[海洋水文] 海洋测绘第一篇之理论基础

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概述

以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制工作统称为海洋测绘。它既是测绘科学的一个重要分支,又是一门涉及许多相关科学的一门综合性学科,是陆地测绘方法在海洋的应用与发展。

由于海底地貌不可视和海面不固定,海洋测绘具有测量工作实时性和动态性特点,测量基准一直处于变化中,测量内容综合性强。


●海洋测绘的任务和分类

海洋测绘的任务:通过对海洋水体和海底进行全方位、多要素的综合测量,获取包括大气(气温、风、雨、云、雾等)、水文(海水温度、盐度、密度、潮汐、波浪、海流等)以及海底地形、地貌、底质、重力、磁力等各种信息和数据,并绘制成不同目的和用途的专题图件,为航海、国防建设、海洋开发和海洋研究服务。

海洋测绘按内容可分为:海洋大地测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海洋跃层测量、海洋声速测量、海道测量、海底地形测量、海图制图、海洋工程测量等。


●海道测量

海道测量就是为保证航行安全为目的而对海洋水体和水下地形进行测量和调查的工作。有些国家还把它和江河湖泊的测量统称为水道测量或航道测量。海洋上的测量工作是由海道测量开始的,然后逐步发展到海洋大地测量、海底地形测量和许多其它海洋测量。然而,海道测量在所有海洋测量工作中仍占有重要地位。海道测量的任务是进行水深测量和海岸地形测量,获取海底地貌、底质情况和航行障碍物等资料其目的是为编绘航海图提供数据,以保证船舶航行安全。

海道测量的基本内容:

(1)建立平面和高程控制测量基础。

(2)进行水位观测,确定平均海面、深度基准面和计算水深测量时的水位改正。

(3)进行水深测量、助航标志的测量、航行障碍物的调查探测、水文和底质测定等。

(4)进行海岸地形测量。

根据测区距海岸的远近、水下地形的复杂状况和制图的要求,海道测量可分为四类:港湾测量、沿岸测量、近海测量和远海测量。

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海洋测绘基准

海洋测绘基准是指测量数据所依靠的基本框架,主要包括:

(1)坐标基准:我国海图采用 2000 国家大地坐标系(CGCS2000),国际海图采用 1984 世界大地坐标系(WGS-84)。

(2)高程基准:1985 国家高程基准(似大地水准面)。对于远离大陆的岛礁,无法联测陆地高程时,可采用当地平均海面。

(3)深度基准:理论最低潮面。理论最低潮面是在平均海面以下一定深度,理论上可能出现的潮汐最低水位。深度基准面是海图所载水深的起算面,又称海图基准面。深度基准面通常取在当地多年平均海面下深度为 L 的位置,且与国家高程基准进行联测。

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深度基准面示意图

(4)投影:航海图一般采用墨卡托投影,大于等于 1:2 万比例尺的海图亦可采用高斯投影,制图区域60%以上的地区纬度高于 75°时,采用日晷投影。

注:墨卡托投影是正轴等角圆柱投影。墨卡托投影的地图上长度和面积变形明显,但基准纬线处无变形,从基准纬线处向两极变形逐渐增大,但因为它具有各个方向均等扩大的特性,保持了方向和相互位置关系的正确。在地图上保持方向和角度的正确是墨卡托投影的优点,墨卡托投影地图常用作航海图和航空图,如果循着墨卡托投影图上两点间的直线航行,方向不变可以一直到达目的地,因此它对船舰在航行中定位、确定航向都具有有利条件,给航海者带来很大方便。

注:日晷投影即球心方位投影。球心方位投影是用平面切(割)于球面,将视点置于地球中心,按透视原理,把球面坐标投影到平面坐标。日晷投影不是等角投影也不是等面积投影,主要用来作航海图。在日晷投影地图上,连接航线始、终点的直线即为航行的最短距离,但领航不方便,所以该投影图常与等角投影图配合使用。

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海图

海图是以海洋及其毗邻的陆地为描绘对象的地图。

● 海图三要素

海图有三要素:数学要素、地理要素和辅助要素

(1)数学要素。数学要素是建立海图空间模型的数学基础,包括海图投影及与之有关的坐标网、基准面、比例尺等。

(2)地理要素。地理要素是借助专门制定的海图符号系统和注记来表达的海图内容。海图地理要素主要有海域要素(如海岸、海底地形、障碍、助航、水文等要素)和陆地要素(如居民地、道路、水系、地貌等要素)两类。

(3)辅助要素。辅助要素是辅助读图和用图的说明或工具性要素。例如海图的接图表、图例、图名、出版单位、出版时间等。


● 海图的分类

海图按内容可分为普通海图、专题海图和航海图三大类,其中航海图按用途分为三种:

(1)总图:包括世界海洋总图、大洋总图和海区总图。主要供研究海洋形势、拟订航行计划等使用。比例尺一般为 1:300 万或更小,以完整显示某个海区的范围及其地理特点和航行特点为原则。

(2)航行图:包括远洋航行图、近海航行图和沿岸航行图。主要供航行使用。比例尺一般为 1:10 万 - 1:299 万。

(3)港湾图:包括港口图、港区图、港池图、航道图、狭水道图等。主要供进出港口、锚地,通过狭窄水道,进行港口管理使用。比例尺一般大于 1:10 万,可视港湾、狭水道的具体情况灵活确定。


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广州老梁
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