海洋測繪發(fā)展精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的海洋測繪發(fā)展主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：海洋測繪發(fā)展范文

關(guān)鍵詞：海洋測量；多波束測深系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理；現(xiàn)狀分析；發(fā)展趨勢

一、多波束測深系統(tǒng)理論概述分析

多波束測深是水聲技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)和數(shù)字化傳感器技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。測深時，載有多波束測深系統(tǒng)的船，每發(fā)射一個聲脈沖，不僅可以獲得船下方的垂直深度，而且可以同時獲得與船的航跡相垂直的面內(nèi)的幾十個水深值。多波束測深系統(tǒng)一般由窄波束回聲測深設(shè)備（換能器、測量船搖擺的傳感裝置、收發(fā)機(jī)等）和回聲處理設(shè)備（計算機(jī)、數(shù)字磁帶機(jī)、數(shù)字打印機(jī)、橫向深度剖面顯示器、實時等深線數(shù)字繪圖儀、系統(tǒng)控制鍵盤等）兩大部分組成。

二、多波束測深的工作原來和技術(shù)概況

1.多波束測深工作原理

多波束測深聲納是一種大型組合設(shè)備，除其系統(tǒng)本身外，還包括定位、羅經(jīng)、船姿傳感器、聲速剖面儀、數(shù)據(jù)采集工作站和繪圖儀等配套設(shè)備。多波束系統(tǒng)和傳統(tǒng)的單波束回聲測深儀從原理上講沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是多波束系統(tǒng)的換能器是由多個換能器單元組成的陣列，工作時能同時發(fā)射多個波束和接收多個波束，對海底進(jìn)行條帶式測量。

2.多波束測深技術(shù)概況

多波束條帶測深系統(tǒng)是一種高效的海底地形測繪設(shè)備，它是在單波束回聲測深儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。多波束測深系統(tǒng)是利用安裝于船的龍骨方向上的一條長發(fā)射陣，向海底發(fā)射一個與船龍骨方向垂直的超寬聲波束，并利用安裝于船底的與發(fā)射陣垂直的接收陣，經(jīng)過適當(dāng)處理形成與發(fā)射波束垂直的許多個預(yù)成接收波束，從而當(dāng)測深系統(tǒng)在完成一個完整的發(fā)射接收過程后，形成一條由一系列窄波束測點組成的，在船只正下方垂直航向排列的測深剖面。

由于各波束空間上呈扇形排列，波束指向角自中央波束向邊緣波束逐漸增大，因此回波信號自中央波束開始主要為反射波，向兩側(cè)逐漸過渡到散射波。如上所述，振幅檢測法在單波束測深儀中是一種成功的海底信號探測方法，其原因是單波束測深儀的回波信號主要是反射波。在多波束測深系統(tǒng)中，當(dāng)波束指向角不斷增大時，回波的反射波振幅將迅速減小，反射波的尖脈沖形態(tài)也將隨之趨于模糊。當(dāng)波束指向角還不十分大時，減小了的反射波振幅還可以用變振幅強(qiáng)度處理方法來檢測，但當(dāng)波束指向角足夠大時，微弱的反射波信號在背景噪聲中將變得無法檢測。因此在多波束系統(tǒng)的回波信號檢測方法中除了使用振幅檢測法外，一般還使用相位檢測法。相位檢測法利用相干原理，通過比較換能器兩個給定接收單元之間的相位差的方法來檢測波束的到達(dá)角。

二、多波束測深系統(tǒng)發(fā)展階段

1.SEABEAM 1000系列為代表的第一代產(chǎn)品，它的波束數(shù)少、掃幅寬度僅6O度，集成度低，水深數(shù)據(jù)不能實時處理。

2.SEABEAM 2000 系列、ATLASHYDROSWEEP和SIMRAD EM12為代表的第二代產(chǎn)品，采用了P30大規(guī)模集成電路和DSP技術(shù)，波束數(shù)達(dá)到121個，波束角寬2。，數(shù)據(jù)實時和后處理軟件成熟。

3.SIMRADEM 120和RESON SeaBm 8150深水多波束測深系統(tǒng)為代表的第三代產(chǎn)品，采用了超大規(guī)模集成電路和速度更快的DSP板，波束數(shù)達(dá)到191個或更多，波束角寬0.5―1度，實現(xiàn)全姿態(tài)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)實時和后處理軟件更加成熟。

4.近年剛出現(xiàn)的SIMRAD EM122深水多波束測深系統(tǒng)和EM710被稱為第四代產(chǎn)品，采用寬帶技術(shù)、近場自動聚焦和水體顯示等技術(shù)，提高了聲吶性能，波束數(shù)更多，測深點更密，集成度也更高。相比較EM120系統(tǒng)EM122系統(tǒng)標(biāo)稱指標(biāo)覆蓋寬度最大37 km，單次發(fā)射形成兩行共576個波束，可加密至864個測深點，波束角寬最小可達(dá)0.5×1度，該系統(tǒng)目前正在推廣階段。

四、多波束測深系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的發(fā)展趨勢

1.聲速及聲線跟蹤

現(xiàn)有的聲速經(jīng)驗?zāi)Ｐ捅容^多，這為深度的計算精度提高提供了寶貴的理論依據(jù)。但由于這些模型均為特定情況下的聲速計算模型，計算所得聲速彼此之間也存在著一定的差異，對波束腳印的歸位計算帶來了一定的困難?？紤]多波束系統(tǒng)的應(yīng)用范圍廣，涉及海域的水文因素變化復(fù)雜等特點，為此尋求一種適合多波束的最優(yōu)聲速經(jīng)驗?zāi)Ｐ鸵殉蔀槭滓n題。

2.多波束輔助參數(shù)的測定和濾波

多波束是一個由多傳感器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，最終測量成果質(zhì)量不但取決于系統(tǒng)自身的測量數(shù)據(jù)質(zhì)量，還取決于輔助傳感器測量參數(shù)的精度，因此，開展諸如導(dǎo)航定位技術(shù)、聲速改正技術(shù)、潮汐改正技術(shù)以及換能器吃水改正技術(shù)等與多波束測深相關(guān)的專項技術(shù)研究，也是多波束數(shù)據(jù)處理未來面臨的主要任務(wù)。

3.深度數(shù)據(jù)濾波

測量過程中白噪聲和海況的影響以及參數(shù)設(shè)置的不合理等，都將會導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)中出現(xiàn)假信號，形成虛假地形，從而使繪制的海底地形圖與實際地形存在差異。為了提高測量成果的可靠性，必須消除這些假信號，因此需不失時機(jī)地展開測深異常數(shù)據(jù)的定位研究，對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的編輯，剔除假信號，為后處理成圖做好準(zhǔn)備。深度測量誤差不僅包含粗差和隨機(jī)誤差，還包含了系統(tǒng)誤差，某些情況下，系統(tǒng)誤差的影響還相當(dāng)顯著。

4.圖像處理

反向散射強(qiáng)度是多波束系統(tǒng)中又一類重要測量參數(shù)，由于數(shù)據(jù)量龐大，國內(nèi)許多用戶很少采集這方面的數(shù)據(jù)，對其圖像的研究也少有文獻(xiàn)。其實，多波束聲納圖像與遙感圖像、雷達(dá)圖像等除形成機(jī)理存在差異外，圖像的處理思想基本相同。多波束圖像由于形成機(jī)理、環(huán)境噪聲等與其它圖像還存在著很大的差異，因此，在現(xiàn)有的圖像處理方法中研究適合多波束聲納圖像處理的最優(yōu)方法是圖像數(shù)據(jù)處理研究中的一個重要問題。

5.多波束數(shù)字信息與側(cè)掃聲納圖像信息的融合

同多波束系統(tǒng)一樣，側(cè)掃聲納也可對海底進(jìn)行全覆蓋式測量。兩類設(shè)備的應(yīng)用，對實現(xiàn)海底地形地貌的認(rèn)識起著十分重要的作用。多波束系統(tǒng)既可獲得高密度、高精度的測點位置信息，又可獲得海底圖像信息，但由于分辨率的限制，一般情況下，成像質(zhì)量較差；而側(cè)掃聲納則以成像為主，可獲得高分辨率的海底影像，但僅能給出描述海底地貌、地物的概略位置。多波束能夠給出海底地物的位置、大小等定量分析數(shù)據(jù)，但在對海底的定性分析方面還存在不足；而側(cè)掃聲納則可根據(jù)圖像的明暗程度反演海底地質(zhì)組成，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行地質(zhì)分類和定性分析，但卻難以利用概略的位置信息進(jìn)行精確的量化分析。

總結(jié)：多波束測深聲納系統(tǒng)通過在指定空間預(yù)成多個波束，當(dāng)目標(biāo)回波信號入射到線列陣時，通過多個波束響應(yīng)向量對基陣接收信號進(jìn)行相位或時延加權(quán)補償，即可確定出信號的入射方向，并里用能量中心收斂法對回波信號進(jìn)行處理、計算，繼而判斷出目標(biāo)的方位。從以上工作原理部分的介紹可以看出， 多波束條帶測深技術(shù)是一種綜合水聲、衛(wèi)星通訊、儀器儀表、計算機(jī)等多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)。通過對多波束測深現(xiàn)狀和數(shù)據(jù)處理等方面的分析，希望對我國未來海洋多波束測深做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]黃謨濤.多波束測深技術(shù)研究進(jìn)展與展望[J].海洋測繪，2000，78（3）：2―7.

[2]趙會濱，徐新盛，吳英姿.多波束條帶測深技術(shù)發(fā)展動態(tài)展望[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報，2001， 22（2）

第2篇：海洋測繪發(fā)展范文

[關(guān)鍵詞]導(dǎo)航 衛(wèi)星 海洋測繪

[中圖分類號] P229 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-11-139-1

我國作為領(lǐng)土面積世界第三的大國，其水域面積更是達(dá)到了270550平方公里。在這樣遼闊的一片海域中，有著大量的島嶼，還有約1.8萬公里的漫長海岸線。

因此海洋測繪工作便成為了維護(hù)我國安全和開發(fā)海洋資源的一項重要任務(wù)。

不管是海上交通、建設(shè)，還是針對海洋環(huán)境的保護(hù)等等，海洋測繪都發(fā)揮著不可替代的作用。

1海洋測繪的方法

海洋測繪是以海洋水體和海底為對象所進(jìn)行的測量和海圖編制工作。

海洋測繪主要包括海道測量、海洋大地測量、海底地形測量、海洋專題測量，以及航海圖、海底地形圖、各種海洋專題圖和海洋圖集等的編制，測量方法主要包括海洋地震測量、海洋重力測量、海洋磁力測量、海底熱流測量、海洋電法測量和海洋放射性測量。

在海洋調(diào)查中，廣泛采用無線電定位系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

隨著導(dǎo)航衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展，高精度、廣覆蓋、全天候、方便可靠的衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，在海洋測繪中發(fā)揮著越來越重要的作用。

2導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)展和應(yīng)用

2.1子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

伴隨著人類歷史上第一顆人造衛(wèi)星的發(fā)射成功，人類開創(chuàng)空間技術(shù)迎來了嶄新的時代。而衛(wèi)星多普勒定位也應(yīng)運而生，根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，我們可以很明確的確定地面觀測站中心的坐標(biāo)。

而后經(jīng)過不斷的實驗，在1963年第一顆子午工作衛(wèi)星成功升空，而后又相繼發(fā)射了5顆子午工作衛(wèi)星，在我們的上空形成了一個子午衛(wèi)星星座。在子午工作衛(wèi)星的信號覆蓋下，我們可以精確的導(dǎo)航定位海洋上的任何運動載體，還能用于地心坐標(biāo)、海洋大地等測量。我國于20世紀(jì)70年代中期引進(jìn)衛(wèi)星多普勒接收機(jī)，在1987年形成了覆蓋我國整個陸地海洋的定位網(wǎng)，為海洋測繪帶來了極大的便利。

2.2GPS和GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和隨后發(fā)展的GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)作為多普勒定位的升級版，24顆工作衛(wèi)星覆蓋全球，基本做到隨時隨地高精度定位。

由于GPS和GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)比之前的多普勒定位更加的精密準(zhǔn)確，因此在海洋大地的測量和水下地形測量、海界劃分、航道漁業(yè)測量、海上資源開發(fā)利用等都起到了普遍的應(yīng)用。而雙星系統(tǒng)的存在，更好的保障了導(dǎo)航衛(wèi)星的可靠性。

2.3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

繼美國的GPS和俄羅斯的GLONASS全球定位系統(tǒng)之后，我國也著手自主研發(fā)并實施了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止的軌道衛(wèi)星組成，分為空間端、地面端、和用戶端三個重要部分，在2011年12月27日開始為我們提供連續(xù)的導(dǎo)航定位與服務(wù)。

除了可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并獨具短報文通信能力。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是獨立自主、技術(shù)先進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)，已經(jīng)成為我國重要的空間和信息化基礎(chǔ)設(shè)施，在交通、通信、電力、金融、氣象、海洋、國防等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

2.4衛(wèi)星導(dǎo)航差分系統(tǒng)

隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展，差分技術(shù)被廣泛應(yīng)用。衛(wèi)星定位精度也從最初的米級、分米級到最近的厘米級，使得導(dǎo)航衛(wèi)星的應(yīng)用更加廣泛。

從1995年開始，中國海事局等15個單位聯(lián)合在我國各海域建立了一系列航海無線電信標(biāo)播發(fā)臺，構(gòu)成了一個中國沿海RBN-DGPS系統(tǒng)，GPS定位精度達(dá)到亞米級。對于海域定位、航道測量、船舶進(jìn)出港等導(dǎo)航定位，以及海上資源的調(diào)查、海上救助、漁業(yè)等都有著深遠(yuǎn)的影響和幫助。而最近幾年建設(shè)的CORS系統(tǒng)更是將GPS定位的精度提高到了厘米級，極大得提高了海洋測繪的能力和效率。

3展望

我國在GPS應(yīng)用水平和產(chǎn)業(yè)化水平與發(fā)達(dá)國家還有很多差距，雖然中國也有自己的衛(wèi)星定位――北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，但只能定位自己國家及周邊國家和地區(qū)，而且民用化程度不高，定位精度也有待進(jìn)一步提高。GPS系統(tǒng)占據(jù)了我國95%的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)，其系統(tǒng)體系和產(chǎn)品體系都十分成熟，對我國北斗系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣都有著一定的抑制作用。

但是伴隨著北斗系統(tǒng)的發(fā)展和完善，GPS新技術(shù)如單點精密定位、網(wǎng)絡(luò)RTK等技術(shù)的實現(xiàn)和應(yīng)用，使得我們能夠真正的在廣闊的海域?qū)崿F(xiàn)快速而又高精度的動、靜態(tài)定位測量，海洋測繪將會進(jìn)入一個新的里程，也將在我國建設(shè)海洋強(qiáng)國的道路上發(fā)揮巨大作用。

4結(jié)束語

由于我國海岸線漫長，海域遼闊，因此島嶼也異常眾多。在眾多島嶼之中，大約有四百多個島嶼是有人居住的。而且在幅員遼闊的海域下面還包含了大量的石油、天然氣等資源，并且我國大部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市都處于沿海線上，這眾多因素綜合在一起令我們不得不重視海域的測繪與管理，也給海洋測繪賦予了更為重大的意義。

而今伴隨著信息技術(shù)、空間技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)航衛(wèi)星定位的精度和可靠性進(jìn)一步提高，我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全面運行。我國的海洋測繪發(fā)展將會迎來一個嶄新的局面。

參考文獻(xiàn)

[1]翟國君，黃謨濤，歐陽永忠等.海洋測繪的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].測繪通報，2001（6）：7～9.

[2]陳俊勇.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)展及其對導(dǎo)航定位的改善[J].大地測量與地球動力學(xué)，2009.

[3]張淼艷，張軍，朱衍波.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)HDOP和VDOP的研究[C].遙測遙控，2009.

第3篇：海洋測繪發(fā)展范文

關(guān)鍵詞：多波束測量；海洋測繪；調(diào)整策略

多波束測深是當(dāng)代海洋基礎(chǔ)勘測技術(shù)中的一項高新技術(shù),是計算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)和數(shù)字化傳感器技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。在各種海洋調(diào)查測量中,如海道測量、海洋工程(包括水下鉆探、海底管道、電纜、疏浚、填海工程測量)、地質(zhì)編圖(包括礦物探查、研究、電子海圖制作)、軍事應(yīng)用(包括掃雷)、其它調(diào)查任務(wù)(沉船考古、生物棲息地的地形研究)等領(lǐng)域,多波束勘測技術(shù)都有著巨大的優(yōu)勢,并得到了廣泛的應(yīng)用。

1.多波束測深系統(tǒng)

1.1多波束測深系統(tǒng)是利用多波束原理進(jìn)行海底測圖和測量海底地貌的寬條帶回聲測深系統(tǒng)，是水聲技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)和數(shù)字化傳感器技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。其工作原理通過聲波發(fā)射與接收換能器陣進(jìn)行聲波廣角度定向發(fā)射、接收,在與航向垂直的垂面內(nèi)形成條幅式高密度水深數(shù)據(jù),能精確、快速地測出沿航線一定寬度條帶內(nèi)水下目標(biāo)的大小、形狀和高低變化,從而精確可靠地描繪出海底地形地貌的精細(xì)特征。與單波束回聲測深儀相比,多波束測深系統(tǒng)具有測量覆蓋范圍大、測量速度快、精度和效率高、記錄數(shù)字化和實時自動繪圖等優(yōu)點。

1.2測深時，載有多波束測深系統(tǒng)的船，每發(fā)射一個聲脈沖，不僅可以獲得船下方的垂直深度，而且可以同時獲得與船的航跡相垂直的面內(nèi)的幾十個水深值。多波束測深系統(tǒng)一般由窄波束回聲測深設(shè)備（換能器、測量船搖擺的傳感裝置、收發(fā)機(jī)等）和回聲處理設(shè)備（計算機(jī)、數(shù)字磁帶機(jī)、數(shù)字打印機(jī)、橫向深度剖面顯示器、實時等深線數(shù)字繪圖儀、系統(tǒng)控制鍵盤等）兩大部分組成。

1.3測深系統(tǒng)的回聲處理設(shè)備較多。計算機(jī)可按預(yù)先給定的程序?qū)Ω鞣N數(shù)據(jù)和參數(shù)在船上實時處理；數(shù)字磁帶機(jī)按規(guī)定的格式記錄時間、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、羅經(jīng)航向、縱橫搖擺以及各波束測得的水深和相對于船的橫向距離等有關(guān)數(shù)據(jù)，以便后期處理；數(shù)字打印機(jī)可根據(jù)需要對所有記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控；顯示器對系統(tǒng)的模擬輸出進(jìn)行監(jiān)視，直觀顯示橫向深度剖面（海底輪廓線圖）；數(shù)字繪圖機(jī)沿校正過的航跡標(biāo)繪出等深線圖，實時判讀海底地貌的輪廓。

1.4多波束測深系統(tǒng)同單個寬波束的回聲測深儀相比，具有橫向覆蓋范圍大（為深度的幾倍），波束窄（約為3°～5°），效率高等優(yōu)點。適用于海上工程施工區(qū)和重要航道的較大面積的精確測量，也可以用于精確測定航行障礙物的位置、深度。它能繪出海底三維圖形，消除了使用側(cè)掃聲吶時判讀的困難。有的系統(tǒng)還可在冰覆蓋區(qū)使用。

2.目前的多波測量技術(shù)與海洋測繪工序技術(shù)體系

海洋測量、數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品化是海洋測繪體系的三個核心環(huán)節(jié)，它們相互依存，相互影響，共同發(fā)展。目前海洋測繪體系已完成了數(shù)字化技術(shù)改造，目前由控制、水深、地形等的測量到海圖的編輯、加工和出版，全部實現(xiàn)了數(shù)字化。可是與紙質(zhì)海圖的工序相比，目前的海洋測繪的供需變化卻不大，根本原因是由于整個技術(shù)的改造是參照紙質(zhì)海圖的工序?qū)嵤┑摹?/p>

水深測量是海洋測繪的核心技術(shù)，目前由于單波束到多波束測量方式的改變，水深測量技術(shù)發(fā)生了重大的變革，實現(xiàn)了壘覆蓋的海底地形測量?？墒?，如果不考慮改變目前的測量工序和要求，不僅不會減少海圖產(chǎn)品化的時間和擴(kuò)大海洋測繪產(chǎn)品的多樣性。相反，由于數(shù)據(jù)量太大，卻會增加海圖出版機(jī)構(gòu)的負(fù)擔(dān)。

3.多波柬測量技術(shù)與海洋測繪工序的技術(shù)調(diào)整

多波束測量系統(tǒng)是計算機(jī)、導(dǎo)航定位與數(shù)字化傳感器技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。通過安裝在測船底部的探頭發(fā)射和接收聲波信號，由聲波在水體中的傳播時間與聲速乘積即可計算出水深。探頭由發(fā)射探頭和接收換能器組成，有多達(dá)126個相互獨立的接收換能器(定向旋轉(zhuǎn)發(fā)射126個波束)；接收信號通過聲納處理器再傳到計算機(jī)。

多波束系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng)測深方法，在波束形成理論、勘測技術(shù)、校正與處理方法上形成了自身復(fù)雜的特點，在測量中需要加以注意，否則將嚴(yán)重影響勘測精度。

3.1多波束測量技術(shù)的影響因素

多波束測深系統(tǒng)采取多組陣和廣角度發(fā)射與接收，形成條幅式高密度水深數(shù)據(jù)，是計算機(jī)、導(dǎo)航定位與數(shù)字化傳感器技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。由于多波束系統(tǒng)橫向、縱向測點都十分密集，這就需要由高精度GPS定位系統(tǒng)與之相配套。否則將造成測點位置錯位，失去多波束系統(tǒng)勘測的意義，井使海底地形失真或畸變。因此，必須嚴(yán)格測量各個坐標(biāo)定位數(shù)據(jù)，保證測量精度，以實現(xiàn)最佳（下轉(zhuǎn)第82頁）（上接第80頁）的測量結(jié)果。

對多波束精度的影響因素主要包括：不同水域環(huán)境的音速對波束傳播的影響、GPS定位對--坐標(biāo)精度的影響、測船中換能器的相對位置，以及潮位改變對水深的影響等等。以坐標(biāo)系的影響為例，由于多波束測深采用廣角度定向發(fā)射、多陣列信號接收和多個波束的形成及處理等技術(shù)，為了更好的說明波束的空間關(guān)系和波束海底投影點的空間位置，首先必須定義好多波束測船參考坐標(biāo)系。多波束系統(tǒng)的換能器不論是固定還是便攜式安裝，其相對測量船的位置總是不變的，因此測量船是多波束勘測最現(xiàn)實的參考工作平臺?？紤]到波束空間角度表達(dá)的便利，一般測量船參考坐標(biāo)系原點選擇在換能器對稱中心，船只橫向左舷方向為x軸，船只縱向船頭方向為Y軸，船只鉛垂向下為z軸。另外，運動傳感器要嚴(yán)格安裝在與船中軸平行的地方。多波束船參考坐標(biāo)系是一種三坐標(biāo)軸與船固定并隨著船只運動而運動的坐標(biāo)系，它使得多波束各測深點的相對位置與測量船只定位系統(tǒng)的大地空間位置建立了聯(lián)系，同時也為進(jìn)行傳只補償提供了空間關(guān)系和基本方法。因此，以上的坐標(biāo)定位數(shù)據(jù)必須嚴(yán)格準(zhǔn)確的測量。

通過實踐試驗可知，利用多波束測深系統(tǒng)，對聲速、導(dǎo)航系統(tǒng)的定位、參考坐標(biāo)系及潮位等影響因子加以注意，采用合理的測量方法以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)處理，完全能夠測得準(zhǔn)確可靠的水下地形圖，發(fā)現(xiàn)水下地形的細(xì)微變化。

3.2海洋測繪工序的技術(shù)調(diào)整

由于技術(shù)工序的調(diào)整和測量重點的改變，必然導(dǎo)致海洋測繪方法和技術(shù)的變革，大量的成熟技術(shù)需要攻克，部分理論和方法需要修正。

多波束測量具有全覆蓋、數(shù)據(jù)量大的特點，不改變目前的水深測量工序，要由多波束測量的源數(shù)據(jù)形成一個符合海圖要求的水深數(shù)據(jù)是特別困難的，會極大地增加由水深測量到海圖產(chǎn)品的時間差。結(jié)合Ns(航海表面)和H-Cell(按海圖綜合的方法由NS抽取的水澡點和等深線，同時疊加障礙物等要素組成的海圖出版中的重要工序)的概念，同時參考NOAA(美國國家海洋大氣管理局)的方式，調(diào)整了目前的水深測量工序。具體修測體系：

(1)水深測量數(shù)據(jù)改正和計算誤差，形成網(wǎng)格化的NS。

(2)按照自動綜合方法，由NS形成水深點和等深線H-Cel；

(3)障礙物探測數(shù)據(jù)改正，形成一個障礙物H-Cdll；

(4)不同的H-Cell疊加，嵌入海圖的數(shù)據(jù)庫，完成海圖數(shù)據(jù)的修鍘。

第4篇：海洋測繪發(fā)展范文

[關(guān)鍵詞]近岸海洋；水深測量；研究

中圖分類號：P229 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0337-01

海洋勘察測繪是建設(shè)海洋強(qiáng)國的基礎(chǔ)性工作，也是開發(fā)利用海洋自然資源與空間資源的根本保障工作。盡管相關(guān)的規(guī)范對于水深測量數(shù)據(jù)誤差規(guī)定可以0.2m范圍內(nèi)，但水深測量的誤差控制直接影響近海工程尤其是疏浚工程的經(jīng)濟(jì)效益，控制水深測量誤差對于減少工程建設(shè)時的人力物力浪費現(xiàn)象進(jìn)而達(dá)到提高工程效益的目的是相當(dāng)重要的。

一、水深測量誤差的原因分析及措施

1、水深測量誤差原因分析

測量數(shù)據(jù)的誤差一般由系統(tǒng)誤差和人為誤差共同影響而成的。對于改正水深測量誤差，主要是關(guān)注其系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)誤差影響因素一般包括儀器因素、聲速因素、海況因素和船只因素等；而人為誤差則是由不同的操作人員的技術(shù)水平及職業(yè)道德所決定的。

儀器因素主要指的是測深儀的相關(guān)的性能以及與其相配套的系統(tǒng)所造成的誤差引起的水深測量誤差，往往是引起水深測量誤差的主要因素。某些型號的測深儀接受自身反射聲波的精度不一樣，當(dāng)測深船在航行過程中，水中存在的障礙物會影響聲波的反射情況，而測深儀對這類假聲波不能做出正確的區(qū)分，從而影響水深測量的數(shù)據(jù)結(jié)果；另外測深儀可能由于使用時間超過其額定使用壽命導(dǎo)致其內(nèi)部的元器件松動或老化，從而造成發(fā)出的波束以及儀器運轉(zhuǎn)速度出現(xiàn)不規(guī)則的變化，從而對水深測量數(shù)據(jù)的精度造成直接影響。

通常采用的走航式水深測量方法，對聲波的靈敏度依賴較大，因此，聲波因素也是影響水深測量誤差大小的重要因素。對于不同情況的海水環(huán)境、氣候條件，水深測量之前聲速設(shè)置精度對測量結(jié)果的影響是直接的。聲速的設(shè)置準(zhǔn)確與否需考慮海水鹽度大小、含例、氣壓以及海水的溫度等因素。一般認(rèn)為當(dāng)海水溫度升高一攝氏度時，聲波的傳播速度增加約4.5m/s。例如所測水深為10米時，其聲速按1490m/s和1500m/s兩種情況設(shè)置，所得水深結(jié)果一般相差達(dá)10厘米，誤差達(dá)1%，聲速對水深測量的精度影響較為明顯。

影響水深測量數(shù)據(jù)精度的海況因素包括海浪的大小和潮位觀測的精度。海浪的起伏對于水深測量結(jié)果影響一般在10cm-20cm之間。潮位觀測的精度受潮位站的位置條件和觀測者的技術(shù)水平有關(guān)，應(yīng)選擇在風(fēng)浪較小的區(qū)域進(jìn)行潮位觀測，觀測讀數(shù)應(yīng)取波峰、波谷讀數(shù)的平均值。

船只因素主要指的是船只的型號和測深儀換能器的安裝使用對水深測量誤差的影響。在海洋工程水深測量工作時選擇合適的船只型號很重要。一般在水深較淺、風(fēng)浪較小的海域進(jìn)行水深測量時，建議選用船體較短小、活動靈活的船只；在水深較深，風(fēng)浪較大海域進(jìn)行水深測量工作時，建議選擇吃水較深，穩(wěn)性較好的船只。測深儀換能器安裝于測深船只上時，需保證其處于垂直狀態(tài)，建議用重錘進(jìn)行檢查，否則影響水深測量數(shù)據(jù)結(jié)果，傾斜角度越大，水深測量數(shù)據(jù)誤差也越大。

2、減少水深測量誤差的措施

要減少水深測量過程中的誤差應(yīng)注意以下幾個方面：選擇對測量工作有利的氣象條件，盡量選擇風(fēng)力小、無浪的天氣；需盡量選用精度高、耐用性好、穩(wěn)定性能好的水深測量儀器；根據(jù)測區(qū)環(huán)境選擇合適的測量船，測深儀換能器盡量安置測量船重心位置，如使用大型測量船應(yīng)在測量前對船舶動吃水值進(jìn)行測定。

二、無驗潮模式與潮位改正模式的優(yōu)缺點與誤差分析

隨著全球定位技術(shù)以及RTK技術(shù)的發(fā)展，RTK測量技術(shù)在沿海近岸以及內(nèi)河航道的水深測量中的優(yōu)越性日益凸顯。RTK高程信號和Heave信號融合還可以提高最終測量成果的精度。RTK用于海洋測繪有兩種方式：架設(shè)基站方法和網(wǎng)絡(luò)RTK方法，架設(shè)基站發(fā)射功率高、信號強(qiáng)，一般不會發(fā)生信號中斷的情況，但是需要多一臺GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，還需要有專人看守，比較麻煩；CORS網(wǎng)絡(luò)RTK高程測量的中誤差為0.022米，只需要一張手機(jī)卡，在手機(jī)有信號的地方就可以實現(xiàn)測量，缺點是：有時會因為網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е滦盘栔袛啵盘栆坏┲袛嗑蜁斐蓴?shù)據(jù)的丟失，必須及時發(fā)現(xiàn)，測量船掉頭重新測量，這樣嚴(yán)重影響了施測效率。

潮位改正模式一般是用信標(biāo)機(jī)定位，用驗潮儀采集水面高程或直接讀取潮位數(shù)據(jù)。信標(biāo)機(jī)定位精度較低但對于海洋測繪精度足夠，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。

測量船在海上受涌浪的影響會發(fā)生傾斜，由于無驗潮模式用來計算水下高程的測量值是GPS橢球高經(jīng)過似大地水準(zhǔn)面精化后推算的85高程，而潮位改正模式使用的是海水面，二者受測船傾斜影響而產(chǎn)生的高程誤差不同，如圖1所示：測船受涌浪的影響而傾斜，圖上三角形的斜邊是聲線，根據(jù)相似三角形原理有：

（1）

其中H水：水面到海底的垂直高度，S水：測量水深記錄值，HG：GPS接收機(jī)到海底的高度，SG：GPS接收機(jī)到海底的測量記錄值。接收機(jī)為了得到良好的信號需要離開測船一定高度，所以SG>S水。

（SG―HG）>（S水―H水）（2）

從以上分析可知：記錄值與真實值的差距（誤差），無驗潮模式大于潮位改正模式，船舶橫搖縱搖對無驗潮模式測深精度影響更大。

三、驗證潮位改正精度的一種方法

海洋測繪是測量船在海面上測量海底相對于海水面的深度，而海水面由于日月引力的影響周而復(fù)始地做固定周期的升降運動，因此必須確定一個固定的深度基準(zhǔn)作為參考（如85高程基準(zhǔn)），一般選擇當(dāng)?shù)乩碚撋疃然鶞?zhǔn)面，將瞬時測量的水深值歸算到當(dāng)?shù)乩碚撋疃然鶞?zhǔn)面就需要設(shè)立驗潮站測量海面的瞬時高程值進(jìn)行潮位改正。潮位改正的目的是盡可能地消除測深數(shù)據(jù)中的海洋潮汐影響，將測深數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以當(dāng)?shù)乩碚撋疃然鶞?zhǔn)面為基準(zhǔn)的水深數(shù)據(jù)。 在實際測量中不可能觀測測區(qū)內(nèi)每一時刻的潮汐變化值，所以，水位觀測通常以“點”代“面”的改正方法。潮位改正方法主要有單站潮位改正法、線性內(nèi)插法、水位分帶法、時差法和參數(shù)法等，每種方法都有自己的假設(shè)條件，所以在水位改正時存在一定的誤差。

目前，我國對于水位改正的精度還沒有給出具體的規(guī)定，但是GB12327―1998《海道測量規(guī)范》給出了“相鄰驗潮站之間的距離應(yīng)滿足最大潮高差不大于1m，最大潮時差不大于2h，且潮汐性質(zhì)基本相同”的規(guī)定?？紤]到現(xiàn)在高速發(fā)展的海洋測繪技術(shù)以及儀器條件比頒布《海道測量規(guī)范》時要高許多，可以用外推法或者內(nèi)插法對潮位數(shù)據(jù)的精度進(jìn)行一定的評估，具體方法是：在確立驗潮站布設(shè)方案之后，在呈三角形設(shè)置的驗潮站中間位置投放一自容式驗潮儀（或者人工在測區(qū)內(nèi)的幾個小島上不同時間不同位置分別觀測7h）與水位分帶法計算的該位置的潮位值比較，以確定分帶法潮位改正的精度。

結(jié)論

海洋測繪是一門多傳感器協(xié)同作業(yè)的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，集GPS空間定位、海洋聲學(xué)測深、聲速測量、潮位測量等于一體，要提高海洋測繪數(shù)據(jù)精度必須從施測的每一個環(huán)節(jié)入手分析。換能器船舷安裝時測線方向應(yīng)該盡量設(shè)計與波向涌向一致；測船橫搖縱搖對無驗潮測深模式的影響較驗潮模式更大；潮位的內(nèi)插改正精度是可以通過多余觀測來實現(xiàn)評定的。

參考文獻(xiàn)

第5篇：海洋測繪發(fā)展范文

英文名稱：Acta Geodaetica et Cartographica Sinica

主管單位：中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會

主辦單位：中國測繪學(xué)會

出版周期：雙月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：

國內(nèi)刊號：

郵發(fā)代號：

發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時間：1957

期刊收錄：

CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(日)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

Caj-cd規(guī)范獲獎期刊

聯(lián)系方式

第6篇：海洋測繪發(fā)展范文

摘要:

多波束水柱數(shù)據(jù)攜帶了波束從換能器到海底的完整聲學(xué)信息，可用于探測海面至海底的聲照射目標(biāo)。通過對多波束原始水柱數(shù)據(jù)文件(*.all，*.wcd)解析，分析提取水柱數(shù)據(jù)繪制其航向剖面圖、垂直剖面圖和波束陣列圖。利用水柱影像分析工具可清晰判斷水體中目標(biāo)物的形狀、大小和位置，獲得傳統(tǒng)多波束深度測量無法探測到的細(xì)小特征。實例分析表明，研發(fā)的水柱影像分析工具在水柱成像及水體目標(biāo)探測識別中有著重要應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞:

海洋測量;多波束測深;水柱影像;水柱數(shù)據(jù);目標(biāo)探測

1引言

多波束聲納水柱影像在水下目標(biāo)探測中應(yīng)用廣泛［1］，可反映聲波穿透區(qū)整個水體中目標(biāo)物反射信息［2］。在探測航道礙航物［3］、沉船［4－5］、水雷和潛艇等民用和軍事目標(biāo)，監(jiān)測海底熱液噴口、氣層泄露［6］、海洋內(nèi)波［7］等海洋環(huán)境活動中有著重要作用和應(yīng)用前景。隨著多波束技術(shù)研究和硬件設(shè)備的發(fā)展，大部分多波束測量系統(tǒng)擁有測量水深數(shù)據(jù)同時記錄水柱數(shù)據(jù)的能力。國外研究者開始發(fā)掘其中的重要價值，Marques［8］研究表明多波束水柱影像可用于識別和精確定位海水中懸浮目標(biāo)，用于海洋學(xué)研究、海事搜救和打撈、軍事應(yīng)用以及地質(zhì)活動跟蹤。Auke［3］使用水柱數(shù)據(jù)分析了沉船桅桿等物體的成像和跟蹤能力。HugeClarke［4－5］等提出使用多波束水柱數(shù)據(jù)成像并改進(jìn)精化沉船的最淺深度。多波束水柱信息尚是一個新生事物，在目前國際上還未推廣應(yīng)用，國內(nèi)學(xué)者對其研究甚少。同時，許多廠商采集的水柱信息采用自定義的格式存儲，成像、處理與分析軟件極其缺乏。本文對KongsbergSimrad公司生產(chǎn)的EM系列多波束聲納系統(tǒng)采集的原始水柱數(shù)據(jù)文件(*.all和*.wcd)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、數(shù)據(jù)提取和水柱成像分析工具的設(shè)計與開發(fā)。將水體目標(biāo)以不同視野清晰顯示，輔助測量人員對目標(biāo)物的形狀、大小以及位置等信息進(jìn)行判斷，獲取傳統(tǒng)多波束深度測量無法探測的詳盡水體中目標(biāo)信息。

2水柱影像分析工具設(shè)計實現(xiàn)

分析工具基于MicrosoftVisualStudio2010MFC平臺進(jìn)行界面設(shè)計和程序?qū)崿F(xiàn)，分為顯示和分析兩個模塊。顯示模塊主要對航向、垂向以及波束陣列方式進(jìn)行影像顯示;分析模塊則提供在時間序列和角度序列上的數(shù)據(jù)變化信息，主要用于后續(xù)研究。為了使圖像能更清晰完整地反映水體中目標(biāo)特征，引入了圖像插值和灰度變換技術(shù)，進(jìn)一步提高了目標(biāo)識別率和成像效果。

2.1水柱成像原理

多波束聲納工作時，換能器發(fā)射基元陣列持續(xù)發(fā)射聲波，聲波從水體至海底經(jīng)過反向散射后，再由接收換能器對回波信號進(jìn)行接收。對于傳統(tǒng)的深度測量，僅探測代表波束腳印中心處的平均往返時間或相位變化［9］;而水柱數(shù)據(jù)則是采集沿探測波束方向上反向散射強(qiáng)度的時序觀測量，其采樣個數(shù)是同時水深測量的成百上千倍。在不考慮聲速、水深環(huán)境、海底起伏等因素下，隨著測量船的行進(jìn)，每條測線可獲得一個三角柱體，見圖1。水柱數(shù)據(jù)采集為等時間采樣模式，根據(jù)儀器設(shè)定的脈沖寬度和采樣頻率決定當(dāng)前水深環(huán)境下波束序列的采樣點個數(shù)，結(jié)合聲波在水中傳播速度以及波束入射角可計算當(dāng)前采樣點在換能器坐標(biāo)系下的位置，見公式(1)。R=n×ssf(1)式中，R為當(dāng)前采樣點到換能器的距離;n為波束采樣點點號;ss為聲波在海水中傳播速度;f為采樣點的采樣頻率。

2.2顯示模塊設(shè)計

根據(jù)不同視角將水柱影像成像設(shè)計為航向、垂向和波束陣列3個顯示模塊，分別與其水柱影像圖對應(yīng)顯示。測量船沿測線方向連續(xù)采樣時，將當(dāng)前測線下采集到的所有水柱采樣點按照其反向散射強(qiáng)度大小堆疊投影至YOZ平面(圖1)，即生成水柱影像航向圖(圖2(a));每一瞬時發(fā)射接收周期(Ping)下所有反向散射強(qiáng)度采樣點進(jìn)行歸位計算后全部繪制到XOZ平面(圖1)，即為水柱影像垂向圖(圖2(b));將當(dāng)前Ping下所有采樣點按照其所在波束角和采樣點號依次平行排列則生成波束陣列圖(圖2(c))。航向顯示模塊中可查看在當(dāng)前測線較長時間間隔下水柱中央內(nèi)部的變化，對水體中存在的連續(xù)目標(biāo)物及其走勢進(jìn)行整體觀察和判斷;垂向顯示模塊對采集的每Ping數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，可查看每一瞬時切面下水體內(nèi)部及海底信息;波束陣列圖則是將每Ping采集到的全部采樣點數(shù)據(jù)盡數(shù)展繪，可避免數(shù)據(jù)的遺漏。3個顯示模塊相互輔助可提高水柱影像目標(biāo)查找準(zhǔn)確性。

2.3分析模塊

為準(zhǔn)確判斷水體目標(biāo)物的位置和反向散射強(qiáng)度等信息，需要對其所在角度波束的時間序列以及其相同旅行時處的角度序列進(jìn)行分析。時間序列以波束傳播時間為橫坐標(biāo)，角度序列以波束角為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)均為反向散射強(qiáng)度(圖3)。通過垂向顯示模塊初步判斷目標(biāo)物存在，選擇目標(biāo)物所在同范圍曲線，根據(jù)角度序列圖中峰值位置判斷目標(biāo)物所在波束角，選擇目標(biāo)所在角度的時間序列圖，精確判斷目標(biāo)物位置。

3關(guān)鍵技術(shù)及主要功能

3.1八鄰域插值

采集的原始水柱文件中，反向散射強(qiáng)度數(shù)據(jù)是按照波束角和采樣點號依次排列的，當(dāng)歸算到直角坐標(biāo)系時，波束邊緣出現(xiàn)空值，導(dǎo)致影像顯示不完整，極大影響影像識別。因此，須對在波束角范圍內(nèi)的采樣空值點進(jìn)行插值。數(shù)據(jù)解析中已知強(qiáng)度值區(qū)間為－64～0dB，空值區(qū)為0。定義一個3×3插值算子，算子中心O處灰度值為f(O)，如果出現(xiàn)空值點，f(O)=0，此時取與空值點鄰近的8個采樣點中非空值的平均值作為f(O)的值(圖4)。此方法可將待插值點和其周邊采樣點值相關(guān)聯(lián)，符合坐標(biāo)轉(zhuǎn)化后的角度空值區(qū)的填補規(guī)律，十分便捷有效。插值前后細(xì)節(jié)區(qū)域?qū)Ρ刃Ч妶D5。

3.2影像增強(qiáng)

3.2.1灰度變換

水柱數(shù)據(jù)成像時，將反向散射強(qiáng)度數(shù)據(jù)與灰度數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，即可生成原始水柱影像(圖6(a))。此時影像直方圖中目標(biāo)灰度較為集中，且其灰度值總體較小，所成影像目標(biāo)與背景較為相近，難以區(qū)分，目標(biāo)成像不清晰。為使提升影像識別和細(xì)節(jié)表征能力，對原始影像進(jìn)行如下灰度變換:灰度取反(圖6(b))、灰度增加(圖6(c))、灰度減小(圖6(d))、線性增強(qiáng)(圖6(e))、直方圖均衡化(圖6(f))。取反變換是對原影像中的灰度進(jìn)行取反操作，實現(xiàn)底片效果;灰度增加和減小兩種變換是對影像加上或減去一定灰度值對其進(jìn)行再現(xiàn);線性變化是對所有灰度值乘上固定的系數(shù)，使灰度覆蓋范圍擴(kuò)大或縮小;直方圖均衡變換是通過使用累積分布函數(shù)見公式(2)對灰度值進(jìn)行“調(diào)整”，把原始圖像的灰度直方圖從比較集中的某個灰度區(qū)間變成在全部灰度范圍內(nèi)的均勻分布。Sk=255×∑kj=0njn(2)式中，k=0，1，2，...，L－1;Sk為均衡化后的灰度值;n為影像像素總數(shù);nj為影像中某個灰度色階j的像素數(shù)量;j的范圍為0～k;L為影像可能的灰度級數(shù)。

3.2.2變換效果分析

通過圖6中各種灰度變換后的水柱影像圖及其灰度直方圖，可以直觀看到灰度變換的效果。雖然灰度取反、增加和減小對影像可見度有部分改善，但線性增強(qiáng)和直方圖均衡化對影像優(yōu)化更加明顯。線性增強(qiáng)可根據(jù)用戶設(shè)定的縮放參數(shù)對圖像進(jìn)行灰度縮放，調(diào)整至最優(yōu)視圖。直方圖均衡化則表現(xiàn)了更優(yōu)秀的成像能力，增強(qiáng)對比度，大大減少對弱回聲目標(biāo)的遺漏現(xiàn)象。綜合比較后，直方圖均衡變換方法是適合水柱二維影像灰度變換較為理想的方法。分析工具提供了以上各種變換，用戶可根據(jù)需要選擇適宜的灰度變換方法。

4實例分析

本次實驗對象為1991年被作為休閑潛水設(shè)施沉沒的貨船MVG.B.Church，它沉沒區(qū)域的水深約為24～27m，船身長54m，甲板上繩索齊全，桅桿和吊艇架均完整存在。實驗對象在沉沒前被測量并拍照記錄，其突起物大小、特征和位置均有據(jù)可查。實驗多波束設(shè)備為EM3002型號，同時采集測深數(shù)據(jù)和水柱數(shù)據(jù)，原始水柱文件記錄數(shù)據(jù)類型為*.all格式。讀入文件后可在水柱影像分析工具的主界面看到航向和垂向兩個顯示模塊。航向顯示模塊中可觀察到沿航跡線方向上有疑似沉船目標(biāo)物的存在，并能看到其桅桿、繩索等細(xì)部特征物。在航向顯示窗口中選擇目標(biāo)Ping后即在下方窗口中顯示其垂向圖。本例為桅桿所在Ping，此時可在右側(cè)波束信息顯示區(qū)域得知桅桿所在Ping號為58131，其波束開角為129.66°，波束數(shù)為160個，當(dāng)前聲速值為1477.2m/s，采樣頻率為7146.5Hz，海底深度為26.7m。根據(jù)設(shè)計的深度拾取功能還可查看桅桿最淺點的深度值約為4.1m。若使用波束陣列顯示模塊，則可得到目標(biāo)Ping的波束陣列圖(圖2(c))。使用分析模塊對水柱影像進(jìn)一步分析時，可選擇指定波束角和相同范圍曲線，即得到相應(yīng)的時間序列圖和角度序列圖(圖3)。通過分析，可進(jìn)一步確定沉船細(xì)節(jié)部分所在波束角、相對于換能器的位置以及目標(biāo)物反向散射強(qiáng)度等重要信息。由于桅桿目標(biāo)較為細(xì)長，傳統(tǒng)的多波束測深時未能將其作為底部采樣值記錄或者將其作為噪聲點過濾，此時不能得到此區(qū)域正確的最淺深度，危及航行安全。而在水柱影像中能夠清晰觀察到桅桿的存在，并可通過分析工具判斷桅桿所在位置的最淺點。水柱影像圖中還可觀察到將環(huán)境噪聲和旁瓣噪聲的存在，如徑向噪聲、鏡面回波和第一回波。由于海底反射較為強(qiáng)烈，導(dǎo)致海底所在相同范圍曲線上所有采樣點反向散射強(qiáng)度值增加，繼而會掩蓋部分區(qū)域真實目標(biāo)。因此在水柱數(shù)據(jù)采集時，為保證水體目標(biāo)物擁有較好的可視度，應(yīng)使其分布在最小斜距范圍以內(nèi)。

5結(jié)束語

水柱影像提供了水體中目標(biāo)物更豐富的細(xì)節(jié)信息，可用來輔助多波束測深數(shù)據(jù)處理。但由于其數(shù)據(jù)量較大以及其格式的不統(tǒng)一，給研究者帶來了困難。本文介紹了一種多波束聲納水柱影像分析工具，可對*.all和*.wcd格式的原始水柱數(shù)據(jù)解析成圖。并使用八鄰域插值法以及直方圖均衡等灰度變換法對水柱影像可視度和目標(biāo)可見度進(jìn)行較大改善。同時，可對影像圖、時間序列和角度序列等原始數(shù)據(jù)進(jìn)行提取保存，為進(jìn)一步的分析研究奠定基礎(chǔ)。通過實例驗證了分析工具的功能性以及水柱影像的更為詳盡的細(xì)節(jié)記錄和重現(xiàn)能力，可作為輔助多波束測深以及水體目標(biāo)探測分析的有效工具。

參考文獻(xiàn):

［1］陽凡林，韓李濤，王瑞富，等．多波束聲納水柱影像探測中底層水域目標(biāo)的研究進(jìn)展［J］．山東科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2013，32(6):75-82．

［2］丁繼勝，董立峰，唐秋華，等．高分辨率多波束聲納系統(tǒng)海底目標(biāo)物檢測技術(shù)［J］．海洋測繪．2014，34(5):62-64．

［9］趙建虎．多波束測深及圖像數(shù)據(jù)處理方法［M］．武漢:武漢大學(xué)出版社，2006．

［10］丁繼勝，周興華，吳永亭，等．多波束回聲測深系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的分離提取方法［J］．海洋測繪，2006，26(4):33-35．

［11］王煜，趙英俊，陽凡林，等．EM300X系列多波束ALL數(shù)據(jù)格式解析［A］．山東科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2009，28(5):16-22．

第7篇：海洋測繪發(fā)展范文

一、測繪學(xué)的現(xiàn)展

空間技術(shù)，各類對地觀測衛(wèi)星使人類有了對地球整體進(jìn)行觀察和測繪的工具，好象可以把地球擺在實驗室進(jìn)行觀察研究一樣方便。由空間技術(shù)和其它相關(guān)技術(shù)，如由計算機(jī)、信息、通訊等技術(shù)發(fā)展起來的3S技術(shù)（GPS、RS、GIS）在測繪學(xué)中的不斷出現(xiàn)和應(yīng)用，使測繪學(xué)從理論到手段都發(fā)生了根本的變化。測繪生產(chǎn)任務(wù)也由傳統(tǒng)的紙上或類似介質(zhì)的地圖編制、生產(chǎn)和更新發(fā)展到地理空間數(shù)據(jù)的采集、處理和管理。GPS的出現(xiàn)革新了傳統(tǒng)的定位方式；傳統(tǒng)的攝影測量數(shù)據(jù)采集技術(shù)已由遙感衛(wèi)星或數(shù)字?jǐn)z影獲得的影像所代替，測繪人員在室內(nèi)借助高速高容量計算機(jī)和專用配套設(shè)備對遙感影象或信號記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行地表(甚至地殼淺層)幾何和物理信息的提取和變換，得出數(shù)字化地理信息產(chǎn)品，由此制作各類可供社會使用的專用地圖等測繪產(chǎn)品。我國960萬平方公里國土的國家基本地圖的成圖或更新周期可望從十幾年，幾十年縮短到幾年或更短，測繪業(yè)的體力勞動得到解放，生產(chǎn)力得到大的提高。今天，光纜通訊、衛(wèi)星通訊、數(shù)字化多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可使測繪產(chǎn)品從單一紙質(zhì)信息轉(zhuǎn)變?yōu)榇疟P和光盤等電子信息，產(chǎn)品分發(fā)可從單一郵路轉(zhuǎn)到"電路"(數(shù)字通訊和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳真)，測繪產(chǎn)品的形式和服務(wù)社會的方式由于信息技術(shù)的支持發(fā)生了很大變化，進(jìn)入了信息化的發(fā)展。當(dāng)前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)所有制成份和運行體制的改革，需要開放民用國家測繪產(chǎn)品；從技術(shù)方面看，西方國家衛(wèi)星測地技術(shù)可制作全球幾乎任一地區(qū)1米分辨率(相當(dāng)1∶1萬比例尺)的地圖，衛(wèi)星上的GPS又可將這種地圖納入全球參考框架和轉(zhuǎn)換為他們的國家坐標(biāo)系，中、小比例尺國家地圖的保密價值已大大降低；對于軍事敏感的重力數(shù)據(jù)，衛(wèi)星重力技術(shù)所發(fā)展的低階全球重力場模型已足夠用于他們的遠(yuǎn)程戰(zhàn)略導(dǎo)彈發(fā)射。目前全球高階重力場模型(如EGM96)分辨率已達(dá)50公里，已接近我國現(xiàn)有重力數(shù)據(jù)的分辨率，其保密價值也需要重新評估。這一形勢使絕大部份測繪產(chǎn)品可以作為普通商品服務(wù)于全社會，測繪業(yè)從單一國家事業(yè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣髁x市場經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)，這無疑為測繪學(xué)的發(fā)展注入了新的活力和擴(kuò)大了發(fā)展空間，這也是一個有重要意義的歷史性轉(zhuǎn)變。

綜上所述，由于以空間技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和信息技術(shù)為支柱的測繪高新技術(shù)日新月異的迅猛發(fā)展，測繪學(xué)的理論基礎(chǔ)、測繪工程的技術(shù)體系、其研究領(lǐng)域和學(xué)科目標(biāo)，正在適應(yīng)新形勢的需要發(fā)生著深刻的變化，表現(xiàn)為正在以高新技術(shù)為支撐和動力，進(jìn)入市場競爭求發(fā)展，測繪業(yè)已成為一項重要的信息產(chǎn)業(yè)。它的服務(wù)范圍和對象也在不斷擴(kuò)大，不僅是原來的單純從控制到測圖，為國家制作基本地形圖的任務(wù)，而是擴(kuò)大到國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中與空間數(shù)據(jù)有關(guān)的各個領(lǐng)域。它必將隨著21世紀(jì)更加成熟的信息化社會的到來向更高層次發(fā)展，在未來數(shù)字地球的概念和技術(shù)框架中占據(jù)重要的基礎(chǔ)性地位。

二、數(shù)字地球和現(xiàn)代測繪學(xué)

地球上一切事件都發(fā)生在一定的空間位置，人類社會經(jīng)濟(jì)活動所需要的信息絕大部分(約80%)都與地理位置相關(guān)。中國21世紀(jì)議程62個優(yōu)先發(fā)展項目中，約有40個需要建立或應(yīng)用地理信息系統(tǒng)。數(shù)字地球是利用海量地理信息（即地球空間數(shù)據(jù)）對地球所做的多分辨率、三維的數(shù)字化描述的整體信息模型，便于人類最大限度地實現(xiàn)信息資源的共享和合理使用，為人類認(rèn)識、改造和保護(hù)地球提供一種新的手段，這里在數(shù)字地球的概念中突出顯示了地理坐標(biāo)的框架作用，因此NSDI是數(shù)字地球的基礎(chǔ)設(shè)施，要求提供(地球)空間數(shù)據(jù)框架，包括大地測量控制框架(國家定位網(wǎng)和重力控制網(wǎng))、數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地藉等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)集。在此框架上加載各類地球自然信息和人類社會經(jīng)濟(jì)活動等一切所需要和感興趣的人文信息。為數(shù)字地球提供上述地球空間數(shù)據(jù)框架是測繪業(yè)本身的"專職"，但又對測繪學(xué)提出了更高層的技術(shù)要求。

NSDI要建立在NII上，要在因特網(wǎng)上運行，要求開發(fā)功能強(qiáng)、效率高的因特網(wǎng)GIS軟件。這表明還要大力發(fā)展測繪產(chǎn)品的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的技術(shù)基礎(chǔ)是寬帶、高速圖形圖象網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)然其中寬帶高速問題需要國家投資在NII中解決。數(shù)字地球構(gòu)想的另一個高技術(shù)特點是虛擬現(xiàn)實模型。目前發(fā)展起來的全數(shù)字化攝影測量就能夠利用功能強(qiáng)大的計算機(jī)系統(tǒng)或工作站，對數(shù)字化影象進(jìn)行處理，建立立體地形或地物虛擬模型。但如何將這一技術(shù)用在因特網(wǎng)上對多種測繪產(chǎn)品和普通用戶提供虛擬模型甚或虛擬現(xiàn)實模型，則是要進(jìn)一步研究和發(fā)展的。數(shù)字地球是對真實地球及其相關(guān)現(xiàn)象的多分辨率、統(tǒng)一性的三維數(shù)字化整體表達(dá)，這里強(qiáng)調(diào)了統(tǒng)一性和整體性，要求全球多源數(shù)據(jù)無縫無邊的連結(jié)和整合。從空間數(shù)據(jù)框架來說，其統(tǒng)一性和整體性是由大地測量來實現(xiàn)和給予保證的。大地測量是傳統(tǒng)測繪的基礎(chǔ)，對當(dāng)前信息化測繪和構(gòu)建未來數(shù)字地球更是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，即空間數(shù)據(jù)框架的框架。它要求全球采用統(tǒng)一的參考橢球模型和相應(yīng)的地心坐標(biāo)參考框架(如ITRF)；全球統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)，即統(tǒng)一定義和使用的大地水準(zhǔn)面；全球統(tǒng)一的重力測量基準(zhǔn)(重力基本網(wǎng))；全球統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)。一切原有的測繪成果，特別是國家基本地圖都要轉(zhuǎn)換到上述全球統(tǒng)一的參考系中。數(shù)字地球?qū)θ虼蟮販y量提出了更高更緊迫的要求。GPS配以少量SLR和VLBI站是各國保持和維護(hù)各自的地心參考框架的基本技術(shù)，但局部坐標(biāo)到全球坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換目前還難于達(dá)到優(yōu)于米級的精度；全球高程系統(tǒng)的統(tǒng)一問題，大地測量學(xué)家經(jīng)過幾十年的研究，目前還是一個未能解決的難題，最終要通過全球重力數(shù)據(jù)，特別是新一代衛(wèi)星重力計劃和衛(wèi)星海洋測高計劃在國際大地測量協(xié)會的統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)下實現(xiàn)。

海洋占全球面積的70%，海洋將是21世紀(jì)資源開發(fā)的主要競爭空間，海洋動力環(huán)境的變化（如厄爾尼諾現(xiàn)象）又是決定全球氣候變化的主要控制"閥門"。數(shù)字地球向海洋測繪提出了挑戰(zhàn)。從全球來說，目前海洋的精細(xì)測繪基本上還是空白，多波束測深技術(shù)的發(fā)展加速了各國領(lǐng)海海底地形的測繪，但要將陸地坐標(biāo)參考框架以相近的精度擴(kuò)展到海洋仍存在困難，海上GPS定位精度還低于5米；由于陸地高程基準(zhǔn)不能用水準(zhǔn)測量傳遞到海洋，在衛(wèi)星測高技術(shù)的支持下用某種去掉潮汐影響的平均海面作深度基準(zhǔn)，精度可達(dá)米級，和多波束測深精度相當(dāng)。但廣大的開闊深海的海底地形測繪不可能用船載測深儀完成，用衛(wèi)星測高結(jié)合重力數(shù)據(jù)(低階或中階重力場模型)反演海底地形，目前試驗精度可達(dá)10-100米。數(shù)字地球?qū)⒁蠛Ｑ鬁y繪技術(shù)有新的突破。

測繪學(xué)由于其技術(shù)的突破已日益向相關(guān)地學(xué)領(lǐng)域滲透。大地測量更成為研究地球動力學(xué)(包括海洋動力甚至大氣動力)的重要技術(shù)手段，GPS監(jiān)測已能提供全球板塊運動和地殼形變精密數(shù)據(jù)，可用于研究地學(xué)災(zāi)害(地震、滑坡和火山爆發(fā)等)的預(yù)測；GPS已可以和VLBI相近的精度和頻譜分辨率監(jiān)測地球自轉(zhuǎn)的變化，由此研究地球深部結(jié)構(gòu)和動力過程及全球變化；專題GIS也成為環(huán)境災(zāi)害問題分析預(yù)測工具。數(shù)字地球最重要的功能之一是為解決21世紀(jì)人類面臨的環(huán)境和災(zāi)害問題提供一個可供觀察、分析、模擬和預(yù)測的全球信息系統(tǒng)，以期協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系。

我們贊成活數(shù)字地球或動態(tài)數(shù)字地球的提法，因為人類是生活在不斷運動變化的地球上。現(xiàn)在在全球性的觀測中，各種對地觀測新技術(shù)已可能連續(xù)快速獲取地球表面（或淺層）隨時間變化的幾何和物理信息，了解地球上各種現(xiàn)象及其變化。因此測繪學(xué)或者說測繪業(yè)則應(yīng)當(dāng)利用3S技術(shù)結(jié)合合成孔經(jīng)雷達(dá)干涉技術(shù)（INSAR）以及其他新技術(shù)（如衛(wèi)星重力探測技術(shù)等）對地進(jìn)行觀測，為構(gòu)建活數(shù)字地球提供描述地球動態(tài)變化的地理信息產(chǎn)品。

數(shù)字地球構(gòu)想是推動人類大踏步跨進(jìn)信息社會的重大戰(zhàn)略步驟，有挑戰(zhàn)也有風(fēng)險。測繪是數(shù)字地球的基礎(chǔ)，測繪工作者也將是構(gòu)造數(shù)字地球的"尖兵"，也要求測繪學(xué)有新的發(fā)展和突破。

三、測繪學(xué)和地球空間信息學(xué)

在本文第一部分已談及測繪學(xué)在新的技術(shù)進(jìn)步推動下的現(xiàn)展趨勢。從現(xiàn)代信息論的觀點看，測繪學(xué)本質(zhì)上就是一門關(guān)于地球空間信息的學(xué)科，傳統(tǒng)的測繪受地面測量技術(shù)、時空尺度和精度水平以及投入的局限，其產(chǎn)品主要是單一的地形圖和在地形圖基礎(chǔ)上編繪的專用地圖。它不能反映、至少不能及時反映地球表面形態(tài)的變化，特別是大范圍和全球變化。其產(chǎn)品制作周期長，已不能滿足地區(qū)經(jīng)濟(jì)和全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的多種需要。信息技術(shù)加快了人類社會的運行速度。測繪學(xué)應(yīng)該是提供人類生存空間自然環(huán)境及其變化信息的學(xué)科，它的學(xué)科內(nèi)涵發(fā)生了巨大的變化，因此如何界定測繪學(xué)的含義，已是世界各國測繪工作者所關(guān)注的問題。于是從90年代開始，國際上將測繪學(xué)（SurveyingandMapping）更改為一個新詞，以準(zhǔn)確反映學(xué)科實質(zhì)，Geomatics一詞由此應(yīng)運而生。隨后，有關(guān)Geomatics的提法在我國學(xué)術(shù)界，主要是地學(xué)界成為熱門話題，由于對其含義理解不同，其中文譯名也是五花八門，現(xiàn)在將它譯成"地球空間信息學(xué)"，已基本得到認(rèn)同。不管人們對Geomatics的含義如何理解，但根據(jù)ISO的標(biāo)準(zhǔn)定義和國際測繪聯(lián)合會（IUSM）對"測繪學(xué)"的定義，兩者的含義是基本類同的，只不過Geomatics所涉及的地球空間信息的范圍更寬一些。Geomatics更準(zhǔn)確地描述了測繪學(xué)在現(xiàn)代信息〖CD2〗通訊社會中的地位和作用，適應(yīng)了現(xiàn)代社會對地球空間信息的極大需求的特點，因而發(fā)展和提高了測繪學(xué)的研究和工作領(lǐng)域，符合現(xiàn)代測繪學(xué)發(fā)展的實際?，F(xiàn)代測繪工程的核心技術(shù)是空間技術(shù)，包括GPS、衛(wèi)星遙感和航測，測繪的范圍擴(kuò)展到整個近地空間，例如近地空間航天器的導(dǎo)航定位，近地空間重力場的測定，大氣層甚至電離層的信息；其支撐技術(shù)是信息技術(shù)，主要處理電磁波信息和影像信息，加之通訊、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)，使地球空間信息學(xué)科的理論和技術(shù)體系比傳統(tǒng)的測繪學(xué)有了很大的發(fā)展和更新，由此，Geomatics適合于納入數(shù)字地球的理論和技術(shù)框架。

隨著數(shù)字地球構(gòu)想的實施，測繪學(xué)面臨一個歷史性的發(fā)展新機(jī)遇，傳統(tǒng)的或現(xiàn)代測繪學(xué)將以地球空間信息學(xué)的新面目立于地球科學(xué)分支學(xué)科之林，以更強(qiáng)的活力向前發(fā)展，前景良好。

四、建議

本文漫談了測繪學(xué)的發(fā)展及其與數(shù)字地球構(gòu)想的關(guān)系。為在21世紀(jì)加速建設(shè)我國空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)展我國的測繪學(xué)科和測繪事業(yè)，以迎接"數(shù)字地球"的挑戰(zhàn)，根據(jù)我國目前測繪事業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，從一個側(cè)面（主要是大地測量方面）提出以下建議：

1.盡快統(tǒng)一我國大地定位參考框架的建設(shè)，對近年來由各個部門獨立建立的各等級GPS定位網(wǎng)進(jìn)行必要的聯(lián)測和統(tǒng)一整體平差，此舉可望進(jìn)一步加強(qiáng)國家級的大地定位框架；

2.將沿海各部門100多個驗潮站統(tǒng)一組織GPS聯(lián)測，精密確定各驗潮站水位標(biāo)尺零點的大地高，填補陸海相接地帶重力測量空白。此舉為統(tǒng)一陸海大地水準(zhǔn)面，建立海洋高程基準(zhǔn)，研究海平面變化至關(guān)重要；

3.研究將陸地GPS定位框架向我國領(lǐng)海擴(kuò)展的方案，著手建立我國包括海域的廣域差分GPS定位系統(tǒng)；

4.盡快完成重建我國重力基本網(wǎng)，發(fā)展航空重力測量系統(tǒng)，加密西部地區(qū)重力測量和GPS水準(zhǔn)，加大力度支持對衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)的利用，為下世紀(jì)確定我國亞分米級或厘米級大地水準(zhǔn)面作好數(shù)據(jù)儲備，建立可在因特網(wǎng)上運行的新的重力數(shù)據(jù)庫；

第8篇：海洋測繪發(fā)展范文

關(guān)鍵詞：海洋測繪水下地形 平面定位 水深測量

中圖分類號：P24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 概述

同陸地一樣，海洋與江河湖泊開發(fā)的前期基礎(chǔ)性工作也是測繪。不同的是，海洋測繪是測量水下地形圖或水深圖。興建港口、水上運輸、海上采油、海底探礦、海洋捕撈，發(fā)展水產(chǎn)、海域劃界，海戰(zhàn)保障、監(jiān)測海底運動，研究地球動力等任務(wù)都需要各種內(nèi)容的水下地形測量。 水下地形測量主要包括定位和測深兩大部分。定位的作用是不言而喻的，目前的水上定位手段有光學(xué)儀器定位、無線電定位、水聲定位、衛(wèi)星定位和組合定位。[1]平面位置的控制基礎(chǔ)主要是陸上已有的國家等級控制點，衛(wèi)星定位如采用差分方式，其岸臺亦多采用已知控制點，以求坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一。水上定位同時, 測量水的深度是確定水下地形的重要內(nèi)容。測深與定位是必須瞬時同步進(jìn)行的工作，都是描述水底地形的要素。但規(guī)范規(guī)定的測深中誤差要求卻不是一個定值,而是隨著使用方法不同、所測深度不同以及是否感潮水域而有不同的精度要求。

2 水下地形測量技術(shù)

2.1 水下地形測量的發(fā)展歷史

水下地形測量的發(fā)展是與測深手段的不斷完善緊密相連的。在回聲測深儀問世之前,主要的測深工具是測深鉛錘和測深桿。這種測深方法不僅精度很低,費時費力,而且對于測量現(xiàn)場的要求很高,例如為了保證精度測量的水深不能過深,測量只能在測船停泊的時候進(jìn)行定點測量,風(fēng)浪對測量精度的影響非常大。20世紀(jì)60年代, 出現(xiàn)了側(cè)掃聲納, 可探測船一側(cè)( 或兩側(cè)) 一定面積海域內(nèi)的水下障礙物和水底地貌,可以取得類似于航攝效果的水底表面聲學(xué)圖像。20世紀(jì)70年代, 又出現(xiàn)了多波束測深系統(tǒng), 它能一次給出與航線垂直的平面內(nèi)幾十個甚至百余個海底被測點的水深值, 形成一定寬度的全覆蓋的水深條帶, 可以比較可靠地反映出水下地形的細(xì)微起伏, 比單一測線的水深測量確定水下地形更真實。目前,多波速測深系統(tǒng)正向小型化發(fā)展,適用淺水海域和簡易船只的新產(chǎn)品已經(jīng)有售。20世紀(jì)80年代以后, 又推出了高效率的機(jī)載激光測深系統(tǒng), 激光光束的高分辨率能獲得海底傳真圖像, 從而可以詳細(xì)調(diào)查海底地貌和底質(zhì)。美國國防制圖局于1990年研制的ABS機(jī)載水深測量系統(tǒng), 除包括一臺激光測深儀外, 還有一臺多光譜掃描儀和一臺電磁剖面儀, 能夠在各種環(huán)境條件下, 在飛機(jī)上利用激光、光譜和電磁測量幾種方法互補快速測制沿海的水下地形圖。這些手段一般可測深30～50m,精度在±0.3m左右。目前, 還可以利用衛(wèi)星上安裝合成孔徑雷達(dá)(SAR)等設(shè)備對海面遙感攝影, 通過對照片處理確定水深。需要強(qiáng)調(diào)的是,以上水深測量得到的瞬時值存在著儀器、潮汐等因素的影響。因此,需在數(shù)據(jù)后處理中加入相關(guān)改正,并歸算至統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)面。為了與陸上地形圖實現(xiàn)拼接,水下地形圖宜采用與陸地統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)。而為航海服務(wù)的海圖通常采用理論深度基準(zhǔn)面, 它和平均海面相差一個常數(shù)。國外少數(shù)國家,在水下工程施工前, 還利用潛水器攜帶水下立體攝影機(jī)獲取水下地形的立體相片,或者利用高分辨率聲學(xué)系統(tǒng)采取全息攝影技術(shù)測量水下地形。在特殊地區(qū)還可利用水下經(jīng)緯儀、水下激光測距儀、水下氣壓水準(zhǔn)儀和水下液體比重水準(zhǔn)儀、水下電視攝影系統(tǒng)測量水下地形。

2.2 水下地形測量方法

2.2.1 測深儀的選擇

當(dāng)前常見測深主要靠回聲測深儀進(jìn)行。利用水聲換能器垂直向下發(fā)射聲波并接收水底回波, 根據(jù)回波時間和聲速來確定被測點的水深, 通過水深的變化就可以了解水下地形的情況。[2]為提高發(fā)射功率,改善方向性,回聲測深儀的換能器從單個發(fā)展到多個；為擴(kuò)大探測面積,從單波束發(fā)展為多波束,他能一次給出與航線相垂直的平面內(nèi)幾十個海底被測點水深值,或者測出航線一定寬度的全覆蓋的水深條帶。并應(yīng)用了計算機(jī)和數(shù)字顯示技術(shù),提高了精確度,擴(kuò)大了使用范圍。

測深儀的測深精度與測深儀的固有誤差、水溫、水深、河床類型等因素有關(guān)，而與比例尺無關(guān)。實際測深精度為：

δ2深度比例誤差=h深度 * 1/100

δ實際定位=［(δ2測深儀固有誤差+δ2深度比例尺誤差+δ2濕度+δ2鹽度+…)/n］1/2

從公式可以看到，測深精度的主要誤差源在于深度比例誤差，因而在選擇設(shè)備時，應(yīng)盡量選擇大量程、高靈敏度的測深儀。測深儀機(jī)型可分為單頻測深儀和雙頻測深儀。單頻測深儀可滿足一般的深度測量需求，但對于兼有淤積、土方計算類型的測量就變得困難，因后者水深測量需要測定兩個深度，一個為表層深度，另一個為積巖深度，故只有用具有兩個不同探測頻率的雙頻測深儀才可實現(xiàn)。[3]

2.2.2 常規(guī)水下地形測量

常規(guī)水下地形測量的工作包括測深、定位和水位觀測三部分內(nèi)容。首先在河道兩岸建立一定密度的控制點,布設(shè)一定數(shù)量的水位站,要考慮到水位站的控制范圍與測深精度、瞬時水位差、水位改正模型之間的關(guān)系,水位站的密度必須滿足控制范圍內(nèi)內(nèi)插后的水位精度。具體作業(yè)時運用GPS和導(dǎo)航軟件對測深船進(jìn)行定位,并指導(dǎo)測深船在指定測量斷面上航行,導(dǎo)航軟件或測深系統(tǒng)每隔一個時間段自動記錄觀測數(shù)據(jù)。測量數(shù)據(jù)處理主要包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、聲速改正、水位改正、時間同步改正、地形圖生成等。

2.2.3 無驗潮模式下GPS-RTK水深測量

常規(guī)的水下地形測量是用GPS測定水底點的平面位置,利用測深儀測定水深,通過對潮位、測船吃水等參數(shù)的改正,得到定位點高程。但是由于水面比降、潮汐等影響,使驗潮站之間與待測位置之間的距離受到一定的限制,必須設(shè)置驗潮站測量水位,推算潮汐傳播規(guī)律。由于快速逼近整周模糊度技術(shù)的出現(xiàn)和不斷改進(jìn),整周未知數(shù)可以迅速確定,從而保證了GPS實時載波相位差分(RTK)可以在動態(tài)環(huán)境下,實時地以厘米級的精度給出用戶站的三維坐標(biāo)。采用RTK技術(shù)可實時精確求得測定兩點之間的相對高差,通過該高差可反算出流動站GPS相位中心的高程,該高程同基準(zhǔn)站具有相同的高程基準(zhǔn)面。但RTK得到的是WGS84坐標(biāo)系中的高程,屬于大地高程系統(tǒng)。如果能將該大地高轉(zhuǎn)換成正常高或正高,就可以直接確定水下地形點的高程而無需進(jìn)行驗潮,因此稱之為免驗潮的水下地形測量。該測量方法擯棄了傳統(tǒng)水下地形測量對潮位觀測的嚴(yán)格需求,直接獲得水底點高程,操作和實施方便、快捷。但上述方法同傳統(tǒng)的測量方法一樣,存在著船體姿態(tài)對測量成果精度的影響。在水面條件平穩(wěn)情況下,姿態(tài)對測量精度影響較??；反之,影響較大時,必須進(jìn)行測量和補償。[4]

3 結(jié)語

隨著計算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，水下地形測量裝備正在朝著系統(tǒng)功能更加集成化，系統(tǒng)外觀更加小型化和輕便型方向發(fā)展。隨著測量理論研究和測量手段的變化，測量精度將明顯提高。具有面狀測量功能的多波速測量系統(tǒng)將被廣泛應(yīng)用，各種水聲校準(zhǔn)設(shè)備的使用也將提高聲納設(shè)備的測量精度。數(shù)據(jù)采集和處理軟件將得到進(jìn)一步的發(fā)展，功能將滿足不同用戶的特殊要求。整個系統(tǒng)的簡化和發(fā)展，使水下地形測量有著更加光明的未來。[5]

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁開龍. 水下地形測量[J]. 測繪通報, 2001,(06)：16.

[2]于岱峰,李良良,李登富. 新舊水下地形測量方法淺析[J]. 山東建材, 2008,(02)：63～65.

[3] 周軍根. 水下地形測量技術(shù)方案的探討[J]. 四川測繪, 2003,(03)：137～140.

[4] 路武生. 水下地形測量原理與方法研究[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報, 2009,(26)：191.

第9篇：海洋測繪發(fā)展范文

關(guān)鍵詞：信息化；測繪技術(shù)；信息化測繪

Abstract: with the development of economic society and the information technology rapid progress, people not only to the demand of information of surveying and mapping in rapid ascension, but also directly promote the surveying and mapping technology with the integration of information technology with the union. Therefore, in the current informationization background, discusses the application and development of surveying and mapping technology, have important practical significance.

Keywords: information; Surveying and mapping technology; Informatization surveying and mapping

中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和信息化技術(shù)的飛速進(jìn)步，不僅人們對測繪信息的需求在迅猛提升，而且也直接推動了測繪技術(shù)同信息技術(shù)的接軌與結(jié)合。當(dāng)今世界各國都把加速信息化進(jìn)程視為新型發(fā)展戰(zhàn)略，因而測繪信息服務(wù)的方式和內(nèi)容在國家信息化的大環(huán)境下發(fā)生了深刻變化，由此促進(jìn)了測繪信息化的發(fā)展，推動測繪事業(yè)優(yōu)化升級，充分發(fā)揮測繪在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展中的作用，繼而催生了信息化測繪的新概念。信息化測繪體系建設(shè)是當(dāng)前和今后一個時期我國測繪事業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)。因此，在當(dāng)前的信息化背景下，探討測繪技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實意義。

1信息化背景下測繪技術(shù)的具體應(yīng)用

1、電子政務(wù)中的測繪技術(shù)

電子政務(wù)的最終目標(biāo)是建立信息時代下的政府管理和服務(wù)機(jī)制。隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化的迅速發(fā)展，電子政務(wù)也迅速發(fā)展，并將因此簡化政府與企業(yè)、政府與個人的互動聯(lián)系，提高政府的服務(wù)效率，降低政府工作成本。目前使用的各種比例尺和地形數(shù)據(jù)庫還遠(yuǎn)沒有達(dá)到電子政務(wù)和國家宏觀決策分析使用的需要，但只要各級政府、各經(jīng)濟(jì)部門加強(qiáng)對電子政務(wù)的普及和發(fā)展，加強(qiáng)對政府地理信息及其應(yīng)用系統(tǒng)的信息內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)、安全、運行機(jī)制的培訓(xùn)和監(jiān)管，政府電子政務(wù)的建設(shè)與應(yīng)用將展現(xiàn)廣闊的前景。

2、電子商務(wù)中的測繪技術(shù)

近幾年，電子商務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)的普及下形成并快速發(fā)展，逐漸形成了B2B（企業(yè)對企業(yè)）和B2C（企業(yè)對消費者）兩種網(wǎng)上銷售模式，這兩種模式節(jié)省了企業(yè)和企業(yè)、客戶和企業(yè)的時間和空間，大大提高了交易效率。政府、企業(yè)、個人家庭之間完全可以通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)結(jié)起來，并通過網(wǎng)上購物、電子銀行和物流派送等形式實現(xiàn)，人們的購物和生活模式都有了全新的改變?？梢哉f，電子商務(wù)加快了經(jīng)濟(jì)和社會信息化的進(jìn)程。但是，所有這些要想實現(xiàn)，都必須有一個覆蓋一個地域地理空間信息基礎(chǔ)平臺的支持。

2信息化背景下測繪技術(shù)的發(fā)展

在如今,隨著各種信息化工具的誕生,工程測量更多的是以GPS、地理信息系統(tǒng)等信息化工具為依托,不斷地磨合、豐富與完善。目前信息化的工程測量也逐漸成為一種發(fā)展趨勢了。

2.1信息化測繪對于測繪技術(shù)來說,如今已是走向信息化時代了。信息化測繪實際上是多種測繪技術(shù)在多學(xué)科交叉、融合后所逐漸形成的。它采用數(shù)字化測繪,實行智能化處理、一體化管理。利用信息化工具來為社會提高多方面、多尺度的服務(wù)。信息化彩繪技術(shù)主要包括GNSS、SG、SA、RS、GIS、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等等。在這樣一個信息化時代信息測繪體系也必須建立在公共產(chǎn)品、公共服務(wù)、公共平臺等。

2.2 3S技術(shù)(GPS，RS，GIS)在測繪學(xué)中的出現(xiàn)和應(yīng)用，使測繪學(xué)從理論到手段都發(fā)生了根本的變化?！翱臻g技術(shù)，各類對地觀測衛(wèi)星使人類有了對地球整體進(jìn)行觀察和測繪的工具，好象可以把地球擺在實驗室進(jìn)行觀察研究一樣方便”。

測繪生產(chǎn)任務(wù)也由傳統(tǒng)的紙上或類似介質(zhì)的地圖編制、生產(chǎn)和更新發(fā)展到地理空間數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的采集、處理和管理。GPS的出現(xiàn)革新了傳統(tǒng)的定位方式；傳統(tǒng)的攝影測量數(shù)據(jù)采集技術(shù)已由遙感衛(wèi)星或數(shù)字?jǐn)z影獲得的影像所代替，測繪人員在室內(nèi)借助高速高容量計算機(jī)和專用配套設(shè)備對遙感影像或信號記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行地表(甚至地殼淺層)幾何和物理信息的提取和變換，得出數(shù)字化地理信息產(chǎn)品，由此制作各類可供社會使用的專用地圖等測繪產(chǎn)品。

2.3 目前發(fā)展起來的全數(shù)字化攝影測量就能夠利用功能強(qiáng)大的計算機(jī)系統(tǒng)或工作站，對數(shù)字化影像進(jìn)行處理，建立立體地形或地物虛擬模型。但如何將這一技術(shù)用在因特網(wǎng)上對多種測繪產(chǎn)品和普通用戶提供虛似模型甚或虛擬現(xiàn)實模型，則是要進(jìn)一步研究和開發(fā)功能強(qiáng)、效率高的因特網(wǎng)和GIS軟件。這表明還要大力發(fā)展支撐測繪產(chǎn)品的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的技術(shù)基礎(chǔ)是寬帶、高速圖形圖像網(wǎng)絡(luò)，從全球來說，目前海洋的精細(xì)測繪基本上還是空白，由于陸地高程基準(zhǔn)不能用水準(zhǔn)測量傳遞到海洋，在衛(wèi)星測高技術(shù)的支持下用某種去掉潮汐影響的平均海面作深度基準(zhǔn)，精度可達(dá)米級。但廣大的開闊深海的海底地形測繪不可能用船載測深儀完成，用衛(wèi)星測高結(jié)合重力數(shù)據(jù)(低階或中階重力場模型)反演海底地形，目前試驗精度可達(dá)10～100m。數(shù)字地球?qū)⒁蠛Ｑ鬁y繪技術(shù)有新的突破。

3 結(jié)束語