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,还需要对影响船舶航行和锚泊的其他要素进行观测,包括障碍物探测、助航标志测量、底质探测、滩涂及海岸地形测量等。
● 障碍物探测
航行障碍物探测是海道测量工作的重要内容之一。为了保证船只的航行安全以及海洋工程的需要,对危及船只航行安全的障碍物如礁石、沉船、浅地等均应准确测定其位置、最浅深度(或干出高度或高程)、范围和性质,对新发现的障碍物要及时上报。各类障碍物的测量,必须至少有一个多余观测,其位移不得大于 5m,取中数作为其位置。航行障碍物探测的主要方法有侧扫声呐探测、多波束探测、单波束加密探测、扫海具扫测、磁力仪探测等。
(1)侧扫声呐扫测。侧扫声呐又称地貌仪,是基于回声探测原理进行水下目标探测的,即运用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底形态和目标,直观地提供海底声成像的一种设备。如下图为侧扫声纳对水底飞机残骸的成像。
(2)单波束加密测量。单波束加密测量主要用于测区位置明确或水深测量时新发现障碍物、浅点、礁石等特殊目标物复测。测量时以目标物为中心,垂直、交叉形向两侧布设测线,测线间距为 5-10m。应测出目标物最浅点水深、目标物范围等。
软式扫海具示意图
(3)扫海具扫测。扫海具扫测按扫具性质分为软式扫海具扫测和硬式扫海具扫测两种。前者适用于有概位的沉船、沉没的浮筒、沉石等小面积水底障碍物的搜寻,后者适用于新建码头前沿和港池(平坦)水域的通航前扫测。软式扫海具扫测是由扫绳及拖索组成,扫绳所挂铅质坠锤,在两端的较重,中间的可适量减轻,以能坠绳沉底即可。
(4)磁力仪探测。磁力仪适用于水下铁磁性障碍物(如沉船、遗锚、管道、废弃钻井设备等)产生的磁异常探测等工作。
● 助航标志测量
助航标志指浮标、定向信标、灯塔、灯桩、导标、无线电定位系统以及其他标绘在海图上的有关航行安全的设备或标志。其作用是确定航道方向,反映航道宽度,标示航道上的水下障碍物,引导舰船安全航行。
(1)陆上助航标志测量
陆上助航标志测量包括测定助航标志位置和高度。
① 位置测定。灯塔、灯桩、立标等助航标志应按照测图点精度要求测定其准确位置。对测深及航海有使用价值的天然目标如海上独立岩峰、礁石、山顶独立石等显著物标的位置测定精度可放宽一倍,两组观测值坐标互差不应超过 2m。导标、测速标等成对的标志,其中一点必须设站观测,前后导标的真方位角须由直接观测的角度算出。
② 高度测定。灯塔、灯桩的灯光中心高度从平均大潮高潮面起算,同时还应测量灯塔底部高程。
(2)水上浮标测量
由于水上浮标随海流和潮汐变化,浮标的实际位置以锚为中心在一定范围内移动,所以应测定其平流时的位置和最大涨落潮时的旋回半径。浮标的位置测定可采用在岸上交会法和用测量船只靠近浮标直接测定两种方法。
● 底质探测
底质探测是指对海底表面与浅层沉积物性质进行探测,是为了获得船舶航行、锚泊所需的海底表层底质分布的资料。水深在 100m 以内的海区均需探测海底表层底质。
(1)探测方式
底质探测一般采用机械式采泥器、超声波探测等方式。机械式采泥器具包括水铊、测深杆、采泥器、重力式取样管和底质采集器。超声波探测底质主要使用单波束测深仪、侧扫声纳、浅地层剖面仪等。
(2)探测密度
底质探测的密度根据海区的重要程度和底质情况而定。底质点的密度一般为图上 25cm2有一底质点;航道、锚地、码头附近,以及重要的礁石周围和底质变化复杂的海区,一般为图上 4-9cm2有一底质点;在底质变化不大的海区可以 50-100cm2有一个底质点。底质测定时必须定位,特殊深度和各种航行障碍物均应探测底质。
● 干出滩及海岸地形测量
干出滩(又称潮间带)是指海岸线至水深零米线之间的海滩,高潮时被海水淹没,低潮时露出,干出高度是深度基准面以上的高度。干出滩在军事上具有重要意义,必须正确测绘和表示。海岸线以平均大潮高潮时所形成的实际痕迹进行测绘。明礁指露在平均大潮高潮面以上的孤立礁石,干出礁指平均大潮高潮面以下、深度基准面以上的孤立礁石。
(1)干出滩测量
干出滩的性质、范围、地形、干出高度(从深度基准面起算),可采用地形测量方法或水深测量方法测定。对于范围不大的干出滩,在测量海岸线的同时,在其测站上即可进行干出滩测量;对于大面积干出滩一般采用断面线法进行测量,断面线一般应垂直海岸线布设。
重要的大面积干出滩的地形测量,可采用水深测量和航空摄影测量相结合的方法进行。在高潮时进行水深测量,以求得断面点的干出深度;低潮时进行航空摄影测量,以判读干出滩上地形起伏和微地貌特征。内业处理时,根据两种资料进行综合,绘制干出滩上的地形图。
干出滩按其性质可分为岩石滩、珊瑚滩、泥滩、沙滩、砾滩、泥沙混合滩、沙泥混合滩、沙砾混合滩以及芦苇滩、丛草滩、红树滩等。对各种干出滩的性质,必须说明注记。当干出滩上为两种(含)以上性质时,必须分别测绘。干出滩的外边缘采用水深测量资料。凡在测图板以内的明礁、干出礁均应测定其位置、高程(或干出高度)。
(2)海岸地形测量
海岸地形测量指对海岸线位置、海岸性质、沿岸陆地和海滩地形进行测量。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 1 cm;小于 1:1 万比例尺为图上 0.5 cm。密集城镇及居民区可向陆地测至第一排建筑物。海岸线以上部分,按国家相应比例尺地形图航空摄影测量规范执行,当有同比例尺或大比例尺最新地形资料可利用时,可只对最新变化进行修测。海岸线以下测至半潮线,与水深测量成果图相拼接。码头地区应测量完整,需要取舍时,应保留对航海有意义的全部要素,突出显示
海岸线。
海岸地形图测量可选用全站仪极坐标法、GNSS 测量法、航空摄影测量法等方法。海岸线应进行实测。海岸线可根据海岸的植物边线、土壤和植被的颜色、湿度、硬度以及流木、水草、贝壳等冲击物来确定位置。在河口地区测绘海岸线时,潮差较大的地区,按平均大潮高潮线测绘;在河水影响大于潮汐影响的河口内部地段,则以河水的常水位(一年大部分时间平稳的水位)作为河岸线。海岸测量位置最大误差不得大于图上 1.0mm,其转折点的位置误差不得大于图上 0.6mm。图上实测的海岸线位置与其他地物位置发生矛盾时,不得移动海岸线位置。陡岸、堤岸均须注记比高,测注精度为 0.1m,注记位置应选择在陡岸的最高处。