论文专区▏2017年《海洋测绘》论文综述 - 海洋测绘论文

葛宝淼 · 发表于海洋技术发展 2024-4-15 04:09:20

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葛忠孝，王克平，申家双，魏兰

海军海洋测绘研究所

【摘要】结合2017年《海洋测绘》刊载的论文情况，从海洋测绘学科发展角度出发，统计分析各专业领域的发展研究状况，主要对海洋测量定位、海岸地形测量、海底地形测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、水位控制和潮汐测量、海图制图等专业领域的最新研究成果及其发展现状进行了归纳总结和简要评述，旨在为广大测绘科技工作者提供理论和技术参考。

【关键词】海洋测绘；海洋测量定位；海岸地形测量；海底地形测量；海洋重力测量；海洋磁力测量；水位控制和潮汐测量；海图制图；论文分析

一、引言

《海洋测绘》是由海军参谋部直属工作局主管，海军海洋测绘研究所主办的专业学术期刊，创刊于1981年，双月刊，为“中国科技核心期刊”、“中国科学引文数据库统计源期刊”、“全国优秀测绘期刊”、“海军优秀期刊”。已被中国学术期刊综合评价数据库，中国核心期刊(遴选)数据库，中国科学引文数据库，中国期刊全文数据库，中文科技期刊数据库，俄罗斯《文摘杂志》，美国《乌利希期刊指南》和《斯蒂芬斯全文数据库》等国内外知名期刊检索数据库收录。根据2017年版《中国科技期刊引证(核心版)》显示，本刊的核心影响因子为0.494，核心总被引频次为593，其他各项评价指标较往年均有提升。

《海洋测绘》的办刊宗旨是：反映我国海洋测绘学术技术研究成果和国内外海洋测绘动态，推动学科科技信息传播与交流，促进本领域科学技术发展与研究成果推广应用，热情为广大测绘工作者、读者和作者服务。本刊的突出特色是以报道海洋测绘专业领域为主，也涉及与海洋测绘发展相关的测绘学基本理论与技术，以及海洋测绘仪器、海洋地质地貌、海洋水文、航海导航、地理信息数据库等。

二、论文发表情况

2017年，《海洋测绘》共出版期刊6期，发行18000余册，发表论文114篇，作者单位覆盖面较以往更加广泛，其中专题连载论文12篇；各类基金项目支持论文73篇，约占发表论文的64%；高级职称和博士研究生作者的论文71篇，约占62%。所刊论文重点报道了海洋重力测量、海洋磁力测量、海底地形测量、卫星测高、海洋测量定位、海岸带遥感影像处理、海图制图以及海洋环境调查等海洋测绘科技研究的新成果和新动态，内容涉及海洋基础测绘、海洋工程测量、军事海洋测绘和海上交通运输测绘保障等。

三、综述

⒈海洋测量定位

随着我国北斗卫星导航系统的建设与完善，海洋测量定位技术也取得了突飞猛进的发展，加上数据处理技术的进步，将海上测量定位的精度与效率提升到了一个新的台阶。翟国君在《差分技术在海洋测量中的应用》一文中，系统分析了差分概念在无线电定位、卫星定位、平均海面和深度基准面传递、水位改正、重力场和磁场向下延拓等方面的应用模式。差分技术在卫星导航定位中可有效消除系统误差，解决很多的实际问题，提高信息获取与处理精度，或者降低问题的复杂性。柴洪州在《基于多系统组合的PPP模糊度快速固定研究》一文中，探讨了组合多系统的精密单点定位（PPP），通过MGEX实测数据进行多系统PPP解算，分析了不同系统组合PPP定位精度和收敛速度，以及多系统组合对GPS模糊度首次固定时间的影响。在静态和仿动态条件下，组合系统PPP的收敛速度和短时间定位精度明显优于单系统PPP，同时多系统组合PPP能够加快浮点模糊度收敛，缩短GPS PPP模糊度的首次固定时间。

柴进柱在《北斗沿海差分导航与精密定位服务系统研究与应用》一文中，研究了基于北斗系统的沿海高精度导航定位服务系统，介绍了该系统的设计方案和关键设备。并针对用户对北斗米级导航和厘米级定位的需求，提出了BDS+GPS联合伪距差分、北斗三频网络RTK的数据处理理论和方法。采用自主研发的系统软、硬件设备，对北斗沿海差分导航与精密定位服务性能进行了测试，结果表明该系统在定位精度和适用范围等方面整体优于原有的RBN-DGPS系统，且实现了北斗在海上的米级导航和厘米级定位服务。范士杰在《基于RTS的海上实时精密单点定位精度分析》中，组织实施了连续一周的渤海湾船载动态GPS定位试验，对BNC软件客户端接收的IGS实时数据的可用性和精度进行了验证；对基于RTS改正的船载实时精密单点定位的精度进行了分析。以采用IGS最终精密星历和钟差产品的事后PPP结果为参考，得出基于RTS的船载RT-PPP的水平方向精度优于7cm，高程方向精度为12cm，三维位置精度约为15cm。

同时，组合导航定位技术在海洋测量定位中弥补了单一定位方式的不足，迟凤阳在《多传感器组合导航系统研究》一文中，根据水下航行器高精度导航定位的需求，建立了多传感器组合导航的系统模型。针对信息融合过程中出现的非线性环节，在传统联邦滤波器的基础上，提出了基于粒子滤波的混合联邦滤波器。其中，线性子系统采用卡尔曼滤波算法进行滤波估计，非线性子系统采用粒子滤波算法进行滤波估计。计算机仿真分析表明，该混合联邦滤波算法能够将线性和非线性子系统的滤波结果很好地融合起来，提高了组合导航系统的定位精度。

⒉海岸地形测量

利用遥感技术实施海岛礁与海岸地形测量具有宏观、快速、综合、高频、动态和低成本等突出优势。滕惠忠在《海岸地形测量技术发展思考》一文中，深入分析了海岸地形测量技术的现状、特点和不足，研究了卫星、航空、地面等多种新的测量技术应用特点，提出了海岸地形测量应用的初步方案，为推进海岸地形测量技术体系建设，提高海洋测绘技术水平，保障日益拓展的多样化需求进言献策。张靓在《航测与机载LiDAR技术在海岸带遥感应用》一文中，总结分析了国内外上述装备的海岸带遥感应用现状，比较了国内外应用研究方向差异，结合海岸带特点，指出该领域发展趋势，为促进航空摄影测量与机载激光雷达技术在海岸带测绘中的应用提供支持。孙雪洁在《机载LiDAR海岸地形测量技术及其应用》一文中，概括了机载LiDAR测量技术发展、工作原理和应用现状，结合海洋测绘需求，论述了机载LiDAR技术应用的可行性、方法和精度，分析了海岸地形测绘应用的前景，为提高新技术的理论基础，推进机载LiDAR测量技术在海洋测绘领域的应用提供支持。

针对海岸线提取的自动化与精细化，王鹏在《高分辨率遥感影像海岸线半自动提取方法》一文中，提出了一种半自动的面向对象海岸线提取方法。首先利用eCognition进行图像分割，通过人机交互的方式进行海、陆标记，然后利用光谱直方图测度对象之间的相似性，最后通过两阶段对象合并的方式实现海岸线提取。使用高分二号数据分别提取人工和潮滩海岸，实现快速、通用、高精度的海岸线提取。崔丹丹在《基于潮汐分带校正的海岸线遥感推算研究》一文中，提出并实现了基于遥感技术和多站点潮位插值的淤泥质海岸线推算方案：利用多时相遥感影像提取出人工岸线和瞬时水边线，在控制站点潮汐调和分析的基础上，利用潮汐线性分带插值校正处理，赋予水边线离散点在影像成像时刻的实际潮位，进而根据三角函数相似性原理推算出岸滩的平均坡度和平均大潮高潮点位置，连接形成自然岸线，最终根据自然岸线与人工岸线合成得到海岸线的空间分布。实践应用证明，该方案得到的海岸线与现场测定的平均大潮高潮痕迹点相吻合，可为快速确定淤泥质海岸岸线，监测岸滩资源的空间变化提供方法与数据支撑。

⒊海底地形测量

利用多波束测深系统进行海底地形与水深测量是目前的主流趋势，研究重点主要集中在测量效率和成果质量的提高等方面。黄辰虎在《海底地形测量成果的质量检核评估》系列连载论文中，首先分析了海底地形测量成果的多源异构和海量特性，指出合理构建交叉点不符值数列是开展数据质量评估及精化处理的关键。为避免格网法结果自身失真可能对评估造成的不确定性，充分准确挖掘交叉点不符值所隐含的粗差及系统性偏差等信息，提出应基于三角网构建海底地形曲面并计算全部水深交叉点不符值，可对海底地形成果可能隐含的误差作进一步探测并削弱。指出声速改正是海底地形探测资料处理的关键技术环节之一，针对当前在深远海海域何时、何地布放何种声速仪器获取声速剖面性价比更高的技术难题，提出将海底地形和温盐场作为在深度方向和时空间布放声剖站的设计依据，开展了基于WOA13温盐场提高XBT计算声速剖面精度试验，利用海底地形和温盐场提高了深远海海域声速剖面站布设的性价比。并进一步针对当前自容式压力验潮仪使用中经常会遇到的潮汐观测数据缺失、波浪扰动影响等技术难题以及海水密度精密改正、基准面传递确定等技术需求，开展了相关理论方法研究并开发了较实用的潮汐数据处理模块，经多个环节的精密处理后潮汐观测数据精度得到明显提高，适用于海底地形测量水位改正及其他海洋工程应用。

韩孝辉在《多波束测深海底混响仿真研究》一文中指出海底混响是海洋混响的重要组成部分，采用单元散射模型，研究在单发射阵元下，分布在同一直线上多个接收阵元接收的海底回波，忽略声波传播的相位起伏，只考虑振幅起伏，将传播损失、声吸收系数、海底反射损失、海底沉积层密度等参数带入海底混响仿真数学模型，仿真海底混响，使其更加接近海底的实际情况。杨亚洲在《多波束测深数据趋势面滤波阶次选择算法研究》一文中，总结海底地形深度数据滤波常用的方法有：交互滤波、中值滤波、趋势面滤波等。基于粗大误差判别3σ准则，研究了测深数据趋势面滤波的方法，提出了海底复杂地形分区和滤波阶次自动选择算法，解决了模型参数需经验设定而造成的滤波效果不确定问题。系统可以客观地检测和剔除粗差，得出较高精度的三维海底地形数据，对多波束测深数据滤波的应用具有一定参考价值。

⒋海洋重力测量

海洋重力测量是海洋测量的一项重要内容，其测量方式主要有船载、机载以及卫星反演等。刘敏在《海空重力测量及应用技术研究进展与展望》系列连载文章中，从目的意义与技术体系、传感器与测量规划设计技术、数据处理与精度评估技术和数值模型构建与综合应用技术四个方面，全面阐述了海空重力测量技术的研究价值和应用需求，分析了技术特点和应用技术体系的基本架构，详细论述了海洋重力常特征的分析方法和研究方向，分析讨论了海洋重力场信息应用需求与海空重力测量技术的内在联系和海洋重力测线布设技术的研究进展，总结了海空重力测量数据预处理的研究现状和发展方向，为海空重力测量数据处理及精度评估提供参考。同时，分析总结了海空重力测量数据向上和向下延拓技术的研究现状及发展方向，简要论述了海空重力测量多源数据融合处理技术的研究动态及发展前景，分析讨论了海空重力测量数据应用于地球外部重力场赋值和大地水准面精化技术的研究进展及发展思路，为海空重力测量数值建模与数据综合应用技术的未来发展提供参考。

潮汐改正是重力测量中必不可少的环节，邓洪涛在《海岛重力测量负荷改正及其影响因素分析》一文中，利用927工程海岛绝对重力测量数据，研究了海潮负荷改正计算软件、海潮模型以及地球模型三因素对绝对重力海潮负荷改正的影响。曲政豪在《利用EGM2008模型快速构建扰动重力梯度基准图》一文中，指出重力梯度张量是重力位二阶导，相比重力异常能够更好反映局部区域的细节特征，在此基础上推导了扰动重力梯度张量与扰动位在局部指北坐标系中的关系式，选取合适的勒让德函数，基于EGM2008地球重力场模型构建了海域扰动重力梯度张量基准图，利用梯度张量对角线上三元素满足拉普拉斯约束条件的原理验证了所得基准图的正确性。

张向宇在《GT-2M型海洋重力仪数据处理若干问题的讨论》中，利用GT-2M型海洋重力仪采集得到的两个工区的原始数据，发现在正常场改正及厄特弗斯改正两个步骤区别于其它重力仪，不同的数据提取项也会对处理后的数据精度有一定程度的影响，总结得出适用于GT-2M型重力仪的数据处理流程，为相关人员的工作提供参考依据。刘楷在《利用空中球面边值问题确定似大地水准面》中研究了扰动位空中球面边值问题，以航空重力测量数据作为扰动位在空中球面上满足的边值条件，得到扰动位空中球面边值问题，给出了空中球面球内到地面区域的级数解，对于认识空中重力测量数据向下延拓特征和实际应用具有参考意义。

⒌海洋磁力测量

提高海洋磁力测量的精度一直以来都是学者们重点研究的内容，地磁日变改正是减小磁力测量数据误差的一项有效举措。廖开训在《不同方式地磁观测数据对磁测精度的影响分析》一文中，通过在南海南部海域布放的一个4000m长的地磁观测潜标及同步开展的磁力测量，并在收集周边陆域地磁台站数据的基础上，对水体中获得的地磁日变观测数据和水面磁测数据进行综合分析和研究，得出浅水海域获得的日变观测数据用于海洋磁测数据处理时，其测量准确度比深水海域的好，且与陆域地磁台站数据曲线的一致性要高；且船磁校正曲线是否对称与地磁日变观测数据的合理选取密切相关；在远海区磁测时，为确保详尽记录局部磁扰，建议海底地磁日变观测站应布放于靠近工区、水深较浅的水体之中。田晋在《地磁偏角测量GPS基准点误差分析》一文中，从地磁偏角测量原理与方法入手，针对GPS基准点选取不同对地磁偏角观测带来的影响进行误差模型构建，进行相关误差分析，绘制地磁偏角误差随GPS基线长度变化曲线图，根据误差模型实例分析评估结果，得到地磁偏角实测GPS基准点设定的误差变化规律与GPS设点方法，根据此方法可以有效控制GPS基准点误差落在预定的误差区间内，使地磁偏角观测满足规范的精度要求。

任来平在《海洋磁力仪性能指标分析与测试》一文中，研究了海洋磁力仪的性能指标的具体含义，提出了切合实际的海洋磁力仪性能指标测试内容、流程、方法和要求，采用G-882G SX海洋磁力梯度仪实测数据，计算了海洋磁力仪动态噪声、内符合精度和外符合精度等关键指标，为海洋磁力仪性能测试工作提供了技术指导，也为海洋磁力仪国产化中面临的性能指标论证和设计提供了依据。刘强在《海洋地磁测量资料的虚拟检查线调差方法》一文中，研究了基于虚拟检查线的海洋地磁测量数据调差方法，该方法尝试在不使用检查线数据情况下，沿垂直于测线方向选取一定数量的虚拟检查线，根据测线数据拟合出各条虚拟检查线上场的分布规律，并将测线方向拟合前后残差的平均值作为各条测线上的测线系统差，对各条测线数据进行改正。对于磁异常变化较平缓的测区，有效消除了测线系统差；当磁异常变化剧烈时，也可部分消除测线系统差。

⒍水位控制和潮汐测量

理论最低潮面的计算一直以来都是学者们研究的热点，许军在其水位控制测量的连载论文中，考证了“平均海面转测误差不得大于10cm”的由来，分析了提出该精度指标的历史背景及其合理性。在此基础上提出应以10cm作为95%置信度的误差指标的建议。并针对现行海道测量规范中关于计算平均海面的条目，提出了两点修改意见：一是删除长期站时长要求的条目；二是对于短期站与临时站，强制实施传递技术与精度评估。同时，对理论最低潮面定义算法中的长周期改正与浅水改正部分进行了修订。基于中国沿岸86个验潮站，利用最低天文潮面对修订算法作了检验和分析，得出修订算法与最低天文潮面的差异大部分在2cm内，两者具有最低潮意义一致性的结论，在此基础上分析了分潮数对最低潮面的影响。

任宪伟在《基于潮汐模型进行水位控制方案设计探讨》一文中，探讨了水位控制的精度要求以及目前水位控制方案设计的不足，提出了利用潮汐模型设计水位控制方案的方法，对虚拟的一个测区内设立虚拟验潮站，利用潮汐模型计算各个虚拟站的深度基准面、预报15天的潮汐资料，然后计算出各个虚拟站之间的潮时差、同时间最大潮高差以及同相位潮差中误差并绘制成图，以此为依据设计测区水位控制方案；对水位控制精度和利用潮汐模型设计水位控制方案提出了建议。

《深度基准面的略最低低潮面比值传递法研究》一文基于精密潮汐模型分析了略最低低潮面相对理论最低潮面比值的空间分布，等值线图表明比值在空间上分布复杂，略最低低潮面比值法的适用性不能以距离或潮汐类型相似性作为判断标准。以中国沿岸3组典型验潮站为例，统计不同同步时长下的传递精度。统计结果表明，同步时长达到7天，传递误差已较稳定，并给出了比值在中国近海的等值线分布图，可作为适用性判断的参考。《中国近海及邻近海域精密潮汐模型的构建》一文基于POM（Princeton Ocean Model）模式与blending同化法，采用逐步同化卫星测高沿迹分析结果、中期验潮站成果与长期验潮站成果的方式，构建了中国近海及邻近海域1´×1´的13个主要分潮的精密潮汐模型。精度评估表明11个主要分潮（天文分潮与浅水分潮）的总体综合预报误差优于9.7cm，分辨率及在中国沿海的精度都优于全球模型。

⒎海图制图

⑴标准规范

随着IHO S-101制图标准的推出，针对S-57与S-101之间的分析对比得到了学者们的重点研究。陈长林在《S-101与S-57分类编码对比分析》系列论文中，对S-57到S-101的要素变化内容进行了整体描述，分别从地理要素、元要素、新增类型等要素方面，从地理要素属性、元要素属性、图示表达属性等属性方面，从复杂要素、复杂属性等复杂结构方面，对新旧两套分类编码中的要素内容进行对比分析，可为涉海人员消化吸收新标准提供一定的参考。

彭文在《IHO S-100通用海道测量数据模型图示表达》中，结合IHO S-100通用海道测量数据模型1.0版的研究现状，概括了2.0版的修订内容，重点对第9部分图示表达及相关的通用表达模型、表达过程、显示方式、显示相关的本地坐标系进行详细阐述与分析，梳理其显示机制。最终指出此次修订其兼顾了S-57数据的转换，我国应尽快适应其注册机制并做好数据转换的技术准备工作。元建胜在《基于IHO S-100的ECDIS发展研究》一文中，从ECDIS适应新特性、数据装载显示、标准制定、与E_NAV环境的关系等方面分析了S-100标准对ECDIS的发展影响，并对目前基于S-100的ECDIS测试情况进行了说明，最后，分析了基于S-100的ECDIS系统用户适用性情况。

⑵海图设计

王昭在《海图自动综合研究进展》一文中，指出海图自动综合研究由传统地图综合研究和海部要素综合算法两部分组成，是海图生产自动化的瓶颈之一。简要分析了海图海部要素综合算法的特点，思考和展望了海图综合的未来发展方向：深入研究海部要素的特征，重视基于三维模型等全局性综合算法，加强海图自动综合的系统化和工程化，以及海洋信息多尺度表达的研究。王思在《<世界海洋地缘环境图集>设计研究》一文中，将海洋地缘环境表达和地图集研制相结合，探讨了海洋地缘环境图集的设计相关问题。明确了海洋地缘环境图集的概念和设计原则。结合《世界海洋地缘环境图集》的研制工作，围绕图集元数据设计、图组构成及结构编排，通过建立地缘要素三级分级指标，构建了图集的专题内容体系；以典型地缘要素及其表达方法为案例，介绍了图集的表达方法和实践，为海洋地缘环境图集的设计编制提供借鉴和参考。

⑶地图投影

投影方式是海图制作的基础和关键，对成图精度起着至关重要的作用。金立新在《高斯投影复变函数表示的实数解》中，在高斯投影复变函数表示的基础上，给出基于复数等角纬度、复数底点纬度的推导过程，得到了高斯投影正反解公式的实数解。其次，基于复数等角纬度，推导出子午线收敛角、长度比的复数表现形式。最后，给出了高斯投影正反解的计算过程。基于复数纬度的高斯投影，其计算精度不受带宽的限制，对于高斯投影理论有一定改善。李厚朴在《常用极区海图投影直接变换的闭合公式》中，针对新形势下北极航行对海图保障的迫切需求，研究了常用极区海图投影的直接变换问题。视地球为球体，引入余纬度，给出了极球面投影、横墨卡托投影和日晷投影等常用极区海图投影的正反解公式，在此基础上，系统地推导出了三种投影中任意两种投影间的直接变换公式。该公式为形式简单的闭合公式，可供极区海图投影变换和航海导航参数计算使用。

⑷海洋地理信息工程

陆毅在《数字海洋公共服务平台设计的几点思考》一文中，研究了海洋环境信息服务平台的现状，通过建立开放式、规范化的系统集成架构，构建海洋环境数据服务体系，设计服务于多层次用户，集服务端、桌面客户端、浏览器客户端和移动客户端等多种形态为一体，多层次、多粒度开放的数字海洋公共服务保障平台。可用于形成统一的海洋环境信息公共服务标准体系，有效提升海洋环境信息应用服务效率，进一步提升统一信息源、统一数据格式、统一发布平台的海洋环境信息服务保障能力。

四、结束语

本文简要介绍了《海洋测绘》期刊相关信息及其2017年度发表的论文情况，并从海洋测量定位、海岸地形测量、海底地形测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、水位控制和潮汐测量、海图制图等方面叙述了各专业领域的研究状况。

从研究情况来看，多系统组合定位方式和精密单点定位技术为海上定位提供了更精确的手段；海岸地形测量手段趋于一体化，卫星遥感、机载LiDAR、海岸线遥感推演等多种手段相结合的方式，促进了海岸地形测量技术体系成型与发展；海底地形测量精度在一定程度上依赖于多波束测深数据的误差改正精度，同时合理采用海底测深数据滤波方法可适当提高海底地形测量精度；在海洋重力磁力测量方面，如何提高数据处理的精度仍是当前的重点研究方面，另外海洋重力仪与磁力仪的国产化研制取得了持续进展，推动了海洋测量装备的国产化进程；在水位控制和潮汐测量方面，随着潮汐模型的不断精化，水位控制和深度基准面的计算精度得到了明显提升，为精细化海图绘制提供了基础；在海图制图方面，S-101与S-57制图标准之间的转换仍需要持续开展深入研究，制图方法与方式的深刻变革与创新，持续推动着我国海洋地理信息工程的建设与发展。