海洋測繪發展精選(九篇)

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第1篇：海洋測繪發展范文

關鍵詞：海洋測量；多波束測深系統；數據處理；現狀分析；發展趨勢

一、多波束測深系統理論概述分析

多波束測深是水聲技術、計算機技術、導航定位技術和數字化傳感器技術等多種技術的高度集成。測深時，載有多波束測深系統的船，每發射一個聲脈沖，不僅可以獲得船下方的垂直深度，而且可以同時獲得與船的航跡相垂直的面內的幾十個水深值。多波束測深系統一般由窄波束回聲測深設備（換能器、測量船搖擺的傳感裝置、收發機等）和回聲處理設備（計算機、數字磁帶機、數字打印機、橫向深度剖面顯示器、實時等深線數字繪圖儀、系統控制鍵盤等）兩大部分組成。

二、多波束測深的工作原來和技術概況

1.多波束測深工作原理

多波束測深聲納是一種大型組合設備，除其系統本身外，還包括定位、羅經、船姿傳感器、聲速剖面儀、數據采集工作站和繪圖儀等配套設備。多波束系統和傳統的單波束回聲測深儀從原理上講沒有本質的區別，只是多波束系統的換能器是由多個換能器單元組成的陣列，工作時能同時發射多個波束和接收多個波束，對海底進行條帶式測量。

2.多波束測深技術概況

多波束條帶測深系統是一種高效的海底地形測繪設備，它是在單波束回聲測深儀的基礎上發展起來的。多波束測深系統是利用安裝于船的龍骨方向上的一條長發射陣，向海底發射一個與船龍骨方向垂直的超寬聲波束，并利用安裝于船底的與發射陣垂直的接收陣，經過適當處理形成與發射波束垂直的許多個預成接收波束，從而當測深系統在完成一個完整的發射接收過程后，形成一條由一系列窄波束測點組成的，在船只正下方垂直航向排列的測深剖面。

由于各波束空間上呈扇形排列，波束指向角自中央波束向邊緣波束逐漸增大，因此回波信號自中央波束開始主要為反射波，向兩側逐漸過渡到散射波。如上所述，振幅檢測法在單波束測深儀中是一種成功的海底信號探測方法，其原因是單波束測深儀的回波信號主要是反射波。在多波束測深系統中，當波束指向角不斷增大時，回波的反射波振幅將迅速減小，反射波的尖脈沖形態也將隨之趨于模糊。當波束指向角還不十分大時，減小了的反射波振幅還可以用變振幅強度處理方法來檢測，但當波束指向角足夠大時，微弱的反射波信號在背景噪聲中將變得無法檢測。因此在多波束系統的回波信號檢測方法中除了使用振幅檢測法外，一般還使用相位檢測法。相位檢測法利用相干原理，通過比較換能器兩個給定接收單元之間的相位差的方法來檢測波束的到達角。

二、多波束測深系統發展階段

1.SEABEAM 1000系列為代表的第一代產品，它的波束數少、掃幅寬度僅6O度，集成度低，水深數據不能實時處理。

2.SEABEAM 2000 系列、ATLASHYDROSWEEP和SIMRAD EM12為代表的第二代產品，采用了P30大規模集成電路和DSP技術，波束數達到121個，波束角寬2。，數據實時和后處理軟件成熟。

3.SIMRADEM 120和RESON SeaBm 8150深水多波束測深系統為代表的第三代產品，采用了超大規模集成電路和速度更快的DSP板，波束數達到191個或更多，波束角寬0.5―1度，實現全姿態穩定，數據實時和后處理軟件更加成熟。

4.近年剛出現的SIMRAD EM122深水多波束測深系統和EM710被稱為第四代產品，采用寬帶技術、近場自動聚焦和水體顯示等技術，提高了聲吶性能，波束數更多，測深點更密，集成度也更高。相比較EM120系統EM122系統標稱指標覆蓋寬度最大37 km，單次發射形成兩行共576個波束，可加密至864個測深點，波束角寬最小可達0.5×1度，該系統目前正在推廣階段。

四、多波束測深系統數據處理的發展趨勢

1.聲速及聲線跟蹤

現有的聲速經驗模型比較多，這為深度的計算精度提高提供了寶貴的理論依據。但由于這些模型均為特定情況下的聲速計算模型，計算所得聲速彼此之間也存在著一定的差異，對波束腳印的歸位計算帶來了一定的困難。考慮多波束系統的應用范圍廣，涉及海域的水文因素變化復雜等特點，為此尋求一種適合多波束的最優聲速經驗模型已成為首要課題。

2.多波束輔助參數的測定和濾波

多波束是一個由多傳感器組成的復雜系統，最終測量成果質量不但取決于系統自身的測量數據質量，還取決于輔助傳感器測量參數的精度，因此，開展諸如導航定位技術、聲速改正技術、潮汐改正技術以及換能器吃水改正技術等與多波束測深相關的專項技術研究，也是多波束數據處理未來面臨的主要任務。

3.深度數據濾波

測量過程中白噪聲和海況的影響以及參數設置的不合理等，都將會導致測量數據中出現假信號，形成虛假地形，從而使繪制的海底地形圖與實際地形存在差異。為了提高測量成果的可靠性，必須消除這些假信號，因此需不失時機地展開測深異常數據的定位研究，對數據進行必要的編輯，剔除假信號，為后處理成圖做好準備。深度測量誤差不僅包含粗差和隨機誤差，還包含了系統誤差，某些情況下，系統誤差的影響還相當顯著。

4.圖像處理

反向散射強度是多波束系統中又一類重要測量參數，由于數據量龐大，國內許多用戶很少采集這方面的數據，對其圖像的研究也少有文獻。其實，多波束聲納圖像與遙感圖像、雷達圖像等除形成機理存在差異外，圖像的處理思想基本相同。多波束圖像由于形成機理、環境噪聲等與其它圖像還存在著很大的差異，因此，在現有的圖像處理方法中研究適合多波束聲納圖像處理的最優方法是圖像數據處理研究中的一個重要問題。

5.多波束數字信息與側掃聲納圖像信息的融合

同多波束系統一樣，側掃聲納也可對海底進行全覆蓋式測量。兩類設備的應用，對實現海底地形地貌的認識起著十分重要的作用。多波束系統既可獲得高密度、高精度的測點位置信息，又可獲得海底圖像信息，但由于分辨率的限制，一般情況下，成像質量較差；而側掃聲納則以成像為主，可獲得高分辨率的海底影像，但僅能給出描述海底地貌、地物的概略位置。多波束能夠給出海底地物的位置、大小等定量分析數據，但在對海底的定性分析方面還存在不足；而側掃聲納則可根據圖像的明暗程度反演海底地質組成，并在此基礎上，進行地質分類和定性分析，但卻難以利用概略的位置信息進行精確的量化分析。

總結：多波束測深聲納系統通過在指定空間預成多個波束，當目標回波信號入射到線列陣時，通過多個波束響應向量對基陣接收信號進行相位或時延加權補償，即可確定出信號的入射方向，并里用能量中心收斂法對回波信號進行處理、計算，繼而判斷出目標的方位。從以上工作原理部分的介紹可以看出， 多波束條帶測深技術是一種綜合水聲、衛星通訊、儀器儀表、計算機等多學科的復雜系統。通過對多波束測深現狀和數據處理等方面的分析，希望對我國未來海洋多波束測深做出貢獻。

參考文獻

[1]黃謨濤.多波束測深技術研究進展與展望[J].海洋測繪，2000，78（3）：2―7.

[2]趙會濱，徐新盛，吳英姿.多波束條帶測深技術發展動態展望[J].哈爾濱工程大學學報，2001， 22（2）

第2篇：海洋測繪發展范文

[關鍵詞]導航 衛星 海洋測繪

[中圖分類號] P229 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-11-139-1

我國作為領土面積世界第三的大國，其水域面積更是達到了270550平方公里。在這樣遼闊的一片海域中，有著大量的島嶼，還有約1.8萬公里的漫長海岸線。

因此海洋測繪工作便成為了維護我國安全和開發海洋資源的一項重要任務。

不管是海上交通、建設，還是針對海洋環境的保護等等，海洋測繪都發揮著不可替代的作用。

1海洋測繪的方法

海洋測繪是以海洋水體和海底為對象所進行的測量和海圖編制工作。

海洋測繪主要包括海道測量、海洋大地測量、海底地形測量、海洋專題測量，以及航海圖、海底地形圖、各種海洋專題圖和海洋圖集等的編制，測量方法主要包括海洋地震測量、海洋重力測量、海洋磁力測量、海底熱流測量、海洋電法測量和海洋放射性測量。

在海洋調查中，廣泛采用無線電定位系統和衛星導航定位系統。

隨著導航衛星技術的不斷發展，高精度、廣覆蓋、全天候、方便可靠的衛星定位技術的應用越來越廣泛，在海洋測繪中發揮著越來越重要的作用。

2導航衛星的發展和應用

2.1子午衛星導航系統

伴隨著人類歷史上第一顆人造衛星的發射成功，人類開創空間技術迎來了嶄新的時代。而衛星多普勒定位也應運而生，根據衛星發射的無線電信號，我們可以很明確的確定地面觀測站中心的坐標。

而后經過不斷的實驗，在1963年第一顆子午工作衛星成功升空，而后又相繼發射了5顆子午工作衛星，在我們的上空形成了一個子午衛星星座。在子午工作衛星的信號覆蓋下，我們可以精確的導航定位海洋上的任何運動載體，還能用于地心坐標、海洋大地等測量。我國于20世紀70年代中期引進衛星多普勒接收機，在1987年形成了覆蓋我國整個陸地海洋的定位網，為海洋測繪帶來了極大的便利。

2.2GPS和GLONASS衛星導航系統

GPS衛星定位系統和隨后發展的GLONASS衛星定位系統作為多普勒定位的升級版，24顆工作衛星覆蓋全球，基本做到隨時隨地高精度定位。

由于GPS和GLONASS衛星定位系統比之前的多普勒定位更加的精密準確，因此在海洋大地的測量和水下地形測量、海界劃分、航道漁業測量、海上資源開發利用等都起到了普遍的應用。而雙星系統的存在，更好的保障了導航衛星的可靠性。

2.3北斗衛星導航系統

繼美國的GPS和俄羅斯的GLONASS全球定位系統之后，我國也著手自主研發并實施了北斗衛星導航系統。

北斗衛星導航系統是由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止的軌道衛星組成，分為空間端、地面端、和用戶端三個重要部分，在2011年12月27日開始為我們提供連續的導航定位與服務。

除了可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并獨具短報文通信能力。

北斗衛星導航系統是獨立自主、技術先進的導航系統，已經成為我國重要的空間和信息化基礎設施，在交通、通信、電力、金融、氣象、海洋、國防等領域發揮重要作用。

2.4衛星導航差分系統

隨著衛星定位技術的發展，差分技術被廣泛應用。衛星定位精度也從最初的米級、分米級到最近的厘米級，使得導航衛星的應用更加廣泛。

從1995年開始，中國海事局等15個單位聯合在我國各海域建立了一系列航海無線電信標播發臺，構成了一個中國沿海RBN-DGPS系統，GPS定位精度達到亞米級。對于海域定位、航道測量、船舶進出港等導航定位，以及海上資源的調查、海上救助、漁業等都有著深遠的影響和幫助。而最近幾年建設的CORS系統更是將GPS定位的精度提高到了厘米級，極大得提高了海洋測繪的能力和效率。

3展望

我國在GPS應用水平和產業化水平與發達國家還有很多差距，雖然中國也有自己的衛星定位――北斗衛星導航系統，但只能定位自己國家及周邊國家和地區，而且民用化程度不高，定位精度也有待進一步提高。GPS系統占據了我國95%的衛星導航產業，其系統體系和產品體系都十分成熟，對我國北斗系統的應用和推廣都有著一定的抑制作用。

但是伴隨著北斗系統的發展和完善，GPS新技術如單點精密定位、網絡RTK等技術的實現和應用，使得我們能夠真正的在廣闊的海域實現快速而又高精度的動、靜態定位測量，海洋測繪將會進入一個新的里程，也將在我國建設海洋強國的道路上發揮巨大作用。

4結束語

由于我國海岸線漫長，海域遼闊，因此島嶼也異常眾多。在眾多島嶼之中，大約有四百多個島嶼是有人居住的。而且在幅員遼闊的海域下面還包含了大量的石油、天然氣等資源，并且我國大部分經濟發達城市都處于沿海線上，這眾多因素綜合在一起令我們不得不重視海域的測繪與管理，也給海洋測繪賦予了更為重大的意義。

而今伴隨著信息技術、空間技術的發展，導航衛星定位的精度和可靠性進一步提高，我國自主研發的北斗衛星導航系統全面運行。我國的海洋測繪發展將會迎來一個嶄新的局面。

參考文獻

[1]翟國君，黃謨濤，歐陽永忠等.海洋測繪的現狀與發展[J].測繪通報，2001（6）：7～9.

[2]陳俊勇.全球導航衛星系統進展及其對導航定位的改善[J].大地測量與地球動力學，2009.

[3]張淼艷，張軍，朱衍波.衛星導航系統HDOP和VDOP的研究[C].遙測遙控，2009.

第3篇：海洋測繪發展范文

關鍵詞：多波束測量；海洋測繪；調整策略

多波束測深是當代海洋基礎勘測技術中的一項高新技術,是計算機技術、導航定位技術和數字化傳感器技術等多種技術的高度集成。在各種海洋調查測量中,如海道測量、海洋工程(包括水下鉆探、海底管道、電纜、疏浚、填海工程測量)、地質編圖(包括礦物探查、研究、電子海圖制作)、軍事應用(包括掃雷)、其它調查任務(沉船考古、生物棲息地的地形研究)等領域,多波束勘測技術都有著巨大的優勢,并得到了廣泛的應用。

1.多波束測深系統

1.1多波束測深系統是利用多波束原理進行海底測圖和測量海底地貌的寬條帶回聲測深系統，是水聲技術、計算機技術、導航定位技術和數字化傳感器技術等多種技術的高度集成。其工作原理通過聲波發射與接收換能器陣進行聲波廣角度定向發射、接收,在與航向垂直的垂面內形成條幅式高密度水深數據,能精確、快速地測出沿航線一定寬度條帶內水下目標的大小、形狀和高低變化,從而精確可靠地描繪出海底地形地貌的精細特征。與單波束回聲測深儀相比,多波束測深系統具有測量覆蓋范圍大、測量速度快、精度和效率高、記錄數字化和實時自動繪圖等優點。

1.2測深時，載有多波束測深系統的船，每發射一個聲脈沖，不僅可以獲得船下方的垂直深度，而且可以同時獲得與船的航跡相垂直的面內的幾十個水深值。多波束測深系統一般由窄波束回聲測深設備（換能器、測量船搖擺的傳感裝置、收發機等）和回聲處理設備（計算機、數字磁帶機、數字打印機、橫向深度剖面顯示器、實時等深線數字繪圖儀、系統控制鍵盤等）兩大部分組成。

1.3測深系統的回聲處理設備較多。計算機可按預先給定的程序對各種數據和參數在船上實時處理；數字磁帶機按規定的格式記錄時間、導航數據、羅經航向、縱橫搖擺以及各波束測得的水深和相對于船的橫向距離等有關數據，以便后期處理；數字打印機可根據需要對所有記錄數據進行監控；顯示器對系統的模擬輸出進行監視，直觀顯示橫向深度剖面（海底輪廓線圖）；數字繪圖機沿校正過的航跡標繪出等深線圖，實時判讀海底地貌的輪廓。

1.4多波束測深系統同單個寬波束的回聲測深儀相比，具有橫向覆蓋范圍大（為深度的幾倍），波束窄（約為3°～5°），效率高等優點。適用于海上工程施工區和重要航道的較大面積的精確測量，也可以用于精確測定航行障礙物的位置、深度。它能繪出海底三維圖形，消除了使用側掃聲吶時判讀的困難。有的系統還可在冰覆蓋區使用。

2.目前的多波測量技術與海洋測繪工序技術體系

海洋測量、數據庫和產品化是海洋測繪體系的三個核心環節，它們相互依存，相互影響，共同發展。目前海洋測繪體系已完成了數字化技術改造，目前由控制、水深、地形等的測量到海圖的編輯、加工和出版，全部實現了數字化。可是與紙質海圖的工序相比，目前的海洋測繪的供需變化卻不大，根本原因是由于整個技術的改造是參照紙質海圖的工序實施的。

水深測量是海洋測繪的核心技術，目前由于單波束到多波束測量方式的改變，水深測量技術發生了重大的變革，實現了壘覆蓋的海底地形測量。可是，如果不考慮改變目前的測量工序和要求，不僅不會減少海圖產品化的時間和擴大海洋測繪產品的多樣性。相反，由于數據量太大，卻會增加海圖出版機構的負擔。

3.多波柬測量技術與海洋測繪工序的技術調整

多波束測量系統是計算機、導航定位與數字化傳感器技術等多種技術的高度集成。通過安裝在測船底部的探頭發射和接收聲波信號，由聲波在水體中的傳播時間與聲速乘積即可計算出水深。探頭由發射探頭和接收換能器組成，有多達126個相互獨立的接收換能器(定向旋轉發射126個波束)；接收信號通過聲納處理器再傳到計算機。

多波束系統徹底改變了傳統測深方法，在波束形成理論、勘測技術、校正與處理方法上形成了自身復雜的特點，在測量中需要加以注意，否則將嚴重影響勘測精度。

3.1多波束測量技術的影響因素

多波束測深系統采取多組陣和廣角度發射與接收，形成條幅式高密度水深數據，是計算機、導航定位與數字化傳感器技術等多種技術的高度集成。由于多波束系統橫向、縱向測點都十分密集，這就需要由高精度GPS定位系統與之相配套。否則將造成測點位置錯位，失去多波束系統勘測的意義，井使海底地形失真或畸變。因此，必須嚴格測量各個坐標定位數據，保證測量精度，以實現最佳（下轉第82頁）（上接第80頁）的測量結果。

對多波束精度的影響因素主要包括：不同水域環境的音速對波束傳播的影響、GPS定位對--坐標精度的影響、測船中換能器的相對位置，以及潮位改變對水深的影響等等。以坐標系的影響為例，由于多波束測深采用廣角度定向發射、多陣列信號接收和多個波束的形成及處理等技術，為了更好的說明波束的空間關系和波束海底投影點的空間位置，首先必須定義好多波束測船參考坐標系。多波束系統的換能器不論是固定還是便攜式安裝，其相對測量船的位置總是不變的，因此測量船是多波束勘測最現實的參考工作平臺。考慮到波束空間角度表達的便利，一般測量船參考坐標系原點選擇在換能器對稱中心，船只橫向左舷方向為x軸，船只縱向船頭方向為Y軸，船只鉛垂向下為z軸。另外，運動傳感器要嚴格安裝在與船中軸平行的地方。多波束船參考坐標系是一種三坐標軸與船固定并隨著船只運動而運動的坐標系，它使得多波束各測深點的相對位置與測量船只定位系統的大地空間位置建立了聯系，同時也為進行傳只補償提供了空間關系和基本方法。因此，以上的坐標定位數據必須嚴格準確的測量。

通過實踐試驗可知，利用多波束測深系統，對聲速、導航系統的定位、參考坐標系及潮位等影響因子加以注意，采用合理的測量方法以及對數據進行精細處理，完全能夠測得準確可靠的水下地形圖，發現水下地形的細微變化。

3.2海洋測繪工序的技術調整

由于技術工序的調整和測量重點的改變，必然導致海洋測繪方法和技術的變革，大量的成熟技術需要攻克，部分理論和方法需要修正。

多波束測量具有全覆蓋、數據量大的特點，不改變目前的水深測量工序，要由多波束測量的源數據形成一個符合海圖要求的水深數據是特別困難的，會極大地增加由水深測量到海圖產品的時間差。結合Ns(航海表面)和H-Cell(按海圖綜合的方法由NS抽取的水澡點和等深線，同時疊加障礙物等要素組成的海圖出版中的重要工序)的概念，同時參考NOAA(美國國家海洋大氣管理局)的方式，調整了目前的水深測量工序。具體修測體系：

(1)水深測量數據改正和計算誤差，形成網格化的NS。

(2)按照自動綜合方法，由NS形成水深點和等深線H-Cel；

(3)障礙物探測數據改正，形成一個障礙物H-Cdll；

(4)不同的H-Cell疊加，嵌入海圖的數據庫，完成海圖數據的修鍘。

第4篇：海洋測繪發展范文

[關鍵詞]近岸海洋；水深測量；研究

中圖分類號：P229 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0337-01

海洋勘察測繪是建設海洋強國的基礎性工作，也是開發利用海洋自然資源與空間資源的根本保障工作。盡管相關的規范對于水深測量數據誤差規定可以0.2m范圍內，但水深測量的誤差控制直接影響近海工程尤其是疏浚工程的經濟效益，控制水深測量誤差對于減少工程建設時的人力物力浪費現象進而達到提高工程效益的目的是相當重要的。

一、水深測量誤差的原因分析及措施

1、水深測量誤差原因分析

測量數據的誤差一般由系統誤差和人為誤差共同影響而成的。對于改正水深測量誤差，主要是關注其系統誤差，系統誤差影響因素一般包括儀器因素、聲速因素、海況因素和船只因素等；而人為誤差則是由不同的操作人員的技術水平及職業道德所決定的。

儀器因素主要指的是測深儀的相關的性能以及與其相配套的系統所造成的誤差引起的水深測量誤差，往往是引起水深測量誤差的主要因素。某些型號的測深儀接受自身反射聲波的精度不一樣，當測深船在航行過程中，水中存在的障礙物會影響聲波的反射情況，而測深儀對這類假聲波不能做出正確的區分，從而影響水深測量的數據結果；另外測深儀可能由于使用時間超過其額定使用壽命導致其內部的元器件松動或老化，從而造成發出的波束以及儀器運轉速度出現不規則的變化，從而對水深測量數據的精度造成直接影響。

通常采用的走航式水深測量方法，對聲波的靈敏度依賴較大，因此，聲波因素也是影響水深測量誤差大小的重要因素。對于不同情況的海水環境、氣候條件，水深測量之前聲速設置精度對測量結果的影響是直接的。聲速的設置準確與否需考慮海水鹽度大小、含例、氣壓以及海水的溫度等因素。一般認為當海水溫度升高一攝氏度時，聲波的傳播速度增加約4.5m/s。例如所測水深為10米時，其聲速按1490m/s和1500m/s兩種情況設置，所得水深結果一般相差達10厘米，誤差達1%，聲速對水深測量的精度影響較為明顯。

影響水深測量數據精度的海況因素包括海浪的大小和潮位觀測的精度。海浪的起伏對于水深測量結果影響一般在10cm-20cm之間。潮位觀測的精度受潮位站的位置條件和觀測者的技術水平有關，應選擇在風浪較小的區域進行潮位觀測，觀測讀數應取波峰、波谷讀數的平均值。

船只因素主要指的是船只的型號和測深儀換能器的安裝使用對水深測量誤差的影響。在海洋工程水深測量工作時選擇合適的船只型號很重要。一般在水深較淺、風浪較小的海域進行水深測量時，建議選用船體較短小、活動靈活的船只；在水深較深，風浪較大海域進行水深測量工作時，建議選擇吃水較深，穩性較好的船只。測深儀換能器安裝于測深船只上時，需保證其處于垂直狀態，建議用重錘進行檢查，否則影響水深測量數據結果，傾斜角度越大，水深測量數據誤差也越大。

2、減少水深測量誤差的措施

要減少水深測量過程中的誤差應注意以下幾個方面：選擇對測量工作有利的氣象條件，盡量選擇風力小、無浪的天氣；需盡量選用精度高、耐用性好、穩定性能好的水深測量儀器；根據測區環境選擇合適的測量船，測深儀換能器盡量安置測量船重心位置，如使用大型測量船應在測量前對船舶動吃水值進行測定。

二、無驗潮模式與潮位改正模式的優缺點與誤差分析

隨著全球定位技術以及RTK技術的發展，RTK測量技術在沿海近岸以及內河航道的水深測量中的優越性日益凸顯。RTK高程信號和Heave信號融合還可以提高最終測量成果的精度。RTK用于海洋測繪有兩種方式：架設基站方法和網絡RTK方法，架設基站發射功率高、信號強，一般不會發生信號中斷的情況，但是需要多一臺GPS接收機作為基準站，還需要有專人看守，比較麻煩；CORS網絡RTK高程測量的中誤差為0.022米，只需要一張手機卡，在手機有信號的地方就可以實現測量，缺點是：有時會因為網絡原因導致信號中斷，信號一旦中斷就會造成數據的丟失，必須及時發現，測量船掉頭重新測量，這樣嚴重影響了施測效率。

潮位改正模式一般是用信標機定位，用驗潮儀采集水面高程或直接讀取潮位數據。信標機定位精度較低但對于海洋測繪精度足夠，網絡穩定。

測量船在海上受涌浪的影響會發生傾斜，由于無驗潮模式用來計算水下高程的測量值是GPS橢球高經過似大地水準面精化后推算的85高程，而潮位改正模式使用的是海水面，二者受測船傾斜影響而產生的高程誤差不同，如圖1所示：測船受涌浪的影響而傾斜，圖上三角形的斜邊是聲線，根據相似三角形原理有：

（1）

其中H水：水面到海底的垂直高度，S水：測量水深記錄值，HG：GPS接收機到海底的高度，SG：GPS接收機到海底的測量記錄值。接收機為了得到良好的信號需要離開測船一定高度，所以SG>S水。

（SG―HG）>（S水―H水）（2）

從以上分析可知：記錄值與真實值的差距（誤差），無驗潮模式大于潮位改正模式，船舶橫搖縱搖對無驗潮模式測深精度影響更大。

三、驗證潮位改正精度的一種方法

海洋測繪是測量船在海面上測量海底相對于海水面的深度，而海水面由于日月引力的影響周而復始地做固定周期的升降運動，因此必須確定一個固定的深度基準作為參考（如85高程基準），一般選擇當地理論深度基準面，將瞬時測量的水深值歸算到當地理論深度基準面就需要設立驗潮站測量海面的瞬時高程值進行潮位改正。潮位改正的目的是盡可能地消除測深數據中的海洋潮汐影響，將測深數據轉化為以當地理論深度基準面為基準的水深數據。 在實際測量中不可能觀測測區內每一時刻的潮汐變化值，所以，水位觀測通常以“點”代“面”的改正方法。潮位改正方法主要有單站潮位改正法、線性內插法、水位分帶法、時差法和參數法等，每種方法都有自己的假設條件，所以在水位改正時存在一定的誤差。

目前，我國對于水位改正的精度還沒有給出具體的規定，但是GB12327―1998《海道測量規范》給出了“相鄰驗潮站之間的距離應滿足最大潮高差不大于1m，最大潮時差不大于2h，且潮汐性質基本相同”的規定。考慮到現在高速發展的海洋測繪技術以及儀器條件比頒布《海道測量規范》時要高許多，可以用外推法或者內插法對潮位數據的精度進行一定的評估，具體方法是：在確立驗潮站布設方案之后，在呈三角形設置的驗潮站中間位置投放一自容式驗潮儀（或者人工在測區內的幾個小島上不同時間不同位置分別觀測7h）與水位分帶法計算的該位置的潮位值比較，以確定分帶法潮位改正的精度。

結論

海洋測繪是一門多傳感器協同作業的數據采集與處理技術，集GPS空間定位、海洋聲學測深、聲速測量、潮位測量等于一體，要提高海洋測繪數據精度必須從施測的每一個環節入手分析。換能器船舷安裝時測線方向應該盡量設計與波向涌向一致；測船橫搖縱搖對無驗潮測深模式的影響較驗潮模式更大；潮位的內插改正精度是可以通過多余觀測來實現評定的。

參考文獻

第5篇：海洋測繪發展范文

英文名稱：Acta Geodaetica et Cartographica Sinica

主管單位：中國科學技術協會

主辦單位：中國測繪學會

出版周期：雙月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：

國內刊號：

郵發代號：

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1957

期刊收錄：

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

聯系方式

第6篇：海洋測繪發展范文

摘要:

多波束水柱數據攜帶了波束從換能器到海底的完整聲學信息，可用于探測海面至海底的聲照射目標。通過對多波束原始水柱數據文件(*.all，*.wcd)解析，分析提取水柱數據繪制其航向剖面圖、垂直剖面圖和波束陣列圖。利用水柱影像分析工具可清晰判斷水體中目標物的形狀、大小和位置，獲得傳統多波束深度測量無法探測到的細小特征。實例分析表明，研發的水柱影像分析工具在水柱成像及水體目標探測識別中有著重要應用價值。

關鍵詞:

海洋測量;多波束測深;水柱影像;水柱數據;目標探測

1引言

多波束聲納水柱影像在水下目標探測中應用廣泛［1］，可反映聲波穿透區整個水體中目標物反射信息［2］。在探測航道礙航物［3］、沉船［4－5］、水雷和潛艇等民用和軍事目標，監測海底熱液噴口、氣層泄露［6］、海洋內波［7］等海洋環境活動中有著重要作用和應用前景。隨著多波束技術研究和硬件設備的發展，大部分多波束測量系統擁有測量水深數據同時記錄水柱數據的能力。國外研究者開始發掘其中的重要價值，Marques［8］研究表明多波束水柱影像可用于識別和精確定位海水中懸浮目標，用于海洋學研究、海事搜救和打撈、軍事應用以及地質活動跟蹤。Auke［3］使用水柱數據分析了沉船桅桿等物體的成像和跟蹤能力。HugeClarke［4－5］等提出使用多波束水柱數據成像并改進精化沉船的最淺深度。多波束水柱信息尚是一個新生事物，在目前國際上還未推廣應用，國內學者對其研究甚少。同時，許多廠商采集的水柱信息采用自定義的格式存儲，成像、處理與分析軟件極其缺乏。本文對KongsbergSimrad公司生產的EM系列多波束聲納系統采集的原始水柱數據文件(*.all和*.wcd)進行結構分析、數據提取和水柱成像分析工具的設計與開發。將水體目標以不同視野清晰顯示，輔助測量人員對目標物的形狀、大小以及位置等信息進行判斷，獲取傳統多波束深度測量無法探測的詳盡水體中目標信息。

2水柱影像分析工具設計實現

分析工具基于MicrosoftVisualStudio2010MFC平臺進行界面設計和程序實現，分為顯示和分析兩個模塊。顯示模塊主要對航向、垂向以及波束陣列方式進行影像顯示;分析模塊則提供在時間序列和角度序列上的數據變化信息，主要用于后續研究。為了使圖像能更清晰完整地反映水體中目標特征，引入了圖像插值和灰度變換技術，進一步提高了目標識別率和成像效果。

2.1水柱成像原理

多波束聲納工作時，換能器發射基元陣列持續發射聲波，聲波從水體至海底經過反向散射后，再由接收換能器對回波信號進行接收。對于傳統的深度測量，僅探測代表波束腳印中心處的平均往返時間或相位變化［9］;而水柱數據則是采集沿探測波束方向上反向散射強度的時序觀測量，其采樣個數是同時水深測量的成百上千倍。在不考慮聲速、水深環境、海底起伏等因素下，隨著測量船的行進，每條測線可獲得一個三角柱體，見圖1。水柱數據采集為等時間采樣模式，根據儀器設定的脈沖寬度和采樣頻率決定當前水深環境下波束序列的采樣點個數，結合聲波在水中傳播速度以及波束入射角可計算當前采樣點在換能器坐標系下的位置，見公式(1)。R=n×ssf(1)式中，R為當前采樣點到換能器的距離;n為波束采樣點點號;ss為聲波在海水中傳播速度;f為采樣點的采樣頻率。

2.2顯示模塊設計

根據不同視角將水柱影像成像設計為航向、垂向和波束陣列3個顯示模塊，分別與其水柱影像圖對應顯示。測量船沿測線方向連續采樣時，將當前測線下采集到的所有水柱采樣點按照其反向散射強度大小堆疊投影至YOZ平面(圖1)，即生成水柱影像航向圖(圖2(a));每一瞬時發射接收周期(Ping)下所有反向散射強度采樣點進行歸位計算后全部繪制到XOZ平面(圖1)，即為水柱影像垂向圖(圖2(b));將當前Ping下所有采樣點按照其所在波束角和采樣點號依次平行排列則生成波束陣列圖(圖2(c))。航向顯示模塊中可查看在當前測線較長時間間隔下水柱中央內部的變化，對水體中存在的連續目標物及其走勢進行整體觀察和判斷;垂向顯示模塊對采集的每Ping數據進行檢查，可查看每一瞬時切面下水體內部及海底信息;波束陣列圖則是將每Ping采集到的全部采樣點數據盡數展繪，可避免數據的遺漏。3個顯示模塊相互輔助可提高水柱影像目標查找準確性。

2.3分析模塊

為準確判斷水體目標物的位置和反向散射強度等信息，需要對其所在角度波束的時間序列以及其相同旅行時處的角度序列進行分析。時間序列以波束傳播時間為橫坐標，角度序列以波束角為橫坐標，縱坐標均為反向散射強度(圖3)。通過垂向顯示模塊初步判斷目標物存在，選擇目標物所在同范圍曲線，根據角度序列圖中峰值位置判斷目標物所在波束角，選擇目標所在角度的時間序列圖，精確判斷目標物位置。

3關鍵技術及主要功能

3.1八鄰域插值

采集的原始水柱文件中，反向散射強度數據是按照波束角和采樣點號依次排列的，當歸算到直角坐標系時，波束邊緣出現空值，導致影像顯示不完整，極大影響影像識別。因此，須對在波束角范圍內的采樣空值點進行插值。數據解析中已知強度值區間為－64～0dB，空值區為0。定義一個3×3插值算子，算子中心O處灰度值為f(O)，如果出現空值點，f(O)=0，此時取與空值點鄰近的8個采樣點中非空值的平均值作為f(O)的值(圖4)。此方法可將待插值點和其周邊采樣點值相關聯，符合坐標轉化后的角度空值區的填補規律，十分便捷有效。插值前后細節區域對比效果見圖5。

3.2影像增強

3.2.1灰度變換

水柱數據成像時，將反向散射強度數據與灰度數據相關聯，即可生成原始水柱影像(圖6(a))。此時影像直方圖中目標灰度較為集中，且其灰度值總體較小，所成影像目標與背景較為相近，難以區分，目標成像不清晰。為使提升影像識別和細節表征能力，對原始影像進行如下灰度變換:灰度取反(圖6(b))、灰度增加(圖6(c))、灰度減小(圖6(d))、線性增強(圖6(e))、直方圖均衡化(圖6(f))。取反變換是對原影像中的灰度進行取反操作，實現底片效果;灰度增加和減小兩種變換是對影像加上或減去一定灰度值對其進行再現;線性變化是對所有灰度值乘上固定的系數，使灰度覆蓋范圍擴大或縮小;直方圖均衡變換是通過使用累積分布函數見公式(2)對灰度值進行“調整”，把原始圖像的灰度直方圖從比較集中的某個灰度區間變成在全部灰度范圍內的均勻分布。Sk=255×∑kj=0njn(2)式中，k=0，1，2，...，L－1;Sk為均衡化后的灰度值;n為影像像素總數;nj為影像中某個灰度色階j的像素數量;j的范圍為0～k;L為影像可能的灰度級數。

3.2.2變換效果分析

通過圖6中各種灰度變換后的水柱影像圖及其灰度直方圖，可以直觀看到灰度變換的效果。雖然灰度取反、增加和減小對影像可見度有部分改善，但線性增強和直方圖均衡化對影像優化更加明顯。線性增強可根據用戶設定的縮放參數對圖像進行灰度縮放，調整至最優視圖。直方圖均衡化則表現了更優秀的成像能力，增強對比度，大大減少對弱回聲目標的遺漏現象。綜合比較后，直方圖均衡變換方法是適合水柱二維影像灰度變換較為理想的方法。分析工具提供了以上各種變換，用戶可根據需要選擇適宜的灰度變換方法。

4實例分析

本次實驗對象為1991年被作為休閑潛水設施沉沒的貨船MVG.B.Church，它沉沒區域的水深約為24～27m，船身長54m，甲板上繩索齊全，桅桿和吊艇架均完整存在。實驗對象在沉沒前被測量并拍照記錄，其突起物大小、特征和位置均有據可查。實驗多波束設備為EM3002型號，同時采集測深數據和水柱數據，原始水柱文件記錄數據類型為*.all格式。讀入文件后可在水柱影像分析工具的主界面看到航向和垂向兩個顯示模塊。航向顯示模塊中可觀察到沿航跡線方向上有疑似沉船目標物的存在，并能看到其桅桿、繩索等細部特征物。在航向顯示窗口中選擇目標Ping后即在下方窗口中顯示其垂向圖。本例為桅桿所在Ping，此時可在右側波束信息顯示區域得知桅桿所在Ping號為58131，其波束開角為129.66°，波束數為160個，當前聲速值為1477.2m/s，采樣頻率為7146.5Hz，海底深度為26.7m。根據設計的深度拾取功能還可查看桅桿最淺點的深度值約為4.1m。若使用波束陣列顯示模塊，則可得到目標Ping的波束陣列圖(圖2(c))。使用分析模塊對水柱影像進一步分析時，可選擇指定波束角和相同范圍曲線，即得到相應的時間序列圖和角度序列圖(圖3)。通過分析，可進一步確定沉船細節部分所在波束角、相對于換能器的位置以及目標物反向散射強度等重要信息。由于桅桿目標較為細長，傳統的多波束測深時未能將其作為底部采樣值記錄或者將其作為噪聲點過濾，此時不能得到此區域正確的最淺深度，危及航行安全。而在水柱影像中能夠清晰觀察到桅桿的存在，并可通過分析工具判斷桅桿所在位置的最淺點。水柱影像圖中還可觀察到將環境噪聲和旁瓣噪聲的存在，如徑向噪聲、鏡面回波和第一回波。由于海底反射較為強烈，導致海底所在相同范圍曲線上所有采樣點反向散射強度值增加，繼而會掩蓋部分區域真實目標。因此在水柱數據采集時，為保證水體目標物擁有較好的可視度，應使其分布在最小斜距范圍以內。

5結束語

水柱影像提供了水體中目標物更豐富的細節信息，可用來輔助多波束測深數據處理。但由于其數據量較大以及其格式的不統一，給研究者帶來了困難。本文介紹了一種多波束聲納水柱影像分析工具，可對*.all和*.wcd格式的原始水柱數據解析成圖。并使用八鄰域插值法以及直方圖均衡等灰度變換法對水柱影像可視度和目標可見度進行較大改善。同時，可對影像圖、時間序列和角度序列等原始數據進行提取保存，為進一步的分析研究奠定基礎。通過實例驗證了分析工具的功能性以及水柱影像的更為詳盡的細節記錄和重現能力，可作為輔助多波束測深以及水體目標探測分析的有效工具。

參考文獻:

［1］陽凡林，韓李濤，王瑞富，等．多波束聲納水柱影像探測中底層水域目標的研究進展［J］．山東科技大學學報:自然科學版，2013，32(6):75-82．

［2］丁繼勝，董立峰，唐秋華，等．高分辨率多波束聲納系統海底目標物檢測技術［J］．海洋測繪．2014，34(5):62-64．

［9］趙建虎．多波束測深及圖像數據處理方法［M］．武漢:武漢大學出版社，2006．

［10］丁繼勝，周興華，吳永亭，等．多波束回聲測深系統測量數據的分離提取方法［J］．海洋測繪，2006，26(4):33-35．

［11］王煜，趙英俊，陽凡林，等．EM300X系列多波束ALL數據格式解析［A］．山東科技大學學報:自然科學版，2009，28(5):16-22．

第7篇：海洋測繪發展范文

一、測繪學的現展

空間技術，各類對地觀測衛星使人類有了對地球整體進行觀察和測繪的工具，好象可以把地球擺在實驗室進行觀察研究一樣方便。由空間技術和其它相關技術，如由計算機、信息、通訊等技術發展起來的3S技術（GPS、RS、GIS）在測繪學中的不斷出現和應用，使測繪學從理論到手段都發生了根本的變化。測繪生產任務也由傳統的紙上或類似介質的地圖編制、生產和更新發展到地理空間數據的采集、處理和管理。GPS的出現革新了傳統的定位方式；傳統的攝影測量數據采集技術已由遙感衛星或數字攝影獲得的影像所代替，測繪人員在室內借助高速高容量計算機和專用配套設備對遙感影象或信號記錄數據進行地表(甚至地殼淺層)幾何和物理信息的提取和變換，得出數字化地理信息產品，由此制作各類可供社會使用的專用地圖等測繪產品。我國960萬平方公里國土的國家基本地圖的成圖或更新周期可望從十幾年，幾十年縮短到幾年或更短，測繪業的體力勞動得到解放，生產力得到大的提高。今天，光纜通訊、衛星通訊、數字化多媒體網絡技術可使測繪產品從單一紙質信息轉變為磁盤和光盤等電子信息，產品分發可從單一郵路轉到"電路"(數字通訊和計算機網絡傳真)，測繪產品的形式和服務社會的方式由于信息技術的支持發生了很大變化，進入了信息化的發展。當前，隨著我國經濟的高速發展和經濟所有制成份和運行體制的改革，需要開放民用國家測繪產品；從技術方面看，西方國家衛星測地技術可制作全球幾乎任一地區1米分辨率(相當1∶1萬比例尺)的地圖，衛星上的GPS又可將這種地圖納入全球參考框架和轉換為他們的國家坐標系，中、小比例尺國家地圖的保密價值已大大降低；對于軍事敏感的重力數據，衛星重力技術所發展的低階全球重力場模型已足夠用于他們的遠程戰略導彈發射。目前全球高階重力場模型(如EGM96)分辨率已達50公里，已接近我國現有重力數據的分辨率，其保密價值也需要重新評估。這一形勢使絕大部份測繪產品可以作為普通商品服務于全社會，測繪業從單一國家事業逐漸轉變為社會主義市場經濟的產業，這無疑為測繪學的發展注入了新的活力和擴大了發展空間，這也是一個有重要意義的歷史性轉變。

綜上所述，由于以空間技術、計算機技術、通訊技術和信息技術為支柱的測繪高新技術日新月異的迅猛發展，測繪學的理論基礎、測繪工程的技術體系、其研究領域和學科目標，正在適應新形勢的需要發生著深刻的變化，表現為正在以高新技術為支撐和動力，進入市場競爭求發展，測繪業已成為一項重要的信息產業。它的服務范圍和對象也在不斷擴大，不僅是原來的單純從控制到測圖，為國家制作基本地形圖的任務，而是擴大到國民經濟和國防建設中與空間數據有關的各個領域。它必將隨著21世紀更加成熟的信息化社會的到來向更高層次發展，在未來數字地球的概念和技術框架中占據重要的基礎性地位。

二、數字地球和現代測繪學

地球上一切事件都發生在一定的空間位置，人類社會經濟活動所需要的信息絕大部分(約80%)都與地理位置相關。中國21世紀議程62個優先發展項目中，約有40個需要建立或應用地理信息系統。數字地球是利用海量地理信息（即地球空間數據）對地球所做的多分辨率、三維的數字化描述的整體信息模型，便于人類最大限度地實現信息資源的共享和合理使用，為人類認識、改造和保護地球提供一種新的手段，這里在數字地球的概念中突出顯示了地理坐標的框架作用，因此NSDI是數字地球的基礎設施，要求提供(地球)空間數據框架，包括大地測量控制框架(國家定位網和重力控制網)、數字正射影像、數字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地藉等基礎地理數據集。在此框架上加載各類地球自然信息和人類社會經濟活動等一切所需要和感興趣的人文信息。為數字地球提供上述地球空間數據框架是測繪業本身的"專職"，但又對測繪學提出了更高層的技術要求。

NSDI要建立在NII上，要在因特網上運行，要求開發功能強、效率高的因特網GIS軟件。這表明還要大力發展測繪產品的計算機網絡技術，它的技術基礎是寬帶、高速圖形圖象網絡，當然其中寬帶高速問題需要國家投資在NII中解決。數字地球構想的另一個高技術特點是虛擬現實模型。目前發展起來的全數字化攝影測量就能夠利用功能強大的計算機系統或工作站，對數字化影象進行處理，建立立體地形或地物虛擬模型。但如何將這一技術用在因特網上對多種測繪產品和普通用戶提供虛擬模型甚或虛擬現實模型，則是要進一步研究和發展的。數字地球是對真實地球及其相關現象的多分辨率、統一性的三維數字化整體表達，這里強調了統一性和整體性，要求全球多源數據無縫無邊的連結和整合。從空間數據框架來說，其統一性和整體性是由大地測量來實現和給予保證的。大地測量是傳統測繪的基礎，對當前信息化測繪和構建未來數字地球更是基礎的基礎，即空間數據框架的框架。它要求全球采用統一的參考橢球模型和相應的地心坐標參考框架(如ITRF)；全球統一的高程基準，即統一定義和使用的大地水準面；全球統一的重力測量基準(重力基本網)；全球統一的地圖投影系統。一切原有的測繪成果，特別是國家基本地圖都要轉換到上述全球統一的參考系中。數字地球對全球大地測量提出了更高更緊迫的要求。GPS配以少量SLR和VLBI站是各國保持和維護各自的地心參考框架的基本技術，但局部坐標到全球坐標的轉換目前還難于達到優于米級的精度；全球高程系統的統一問題，大地測量學家經過幾十年的研究，目前還是一個未能解決的難題，最終要通過全球重力數據，特別是新一代衛星重力計劃和衛星海洋測高計劃在國際大地測量協會的統籌和協調下實現。

海洋占全球面積的70%，海洋將是21世紀資源開發的主要競爭空間，海洋動力環境的變化（如厄爾尼諾現象）又是決定全球氣候變化的主要控制"閥門"。數字地球向海洋測繪提出了挑戰。從全球來說，目前海洋的精細測繪基本上還是空白，多波束測深技術的發展加速了各國領海海底地形的測繪，但要將陸地坐標參考框架以相近的精度擴展到海洋仍存在困難，海上GPS定位精度還低于5米；由于陸地高程基準不能用水準測量傳遞到海洋，在衛星測高技術的支持下用某種去掉潮汐影響的平均海面作深度基準，精度可達米級，和多波束測深精度相當。但廣大的開闊深海的海底地形測繪不可能用船載測深儀完成，用衛星測高結合重力數據(低階或中階重力場模型)反演海底地形，目前試驗精度可達10-100米。數字地球將要求海洋測繪技術有新的突破。

測繪學由于其技術的突破已日益向相關地學領域滲透。大地測量更成為研究地球動力學(包括海洋動力甚至大氣動力)的重要技術手段，GPS監測已能提供全球板塊運動和地殼形變精密數據，可用于研究地學災害(地震、滑坡和火山爆發等)的預測；GPS已可以和VLBI相近的精度和頻譜分辨率監測地球自轉的變化，由此研究地球深部結構和動力過程及全球變化；專題GIS也成為環境災害問題分析預測工具。數字地球最重要的功能之一是為解決21世紀人類面臨的環境和災害問題提供一個可供觀察、分析、模擬和預測的全球信息系統，以期協調人與自然的關系。

我們贊成活數字地球或動態數字地球的提法，因為人類是生活在不斷運動變化的地球上。現在在全球性的觀測中，各種對地觀測新技術已可能連續快速獲取地球表面（或淺層）隨時間變化的幾何和物理信息，了解地球上各種現象及其變化。因此測繪學或者說測繪業則應當利用3S技術結合合成孔經雷達干涉技術（INSAR）以及其他新技術（如衛星重力探測技術等）對地進行觀測，為構建活數字地球提供描述地球動態變化的地理信息產品。

數字地球構想是推動人類大踏步跨進信息社會的重大戰略步驟，有挑戰也有風險。測繪是數字地球的基礎，測繪工作者也將是構造數字地球的"尖兵"，也要求測繪學有新的發展和突破。

三、測繪學和地球空間信息學

在本文第一部分已談及測繪學在新的技術進步推動下的現展趨勢。從現代信息論的觀點看，測繪學本質上就是一門關于地球空間信息的學科，傳統的測繪受地面測量技術、時空尺度和精度水平以及投入的局限，其產品主要是單一的地形圖和在地形圖基礎上編繪的專用地圖。它不能反映、至少不能及時反映地球表面形態的變化，特別是大范圍和全球變化。其產品制作周期長，已不能滿足地區經濟和全球經濟高速發展的多種需要。信息技術加快了人類社會的運行速度。測繪學應該是提供人類生存空間自然環境及其變化信息的學科，它的學科內涵發生了巨大的變化，因此如何界定測繪學的含義，已是世界各國測繪工作者所關注的問題。于是從90年代開始，國際上將測繪學（SurveyingandMapping）更改為一個新詞，以準確反映學科實質，Geomatics一詞由此應運而生。隨后，有關Geomatics的提法在我國學術界，主要是地學界成為熱門話題，由于對其含義理解不同，其中文譯名也是五花八門，現在將它譯成"地球空間信息學"，已基本得到認同。不管人們對Geomatics的含義如何理解，但根據ISO的標準定義和國際測繪聯合會（IUSM）對"測繪學"的定義，兩者的含義是基本類同的，只不過Geomatics所涉及的地球空間信息的范圍更寬一些。Geomatics更準確地描述了測繪學在現代信息〖CD2〗通訊社會中的地位和作用，適應了現代社會對地球空間信息的極大需求的特點，因而發展和提高了測繪學的研究和工作領域，符合現代測繪學發展的實際。現代測繪工程的核心技術是空間技術，包括GPS、衛星遙感和航測，測繪的范圍擴展到整個近地空間，例如近地空間航天器的導航定位，近地空間重力場的測定，大氣層甚至電離層的信息；其支撐技術是信息技術，主要處理電磁波信息和影像信息，加之通訊、計算機網絡等信息技術，使地球空間信息學科的理論和技術體系比傳統的測繪學有了很大的發展和更新，由此，Geomatics適合于納入數字地球的理論和技術框架。

隨著數字地球構想的實施，測繪學面臨一個歷史性的發展新機遇，傳統的或現代測繪學將以地球空間信息學的新面目立于地球科學分支學科之林，以更強的活力向前發展，前景良好。

四、建議

本文漫談了測繪學的發展及其與數字地球構想的關系。為在21世紀加速建設我國空間數據基礎設施，發展我國的測繪學科和測繪事業，以迎接"數字地球"的挑戰，根據我國目前測繪事業發展的現狀，從一個側面（主要是大地測量方面）提出以下建議：

1.盡快統一我國大地定位參考框架的建設，對近年來由各個部門獨立建立的各等級GPS定位網進行必要的聯測和統一整體平差，此舉可望進一步加強國家級的大地定位框架；

2.將沿海各部門100多個驗潮站統一組織GPS聯測，精密確定各驗潮站水位標尺零點的大地高，填補陸海相接地帶重力測量空白。此舉為統一陸海大地水準面，建立海洋高程基準，研究海平面變化至關重要；

3.研究將陸地GPS定位框架向我國領海擴展的方案，著手建立我國包括海域的廣域差分GPS定位系統；

4.盡快完成重建我國重力基本網，發展航空重力測量系統，加密西部地區重力測量和GPS水準，加大力度支持對衛星測高數據的利用，為下世紀確定我國亞分米級或厘米級大地水準面作好數據儲備，建立可在因特網上運行的新的重力數據庫；

第8篇：海洋測繪發展范文

關鍵詞：海洋測繪水下地形 平面定位 水深測量

中圖分類號：P24 文獻標識碼：A

1 概述

同陸地一樣，海洋與江河湖泊開發的前期基礎性工作也是測繪。不同的是，海洋測繪是測量水下地形圖或水深圖。興建港口、水上運輸、海上采油、海底探礦、海洋捕撈，發展水產、海域劃界，海戰保障、監測海底運動，研究地球動力等任務都需要各種內容的水下地形測量。 水下地形測量主要包括定位和測深兩大部分。定位的作用是不言而喻的，目前的水上定位手段有光學儀器定位、無線電定位、水聲定位、衛星定位和組合定位。[1]平面位置的控制基礎主要是陸上已有的國家等級控制點，衛星定位如采用差分方式，其岸臺亦多采用已知控制點，以求坐標系統的統一。水上定位同時, 測量水的深度是確定水下地形的重要內容。測深與定位是必須瞬時同步進行的工作，都是描述水底地形的要素。但規范規定的測深中誤差要求卻不是一個定值,而是隨著使用方法不同、所測深度不同以及是否感潮水域而有不同的精度要求。

2 水下地形測量技術

2.1 水下地形測量的發展歷史

水下地形測量的發展是與測深手段的不斷完善緊密相連的。在回聲測深儀問世之前,主要的測深工具是測深鉛錘和測深桿。這種測深方法不僅精度很低,費時費力,而且對于測量現場的要求很高,例如為了保證精度測量的水深不能過深,測量只能在測船停泊的時候進行定點測量,風浪對測量精度的影響非常大。20世紀60年代, 出現了側掃聲納, 可探測船一側( 或兩側) 一定面積海域內的水下障礙物和水底地貌,可以取得類似于航攝效果的水底表面聲學圖像。20世紀70年代, 又出現了多波束測深系統, 它能一次給出與航線垂直的平面內幾十個甚至百余個海底被測點的水深值, 形成一定寬度的全覆蓋的水深條帶, 可以比較可靠地反映出水下地形的細微起伏, 比單一測線的水深測量確定水下地形更真實。目前,多波速測深系統正向小型化發展,適用淺水海域和簡易船只的新產品已經有售。20世紀80年代以后, 又推出了高效率的機載激光測深系統, 激光光束的高分辨率能獲得海底傳真圖像, 從而可以詳細調查海底地貌和底質。美國國防制圖局于1990年研制的ABS機載水深測量系統, 除包括一臺激光測深儀外, 還有一臺多光譜掃描儀和一臺電磁剖面儀, 能夠在各種環境條件下, 在飛機上利用激光、光譜和電磁測量幾種方法互補快速測制沿海的水下地形圖。這些手段一般可測深30～50m,精度在±0.3m左右。目前, 還可以利用衛星上安裝合成孔徑雷達(SAR)等設備對海面遙感攝影, 通過對照片處理確定水深。需要強調的是,以上水深測量得到的瞬時值存在著儀器、潮汐等因素的影響。因此,需在數據后處理中加入相關改正,并歸算至統一的高程基準面。為了與陸上地形圖實現拼接,水下地形圖宜采用與陸地統一的高程基準。而為航海服務的海圖通常采用理論深度基準面, 它和平均海面相差一個常數。國外少數國家,在水下工程施工前, 還利用潛水器攜帶水下立體攝影機獲取水下地形的立體相片,或者利用高分辨率聲學系統采取全息攝影技術測量水下地形。在特殊地區還可利用水下經緯儀、水下激光測距儀、水下氣壓水準儀和水下液體比重水準儀、水下電視攝影系統測量水下地形。

2.2 水下地形測量方法

2.2.1 測深儀的選擇

當前常見測深主要靠回聲測深儀進行。利用水聲換能器垂直向下發射聲波并接收水底回波, 根據回波時間和聲速來確定被測點的水深, 通過水深的變化就可以了解水下地形的情況。[2]為提高發射功率,改善方向性,回聲測深儀的換能器從單個發展到多個；為擴大探測面積,從單波束發展為多波束,他能一次給出與航線相垂直的平面內幾十個海底被測點水深值,或者測出航線一定寬度的全覆蓋的水深條帶。并應用了計算機和數字顯示技術,提高了精確度,擴大了使用范圍。

測深儀的測深精度與測深儀的固有誤差、水溫、水深、河床類型等因素有關，而與比例尺無關。實際測深精度為：

δ2深度比例誤差=h深度 * 1/100

δ實際定位=［(δ2測深儀固有誤差+δ2深度比例尺誤差+δ2濕度+δ2鹽度+…)/n］1/2

從公式可以看到，測深精度的主要誤差源在于深度比例誤差，因而在選擇設備時，應盡量選擇大量程、高靈敏度的測深儀。測深儀機型可分為單頻測深儀和雙頻測深儀。單頻測深儀可滿足一般的深度測量需求，但對于兼有淤積、土方計算類型的測量就變得困難，因后者水深測量需要測定兩個深度，一個為表層深度，另一個為積巖深度，故只有用具有兩個不同探測頻率的雙頻測深儀才可實現。[3]

2.2.2 常規水下地形測量

常規水下地形測量的工作包括測深、定位和水位觀測三部分內容。首先在河道兩岸建立一定密度的控制點,布設一定數量的水位站,要考慮到水位站的控制范圍與測深精度、瞬時水位差、水位改正模型之間的關系,水位站的密度必須滿足控制范圍內內插后的水位精度。具體作業時運用GPS和導航軟件對測深船進行定位,并指導測深船在指定測量斷面上航行,導航軟件或測深系統每隔一個時間段自動記錄觀測數據。測量數據處理主要包括坐標轉換、聲速改正、水位改正、時間同步改正、地形圖生成等。

2.2.3 無驗潮模式下GPS-RTK水深測量

常規的水下地形測量是用GPS測定水底點的平面位置,利用測深儀測定水深,通過對潮位、測船吃水等參數的改正,得到定位點高程。但是由于水面比降、潮汐等影響,使驗潮站之間與待測位置之間的距離受到一定的限制,必須設置驗潮站測量水位,推算潮汐傳播規律。由于快速逼近整周模糊度技術的出現和不斷改進,整周未知數可以迅速確定,從而保證了GPS實時載波相位差分(RTK)可以在動態環境下,實時地以厘米級的精度給出用戶站的三維坐標。采用RTK技術可實時精確求得測定兩點之間的相對高差,通過該高差可反算出流動站GPS相位中心的高程,該高程同基準站具有相同的高程基準面。但RTK得到的是WGS84坐標系中的高程,屬于大地高程系統。如果能將該大地高轉換成正常高或正高,就可以直接確定水下地形點的高程而無需進行驗潮,因此稱之為免驗潮的水下地形測量。該測量方法擯棄了傳統水下地形測量對潮位觀測的嚴格需求,直接獲得水底點高程,操作和實施方便、快捷。但上述方法同傳統的測量方法一樣,存在著船體姿態對測量成果精度的影響。在水面條件平穩情況下,姿態對測量精度影響較小；反之,影響較大時,必須進行測量和補償。[4]

3 結語

隨著計算機技術、空間技術和通訊技術的飛速發展，水下地形測量裝備正在朝著系統功能更加集成化，系統外觀更加小型化和輕便型方向發展。隨著測量理論研究和測量手段的變化，測量精度將明顯提高。具有面狀測量功能的多波速測量系統將被廣泛應用，各種水聲校準設備的使用也將提高聲納設備的測量精度。數據采集和處理軟件將得到進一步的發展，功能將滿足不同用戶的特殊要求。整個系統的簡化和發展，使水下地形測量有著更加光明的未來。[5]

參考文獻：

[1] 梁開龍. 水下地形測量[J]. 測繪通報, 2001,(06)：16.

[2]于岱峰,李良良,李登富. 新舊水下地形測量方法淺析[J]. 山東建材, 2008,(02)：63～65.

[3] 周軍根. 水下地形測量技術方案的探討[J]. 四川測繪, 2003,(03)：137～140.

[4] 路武生. 水下地形測量原理與方法研究[J]. 科技創新導報, 2009,(26)：191.

第9篇：海洋測繪發展范文

關鍵詞：信息化；測繪技術；信息化測繪

Abstract: with the development of economic society and the information technology rapid progress, people not only to the demand of information of surveying and mapping in rapid ascension, but also directly promote the surveying and mapping technology with the integration of information technology with the union. Therefore, in the current informationization background, discusses the application and development of surveying and mapping technology, have important practical significance.

Keywords: information; Surveying and mapping technology; Informatization surveying and mapping

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號

0引言

隨著經濟社會的發展和信息化技術的飛速進步，不僅人們對測繪信息的需求在迅猛提升，而且也直接推動了測繪技術同信息技術的接軌與結合。當今世界各國都把加速信息化進程視為新型發展戰略，因而測繪信息服務的方式和內容在國家信息化的大環境下發生了深刻變化，由此促進了測繪信息化的發展，推動測繪事業優化升級，充分發揮測繪在國家經濟建設和社會發展中的作用，繼而催生了信息化測繪的新概念。信息化測繪體系建設是當前和今后一個時期我國測繪事業發展的戰略任務。因此，在當前的信息化背景下，探討測繪技術的應用和發展，具有重要的現實意義。

1信息化背景下測繪技術的具體應用

1、電子政務中的測繪技術

電子政務的最終目標是建立信息時代下的政府管理和服務機制。隨著信息化、網絡化的迅速發展，電子政務也迅速發展，并將因此簡化政府與企業、政府與個人的互動聯系，提高政府的服務效率，降低政府工作成本。目前使用的各種比例尺和地形數據庫還遠沒有達到電子政務和國家宏觀決策分析使用的需要，但只要各級政府、各經濟部門加強對電子政務的普及和發展，加強對政府地理信息及其應用系統的信息內容、標準、安全、運行機制的培訓和監管，政府電子政務的建設與應用將展現廣闊的前景。

2、電子商務中的測繪技術

近幾年，電子商務在互聯網的普及下形成并快速發展，逐漸形成了B2B（企業對企業）和B2C（企業對消費者）兩種網上銷售模式，這兩種模式節省了企業和企業、客戶和企業的時間和空間，大大提高了交易效率。政府、企業、個人家庭之間完全可以通過互聯網聯結起來，并通過網上購物、電子銀行和物流派送等形式實現，人們的購物和生活模式都有了全新的改變。可以說，電子商務加快了經濟和社會信息化的進程。但是，所有這些要想實現，都必須有一個覆蓋一個地域地理空間信息基礎平臺的支持。

2信息化背景下測繪技術的發展

在如今,隨著各種信息化工具的誕生,工程測量更多的是以GPS、地理信息系統等信息化工具為依托,不斷地磨合、豐富與完善。目前信息化的工程測量也逐漸成為一種發展趨勢了。

2.1信息化測繪對于測繪技術來說,如今已是走向信息化時代了。信息化測繪實際上是多種測繪技術在多學科交叉、融合后所逐漸形成的。它采用數字化測繪,實行智能化處理、一體化管理。利用信息化工具來為社會提高多方面、多尺度的服務。信息化彩繪技術主要包括GNSS、SG、SA、RS、GIS、虛擬現實技術等等。在這樣一個信息化時代信息測繪體系也必須建立在公共產品、公共服務、公共平臺等。

2.2 3S技術(GPS，RS，GIS)在測繪學中的出現和應用，使測繪學從理論到手段都發生了根本的變化。“空間技術，各類對地觀測衛星使人類有了對地球整體進行觀察和測繪的工具，好象可以把地球擺在實驗室進行觀察研究一樣方便”。

測繪生產任務也由傳統的紙上或類似介質的地圖編制、生產和更新發展到地理空間數字數據的采集、處理和管理。GPS的出現革新了傳統的定位方式；傳統的攝影測量數據采集技術已由遙感衛星或數字攝影獲得的影像所代替，測繪人員在室內借助高速高容量計算機和專用配套設備對遙感影像或信號記錄數據進行地表(甚至地殼淺層)幾何和物理信息的提取和變換，得出數字化地理信息產品，由此制作各類可供社會使用的專用地圖等測繪產品。

2.3 目前發展起來的全數字化攝影測量就能夠利用功能強大的計算機系統或工作站，對數字化影像進行處理，建立立體地形或地物虛擬模型。但如何將這一技術用在因特網上對多種測繪產品和普通用戶提供虛似模型甚或虛擬現實模型，則是要進一步研究和開發功能強、效率高的因特網和GIS軟件。這表明還要大力發展支撐測繪產品的計算機網絡技術，它的技術基礎是寬帶、高速圖形圖像網絡，從全球來說，目前海洋的精細測繪基本上還是空白，由于陸地高程基準不能用水準測量傳遞到海洋，在衛星測高技術的支持下用某種去掉潮汐影響的平均海面作深度基準，精度可達米級。但廣大的開闊深海的海底地形測繪不可能用船載測深儀完成，用衛星測高結合重力數據(低階或中階重力場模型)反演海底地形，目前試驗精度可達10～100m。數字地球將要求海洋測繪技術有新的突破。

3 結束語