测绘能力海洋测绘.docx

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测绘能力海洋测绘

测绘能力第2章海洋测绘

第一节海洋测绘的基础

海洋测绘的概念（p53）

海洋测量的主要对象是海洋。

同陆地测量相比，海洋测量在基本理论、技术方法和测量仪器设备等方面具有许多独自的特点。

第一，测量工作的实时性。

海洋测量的工作环境一般在起伏不平的海上，大多为动态测量，无法重复观测，精密测量施测难度较大，无法达到陆地测量的精度水平。

第二，海底地形地貌的不可视性。

测量人员不能通过肉眼观测到海底，海底探测一般采用超声波等仪器进行探测，无法达到陆地测量的完整性。

第三，测量基准的变化性。

海洋测量采用的深度基准面具有区域性，无法像陆地测量那样在全国范围内实现统一。

第四，测量内容的综合性。

海洋测量工作需要同时完成多种观测项目，需要多种仪器设备配合施测，与陆地测量相比，具有综合性的特点。

任务（p53）

海洋测绘通过对海面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。

根据海洋测绘的目的，可把海洋测绘任务划分为科学性任务和实用性任务两大类。

分类（p53）海洋测绘属于测绘学中的二级学科，包括海洋大地测量、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。

海洋测绘是由海道测量开始的，现在已逐步发展到海洋大地测量、海底地形测量和许多海洋专题测量。

海道测量在所有海洋测量工作中占有重要地位，是为保证船舶航行安全为目的而对海洋水体和水下地形进行的测量和调查工作，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。

测量获得的水区各种资料，可用于编制航海图等。

根据测量内容，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。

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，海道测量通常又可分港湾测量、沿岸测量、近海测量和远海测量等四类。

基准（p54）

海洋测绘基准是指测量数据所依靠的基本框架，包括起始数据、起算面的时空位置及相关参量，包括大地（测量）基准、高程基准、深度基准和重力基准等。

海洋测绘根据测绘目的不同，平面控制也可采用不同的基准。

海道测量的平面基准通常采用2000国家大地坐标系（CGCS2000），投影通常采用高斯一克吕格投影和墨卡托投影两种投影方式。

我国的垂直基准分为陆地高程基准和深度基准两部分。

陆地高程基准采用“1985国家高程基准”，对于远离大陆的岛礁，其高程基准可采用当地平均海面。

深度基准采用理论最低潮面。

定位（p54）

海洋定位是海洋测绘和海洋工程的基础。

海洋定位主要有天文定位、光学定位、无线电定位、卫星定位和水声定位等手段。

1、天文和光学定位

光学定位是借助关学仪器，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等。

2、无线电定位

无线电定位多采用圆一圆定位或双曲线定位方式。

3、卫星定位

卫星定位属于空基无线电定位方式，为目前海上定位的主要手段。

卫星定位系统主要包括美国的GPS，俄罗斯的格洛纳斯（GIONASS）、我国的北斗定位系统以及欧洲的伽利略

（Galileo）定位系统。

4、水声定位

测深（p54）

海洋测深的方法和手段主要有测深杆、测深锤（水铊）、回声测深仪、多波束测深系统、机载激光测深等。

要素（p55）

海图要素分为数学要素、地理要素和辅助要素三大类。

（1）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。

海图地理要素分为海域要素和陆地要素两类。

（3）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。

种类（p55）

海图分类的方法很多，按内容可分为普通海图、专题海图和航海图三大类;按照存储形式可分为纸质海图和电子海图。

航海图按航海中的不同用途可分为海区总图、航行图和港湾图。

数学基础（p55）

一般情况下，海图的数学基础包括坐标系、投影和比例尺。

我国海图一般采用2000国家大地坐标系（CGCS2000），国际海图一般采用1984世界大地坐标系（WGS-84）。

航海图一般采用墨卡托投影，这种投影具有等角航线为直线的特性，是海图制作所选择的主要投影。

同比例尺成套航行图以制图区域中纬为基准纬线，其余图以本图中纬为基准纬线，基准纬线取至整分或整度。

1:

2万及更大比例尺的海图，必要时亦可采用高斯一克吕格投影。

制图区域60%以上的地区纬度于75。

时，采用日晷投影。

第二节海洋测量

高程控制测量（p58）

高程控制测量的方法主要有几何水准测量、测距高程导线测量、三角高程测量、GPS高程测量等。

在有一定密度的水准高程点控制下，三角高程测量和GPS高程测量是测定控制点高程的基本方法。

电磁波测距三角高程测量可代替四等水准测量和等外水准，但三角高程网各边的垂直角应进行对向观测。

用于三角高程起算的海控点、测图点、验潮水尺零点、工作水准点及主要水准点，均应用水准联测的方法确定其高程。

用

水准联测高程时，必须起测于国家等级水准点，根据所需的高程精度和测线长度决定施测等级。

进行等级水准测量时，应按相应的国家水准测量规范执行。

验潮站水准点与验潮站水尺间的联测，按等外水准测量要求施测。

利用GPS手段进行高程测量时，应对测区的高程异常进行分析。

一般在地貌比较平坦的区域，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，解算出的未知点高程在满足规范要求时可作为相应等级的水准高程（外推点除外）使用。

深度基准面的确定与传递（p58）

海洋测深的本质是确定海底表面至某一基准面的差距。

目前世界上常用的基准面为深度基准面、平均海面和海洋大地水准面。

前一种是指按潮汐性质确定的一种特定深度基准面，即狭义上的深度基准面，这也是海洋测深实际用到的基准面。

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。

海洋测量定位（p60）

海洋定位通常是指利用两条以上的位置线，通过图上交会或解析计算的方法求得海上某点位置的理论与方法。

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四种。

通常可以利用两条以上相同或不同的位置线定出点位。

目前海洋定位的方法主要有以下四种：

光学定位，无线电定位、卫星定位、水声定位。

光学定位（p60）

光学定位的方法主要有前方交会法、后方交会法、侧方交会法和极坐标法等。

1、前方交会法定位

2、后方交会法定位

后方交会法测定点位的方法通常有三标两角法、四标两角法、四标三角法等。

在后方交会中，应注意位置函数等值线之间的夹角，夹角过大或过小都会影响定位的精度。

3、侧方交会法定位

侧方交会法又称联合交会法，通常是利用在岸上控制点和测量船上同时测定方位和角度位置函数等值线的方法来确定测量船位置。

4、极坐标法定位

在岸上控制点通过测量至测量船的距离和方位角，来确定测量船位置的定位方法称为极坐标法，主要应用于沿岸海洋测量定位。

水声定位（p60）

通过声波的传播路径推求目标的坐标（位置），就是水下目标的声学定位。

用于水下目标定位的声学系统即水声定位系统，通常由船台设备和若干水下设备组成。

船台设备包括一套具有发射、接收和测距功能的控制、显示设备，以及安装在船底或船后“拖鱼”内的换能器及水听器阵。

水下设备主要是声学应答器基阵，即固定设置在海底的位置已准确测定的一组应答器阵列

水纹观测（p62）

海洋水文观测是指在某点或某一断面上观测各种水文要素，并对观测资料进行分析和整

理的工作。

主要观测海水温度、盐度、密度、含沙量、化学成分、潮汐、潮流、波浪、声速等要素，为编辑出版航海图、海洋水文气象预报、海洋工程设计以及海岸变迁和泥沙淤积等海洋科学研究提供资料。

考虑海洋测绘的实际需要，主要介绍潮汐、潮流、声速等主要海洋水文要素及其观测方法。

潮汐调和分析（p63）

根据物理学原理，任何一种周期性的运动都可以由许多简谐振动组成。

潮汐变化也是一种非常近似的周期性运动，因而也可以分解为许多固定频率的分潮波，进而求解分潮的调和常数（振幅、迟角），这种分析潮汐的方法称为潮汐调和分析。

潮汐调和分析的主要目的是计算分潮调和常数。

调和常数在计算平均海平面的时候可以用来消除潮汐的影响，研究海平面变化。

另外它还可以应用于计算理论最低潮面、天文最高和最低潮面以及描述潮汐特征的潮汐非调和常数、开展潮汐预报

等

潮流观测（p66）

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

为更好地分离潮流，应在风浪较小的情况下进行海流观测，验流期间应对潮汐和气象情况进行同步观测。

潮流观测实施前，应详细了解测区潮流性质，确定潮流观测时间长度，半日潮港验流一般应持续13小时以上，日潮港验流一般应持续25小时以上。

另外，不同的应用目的对潮流观测方法和手段提出了不同的要求。

（1）《海道测量规范》（GB12327-1998）规定：

半日潮港海区，验流（潮流）时间应选择在农历初一、初二、初三或十六、十七、十八。

日潮港海区选择在月赤纬最大的前后回归潮期间进行，也可以从潮汐表中选取最大潮日期进行。

往复流验流必须测出景大涨、落潮流的流速、流向及时间，说明转流时间与高低潮潮时的关系（如高潮后1h15min开始转为落潮流）。

验流定位的计时精确到秒，流速精确到0.1节，流向精确到0.5°。

（2）《海港水文规范》（JTJ213-98）规定：

当采用准调和分析方法时，海流连续观测次数应不少于3次，分别选择大、中、小潮日期进行。

在一般的潮流分析中，可采用一次或两次海流观测资料，一次海流观测应在大潮日期进行，两次海流观测

应分别在大潮、小潮日期进行。

每次海流观测应持续25小时以上。

当分析如风海流或波流等其他类型的海流时，应在不同季节和不同气象状况下进行观测;当分析河口区的径流时，应选择在枯水期和洪水期分别进行观测。

水深测量（p66）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等。

水深测量主要工作流程包括水深数据采集、水深数据处理、水深成果质量检查、水深图输出等。

投影法（p69）

多波束系统采集的水深数据是三维的，对测线数据进行编辑时，首先必须把水深数据投影到平面中去，然后才能进行编辑工作。

投影方法主要有三种：

沿测线前进方向投影、正交测线