学会了吗 海洋测绘--综合第2章-0928

一、概述

1、海洋测绘的特点

测量工作的实时性，海底地形地貌的不可视性，测量基准的变化性，测量内容的综合性。

2、海洋测绘的任务

: J3 ]% J4 d5 a `

科学性任务：为研究地球形状提供更多的数据资料，为研究海底地质的构造提供必要的资料，为海洋环境研究工作提供测绘保障。

* s$ Y2 k/ b* U+ D

实用性任务：海洋自然自愿的勘探和离岸工程，航运，救援与航道，近岸工程，渔业捕捞，其他海底工程。

T! E, H& m. E* k& j. d" P; u

3、海洋测绘分类

$ f' {. v1 j, N \* U

包括海洋测量，各种海图的编绘及海洋信息的综合管理和利用。

, H$ w: k3 O! F! x, Z% L

海道测量是为保证船舶航行安全而对海洋水体和水下地形进行的测量和调查工作。

. s0 ~# K3 {0 P. Z2 z; J7 F, g$ X

海道测量包括控制测量，岸线地形测量，水深测量，扫海测量，海洋底质探测，海洋水文观测，助航标志的测定以及海区资料调查等。

也可分为港湾测量，沿岸测量，近海测量和远海测量。

4、海洋测绘基准

海道测量的平面基准：CGCS2000,投影：高斯--克吕格投影和墨卡托投影。

' |3 y) d1 ~) G: y2 ]# H

垂直基准：陆地高程基准和深度基准。1985国家高程基准和理论最低潮面。

灯塔、灯桩的灯光中心高度从平均大潮高潮面起算。

4 `$ {/ L! p' M0 |; n( S' d

海岸线以平均大潮高潮面所形成的实际痕迹进行测绘。

重力基准：2000国家重力基准。

9 }) M0 E, t9 s, x

5、海洋定位方法

主要有天文定位，光学定位，无线电定位，卫星定位和水声定位等手段。

光学定位是借助光学仪器，如经纬仪，六分仪，全站仪等实施海上定位，主要有前方交会法，后方交会法，侧方交会法和极坐标法。

无线电定位多采用圆圆定位或双曲线定位方式。

3 N* r Q# D6 S3 h

卫星定位时海上定位的主要手段，GPS卫星定位其基本观测量可分为码相位观测量和载波相位观测量。

# j. M+ }1 _$ j. Y# ~0 [( G

根据差分GPS基准站发送的信息方式的不同可分为位置差分，伪距差分，相位平滑伪距差分，相位差分。

6、测深方法与手段

主要有测深杆（适合5m的水域测深），测深锤，回声测深仪，多波束测深系统，机载激光测深。

7、海图基础知识

6 j) b: V+ O' ], ]/ N7 u

（1）海图是以海洋及其毗邻的陆地为描绘对象的地图。

（2）海图要素分为数学要素，地理要素和辅助要素三大类。

（3）海图按内容可分为普通海图，专题海图和航海图，按存储形式分为纸质海图和电子海图，按不同用途可以分为海区总图，航行图和港湾图。

（4）海图主要采用自由分幅方式，一般设计为全张图，图幅尺寸通常为980mm×680mm，最大不得超过1020mm×700mm，对开图一般图幅尺寸为680mm×460mm。

（5）海底地形图分幅各种比例尺均采用经纬线分幅。

（6）电子海图有两种分幅方式，纸质海图分幅方式和规则单元分幅方式。

5 G% T( ], O% B5 j, k x4 [ g

（7）按纸质海图分幅时，不采用主附图，拼装图，诸分图的方式，也不采用“破图廓”的方式。

（8）按规则单元分幅，单元分作两类：基本单元和导出单元。

M, B# S' [; Y3 r

（9）海图的数学基础包括坐标系，投影和比例尺。

3 X7 ], p7 V6 }6 [0 _

（10）我国海图一般采用CGCS2000，国际海图一般采用1984世界打的坐标系（WGS84）.

* D- L% P$ b W. I- w$ b

（11）航海图一般采用墨卡托投影，等角航线为直线。

（12）1：2万及更大比例尺的海图，必要时亦可采用高斯---克吕格投影，制图区域60%以上的地区纬度大于75°时，采用日晷投影。

二、海洋测量

$ W* b* {) N( S% M

1、海洋控制测量分为平面控制策略测量和高程控制测量。

& w* t4 \" p8 |5 o9 S% t0 I$ \

2、平面控制测量方法主要有三角测量，导线测量和GPS测量。

- t: ]+ F& d. P( W! P. z. b% j, Y

利用GPS进行高程测量时，应对测区的高程异常进行分析，一般在地貌比较平坦的地区，已知水准点距离不超过15km，点数不少于4个，困难地区，水准点分布合理情况下不少于3个。

3、深度基准面的确定与传递

（1）常用的基准面为深度基准面，平均海面和海洋大地水准面。

（2）深度基准面高度，从当地平均海面起算，20世纪50年代初期，我国采用略最低低潮面作为深度基准面，1956年后，我国采用理论最低潮面作为海图深度基准面。

* b7 ^, f5 o4 \, [) Z

（3）短期验潮站和临时验潮站深度基准面的确定可采用几何水准测量法，潮差比法，最小二乘曲线拟合法，四个主分潮与L比值法。

3 T! F/ p0 ]) }9 S7 z8 q1 w

4、海洋测量定位

; F1 D4 H# [# L! W4 D

（1）海上位置线一般可分为方位位置线，角度位置线，距离位置线和距离差位置线4种。通常可利用两条以上相同或不同的位置线定出点位。

, v+ O! I+ v+ Z! n

（2）海洋定位方法：光学定位，无线电定位，卫星定位，水深定位。

: ?& y1 c6 H7 j" J3 g9 r6 u0 A

5、水文观测

" N/ F. V# S% x; L1 t% n3 U" ]

（1）观测内容：海水温度，盐度，密度，含沙量，化学成分，潮汐，潮流，波浪，声速。

! V2 U- O% _% y3 x" j9 t

（2）潮汐类型包括：

半日潮港（0<F≤0.5）

" Q! J( M4 m _. R- d# U* z# h

混合潮港（0.5<F≤4）

日潮港（F>4）

（3）长期验潮站一般应有2年以上连续观测的水位资料，短期验潮站用于补充长期验潮站的不足，一般应有30d以上连续观测的水位资料。

临时验潮站在水深测量时设置，至少与长期站和短期站在大潮期间同步观测水位3d,主要用于深度测量时进行水位改正。

7 b& [3 E7 ]0 ?: _. J

海上定点验潮站，至少应在大潮期间与相关长期站或短期站同步观测1次或3次24h或连续观测15d水位资料。

7 J3 l7 G' H# o" R; V6 ?* G9 P/ r

（4）潮汐调和分析的主要目的时计算分潮调和常数。

. \6 c: B' s1 r' R7 I: S

（5）声速测量的目的之一时对测深数据进行声速改正，确定声线在水中的传播方向和路径。

海洋中声波的传播速度和海水介质的盐度，温度，压力有关，特别是当海水温度跃层存在时，由于折射，声线方向的变化尤为显著。

在侧扫声呐和多波束测量前，必须对测区海水温度跃层进行调查。

* E3 O2 t. ?7 i4 {! _

（6）通过测量声速在某一距离上传播的时间或相位，从而直接计算海水声速的方法为直接声速测量。船用声速测量仪分吊放式和消耗式两种。

+ G! A7 Y) m$ z9 d

（7）潮流现象：潮流在涨潮流和落潮流的转变时，流速较小，若流速为零称为转流。

9 e2 H2 I7 ?7 s r0 S5 ~) `4 X

（8）验流点一般选择在锚地，港口和航道入口及转弯处、水道或因地形条件影响流向改变的地段，观测内容包括流速和流向。

6、水深测量

6 N/ s% l9 a/ ~$ W8 h% Y

水深测量的主要技术方法有：单波束与多波束回声测深及机载激光测深。

9 n! \$ h# [2 Y

主要工作流程：水深数据采集，水深数据处理，水深成果质量检查，水深图输出。

9 S+ a* `2 i6 N/ m$ W1 H9 x

（1）单波束测深

需要对其进行吃水改正，基线改正，转速改正及声速改正。

一般采用综合处理，改正方法包括校对法和水文资料法。

& V4 m6 m1 }& h0 N4 }

校对法适合小于20m的水深，水文资料法适用于大于20m的水深。

（2）多波束测深

, |6 |& _* M4 @7 l9 {& h

参数校正通常有导航延迟，横摇，纵摇和艏偏校正。

多波束测深数据编辑方法有投影法和曲面拟合法。

曲面拟合常用方法有贝塞尔方法，B样条方法，最小二乘法拟合。

（3）机载激光测深

利用绿光或蓝绿光易穿透海水，而红外光不易穿透海水的特点。

4 l& N/ U1 y9 V, T7 M2 q" T

一种是波长为1064mum的脉冲红外光，一种是波长为532mum的绿光。红外光被完全反射和散射，绿光则能透至海水中。

海水对不同波长的激光吸收也相差很大，其中波长为520-535mum的蓝绿光波段被称为“海洋光学窗口”。

机载激光系统测深能达50m。

（4）测线是测量仪器及其载体的探测路线，分为计划测线和实际测线。

水深测量测线一般为直线，又称测深线。

* {8 ?9 u4 G7 N1 U

测深线分为主测深线和检查线两大类。

主测深线是实施测量的主要测量路线，检查线主要是对主测深线的测量成果质量进行检测而布设的测线。

测线布设的主要因素是测线间隔和测线方向。

多波束测深系统的主测线布设应以海底全覆盖且有足够的重叠带为原则，其检查线应当至少与所有扫描带交叉一次，以检查定位、测深和水深改正的精度，两条平行的测线外侧波束应保持至少20%的重叠。

测深线可以分为：主测深线，补充测深线和检查测深线。

5 \# Z1 [2 F b% U5 k, i/ g' h5 C7 z

（5）水深改正与精度要求

2 M, ^- D" s/ `4 x8 l* o' V

吃水改正

姿态改正

$ s' i$ O% f7 c# B

声速改正

水位改正

# s' G) Y, ?$ M4 A% [8 n2 p

测深精度

* k. D- G# [" T5 d* @7 k. M( O

7、海道和海底地形测量

海道测量除了获得水深，水文等基本信息外，还需观测障碍物探测，助航标志测量，质底探测，滩涂及海滩地形测量。

目前海道测量常用GPS测量方法。

（1）障碍物探测

主要方法有：测扫声呐探测，多波束探测，单波束加密探测，扫海具扫测，磁力仪探测。

& e6 h5 ^& y" d- h

（2）测扫声呐探测

声呐图像的质量与拖鱼的高度，速度，背景噪声及海底目标性质有关。

! d" k U4 M/ G+ z) J9 i

声呐探测距离一般为拖鱼距海底高度的8%-20%。

7 {& p' g' ?0 u! v7 N

（3）单波束加密测量

测量时以目标物为中心，垂直，交叉形向两侧布设航线，测线间距为5-10m。

7 h% `4 @5 J+ v8 C; n8 y& q% c

加密测线间隔一般为主测线间隔的1/2或1/4.

) b/ z+ R5 h2 P

（4）扫海具扫测

分为软式扫海具扫测和影式扫海具扫测。

（5）底质探测的密度

' G' K8 a+ v7 S' `! m9 ^, ^* y" O$ \

根据海区的重要程度和底质情况而定。

3 _7 e# u3 n2 l3 Q

水深在100m以内的海区均需探测海底表层底质。底质点的密度一般为图上25c㎡有一底质点。重要的礁石周围和底质变化复杂的海区，一般为图上4-9c㎡设一底质点，在底质变化不大的海区可以50-100c㎡设一个底质点。

7 Y8 e) ?7 k: d3 `1 k" g* }3 d

（6）滩涂及海岸地形测量

对于大面积干出滩，在高潮时进行水深测量，求得断面带你的干出深度，低潮时进行航空摄影测量，判读地形起伏和微地貌特征。

$ e9 ~ A5 i6 _ `6 r% U

实测海岸地形时，海岸线以上向陆地方向测进，大于（含）1：1万比例尺为图上1cm,小于1：1万比例尺为图上0.5cm。

海岸地形测量可选用全站仪极坐标法，GPS测量法，航空摄影测量法。

三、海图测图

1、海图编辑设计

（1）海图总体设计的目的是确定海图的基本规格，内容及表示方法。

①海图图幅设计

②确定海图的数学基础

5 G. e0 j6 y( u) H$ r

③构思海图内容及表示方法

2、制图资料的搜集

资料分析的中的概念是资料的完备性，地理适应性，现势性，精确性和复制可能性。

3、海图制图综合

方法有：选取，化简，概括和移位。

8 e3 Q- a9 i- Z/ N2 m" }

（1）海图内容选取

+ K, G5 l) R4 P0 V

主要有资格法，定额法及平方根定律法。

（2）数量特征概括

主要有分级合并，取消低等级别和用概括数字代替精确数字。

6 H. U4 @9 P/ i! z

1：1万图上基本等高距为5m，1：2.5万图上为10m,1：5万图上为20m,1:10万图上为40m。

S3 ?( Q/ v' f

（3）海图要素综合原则

海岸线形状的化简应遵循“扩大陆地，缩小海域”的原则。

# d1 n' R/ ^9 A! i7 w) e3 _: @

岸线性质的概括主要采取删除，夸大和转换三种方法。

等深线一般遵循“扩浅缩深”的原则。

0 g, U+ {& H! b( K7 {/ g9 C

水深注记：舍深取浅

四、质量控制和成果整理归档

: X7 I& O' k7 S

1、测绘成果检验

检验内容主要有：测量仪器设备检校，平面控制，高程和潮位控制，定位，测深，障碍物探测，助航标志测量，底质探测，海底地貌测量和滩涂及海岸地形测量。

2、高程和潮位控制

6 p; ], u: g$ f# k% B9 k% G

岸边谁微站水位观测误差允许偏差应满足±2cm,海上定点站水位观测综合误差允许偏差应满足±5cm.

3、定位

$ r4 j4 v5 o% y) I5 F$ P

定位中心与测深中心尽量保持一致，对大于1：1万比例尺测图，两者水平距离最大不得超过2m，对于小于1：1万比例尺测图，两者水平距离不得超过5cm，否则应将定位中心归算到测深中心。

4、测深

对于单波束测深仪，出现下列情况应该进行补测

①在一般海区测深仪回拨模拟信号或数字记录信号，以及两定位点间距测深线漏测在定位图上超过3mm时

& y1 b8 F5 b9 t" S4 x. v

②测深线间隔超过规定间隔二分之一时

5、水深测量成图比对检查

（1）主测深线与检查深线比对

# w( F6 b! [5 N1 \

检查线布设的方向应尽量与主测深线垂直，分布均匀，并要求布设在比较平坦处，能普遍检查主测深线，检查线总长度应不少于主测深线总长的5%。

（2）图幅拼接比对

（3）成图比对质量问题处理

6、测绘成果归档

2 G4 x' v: {7 [- x6 l) ^: ?

（1）海洋测量归档成果资料

成果资料包括：

①测量任务书，踏勘报告及技术设计书，

②仪器设备检定及检验资料

③外业观测记录手簿，数据采集原始资料，

④内业数据处理，计算，校核，质量统计分析资料，

- t) N' l5 }4 d: ^! t

⑤所测绘的各类图纸及成果表，

⑥港口资料调查报告，技术报告，各级质量检验报告，

⑦测量过程记录

归档成果资料包括：

; Y" a+ L Z" ] A

①采用的各类编绘资料

0 ]: N% @4 b9 a0 G! `

②制图任务书、编图计划

, u( _4 b) x+ u

③各类资源数据文件，成果图和数据文件

④各级质量检验的质量报告

. O/ d3 ?6 Y4 e5 J, ^4 z* {- N

⑤制图过程记录

/ E+ F) j" I, m2 Y8 H, _" F 9 x4 m6 g$ J# K9 K2 {! h! [ . N* s! I! j. B