETM，空间分辨率达到30m，可以绘制海岸线、沉积与侵蚀、监测污染以及绘制水域水深图等。
此外红外传感器探测波段有着较强穿透力，辐射强度同发射物体的绝对温度成正比，可以监测海面温度以及沿岸海流。
目前在运用海洋遥感信息技术的过程中，主要监测近岸海流、近岸工程、港湾水质、浅滩地形以及近岸工程等。
随着海岸带以及海岛遥感技术的发展，能够跟踪大尺度的洋流以及中尺度的涡流，提供海面的云图、海平面以及大地水准面等方面的海面地形测高资。
4、多传感器多源信息的融合技术研究
多传感器多源技术是高效海底地形的测绘技术，在单波束测深仪的前提上改进而来的，利用安装在测量船龙骨上的发射阵，通过向海底发射与龙骨方向相垂直的声波束，利用安装在船底的接收阵接收波束，测深系统完成完整发射接收之后，会形成一条由窄波束测点所组成的，在测量船正下方航向的测深剖面。
因为各波束在空间呈现扇形排列，所以波束的指向角自中央向边缘逐渐增大，回波信号也就从中央波束的反射波，逐渐过渡到两侧的散射波，然后使用振幅检测法在波束测深仪中探测海底信号，原理是波束测深仪回波信号是反射波。
在多源多传感器系统当中，波束指向角逐渐增大时，其回波反射的波振幅将逐渐减小，而反射波尖脉冲也将逐渐模糊，波束的指向角减小反射波振幅同时能够通过变振幅强度的方法来检测，所以在多传感器多源系统中除了振幅检测法，还可以使用相位检测法，通过相关原理来比较换能器的两个接收单元间相位差来分析波束到达角，为后续计算提供数据。
五、结束语
综上所述，人们对海洋环境的依赖程度越来越高，随着信息技术的发展，海洋测绘技术也将不断进步。
参考文献
[1]刘雁春，暴景阳，李明叁，等.我国海洋测绘技术的新进展[J].测绘通报，20114(3)：1-7.
[2]赵建虎.现代海洋测绘[M].武汉大学出版社，2013(1)：17.
多波束测量技术与海洋测绘工序的调整策略【2】
摘要：随着海洋测绘科学技术的逐渐发展，以及信息化装备的要求，海洋测绘体系进行了数字化技术的改造。
其中多波束水深测量技术的出现引起了海洋测量技术的一次重大变革。
在新形势下，必须对多波束测量技术与海洋测绘工序做出进一步的调整。
本文综合影响多波束测量的因素，主要论述了多波束测量技术与海洋测绘工序的调整策略。
关键词：多波束测量技术 海洋测绘工序调整策略
1、目前的多波测量技术与海洋测绘工序技术体系
目前海洋测绘体系已完成了数字化技术改造，目前由控制、水深、地形等的测量到海图的编辑、加工和出版，全部实现了数字化。
可是与纸质海图的工序相比，目前的海洋测绘的供需变化却不大，根本原因是由于整个技术的改造是参照纸质海图的工序实施的。
水深测量是海洋测绘的核心技术，目前由于单波束到多波束测量方式的改变，水深测量技术发生了重大的变革，实现了垒覆盖的海底地形测量。
可是，如果不考虑改变目前的测量工序和要求，不仅不会减少海图产品化的时间和扩大海洋测绘产品的多样性。
相反，由于数据量太大，却会增加海图出版机构的负担。
目前，摄影测量技术正引入到海岸地形的测量中来，也经历了由模拟方式到数字方式的变革，极大地提高了摄影测量技术的水平。
可是，由于忽略了海图数据库技术的影响，与模拟方式的工序相比，工序的变化不大，全数字摄影测量也是由控制、调绘、加密、测图等工序组成的。
2、多波柬测量技术与海洋测绘工序的技术调整
近年来，随着社会经济发展对水下地形测量要求的提高，传统单波测深仪已经无法满足日益增长的新需求，而可以全覆盖测量的多波束水下地形测量系统开始被逐渐应用到水利工程的测量领域，应发挥着越来越重要的作用。
多波束测量系统是计算机、导航定位与数字化传感器技术等多种技术的高度集成。
通过安装在测船底部的探头发射和接收声波信号，由声波在水体中的传播时间与声速乘积即可计算出水深。
探头由发射探头和接收换能器组成，有多达126个相互独立的接收换能器(定向旋转发射126个波束);接收信号通过声纳处理器再传到计算机。
多波束系统彻底改变了传统测深方法，在波束形成理论、勘测技术、校正与处理方法上形成了自身复杂的特点，在测量中需要加以注意，否则将严重影响勘测精度。
2.1.多波束测量技术的影响因素
多波束测深系统采取多组阵和广角度发射与接收，形成条幅式高密度水深数据，是计算机、导航定位与数字化传感器技术等多种技术的高度集成。
由于多波束系统横向、纵向测点都十分密集，这就需要由高精度GPS定位系统与之相配套。
否则将造成测点位置错位，失去多波束系统勘测的意义，井使海底地形失真或畸变。
因此，必须严格测量各个坐标定位数据，保证测量精度，以实现最佳的测量结果。
对多波束精度的`影响因素主要包括：不同水域环境的音速对波束传播的影响、GPS定位对--坐标精度的影响、测船中换能器的相对位置，以及潮位改变对水深的影响等等。
以坐标系的影响为例，由于多波束测深采用广角度定向发射、多阵列信号接收和多个波束的形成及处理等技术，为了更好的说明波束的空间关系和波束海底投影点的空间位置，首先必须定义好多波束测船参考坐标系。
多波束系统的换能器不论是固定还是便携式安装，其相对测量船的位置总是不变的，因此测量船是多波束勘测最现实的参考工作平台。
考虑到波束空间角度表达的便利，一般测量船参考坐标系原点选择在换能器对称中心，船只横向左舷方向为x轴，船只纵向船头方向为Y轴，船只铅垂向下为z轴。
另外，运动传感器要严格安装在与船中轴平行的地方。
多波束船参考坐标系是一种三坐标轴与船固定并随着船只运动而运动的坐标系，它使得多波束各测深点的相对位置与测量船只定位系统的大地空间位置建立了联系，同时也为进行传只补偿提供了空间关系和基本方法。
因此，以上的坐标定位数据必须严格准确的测量。
通过实践试验可知，利用多波束测深系统，对声速、导航系统的定位、参考坐标系及潮位等影响因子加以注意，采用合理的测量方法以及对数据进行精细处理，完全能够测得准确可靠的水下地形图，发现水下地形的细微变化。
2.2.海洋测绘工序的技术调整
由于技术工序的调整和测量重点的改变，必然导致海洋测绘方法和技术的变革，大量的成熟技术需要攻克，部分理论和方法需要修正。
信息比不等于数字化，信息化不是单一的技术问题，综合性、体系化的思维和设计方式才是信息化的本质要求。
不管是水深测量技术还是摄影测量技术，由于最终的服务对象是海图等海洋测绘产品的出版，如果不考虑海图数据库技术的影响，必然会导致海洋测量技术发展问题的出现。
多波束测量具有全覆盖、数据量大的特点，不改变目前的水深测量工序，要由多波束测量的源数据形成一个符合海图要求的水深数据是特别困难的，会极大地增加由水深测量到海图产品的时间差。
结合Ns(航海表面)和H-Cell(按海图综合的方法由NS抽取的水澡点和等深线，同时叠加障碍物等要素组成的海图出版中的重要工序)的概念，同时参考NOAA(美国国家海洋大气管理局)的方式，调整了目前的水深测量工序。
具体修测体系：
(1)水深测量数据改正和计算误差，形成网格化的NS。
(2)按照自动综合方法，由NS形成水深点和等深线H-Cel;
(3)障碍物探测数据改正，形成一个障碍物H-Cdll;
(4)不同的H-Cell叠加，嵌入海图的数据库，完成海图数据的修铡。
由此可见，由测量数据到网格化的NS，再由NS到H-Cell，不仅改变了水深测量成果的表现形式，形成了一个服务于数据库修测或更新的水深测量工序，同时，又可以实现海底DTM等产品的出版，提高了海洋测绘产品的多样性和丰富性。
海洋测量、数据库和产品化是海洋测绘体系的三个核心环节，它们相互依存，相互影响，共同发展。
多波束测量技术的发展和海图数据库的建立，将会对数据库产品化产生重大影响，使得海洋测绘产品化的时间得以有效缩短，并能提高海洋测绘产品的多样性。
参考文献：
[1]刘雁春，暴景阳，李明叁，我国海洋测绘技术的新进展[J]，测绘通报，2007(03)，
[2]暴景阳，海洋测绘垂直基准综论[J]，海洋测绘2009(02)，
[3]彭琳，刘焱雄，吴永享，周兴华，杨龙，海洋测绘中船体姿态改正的误差分析[J]，海洋通报，2007(01)，
[4]游远新GPS技术在海洋测绘中的应用[J]，福建水产2006，(4)
[5]谢荣安，GPS RTK技术在海洋测绘中的应用[J]地理空间信息，2007(04)
[6]应元康，杨一挺，张忠华，赵忠宝，近岸多波束测量中的GPS-RTK差分技术及其受影响的因素[J].东海海洋，2005，(02)，
[7]褚宏宪，赵铁虎'史慧杰，张晓波，杨源，参量阵浅地层剖面测量技术在近岸海洋工程的应用效果[J].物探与化探，2005，(06)
[8]李文杰，肖都，刘春雷多波束测深在海洋工程勘察中的应用[J].物探与化探，2004.(04)，
[9]奉定平邢攸姿，海洋测绘中影像图与港口航道图的镶嵌技术运用[J]海洋技术，2007.(03)
[10]翟国君黄谟涛我国海洋测绘发展历程[J].海洋测绘2009。
【我国海洋测绘技术的新进展论文】相关文章：
关于我国海洋体育文化论文10-10
建筑施工测绘技术应用的关键论文10-12
浅谈我国建筑工程技术论文10-06
遥感技术在地籍测绘中的应用论文10-09
在地质测绘中的测绘技术10-05
战略网络研究的新进展经济论文10-10
我国海洋环境监测工作现状及对策探析论文10-09
论我国电影放映技术的进步与发展艺术论文10-11
我国古代建筑论文10-10