论文专区▏2016年《海洋测绘》论文综述 - 海洋测绘包括哪些内容

那些果儿 · 发表于行业交流 2024-4-15 12:27:26

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一、引言

《海洋测绘》创刊于1981年7月。由海军海洋测绘研究所主办，海军参谋部直属工作局主管。为技术性科技期刊，双月刊。本刊的突出特色是：以报道海洋测绘专业领域的内容为主，同时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、海洋水文调查、航海导航和地理信息系统等。

现为中国学术期刊综合评价数据库、中国科学引文数据库、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》等国内外知名期刊数据库收录。为“中国科技核心期刊”、“全国优秀测绘期刊”、“海军优秀期刊”。

在2016年相关权威机构发布的《中国科技期刊引证报告（核心版）》统计中，本刊在2015年的核心影响因子为0.479，在测绘科学技术类13种核心期刊中排名第7位，在海洋科学类24种核心期刊中排名第8位。总被引频次、引用刊数、他引率、学科影响指标、学科扩散指标等其他质量指标均比往年有明显的提升。根据“中国知网”统计，在2016年，《海洋测绘》的机构用户为3228个，分布于10多个国家和地区。

全年出版6期，发表论文118篇。共计出版第36卷总第173期。作者单位分布比较广泛，其中军队作者76篇，约占64%；高级职称和博士研究生作者发表的论文64篇，约占54%；各类基金项目支持的论文为65篇，基金论文比约为55%。同时刊登《中国海军百科全书(第二版)》海洋测绘条目41条；刊登《测绘学名词(第三版)》海洋测绘名词324条。报道了海洋大地测量；海底地形测量；遥感应用；导航定位；海图制图和其他测绘领域科学技术研究的新成果、新动态。本文主要针对2016年已发表的论文进行简要分析和评述。

二、海洋大地测量方面

⒈ 重力、磁力测量

重力场模型、重力异常反演、多源重力数据融合和计算精度等问题为研究的主要方向。作为确定地球外部重力场的一种新探索，虚拟压缩恢复法不仅具有重要的理论意义，同时也有较高的应用价值。刘敏等在《虚拟压缩恢复法应用于航空重力向下延拓的适用性问题》中，为了求解不规则边界面的大地测量边值问题，在对虚拟压缩恢复法进行模型化分析基础上，从理论上证明了在求解地球内部Bjerhammar球上的虚拟重力异常时，虚拟压缩恢复法与基于逆Poisson积分的逐步迭代解是完全等价的，利用数值计算验证了两种解算结果的一致性，同时通过数值仿真计算，分析探讨了数据观测噪声对虚拟压缩恢复法解算结果的影响。检验结果表明，虚拟压缩恢复法应用于航空重力向下延拓计算，一方面可能增加边缘效应的影响，另一方面同样存在数据误差累积放大问题，因此，其适用性和计算结果可靠性有待做进一步的研究。陈欣等在《功率谱密度函数的构建及在重力场元计算中的应用》中，采用间接法，利用Moritz协方差模型、Tscherning/Rapp协方差模型和Moritz两分量模型分别构建了对应的功率谱密度函数模型。采用非线性最小二乘法在EGM2008模型的基础上拟合了模型系数。拟合结果表明：在2倍相关长度的相关距离内，Moritz两分量模型求得的理论协方差值与经验协方差值的符合度最好。设计了以EGM2008模型重力异常为基础数据，计算大地水准面高的仿真实验。这三种模型中，Morit两分量模型的计算结果精度最高，同传统Stokes方法的计算结果精度相当，与拟合的理论协方差曲线图所反映的结果一致。李倩倩等在《高精度测高重力场反演南海海底地形》中，研究了利用卫星测高重力异常反演南海海底地形，并采用经典方法和重力地质法计算局部海域海底地形，与网格化实测水深模型和ETOPO1模型进行比较分析。重力测量研究的内容还有卫星测高反演重力异常、多航次重力测量系统偏差调整等。

赵希亮等在《世界地磁场模型WMM2015误差分析与评估》中，基于世界地磁场模型(WMM2015)的建立方法，系统分析了该模型的误差来源，建立了误差估算模型。研究认为WMM2015模型误差包括主磁场系数定义不准确导致的定义误差和忽略因素影响误差，忽略环境因素误差包括地壳磁场及长期变化和扰动磁场所导致的误差，建立的误差估算模型可以用来计算总误差，可为海洋磁力测量正常场校正和相关应用提供参考。

⒉ 测量基准

潮汐类基准包括平均水位、深度基准和净高基面，它们都具有潮汐基准的特征，在不同国家、海区甚至不同时期的选择往往都不同，因此，这类基准存在着离散、跳变、不连续等诸多问题，在海洋测绘领域一直受到普遍关注。崔杨等在《潮汐基准的量级分析与精度估算》中，分析了机制主要潮汐基准面的特点和数值表示量级，区分了平均海面与平均水位的概念差别；剖析了深度基准面的算法、定义误差，从定义和实现方式等方面分析了深度基准面模型的是由离散点控制的不连续曲面，且不同类型验潮站的深度基准值的稳定性不同，不同的水位改正技术会造成深度基准的阶梯性跃变。通过若干长期验潮站的实测数据进行调和分析，验证了现有深度基准面含义缺乏一致性的问题。暴景阳等在《海道测量水位控制的技术体系及标准更新》中，结合《海道测量规范》的修订，研究了水位控制涉及的基本概念，重新梳理了海道测量水位控制的技术体系。提出水位控制包含海域垂直基准确定、水位归算信息提供两项内容。阐明了水位控制的任务服务、信息综合利用、质量控制系列技术体系。许军等在《水位改正中的基准面空间内插及其误差约束》中，分析了水位改正中隐含的基准面空间内插形式，以最小二乘拟合法为标准改正方法，理论推导表明水位改正中隐含内插方法与潮汐比较参数内插方式相一致，基准面空间内插误差为基准面相对于平均海面的垂直差距的线性内插误差。提出现阶段减弱与控制该误差的可行手段是，由L值模型仿真不同验潮站空间配置下基准面空间内插误差的空间分布，为潮汐观测站布设提供先验信息。

黄辰虎等在《日潮特征海域回归潮平均高高潮位的计算方法》和《半日潮特征海域平均大潮高潮面的计算方法》中，针对海岸线采用大潮高潮面的规定，研究了在半日潮和日潮海岸的潮面计算问题。在《日潮特征海域回归潮平均高高潮位的计算方法》中，认为对于日潮特征海域，因潮汐高低潮时刻主要受月赤纬影响，平均高潮位不能描述日潮海域的高潮位，现有海岸线定义中的多年平均大潮高潮面在日潮特征海域无实际意义。通过分析月赤纬高度角的长期变化趋势，揭示了月赤纬高度角极值与回归潮高高潮位的强相关性，进而在顾及当地日潮龄值基础上，提出并实现了日潮特征海域顾及日潮龄值的回归潮平均高高潮位计算。建议海岸线定义可修订为平均大潮高潮面或回归潮平均高高潮位与海岸的交接线更科学。

三、海底地形测量方面

⒈ 多波束测深

多波束测深系统组成结构复杂，工作模式特殊，技术要求高。因此，从海上作业、数据处理到产品制作等各个方面，涉及的关键技术问题繁多，数十年来，一直受到国内外学者关注。陆秀平等在《多波束测深数据处理关键技术研究进展与展望》中，就测深数据处理的流程，分析了声线跟踪计算、异常数据探测和条带数据拼接等关键技术的研究进展，展望了多波束测深技术下一阶段的发展方向，针对国内应用需求，提出了一些具有前瞻性的研究开发建议。陈爽等在《多波束探测分辨率估计模型研究》中，基于多波束探测原理和一般探测原则，在几何空间上分别推导出了纵向、横向、垂向分辨率模型，提出多波束探测目标分辨率估计模型。以Reson 8101为例进行了相应的计算，计算结果表明，估计模型可较直接地估计不同测量参数下的多波束探测分辨率，且横向分辨率较其他两个方向对目标分辨率的影响更大。刘胜旋等在《多波束测深成果精度评估方法探讨》中，分析了诸多水深测量相关规范或规程，结合多个不同水深范围调查区的测量成果精度评估结果，认为水深主检不符值均方根差这一单独指标不适合对水深测量成果精度作评估。为能更加客观地反映最终测量结果的精度高低，建议统一采用相对误差进行水深测量精度评估。

⒉ 测深改正

测深侧扫声纳水深测量的主要误差源包括:姿态传感器输出延迟，换能器阵相对高度和相对角度偏差，换能器阵幅相误差，表面声速和声速剖面误差，深度传感器与换能器阵相对高度偏差，定位数据误差和输出延迟，定位系统与换能器阵相对位置偏差以及信号处理方法误差等。刘晓东等在《高分辨率测深侧扫声纳系统测深精度评估方法》中，针对声纳自身与整个系统两方面确定了各自的测深精度评估方法。以高分辨率测深侧扫声纳系统(HRBSSS)为例，对其外场实验测深数据精度进行了评估。结果表明，测深精度在250m×2覆盖范围内符合IHO S－44特级标准，受传感器误差和界面影响，浅水条件下系统测深精度在水平距离113m内符合该标准。

海水声速是水深测量误差改正的重要参数，基于特定深度处的温度盐度等信息并结合声速经验模型可计算海水声速。陆秀平等在《全球海域最优声速积算模型的综合选定》中，指出国际上出现了多个声速计算模型，这些模型基于不同的海水样本数据和试验方法得到，在温度、盐度、压力(深度)等方面有适用要求。经查阅国内外专著等，发现在声速计算模型的公式表达、适用条件等方面，存在一些认识分歧，另外由于模型系数较复杂，部分文献甚至出现了错误表达。基于经核实的多个常用声速计算模型开展了精度比对，提出了全球海域最优声速模型选定的基本要求，优化了现行海道测量规范中由水文资料计算声速改正数的方法，设计并开发了适用于全球海域水深测量的声速剖面计算及改正的新软件。

⒊ 测量设备

为了快速、高效地实现浅水区域水深测量，国内外一些机构开展了无人水面测量艇(USV)的研制和试验，通过搭载测深设备实现海底地形测量。在岛礁周边等浅水区域进行水深测量，无人水面船只具有机动性和高效性特点，近年来成为海洋测量技术研究的热点之一。黄贤源等在《无人水面测量艇技术研究》的3篇连载论文中，针对浅水区域水下地形复杂、暗礁众多、涌浪较大的特点，对无人水面测量艇水深测量技术进行研究，涉及的关键技术包括船型及推进方式设计、测量设备加装测试、无线数据传输功能、测量艇吊放回收技术等。研究提出三体喷水推进无人水面测量艇设计方案，基于该方案实现的测量模式具有很强的机动性和高效性；综合考虑测量艇各舱室的配重情况，提出了具体的测量设备加装设计方案，针对测量设备多、接口复杂和集成度大等问题，采用了基于串口转换软件的远程控制技术结合无线数据传输的方案，实现了通过岸台基站即可直接对船台测量设备进行实时监控及参数设置调整；结合无人水面测量艇三体结构特点，研制出自动导引挂接起吊回收系统，该系统利用吊臂缆卡锁结构件实现对测量艇的自动回收，整个回收过程可以在岸边或母船通过遥控实现，实际的水上吊放回收试验验证了该系统的合理性和有效性。

随着国内多方研发力量的投入，浅水多波束测深声纳关键技术已经基本被突破，国内已经问世了多款实用化的浅水多波束测深声纳产品，但在进一步提高系统性能、向国际先进技术产品靠拢的道路上依然面临挑战。周天等在《浅水多波束测深声纳关键技术剖析》中，基于多波束测深声纳工作原理，结合国内外主流浅水多波束测深声纳产品与技术发展现状，分析了浅水多波束测深声纳应具备的典型能力；提出了从能力表征的角度理解浅水多波束测深声纳性能指标，归纳了实现这些能力所采用的主要关键技术，例如宽带换能器、复杂探测信号、发射动态聚焦、艏向补偿和合成孔径声纳技术等，讨论了技术实现的具体思路。

四、遥感应用方面

卫星光学影像、激光雷达、航空摄影与视频影像等在海洋测绘领域的应用日益广泛，研究方向包括图像处理、要素提取和海浪数据反演等。郝睿等在《基于BP神经网络的多特征融合变化检测方法》中，基于BP神经网络，提出了一种多特征融合的遥感影像变化检测方法。在提取影像光谱特征、纹理特征和空间特征的基础上，构建了用于进行二类分类的BP神经网络模型，并在一定数量的样本支持下，有效完成了变化信息的提取。实验表明，该方法相比传统的影像代数法和仅使用对象光谱特征的方法，在保持较高正确率的情况下，有效降低了漏检率和虚警率。吕立蕾在《多光谱激光雷达小波去噪效果评价体系》中，为了对消噪效果做出合理的评价，从能量、图形、统计多角度出发，结合常规的评价指标，提出由信噪比、均方根误差、信号误差、平滑度、信号能量比和噪声模六项指标综合考虑的小波消噪效果评价体系，形成比较完善的客观评价方法，为不同信号噪声去除方法的选择提供更加可靠的依据。

李雪红等在《基于遥感影像的海岸线提取技术研究进展》中，综述了遥感影像海岸线提取技术的研究进展，通过分析基于各类型数据提取水边线的主要方法原理、特点及适用情况，论述了潮位校正和基于DEM 数据获取真实海岸线的研究方法，以及三维激光扫描数据的应用；并就目前该领域的不足之处提出了今后研究的可行性建议。王鹏等在《高分辨率遥感影像海岸线半自动提取方法》中，根据商业软件的多尺度分割算法，以人机交互方式进行海陆标记，用光学直方图测量对象之间的相似性，通过两阶段对象合并实现海岸线提取，以人工海岸、潮滩海岸线为例进行了实验。滕惠忠等在《海岛礁航空摄影测量技术应用研究》中，研究了海岛礁航空摄影测量的特点和关键技术，对海岛礁航航空摄影分区、地面站与检校场布设、空中三角测量和特定要素判绘等提出了解决方案。

五、导航定位方面

北斗卫星导航系统(BDS)的不断发展与完善，其定位方式、可靠性和服务精度等方面的研究得到测绘界的关注。冯来平等在《北斗区域卫星导航系统电离层建模精度分析》中，研究了北斗卫星导航系统在电离层建模中的可行性和作用。采用多项式模型构建区域电离层模型，利用IGSjfng和cut0两站观测数据，从穿刺点分布、单系统建模精度和BDS/GPS融合建模精度等方面，分析了北斗系统对于电离层建模的作用。结果表明，利用北斗建立电离层模型，其残差标准差小于1.2TECU，外符合精度优于4TECU，与利用GPS建模精度相当。郝建录等在《基于北斗卫星导航系统伪距单点定位研究》中，研究了北斗卫星导航系统的定位机制、误差影响和伪距单点定位模型，利用实测数据验证了单点定位模型选取和误差改正方法的有效性。祖安然等在《北斗导航卫星迭代双向卡尔曼滤波定轨》中，以不同天的广播星历拟合初值结果作为北斗星导航系统(BDS)卫星轨道解算参数初值，分析了状态参数不同初始值对双向卡尔曼滤波定轨结果的影响。针对卡尔曼滤波系统不稳定时或弧段长度未能使卡尔曼滤波达到稳定时，初始值的误差对BDS卫星滤波结果影响较大的情况，提出了将双向卡尔曼滤波定轨解算得到的卫星初始历元状态参数估计值作为初值，其他参数初值重新解算，初始方差保持不变，进行迭代计算的迭代双向卡尔曼滤波定轨算法。实验结果表明，在相同初始先验方差的情况下，迭代双向卡尔曼滤波定轨方法可整体提高卫星轨道精度。

柴洪洲等在《GNSS多系统组合精密定位研究进展》中，分析了有关卫星导航系统的最新建设与发展状况，探讨了多系统组合精密定位的应用，以及为数据预处理、精密单点定位(PPP)和实时动态测量(RTK)带来的机遇和面临的挑战，认为GNSS多系统的兼容和共同发展是未来导航定位领域发展的趋势，也能相应提升各种导航定位的性能指标。

六、海图制图方面

⒈ 数字制图

在数字地图研究领域，点状符号自动识别是一项难度很大的工作。毕记省等在《基于认知理论的地图点状符号智能识别》中，针对数字地图点状符号自动识别难题，提出了运用认知理论进行点状符号智能识别的方法。首先对地形图点状符号进行几何特征处理，获取图形的角、圆、面积等特征信息；通过分析符号图形的拓扑属性，计算欧拉数、矩特征等量化指标；依据多分类器的处理和先验知识库，来对点状符号进行类别划分。实验结果表明，基于认知理论的地图点状符号识别成功率高、运算速度快，能够有效解决传统数字地图研究领域存在的点状符号识别问题。贾俊涛等在《数字海底地形产品生产技术研究》中，分析了水深源数据处理、水深三角网模型等网格化产品和等深线模型创建等关键技术；结合实际生产应用中遇到的问题，对数字海底地形产品生产技术流程进行了深入探讨。温连发等在《蛇模型在等深线自动化简中的应用》中，针对当前等深线的自动化简中存在的问题，研究蛇模型在等深线自动化简中的应用。阐释了蛇模型的基本内涵，分析和计算了蛇模型曲线所受的力，明确了蛇模型点的安全约束方法，推导了蛇模型的能量公式，基于蛇模型进行了等深线自动化简实验。研究认为，采用蛇模型算法化简后的等深线能很好地遵守安全性约束准则；蛇模型可以用来实现等深线的自动化简。

移动地理信息系统技术的发展为海洋渔业信息化建设提供了基础支持。夏思雨等在《渔业电子海图手持终端的设计与实现》中，基于智能移动设备和Mobile GIS技术，提出了应用ArcGIS API for Android开发组件和Java编程语言设计渔业电子海图手持终端的技术方案；实现的渔业电子海图手持终端由硬件设备、软件系统和(海图、渔业)数据构成，成为“渔业信息云服务平台”的节点单元，能够向用户实时传输海洋地理空间信息、海况信息、渔汛和市场等信息。

国际海道测量组织(IHO)制订的《通用海洋测绘数据模型》(S－100)是新一代海洋地理信息基础标准，将要替代《海道测量数据传输标准》(S－57)，会影响到电子航海图产品规范的改变。陈长林等在《S－101与S－57分类编码对比分析》的3篇连载论文中，分析研究了二者的分类编码要素、属性和复杂结构等内容的变化，归纳了新标准内容的特点和应用方法，对电子航海图生产、海洋测绘信息处理的标准执行有指引意义。

⒉ 海图设计与编制

研究内容包括海图与海图集设计、专题要素表示方法等。彭认灿等在《等距离正圆柱投影世界挂图上大圆航线的绘制》中，针对世界挂图上全球任意两点间大圆航线绘制存在的问题，通过总结当前几种常用于大圆航线绘制的世界挂图投影存在的不足，提出采用等距离正圆柱投影作为世界挂图投影并分析其适用性。从大圆航线在等距离正圆柱投影中的方程及其曲率入手，按照计算机制图中“以直代曲”的研究思路，给出了一种在等距离正圆柱投影世界挂图上绘制大圆航线的方法，最后以我国南极科考航线所需参考的大圆航线绘制实例验证了该方法的可行性与实用性。《北极航海地图集》作为首部全面反映北极航行相关知识的大型综合性地图集，通过将专题地图和海图的有机集成，展现了北极航行所需的各种信息。邬凌智等在《<北极航海地图集>的设计与编制》中，针对图集编制中处理的问题，论述了设计思路和编制方法，包括资料收集与处理、内容结构设计、专题要素表示方法、色彩与符号设计、版式与开本设计、地图整饰和工艺流程等。

【作者简介】第一作者王克平，1968出生，男，辽宁东港人，副编审，硕士，主要从事海洋测量技术应用及编辑出版理论与技术研究；本文来自《海洋测绘》（2017年第6期），若其他公众平台转载，请备注论文作者，并说明文章来源，版权归《海洋测绘》所有。

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