海洋測繪技術精選(九篇)

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第1篇：海洋測繪技術范文

關鍵詞：多波束測量；海洋測繪；調整策略

多波束測深是當代海洋基礎勘測技術中的一項高新技術,是計算機技術、導航定位技術和數字化傳感器技術等多種技術的高度集成。在各種海洋調查測量中,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)、地質編圖(包括礦物探查、研究、電子海圖制作)、軍事應用(包括掃雷)、其它調查任務(沉船考古、生物棲息地的地形研究)等領域,多波束勘測技術都有著巨大的優勢,并得到了廣泛的應用。

1.多波束測深系統

1.1多波束測深系統是利用多波束原理進行海底測圖和測量海底地貌的寬條帶回聲測深系統，是水聲技術、計算機技術、導航定位技術和數字化傳感器技術等多種技術的高度集成。其工作原理通過聲波發射與接收換能器陣進行聲波廣角度定向發射、接收,在與航向垂直的垂面內形成條幅式高密度水深數據,能精確、快速地測出沿航線一定寬度條帶內水下目標的大小、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特征。與單波束回聲測深儀相比,多波束測深系統具有測量覆蓋范圍大、測量速度快、精度和效率高、記錄數字化和實時自動繪圖等優點。

1.2測深時，載有多波束測深系統的船，每發射一個聲脈沖，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的幾十個水深值。多波束測深系統一般由窄波束回聲測深設備（換能器、測量船搖擺的傳感裝置、收發機等）和回聲處理設備（計算機、數字磁帶機、數字打印機、橫向深度剖面顯示器、實時等深線數字繪圖儀、系統控制鍵盤等）兩大部分組成。

1.3測深系統的回聲處理設備較多。計算機可按預先給定的程序對各種數據和參數在船上實時處理；數字磁帶機按規定的格式記錄時間、導航數據、羅經航向、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數據，以便后期處理；數字打印機可根據需要對所有記錄數據進行監控；顯示器對系統的模擬輸出進行監視，直觀顯示橫向深度剖面（海底輪廓線圖）；數字繪圖機沿校正過的航跡標繪出等深線圖，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°），效率高等優點。適用于海上工程施工區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，消除了使用側掃聲吶時判讀的困難。有的系統還可在冰覆蓋區使用。

2.目前的多波測量技術與海洋測繪工序技術體系

海洋測量、數據庫和產品化是海洋測繪體系的三個核心環節，它們相互依存，相互影響，共同發展。目前海洋測繪體系已完成了數字化技術改造，目前由控制、水深、地形等的測量到海圖的編輯、加工和出版，全部實現了數字化。可是與紙質海圖的工序相比，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的改造是參照紙質海圖的工序實施的。

水深測量是海洋測繪的核心技術，目前由于單波束到多波束測量方式的改變，水深測量技術發生了重大的變革，實現了壘覆蓋的海底地形測量。可是，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品化的時間和擴大海洋測繪產品的多樣性。相反，由于數據量太大，卻會增加海圖出版機構的負擔。

3.多波柬測量技術與海洋測繪工序的技術調整

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

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

3.1多波束測量技術的影響因素

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

對多波束精度的影響因素主要包括：不同水域環境的音速對波束傳播的影響、GPS定位對--坐標精度的影響、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。以坐標系的影響為例，由于多波束測深采用廣角度定向發射、多陣列信號接收和多個波束的形成及處理等技術，為了更好的說明波束的空間關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系。多波束系統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實的參考工作平臺。考慮到波束空間角度表達的便利，一般測量船參考坐標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，運動傳感器要嚴格安裝在與船中軸平行的地方。多波束船參考坐標系是一種三坐標軸與船固定并隨著船只運動而運動的坐標系，它使得多波束各測深點的相對位置與測量船只定位系統的大地空間位置建立了聯系，同時也為進行傳只補償提供了空間關系和基本方法。因此，以上的坐標定位數據必須嚴格準確的測量。

通過實踐試驗可知，利用多波束測深系統，對聲速、導航系統的定位、參考坐標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據進行精細處理，完全能夠測得準確可靠的水下地形圖，發現水下地形的細微變化。

3.2海洋測繪工序的技術調整

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

多波束測量具有全覆蓋、數據量大的特點，不改變目前的水深測量工序，要由多波束測量的源數據形成一個符合海圖要求的水深數據是特別困難的，會極大地增加由水深測量到海圖產品的時間差。結合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，調整了目前的水深測量工序。具體修測體系：

(1)水深測量數據改正和計算誤差，形成網格化的NS。

(2)按照自動綜合方法，由NS形成水深點和等深線H-Cel；

(3)障礙物探測數據改正，形成一個障礙物H-Cdll；

(4)不同的H-Cell疊加，嵌入海圖的數據庫，完成海圖數據的修鍘。

第2篇：海洋測繪技術范文

Abstract: This paper is to study the problem of marine surveying and mapping database maintenance and improved technology. At present, there are still some problem in the marine surveying and mapping industry which will affect the smooth development of seafaring. In this paper, the maintain and improvement of the existing problem in the current marine surveying and mapping databases play a role that can not be ignored in the further development of the marine surveying and mapping industry.

關鍵詞:海洋測繪;數據庫;維護;改進

Key words: marine surveying and mapping; database; maintenance; improvement

中圖分類號:P229 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)21-0249-02

1海洋測繪數據庫的維護問題

1.1 數據庫維護更新流程依然需要進一步改進目前,海圖數據更新主要是通過紙海圖的改版,數據庫數據的維護更新方法需要隨技術發展不斷改進。此外,在人員配備、多源信息收集與分析評價、實行科學的更新技術與方法、必要的標準和規章制度等方面,也需要新的運行機制。

1.2 通告改正技術突破性不足雖然航海通告專題數據庫解決了海圖數據庫通告內容的檢索查詢,但沒有解決海圖數據庫航海通告的智能化改正問題,當前航海通告的改正完全由人工完成。因而效率較低,還難以做到實時改正和全面改正。

1.3 多源信息機制仍不完善海洋測繪數據庫需要及時、快速地獲取大量的多源信息,不斷補充、更新數據,實現動態運轉和維護更新。

2數據庫建設要求

2.1 框架設計方面的要求針對海洋測繪資料海量數據、電子數據與非電子資料并存、實體數據(含附屬資料)與元數據關聯、地理空間數據與非地理空間數據并存、地理空間數據投影與坐標系各異、電子數據格式多樣、數據使用頻率不同、資料數據流與管理數據流并存的特點,依據業務流程將海洋測繪信息數字平臺數據庫架構設計為編目庫、資料數據庫(含元數據庫、實體數據庫)和管理功能數據庫。

2.2 如何做好數據庫的建設工作首先,數據庫建設技術指標是嚴格按照《海洋測繪檔案資料數據著錄規則》執行,其中,元數據庫中編號、出版時間、空間區域范圍等關鍵字段不得有任何錯漏,其他字段值容錯率

3海洋測繪數據庫的改進

3.1 拓展海洋測繪數據庫的應用除具有傳統意義上的數據存儲、查詢、分析、評價、輸出等功能外,更主要的是要利用海洋測繪數據庫同一數據源出版電子海圖、紙海圖、S-57標準海圖等不同形式海洋測繪產品;投入一定的技術力量進行水深、礙航物等專題數據庫建設,以及現有專題庫的改造,使數據庫得到更廣泛的應用。

3.2 增加數據類型充分利用準確、可靠、現勢性好的多源信息,如最新地形資料、測深資料、航海通告、航空航天影像、行政勘界資料等。分析確定各種地理要素,如岸線、港口、水深、助礙航物以及道路、水系、居民地、界線等的位置變化及屬性變化,對原有數據庫數據進行增刪、替換等處理,生成新版數據體,并更改數據庫,保持數據庫數據的現勢性。

3.3 動態更新的必要性現行條件下,海圖數據庫可采用航海通告的實時維護,當前實行的定期維護顯然是不充分、不安全的。航海通告從編輯到刊發一般為一周,因而,海圖數據庫中涉及通告改正的內容,應該在下期通告前完成,其現勢性可保持在l5天之內。利用測量資料和數據、航空航天影像等信息進行海圖數據庫數據更新,可采用動態更新,一般情況下同一區域大小比例比例尺應同時進行,但在具體作業時要由“大”到“小”,這樣既能保證大小比例尺數據的一致性,又能提高更新效率。其更新頻度可視具體情況而定。

3.4 改進數據庫維護機制海洋測繪數據庫每年需要維護更新的數據量十分巨大,因此,必須有一套較為完整的數據庫維護更新技術體系,才能實現數據庫數據的實時、動態維護更新的設想。這個技術體系應包括:多源信息的自動分析評價,數據的自動融合,變化數據的自動對比檢測,航海通告的智能化改正,海圖要素的自動綜合以及數據質量的自動檢查等。將數據庫的維護更新作為生產體系的重要組成部分納入整個海洋測繪產品生產體系中。調整后海洋測繪產品生產體系可由:信息獲取、編輯設計、數據采集、數據庫管理、數據庫維護更新、印前處理、質量控制以及出版發行等工序組成。

3.5 海洋測繪技術方面的創新首先是空間分析技術。在海洋測繪現勢資料管理過程中利用空間分析技術實現新舊資料的疊加對比分析、卷簾對比分析等,實現同類資料之間、不同資料之間相同數據格式、不同數據格式數據的同一環境下比對。其次是編目管理技術。依據海洋測繪資料分類標準,系統采用編目管理技術對海洋測繪資料進行分類管理。再次是虛擬資料庫技術。通過虛擬資料庫技術對庫房框架實施規劃,并在庫房規劃數據庫支持下快速直觀地實現對新資料實體的快速分配柜號功能,并通過點擊快速查詢顯示某個柜子內貨架的資料目錄。最后是接口技術。解決資料由海洋測繪資料管理系統向海洋測繪檔案管理系統歸檔接口技術,在數據歸檔過程中,資料管理系統將需要歸檔的信息以XML方式進行描述,方便檔案管理系統進行解析后對資料進行歸檔處理。

3.6 建立暢通的多源信息網絡建立國內機構間、國際組織間的多源信息網絡,是獲取多源信息的前提和基礎,也是海洋測繪數據庫維護更新的基本條件,需要逐步形成海洋測繪數據共享的協作機制。

3.7 研究數據分析檢測軟件國外一些專家提出了一種GIS驅動的變化信息檢測方法,國內對變化信息的分析檢測也有大量的研究,但大多還處在對部分要素的試驗階段。應積極開展這方面的研究工作,根據國內特點,研究出適合數字化生產和海圖數據庫維護更新的數據變化檢測軟件。

參考文獻:

[1]郁園通.海洋測繪數據庫維護的問題與改進設想[J].海洋測繪,2005,25(5).

第3篇：海洋測繪技術范文

關鍵詞：測繪工程；GPS；靜態測量；數據處理

中圖分類號：P2文獻標識碼： A

引言

近些年來，測繪工程中GPS技術取得長足進步，在工程測量、地形測量以及控制測量等領域中都得到廣泛應用，從某種程度上講，測量工程中GPS技術可以稱之為測繪工程領域的一場技術革命，在工程測繪中具有重大意義，海洋幅員遼闊，視野開闊，因此，測繪工程中GPS技術特別適合海洋測繪，海洋測繪作為測繪領域其中一部份，因此，測繪工程中的GPS技術運用而起到翻天覆地變化，為海洋測繪帶來了巨大的意義。伴隨著科技的快速發展，海洋測繪的技術設備有了很大的進步與改善，在海洋精密測量定位和水深測量工作中，利用GPS測量技術有著極大的優勢，在海洋測繪中具有很高的應用價值，特別在近海海洋和內陸水域測量中有著廣闊的發展前景，值得在海洋測繪領域進行廣泛的推廣。

一、GPS靜態測量的原理

(一)GPS定位原理

GPS導航系統的基本工作原理是測量出已知地理位置的GPS定位衛星到用戶接收機之間的距離，綜合多顆GPS定位衛星的數據獲取接收機的具置。其中，GPS導航衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在GPS導航衛星星歷中查出，而用戶到GPS導航衛星的距離則通過記錄GPS導航衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，所經歷的時間乘以光的速度得到。當GPS導航定位衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼發射GPS導航電文，當用戶接受到GPS導航電文時，提取出GPS導航衛星傳播的時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知GPS導航衛星與用戶的距離，再利用GPS導航電文中的GPS導航衛星星歷數據推算出GPS導航衛星發射電文時所處位置，用戶在WGS-84大地坐標系中的位置速度等信息便可得知用戶的位置，這就是GPS測量技術的工作原理。

(二)GPS測量的方法以及優點

GPS測量方法包括靜態測量和RTK測量，本文主要分析測量工程中GPS靜態測量。該測量方法是把至少三臺雙頻GPS接收機安置在靜態測量基線端點上，保持固定不動，不受測量通視條件的限制，但是需要同步觀測四顆以上衛星。GPS測量時可觀測多個時段，每個時段進行觀測

十分鐘到數十小時，最后把觀測數據輸入計算機，經過結算軟件處理得到各點坐標，在GPS技術測量的各種方法中，靜態測量的方法精確度最高，具有測站間不需要通視、可以全天候定位、觀測時間較短、操作簡單、可以提供全球統一的三維地心坐標等優點，也因此GPS技術通常應用于各種工程測量當中。

二、利用GPS進行海洋測量精密定位

（一）海洋測繪的特點

1.在海洋測繪中，GPS測量測站在船上，在GPS測量靜態下進行海洋測量。

2.在海洋測繪中，同一空間結構網的GPS測量(坐標、深度、重力等)必須同時測定，無法重復海洋GPS測量。

3.在海洋測繪中，GPS觀測受大氣影響和海水物理性質影響，GPS測量的精度比陸地上大地測量低。

（二）利用GPS技術精密測量水深

在當前的GPS測量技術水深測量工作中，最常用的測量方法就是運用多波束水深測量系統，相比于傳統的單波束采集系統的水深測量工作，在海洋測量中，4次多波束水深測量系統的采樣，垂直于航道方向上的波束有很多，不同海水深度的數據都可以直接的獲取，因此，能夠快速和精確地測量范圍內測線兩側多個點的水深，清晰準確地對海底地貌進行全面測量的過程，利用GPS技術定位和多波束水深測量系統測定該點的水深，就能快速的對海底地貌進行。

在水深測量工作中，要精確地測定深度點的平而位置，這項工作簡稱為定位用測深儀測深時，深度點的平而位置是換能器的平而位置；用測深桿、水砣測深時，深度點的平而位置是測深桿、水砣著底時的平而位置在距岸較近，視覺能分辨日標的距離內，一般可使用光學儀器，如經緯儀、平板儀和六分儀定位測圖比例尺為1:10000或更人時，通常用經緯儀或平板儀以前方交會法定位；測圖比例尺小于1:10000時，通常使用六分儀以后方交會法定位對于定位精度要求高的

比例尺測圖，使用測距系統，如海用微波測距儀定位，或用距離方位法定位對距岸較遠的海區，般使用無線電雙曲線定位系統定位20舊紀60午代以來，已廣泛利用人造地球衛星進行高精度定位這種定位方法以電子計算機作為數據信息處理中心，對衛星的導航信息進行濾波處理，以獲得實時的導航數據利用人造地球衛星進行定位可以個天候工作，儀器系統具有個自動、個球覆蓋和連續實施定位等優點。

測得水深后，必須進行水位改正把在瞬時水而上測得的深度歸算到山深度基準而起算的深度當深度點處的瞬時水而與驗潮站在同瞬時的水而高差小超過20厘米時，用該站的潮位觀測資料進行水位改正；若高差超過20厘米，則用水位分帶法進行改正，即在滿足水位改正精度的條件下，根據兩個或兩個以上驗潮站的潮位觀測資料，用圖解內插或計算的方法，把測區分成若十個區，求出各區的潮位資料，進行分區改正近海測量中，可用模擬法進行水位改正。

（三）GPS技術近海航道水下地形測量的應用

在海洋測繪中水下地形勘測占據著非常重要的位置，但因為水下地形勘測作業環境非常的特殊，在實際的作業中實施水下地形測量的難度也是非常大，所以我們在作業中必要根據水下地形勘測實際情況采取相應的措施進行定位。隨著社會的發展，我們在水下地形勘測中經常使用到的是回返水聲定位、GPS技術衛星定位以及無線電測量定位等。遇到作業比較復雜的時候還需要將幾種方法結合起來，方能進行勘察。現在我們會嘗試著在水下測量中將GPS-RTK測量技術與測深儀聯合以來一起作業，此種GPS-RTK測量技術分位技術的嚴禁以下幾方面的工作：

1.在海洋地形勘測中，選擇近海島嶼設置數據采集相應的GPS測量基站，應用現代化先進的GPS測量技術，并在GPS測量船中安裝接收GPS測量機及相應的GPS探測設備；

2.在海洋地形勘測中，利用GPS測量技術導航實施定位，借助預先設定的GPS測量機器依照操作人員指令每間隔一定時間向水下發出超聲波，通過GPS測量機器發射回來的聲波進行援救與分析分析，得出海洋GPS測量數據及GPS測量定位結果。

三、GPS靜態測量數據處理

GPS靜態定位在測量工程中被廣泛應用。尤其在工程測量、大地測量、物探測量等方面，GPS技術己經基本取代了常規的測量方法，成為最主要測量手段和方式。

（一）在GPS測量技術中，計算機通過測量數據線聯接主機，把GPS測量數據傳輸到計算機中。

（二）在GPS測量技術中，通過計算機中GPS測量軟件對數據進行基線解算。GPS測量基線解算一般采用差分觀測值，較為常用的差分觀測值分為雙差觀測值，即由兩個GPS測量測站的原始觀測值分別在GPS測量測站和衛星間求差后所得到的觀測值。

（三）在GPS測量技術中，要把GPS測量技術信號不好、GPS測量觀測時間短、及長短邊的數據去掉，采集共同GPS測量時段、共同GPS測量波段的信號好的數據。

（四）在GPS測量技術中，進行GPS測量基線解算。GPS測量基線解算的過程實際上主要是一個平差的過程，進行GPS測量基線平差所采用的觀測值主要是雙差觀測值。

(五)進行網平差和數據處理

在GPS測繪工程中，可以把GPS測繪基線向量作為觀測值，以它的方差陣之逆為權，計算各GPS測繪網點的坐標并評定其精度。另外，要做好GPS測繪網平差參數設置，規定較小的單位權重誤差，調整GPS測繪網平差期望精度，直到所有指標滿足GPS測繪規范要求時數據處理才算完成。

結束語

總之，隨著我國社會經濟快速的發展，GPS靜態測量技術在實際應用中的范圍越來越廣。通過上述對GPS靜態測量的具體分析，我們不難發現，測繪工程中GPS測繪技術在這一領域具有無可比擬的優越性，尤其GPS測繪技術對各種長距離、地形地勢極為復雜的測量工程方面具有重要意義。GPS測量技術突破了傳統海洋測繪的空間限制,應用范圍越來越廣,成為了控制GPS測量技術，海岸地形GPS測量，高精度的海洋定位不可或缺的有效手段。

參考文獻：

[1]韋友源.信標差分RBNDGPS技術在海洋測繪中的應用[J].沿海企業與科技,2009,09:44-46.

第4篇：海洋測繪技術范文

關鍵詞：海洋測量；測量技術；現狀與展望

中圖分類號：P229文獻標識碼：A文章編號：

引言：

海洋測量主要是為了精密測定和描述海洋幾何場和物理場的重要參數，從而為人類開發海洋，利用海洋資源的活動服務。隨著科學技術的進步，特別是衛星技術、電子技術、計算機技術及信息獲取手段的改進和發展，海洋測量突破了傳統單一的海道測量范圍，相繼出現了相對獨立的海洋控制測量、海洋工程測量、海底地形測量、海洋重力測量、海洋磁力測量等。

1.海洋測量的現狀

海洋測量按性質可劃分為物理海洋測量和幾何海洋測量兩類。

1.1物理海洋測量

物理海洋測量是對海洋底部地球引力場和磁力場等物理場性質的測量。海洋測量必須以海洋物理知識作為基礎，其主要測量方法有海洋地震測量、海洋重力測量、海洋磁力測量和海底熱流測量4種，此外，海洋電法測量和海底放射性測量尚處于試驗階段。物理海洋測量按照原理、技術和方法及其應用劃分，包括海洋重力測量、海洋磁力測量及海洋水文測量。

1.1.1海洋重力測量

海洋重力測量是對海域重力加速度進行測定。在進行重力測量時，由于海水的不斷運動，會產生各種干擾加速度，受到的主要擾動影響有：水平加速度和傾斜影響、垂直加速度的影響、交叉耦合效應的影響、厄缶效應的影響。近年來，各種高新技術在海洋測量中的應用，海洋重力測量的技術水平有了較大提高：重力儀測量系統的主體技術不斷改進，消除了交叉耦合效應的影響；采用硅油阻尼代替空氣阻尼，提高了儀器的抗震性和抗干擾性；DGPS(Difference Global Positioning System，即差分全球定位系統)的廣泛應用，提高了重力測量中的導航定位精度；光纖陀螺技術的使用，提高了平臺的靈敏度、穩定性和使用壽命；衛星測高技術的不斷推廣，提高了重力測量資料的精度和分辨率；數字化控制重力彈簧或擺的調平、平臺的調平，使儀器正在向小型、輕便和高效率的方向發展。

1.1.2海洋磁力測量

海洋磁力測量是對海上地磁要素進行測定。海洋磁力測量按照測量內容可分為海洋磁力儀和海洋磁力梯度儀。早期時，曾使用飽和式磁力儀，目前，多使用質子旋進磁力儀、光泵磁力儀及銫光泵磁力梯度儀和質子旋進式磁力梯度儀。光泵技術的使用，消除了日變和海岸效應的影響，提高了測量的靈敏度、穩定性和可靠性；DGPS、壓力深度儀、超短基線定位系統、浪潮儀和ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers, 即聲學多普勒流速剖面儀)等輔助設備的采用，提高了定位精度和環境噪聲改正精度。

1.1.3海洋水文測量

海洋水文測量就是對海洋水文要素進行測量，為水下地形測量、水深測量以及定位提供必要的海水物理、化學特性參數。隨著海洋科學的發展，在現代的海洋水文測量中，出現了多種新的觀測手段及其相應的探測儀器。走航式溫鹽深計可以在動態海水里獲取不同水層的溫度和鹽度，為研究海洋溫度及鹽度的分布規律提供了豐富的數據資料，突破了點測量的局限。透明度儀的使用提高了觀測的精確度和準確度。遙報潮位觀測和GPS在航潮位測量方法的出現，在很大程度上提高了潮位觀測的自動化和精確性。目前通過測站式或ADCP測定海流的流速和流向，加快了測量速度，提高了測量精度。

1.2幾何海洋測量

幾何海洋測量是對海洋表面、海底及其相鄰海岸的幾何形狀的測定。主要包括海洋大地測量、海洋定位測量、水深測量、海底地形地貌測量、海洋工程測量。

1.2.1海洋大地測量

海洋大地測量是研究海洋大地控制點（網），確定地球形狀，研究海平面形狀的科學。海洋大地測量的主要工作是建立海洋大地控制網，為水面、水中、水底定位提供已知位置的控制點，海洋控制網包括海岸控制網、島-陸、陸-島控制網及海底控制網。海岸控制網的建立與常規的陸上控制網相同，可采用傳統的邊角網和GPS控制網。衛星定位技術的出現，實現了陸-島和島-陸控制網的聯測，也實現了遠離大陸水域的水上定位和水下地形測量，并將其測量成果納入與大陸相同的坐標框架內。海底控制網是通過聲學方法建立的，一般布設為三角形或正方形結構，水下控制點為海底中心標石，其標志采用水下答應器（或稱聲標），水下答應器的位置通過船載GPS接收機和水聲定位系統聯合測定，即雙三角錐測量。

1.2.2海洋定位測量

海洋定位測量是海洋測繪和海洋工程的基礎。隨著電子經緯和高精度紅外激光測距儀的發展，可按一方位一距離極坐標法可為近岸動態目標實現快速定位。全站儀由于自動化程度高，使用方便、靈活，當前在沿岸、港口、水上測量中使用日益增多。GPS定位系統是目前海洋測量的主要定位手段。水下定位普遍采用聲學定位系統，水聲定位系統的工作方式很多，最基本的有長基線定位系統、短基線定位系統和超短基線定位系統。目前我國已經研發了水下DGPS高精度定位系統用于水下定位，該設備首次利用GPS解決水下設備導航和實時三維定位問題，并提供亞米級的定位結果。

1.2.3水下地形測量

海底地形測量，首先進行海岸或海底平面、高程控制測量，然后進行海底地物、地貌的探測。隨著GPS高精度定位技術在海洋測量中的應用，水下地形測量的導航和定位精度得到了進一步改善。多波束測深系統具有測量范圍大、速度快、精度高、自動化等諸多優點，將測深技術進一步發展到立體測圖和自動成圖。隨著聲學、干涉技術及計算機技術的發展，出現了高精度高分辨率側掃聲納系統，使得海底地形地貌的勘察更加詳細。遙感海底地形測量具有大面積、同步連續觀測及高分辨率和可重復性等優點，遙感技術的應用使海底地形測量技術取得了重大進展。

2.對海洋測量的展望

海洋是地球的一個重要部分，而我國是一個海洋大國，我國海洋測量未來主要應向以下幾個方面發展：

2.1服務對象將向全方位、多層次服務轉化

20世紀海洋測量的服務對象主要是保障海面航行船只的安全，今后海洋測量的服務對象將不斷擴充。海洋測量的基準面也將逐步與陸地地形測量基準面統一，建立以海洋大地水準面為基準面是勢在必行的，因此，未來海洋測量技術的主攻方向是：繼續研制新型精密的測量儀器設備；統一陸地和海洋地形基準面；精化海洋大地水準面。隨著信息化技術的高速發展，多種海洋測量數字產品、數據庫和地理信息系統將集成一體，為多學科的多種使用目的提供全方位服務。

2.2信息獲取和表示將向集成綜合式轉化

未來無論是信息獲取還是信息體現都會以多系統集成為主體。在信息獲取領域，一個系統多種功能的集成和多個系統的有機集成是未來海洋測量發展的必然趨勢，將各種測量系統的優點集成在一起，會使海洋測量技術發生突飛猛進的發展。在信息表示領域，多源、多分辨率信息的有機集成也是發展的必然趨勢，將通過各種途徑獲取的信息有機結合起來，從多角度、多層次、全方位地展現海洋的全貌。

2.3信息服務形式將由三維靜態向四維動態轉化

隨著科學技術的發展，未來社會對海洋測量成果的需求將趨向動態變化和實時性。因此，研究海洋幾何要素和物理要素的時變規律十分重要，尤其是對海洋潮汐現象的全面、透徹研究。電子海圖顯示系統的發展，使得電子海圖的顯示由最初的二維顯示到三維顯示，繼而發展到迭加潮汐預報的實時四維動態顯示。目前我國的電子海圖還不具備迭加水文氣象要素的功能，但可以預料，電子海圖的功能將日趨完善。

3.總結語

近年來，我國的海洋測繪在理論研究、技術應用和人才培養機制等方面均取得重大進展，尤其是基礎理論的研究逐漸深入，應用技術研究貼近生產實踐，在滿足國民經濟建設和國防建設中的作用越來越重要。未來我國的海洋測繪必須進一步拓寬領域、加快速度、提高精度, 在現勢性和時效性方面有一個重大突破, 全方位、全過程、多層次、多環節提供動態化的信息服務, 更好地為國防和國民經濟建設作出貢獻。

參考文獻：

[1] 趙建虎,沈文周,吳永亭,等.現代海洋測繪[M].武漢:武漢大學出版社，2007.

[2] 畢永良,孫毅,黃謨濤,等.海洋測量技術研究進展與展望[J].海洋測繪,2004,24(3):65-70.

[3] 劉雁春,暴景陽,李明叁.我國海洋測繪技術的新進展[J].測繪通報,2007(3):1-7.

第5篇：海洋測繪技術范文

[關鍵詞]海洋要素垂直剖面測量系統 控制電路 研究

[中圖分類號] P229.5 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-1-128-1

0引言

21世紀可以被稱作為“海洋的世紀”，海洋測量的基本理論、技術方法和測量儀器設備等，同陸地測量相比，有它自己的許多特點。主要是測量內容綜合性強，需多種儀器配合施測，同時完成多種觀測項目；測區條件比較復雜，海面受潮汐、氣象等影響起伏不定：大多為動態作業，測者不能用肉眼通視水域底部，精確測量難度較大。

其中海洋要素垂直剖面測量系統是采用水下攝影測量方法等進行水深測量和海底地形測量。海洋監測系統的研究設計是一種基于AT89C2051單片機的海洋要素垂直剖面測量系統（簡稱“海馬”）的控制電路，其運動能量來自于波浪，上浮依靠自身浮力目標，在國內海洋監測系統研究上取得了很大突破。

1海洋要素垂直剖面測量系統定義

海洋要素垂直剖面測量系統簡稱“海馬”，主要是指利用海洋無時不在的波浪能，驅動滑行器單方向下潛運動，直達海底或程序設定的預定深度，在控制系統作用下，滑行器依靠自身的浮力勻速上浮，并在此過程中，完成海洋要素的自動測量和存儲。

海洋要素垂直剖面測量系統主要包括三種運動狀態：

一是，單向抓緊狀態。就是在系統處于單向抓緊狀態時，滑行器只能向下運動，當波浪上升時，抓緊纜繩的棘爪松開，滑行器因慣性滯留原位；當波浪下降時，棘爪咬緊纜繩，滑行器步進下潛。

二是，阻尼鎖定狀態，即為在引導纜的固定位置（例如，在近海面（5～8米）與近海底（15～20米））上分別敷設兩只阻尼器，滑行器可固定于這兩個特殊水層上，完成某些特殊海洋參數的測量。

三是，自由上浮，當系統到達底部時，棘爪機構會在控制系統作用下打開，滑行器與錨定纜繩失去嚙合，完全處于自由狀態，在系統自由上浮的過程中，位于滑行器內的傳感器開始測量所需海洋要素。

2“海馬”控制電路硬件設計

“海馬”控制電路的硬件設計主要包括RS-232串行通訊接口、單片機控制單元、電機啟停模塊、正翻轉控制模塊，限位開關、機械控制、棘爪機構、直流電機和直流電源。如圖1所示，硬件設計巧妙的實現了“海馬”監測海洋的三個狀態。

2.1串行收發模塊

該模塊主要選用的而是RS-232串行接口、MAX3232電平轉換模塊組成，其中MAX3232芯片是用于拉高電平的，當單片機在5V-10V區間內，就可以驅動RS-232串口。

當“海馬”滑行器在單向下潛和自由上浮的過程中，其深度必須要在預先設定的深度值以下，如果超過將會停止作業。

該模塊的單片機選用的是AT24C16型號的，是具有I2C接口的通用器件，可以實現自動尋址、高低速設備同步和仲裁等等可以將在海洋要素中搜集到的數據進行有效的傳輸。

同時AT24C16單片機具有2Kb的存儲功能，可以保障海洋要素的數據存儲容量，確保可以監測到更大范圍的海洋數據。

2.2開關控制模板

“海馬”監測系統控制電路主要用開關控制模板進行操作，采用固態繼電器（SSR）和雙刀雙擲電磁繼電器，其中固態繼電器是固態元件組成的無觸點開關器件，驅動功率小，噪音低，抗干擾能力強，具有很強的可靠性。

3“海馬”控制電路軟件設計

在保持“海馬”在海洋監測作業就必須要在軟件電路上實現單向抓緊、阻尼鎖定和自由上浮三個狀態。

在整個海底作業中，“海馬”的運動過程分為單向下潛過程和自由上浮過程兩種，主要依靠單片機的程序進行對滑行器的控制。

3.1單向下潛過程

當“海馬”監測系統下潛時，單片機會從傳感器中讀取下潛的深度值，所得的深度值要小于預先設置的深度值，一旦出現深度值大于或等于預先設置的深度值，單片機就會出發開鎖信號，“海馬”系統就會自由上浮。

3.2自由上浮過程

當“海馬”系統自由上浮時，單片機會從傳感器中讀取上浮的深度值，并開始對海洋要素采集，傳感器會根據預先設置的深度值為基準，在每秒鐘內存儲一次數據，如溫度、壓力和電導率等等。

4結語

海洋要素垂直剖面測量系統是海洋測繪的重要手段，通過以上對海洋要素垂直剖面測量系統控制電路的研究，大大提高了海洋環境監測的精確度，同時該系統還具有可移植性好、靈活性強等特點，在對海洋監測的技術研究上起到了很大的積極影響。

參考文獻

第6篇：海洋測繪技術范文

關鍵詞：工程測繪；現狀；發展趨勢

中圖分類號：P2文獻標識碼： A

1國際測繪技術的發展

隨著空間技術、計算機與網絡技術、通訊和信息技術的快速發展，測繪技術不斷取得突破性進展，當前國際測繪技術的進展主要體現在以下兩方面。

1.1空間技術與衛星遙感技術

隨著全球導航衛星系統（GNSS）飛速發展，世界各國及組織均在升級改造或新建各自的衛星系統，世界四大衛星系統中，GPS 系統正在實驗二代衛星系統，歐盟伽利略衛星系統預期定位誤差不超過 1米，俄羅斯格洛納斯系統也已實現全球覆蓋，我國的北斗導航衛星系統也已投入運營。四大衛星系統兼容且能實現互相操作將成為國際 GNSS 發展的方向。隨著差分技術的發展，用衛星系統測定三維坐標的技術方法將測繪定位技術，從事后處理擴展到實時或準實時定位與導航，從靜態擴展到動態，絕對和相對精度擴展到米級、厘米級乃至毫米級。隨著重力衛星的成功發射，地球重力場觀測已經完成了地基到天基的轉變。基于衛星系統的大地測量觀測技術使得觀測精度和覆蓋率大大提高，這將有助于實現全球高程基準的統一。此外，空間衛星技術還與多波束測深系統結合形成海底地形地貌測繪新技術手段。傳統大地測量網正被日益，利用基于多種大地測量觀測手段的全球大地測量觀測系（GGOS）建設已成為發展趨勢。空間技術的快速發展帶動了航空航天遙感技術的進步。遙感技術朝著“三多”（多傳感器、多平臺、多角度）和“四高”（高空間分辨率、高光譜分辨率、高時相分辨率、高輻射分辨率）方向發展。短短幾年內，遙感衛星的空間分辨率已逐步提高到 30m、10m、5.8m、2m，并正在向 1m 或優于 1m 的空間分辨率發展。光譜分辨率可以達到 5nm～6nm 量級，400 多個波段。遙感技術的發展為世界各國城市和鄉村社會經濟特征和生物物理特征等專題的空間信息獲取提供了可能。高分辨率衛星遙感與航空攝影成為當代測繪信息的重要來源，對測繪產品形式的改變和地圖更新起到了極大的促進作用。對地觀測系統的小型化、衛星組網和全天侯監測也成為主要發展方向。

1.2地理信息處理與管理技術

在計算機技術和網絡技術支持下，地理信息數據采集和處理實現自動化、實時化、數字化并向智能化發展，三維空間數據管理已經成為當前的研究熱點。基于網格計算、云計算理論的 GIS 解決方案迅速出現，國際 GIS 軟件仍以 ArcGIS、數據庫管理系統Oracle 為主要品牌。各種技術的發展產生了海量空間數據，催生了 Google Earth、Skyline、Virtual Earth等三維空間數據管理軟件，逐步實現了空間數據管理的科學化、標準化、信息化。在衛星系統與計算機技術支持下，地理信息數據的獲取、處理與服務將實現無縫對接，通過數據終端，單位與個人用戶將得到實時的地理信息數據。

2國內測繪技術現狀

測繪信息獲取技術。我國的北斗導航衛星系統快速發展，目前已建成自主研發、獨立運行的覆蓋我國及周邊國家的區域導航衛星系統。天繪一號 02 衛星及資源三號衛星則成功組建了我國自主高分辨率測繪遙感衛星平臺。無人機遙感系統得到廣泛應用，能夠快速對地質環境信息和過時的 GIS 數據庫進行更新、修正、和升級。為政府和相關部門的行政管理、土地、地質環境治理，提供及時的技術保證。以多傳感器集成、系統誤差檢校、直接地理參考技術為代表的地面移動測圖系統關鍵技術取得重大進展。水下地形測量在精密多波束測深數據處理、聲線跟蹤、異常測深數據處理、實時水位和水深獲取、海床DEM 建模等方面均開展了相關研究，多波束系統也實現了測深從點到面得突破。測繪信息處理技術。測繪信息處理技術的發展主要體現在研制自動化、智能化的測繪與地理空間信息數據處理平臺，發展海量數據的快速精確處理和集成管理技術手段。開發衛星遙感影像的直接定位技術和自由網平差技術。以模糊度解算、周跳探測、定位解算技術為代表的 GNSS 數據處理與分析技術得到了快速發展。地理信息系統技術的發展則主要體現在空間數據集成、時空數據組織與管理、時空數據建模、時空分析引入智能方法、地理數據可視化等方面。

總之，我國的測繪信息數據處理技術，結合了遙感圖像綜合處理系統、機載激光雷達數據處理系統、空間信息三維虛擬現實系統、數字攝影測量網格系統、高分辨率遙感影像數據一體化測圖系統等，形成了從空間數據獲取到輸出全數字化的技術體系，革新了地理信息提取、顯示和輸出技術，初步建立了國家級遙感衛星數據接收和服務系統，實現了大范圍高分辨率衛星影像地形測繪技術。GeoImage、Im－ageInfo 等國產系列遙感軟件的誕生，為國家重大工程的順利實施提供了自主的軟件平臺和技術服務。

3國內測繪技術的不足

美國、歐洲在測繪科技領域占優勢的壓力在我國仍是長期存在，主要表現為：在測繪基準方面，我國基準建設與維護仍然主要依賴國外測繪儀器、衛星以及數據處理軟件。在數據獲取方面，信息獲取能力較弱，高分辨遙感衛星數據依賴進口，雖然北斗導航衛星系統已經進入第二代建設工程，但目前仍然無法滿足地理信息的實時獲取與更新。在數據處理方面，數據處理核心技術缺乏，自主研發水平較低，軟件高級人才欠缺，國際型、應用型的高級軟件人才更為缺乏。國產軟件 GeoImage、ImageInfosioram 雖然提供了自主軟件平臺和服務，但整體上沒有占據國內市場絕對份額；在數據管理方面，核心管理軟件和網絡服務軟件仍然部分依賴國外產品；自主產權的測繪技術、裝備水平及研發能力無法有效滿足測繪發展的現實需求，關鍵設備受制于國外；國際標準與國內標準融合不夠，測繪科技成果轉化應用不夠等等。

4 測繪行業的發展趨勢分析

目前，國內外測繪科學技術的發展趨勢有如下幾點。

4.1攝影測量的發展經過模擬攝影測量、解析攝影測量時代，已經于上世紀90年代進入到數字攝影測量時代。將數字攝影測量系統與地理信息系統結合，促進了測繪生產過程的數字化和自動化，從而實現無地面控制點或少地面控制點的航空攝影測量，擺脫了繁重的野外控制測量工作。

4.2大地測量自采用快速高精度空間定位技術，特別是使用GPS技術以來，逐步從靜態大地測量發展到動態大地測量，作用范圍從地球局部區域擴展到全球，研究對象從地球表面幾何形態深入到研究地球內部物理結構及其動力學機制，傳統大地測量理論和技術將產生重大變革。

4.3利用遙感技術對大陸、海洋、大氣等地球環境的變化進行長期觀測和分析，已經與遙感制圖、地球資源調查一樣成為遙感技術的主要方向。

4.4地圖學的發展呈現出多層次、多領域、多時態、多功能的特點，遙感技術、地理信息系統技術、機助制圖技術與多媒體技術的發展將使地圖制圖學的基本理論、技術方法和手段、工藝過程發生根本性的變化。

4.5地理信息系統已在某些專業得到應用并進入商品化生產的階段，隨著計算機技術和通訊技術的迅速發展，使GIS向多樣化和分布式處理邁進。在側重信息存儲、數據庫建立、查詢檢索、統計分析和自動制圖等基本功能的基礎上，GIS逐步進入開發分析、評價、預測、決策支持模型以及增加智能化功能的發展階段。

4.6海洋測繪方面，海洋測繪技術發展的總趨勢是向高精度、全覆蓋、全過程自動化的方向發展。繼續提高海洋測繪自動化程度，建立與海洋測量外業一體化的海洋測量數據庫，與海圖自動制圖系統銜接，建立海圖數據庫，最終建立海洋測量信息系統。

5 結束語

目前測繪工作已完成了由手工模擬向數字化生產系統的轉變，已成為城市信息港建設的一個重要的基礎部分，將面對全社會，及時提供基礎地理信息服務，具有重大的社會意義，責任重大。

參考文獻

[1] 麥俊義，吳洪平.現代測繪技術發展趨勢研究[J].建筑科學，2012,8:9.

[2] 周星，周德軍，喬朝飛.信息化測繪技術體系的基本構成與戰略重點探討[J].測繪科學，2008（05）.

第7篇：海洋測繪技術范文

關鍵詞：遙感影像 近紅外 自適應 水陸分割

中圖分類號：TP7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0042-02

遙感影像的水陸分割在海洋水深反演，船舶導航，海洋測繪等領域有著重要的意義。相比于以船只為平臺的聲納現場探測技術，衛星遙感探測技術具有連續不間斷、不受地理空間限制和探測范圍大等優點。衛星遙感技術在獲取海洋地理信息方面具有巨大的潛能和優勢，能夠作為特殊海域地形的有效探測手段，補充和加強海洋測繪能力，對國家安全和經濟發展有著重要的意義。水陸分割是進行淺海水深反演的重要部分，水陸分割的精度直接影響了反演結果的準確性。遙感影像分割是對圖像進行深一步分析、處理和應用的基礎，作為數字圖像處理領域的關鍵技術之一，己經廣泛應用于遙感影像研究。

1 實驗數據及數據分析

本文以IKONOS的遙感影像作為數據源進行近紅外波段的自適應閾值法的水陸分割研究。可見光的紅光波段可測量植物綠色素的吸收率，能夠區分不同地物類型與陸地植物，可用于提取與植被相連接的砂質海岸和小面積淤泥質海岸；藍光波段、綠光波段都對水體有透射能力，適合于探測淤泥質海岸的懸浮泥沙，可用于計算無明顯解譯標志的大面積淤泥質海岸線，是研究水深和水底特征的最有效波段；近紅外波段對海水和陸地的反射率差別很大，能準確的提取人工岸線與基巖岸線[1]，是進行自適應閾值水陸分割的數據來源。

2 自適應閾值算法原理

2.1 理論依據

水體的光譜圖特征主要由水本身的物質決定，同時又受到各種狀態的影響[2]。圖1為水體、植被和土壤三種典型地物的波譜曲線。

從圖3可知，在可見光范圍內，水體（這指清水）的反射率總體上比較低，不超過10%。在藍綠光波段反射率一般在4%～5%，通常采用藍綠波段的數據進行水深反演研究。水體在近紅外、短波紅外波段的入射能量幾乎全部吸收，因此近紅外及以后波段的遙感影像上，清澈水體幾乎成黑色。這一特征與植被和土壤的光譜有著很明顯的差異，所以選用近紅外波段進行水陸分割研究。

2.2 自適應閾值算法

自適應閾值算法基于影像DN值的直方圖統計特征，是一種比較簡便快捷的方法。若直方圖滿足雙峰分布，在直方圖最大波峰之后選取有效的最小波谷對應的DN值作為閾值，把小于等于閾值的部分判定為白色水體，大于閾值的部分判定為黑色陸地，從而得到水陸分割二值化圖（見圖2）。

3 實例分析

為驗證自適應閾值法水陸分割的有效性，下面選取了IKONOS高分辨衛星進行水陸分割。區別于基于水體光譜特征曲線的水陸分離方法，自適應閾值法更加簡潔有效，最主要的是水體光譜曲線水陸分割需要對原圖像有一定認識，從而調整水體譜帶范圍，無法迅速適應各種不同圖像。自適應閾值法唯一的輸入條件就是圖像的近紅外波段數據，只要有了圖像的近紅外波段數據，就能快速得到圖像的水陸分割二值化圖。閾值的計算完全由計算機完成，無需人工介入。相比于水體光譜特征曲線水陸分離方法，自適應閾值法閾值適用性更廣。

3.1 IKONOS影像

圖3是一幅IKONOS某海岸紅綠藍合成影像。此影像包含紅，綠，藍和近紅外四個波段數據。根據直方圖，由自適應閾值算法得到最佳閾值。然后采用自適應閾值法對近紅外波段進行水陸分割，再經過二值圖像的形態學處理，起到消除毛刺和去除噪聲的作用，最后得到水陸分割的二值圖像，如圖4所示，白色表示水體，黑色表示陸地。

參考文獻

[1] 馬小峰，趙冬至，張豐收，等.海岸線衛星遙感提取方法研究進展[J].遙感技術與應用，2007，22（4）：575-580.

[2] 呂黎光.捷鳥衛星影像應用于墾丁島淺海水深之測繪分析[J].航測及遙感學刊，2004，9（2）：23-42.

[3] 熊顯名，堯雪娟，滕惠忠，等.基于遙感圖像光譜特征的水陸分界線提取[A].2007’儀表，自動化及先進集成技術大會論文集（一）[C].中國重慶，2007.

[4] 韓培友.可視化交互數據語言[D].西北工業大學，2006.

[5] 荊浩，陳學佺，顧志偉.一種基于邊緣特征的海岸線檢測方法[J].計算機仿真，2006，23（8）：89-93.

第8篇：海洋測繪技術范文

關鍵詞：現代測繪學數字地球

1993年和1994年美國先后以總統令的形式提出建立"國家信息基礎設施"(NII)，即通稱的信息高速公路，以及"國家空間數據基礎設施"(NSDI)，這是進一步推進社會信息化，搶占信息產業發展新的制高點和主動權的重大戰略步驟，時隔五年，這一計劃的實施初見成效，刺激了美國的經濟增長，于是去年又以美國副總統演講形式推出數字地球的概念和構想，并計劃到2020年試圖達到地球信息化的最終目標，亮出了美國這一近期全球信息戰略的底牌。由美國政府高層出面提出的這一"數字地球"構想引起全球各方關注，并成為學術界熱點話題。中國學者尤其在地學界也作出了積極的反應，不論從科學技術的角度還是從國家利益的角度，中國要準備迎接這一嚴峻挑戰，已成共識。作為測繪學科，測繪行業反應更顯強烈，數字地球概念為測繪事業發展提供了新的機遇和更高層次的發展前景。這里我們想就現代測繪學的發展從學科的觀點稍為具體地探討一下它與數字地球的關系和在構建數字地球中的作用。

一、測繪學的現展

空間技術，各類對地觀測衛星使人類有了對地球整體進行觀察和測繪的工具，好象可以把地球擺在實驗室進行觀察研究一樣方便。由空間技術和其它相關技術，如由計算機、信息、通訊等技術發展起來的3S技術（GPS、RS、GIS）在測繪學中的不斷出現和應用，使測繪學從理論到手段都發生了根本的變化。測繪生產任務也由傳統的紙上或類似介質的地圖編制、生產和更新發展到地理空間數據的采集、處理和管理。GPS的出現革新了傳統的定位方式；傳統的攝影測量數據采集技術已由遙感衛星或數字攝影獲得的影像所代替，測繪人員在室內借助高速高容量計算機和專用配套設備對遙感影象或信號記錄數據進行地表(甚至地殼淺層)幾何和物理信息的提取和變換，得出數字化地理信息產品，由此制作各類可供社會使用的專用地圖等測繪產品。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，測繪業的體力勞動得到解放，生產力得到大的提高。今天，光纜通訊、衛星通訊、數字化多媒體網絡技術可使測繪產品從單一紙質信息轉變為磁盤和光盤等電子信息，產品分發可從單一郵路轉到"電路"(數字通訊和計算機網絡傳真)，測繪產品的形式和服務社會的方式由于信息技術的支持發生了很大變化，進入了信息化的發展。當前，隨著我國經濟的高速發展和經濟所有制成份和運行體制的改革，需要開放民用國家測繪產品；從技術方面看，西方國家衛星測地技術可制作全球幾乎任一地區1米分辨率(相當1∶1萬比例尺)的地圖，衛星上的GPS又可將這種地圖納入全球參考框架和轉換為他們的國家坐標系，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據，衛星重力技術所發展的低階全球重力場模型已足夠用于他們的遠程戰略導彈發射。目前全球高階重力場模型(如EGM96)分辨率已達50公里，已接近我國現有重力數據的分辨率，其保密價值也需要重新評估。這一形勢使絕大部份測繪產品可以作為普通商品服務于全社會，測繪業從單一國家事業逐漸轉變為社會主義市場經濟的產業，這無疑為測繪學的發展注入了新的活力和擴大了發展空間，這也是一個有重要意義的歷史性轉變。

綜上所述，由于以空間技術、計算機技術、通訊技術和信息技術為支柱的測繪高新技術日新月異的迅猛發展，測繪學的理論基礎、測繪工程的技術體系、其研究領域和學科目標，正在適應新形勢的需要發生著深刻的變化，表現為正在以高新技術為支撐和動力，進入市場競爭求發展，測繪業已成為一項重要的信息產業。它的服務范圍和對象也在不斷擴大，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，而是擴大到國民經濟和國防建設中與空間數據有關的各個領域。它必將隨著21世紀更加成熟的信息化社會的到來向更高層次發展，在未來數字地球的概念和技術框架中占據重要的基礎性地位。二、數字地球和現代測繪學

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

NSDI要建立在NII上，要在因特網上運行，要求開發功能強、效率高的因特網GIS軟件。這表明還要大力發展測繪產品的計算機網絡技術，它的技術基礎是寬帶、高速圖形圖象網絡，當然其中寬帶高速問題需要國家投資在NII中解決。數字地球構想的另一個高技術特點是虛擬現實模型。目前發展起來的全數字化攝影測量就能夠利用功能強大的計算機系統或工作站，對數字化影象進行處理，建立立體地形或地物虛擬模型。但如何將這一技術用在因特網上對多種測繪產品和普通用戶提供虛擬模型甚或虛擬現實模型，則是要進一步研究和發展的。數字地球是對真實地球及其相關現象的多分辨率、統一性的三維數字化整體表達，這里強調了統一性和整體性，要求全球多源數據無縫無邊的連結和整合。從空間數據框架來說，其統一性和整體性是由大地測量來實現和給予保證的。大地測量是傳統測繪的基礎，對當前信息化測繪和構建未來數字地球更是基礎的基礎，即空間數據框架的框架。它要求全球采用統一的參考橢球模型和相應的地心坐標參考框架(如ITRF)；全球統一的高程基準，即統一定義和使用的大地水準面；全球統一的重力測量基準(重力基本網)；全球統一的地圖投影系統。一切原有的測繪成果，特別是國家基本地圖都要轉換到上述全球統一的參考系中。數字地球對全球大地測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各自的地心參考框架的基本技術，但局部坐標到全球坐標的轉換目前還難于達到優于米級的精度；全球高程系統的統一問題，大地測量學家經過幾十年的研究，目前還是一個未能解決的難題，最終要通過全球重力數據，特別是新一代衛星重力計劃和衛星海洋測高計劃在國際大地測量協會的統籌和協調下實現。

海洋占全球面積的70%，海洋將是21世紀資源開發的主要競爭空間，海洋動力環境的變化（如厄爾尼諾現象）又是決定全球氣候變化的主要控制"閥門"。數字地球向海洋測繪提出了挑戰。從全球來說，目前海洋的精細測繪基本上還是空白，多波束測深技術的發展加速了各國領海海底地形的測繪，但要將陸地坐標參考框架以相近的精度擴展到海洋仍存在困難，海上GPS定位精度還低于5米；由于陸地高程基準不能用水準測量傳遞到海洋，在衛星測高技術的支持下用某種去掉潮汐影響的平均海面作深度基準，精度可達米級，和多波束測深精度相當。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，用衛星測高結合重力數據(低階或中階重力場模型)反演海底地形，目前試驗精度可達10-100米。數字地球將要求海洋測繪技術有新的突破。

測繪學由于其技術的突破已日益向相關地學領域滲透。大地測量更成為研究地球動力學(包括海洋動力甚至大氣動力)的重要技術手段，GPS監測已能提供全球板塊運動和地殼形變精密數據，可用于研究地學災害(地震、滑坡和火山爆發等)的預測；GPS已可以和VLBI相近的精度和頻譜分辨率監測地球自轉的變化，由此研究地球深部結構和動力過程及全球變化；專題GIS也成為環境災害問題分析預測工具。數字地球最重要的功能之一是為解決21世紀人類面臨的環境和災害問題提供一個可供觀察、分析、模擬和預測的全球信息系統，以期協調人與自然的關系。

我們贊成活數字地球或動態數字地球的提法，因為人類是生活在不斷運動變化的地球上。現在在全球性的觀測中，各種對地觀測新技術已可能連續快速獲取地球表面（或淺層）隨時間變化的幾何和物理信息，了解地球上各種現象及其變化。因此測繪學或者說測繪業則應當利用3S技術結合合成孔經雷達干涉技術（INSAR）以及其他新技術（如衛星重力探測技術等）對地進行觀測，為構建活數字地球提供描述地球動態變化的地理信息產品。

數字地球構想是推動人類大踏步跨進信息社會的重大戰略步驟，有挑戰也有風險。測繪是數字地球的基礎，測繪工作者也將是構造數字地球的"尖兵"，也要求測繪學有新的發展和突破。

三、測繪學和地球空間信息學

在本文第一部分已談及測繪學在新的技術進步推動下的現展趨勢。從現代信息論的觀點看，測繪學本質上就是一門關于地球空間信息的學科，傳統的測繪受地面測量技術、時空尺度和精度水平以及投入的局限，其產品主要是單一的地形圖和在地形圖基礎上編繪的專用地圖。它不能反映、至少不能及時反映地球表面形態的變化，特別是大范圍和全球變化。其產品制作周期長，已不能滿足地區經濟和全球經濟高速發展的多種需要。信息技術加快了人類社會的運行速度。測繪學應該是提供人類生存空間自然環境及其變化信息的學科，它的學科內涵發生了巨大的變化，因此如何界定測繪學的含義，已是世界各國測繪工作者所關注的問題。于是從90年代開始，國際上將測繪學（SurveyingandMapping）更改為一個新詞，以準確反映學科實質，Geomatics一詞由此應運而生。隨后，有關Geomatics的提法在我國學術界，主要是地學界成為熱門話題，由于對其含義理解不同，其中文譯名也是五花八門，現在將它譯成"地球空間信息學"，已基本得到認同。不管人們對Geomatics的含義如何理解，但根據ISO的標準定義和國際測繪聯合會（IUSM）對"測繪學"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更準確地描述了測繪學在現代信息〖CD2〗通訊社會中的地位和作用，適應了現代社會對地球空間信息的極大需求的特點，因而發展和提高了測繪學的研究和工作領域，符合現代測繪學發展的實際。現代測繪工程的核心技術是空間技術，包括GPS、衛星遙感和航測，測繪的范圍擴展到整個近地空間，例如近地空間航天器的導航定位，近地空間重力場的測定，大氣層甚至電離層的信息；其支撐技術是信息技術，主要處理電磁波信息和影像信息，加之通訊、計算機網絡等信息技術，使地球空間信息學科的理論和技術體系比傳統的測繪學有了很大的發展和更新，由此，Geomatics適合于納入數字地球的理論和技術框架。

隨著數字地球構想的實施，測繪學面臨一個歷史性的發展新機遇，傳統的或現代測繪學將以地球空間信息學的新面目立于地球科學分支學科之林，以更強的活力向前發展，前景良好。

四、建議

本文漫談了測繪學的發展及其與數字地球構想的關系。為在21世紀加速建設我國空間數據基礎設施，發展我國的測繪學科和測繪事業，以迎接"數字地球"的挑戰，根據我國目前測繪事業發展的現狀，從一個側面（主要是大地測量方面）提出以下建議：

1.盡快統一我國大地定位參考框架的建設，對近年來由各個部門獨立建立的各等級GPS定位網進行必要的聯測和統一整體平差，此舉可望進一步加強國家級的大地定位框架；

2.將沿海各部門100多個驗潮站統一組織GPS聯測，精密確定各驗潮站水位標尺零點的大地高，填補陸海相接地帶重力測量空白。此舉為統一陸海大地水準面，建立海洋高程基準，研究海平面變化至關重要；

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

4.盡快完成重建我國重力基本網，發展航空重力測量系統，加密西部地區重力測量和GPS水準，加大力度支持對衛星測高數據的利用，為下世紀確定我國亞分米級或厘米級大地水準面作好數據儲備，建立可在因特網上運行的新的重力數據庫；

第9篇：海洋測繪技術范文

關鍵詞：S57 S101 電子海圖 比較

1概要

自2000年IHO頒布了S57-3.1版本以來，極大地推動了電子海圖的發展，推動了航海技術的進步。盡管S57有許多優點，但是它仍然存在局限性。如：S57幾乎只用于電子海圖與顯示信息系統（ECDIS）的電子海圖（ENC）編碼，沒有被GIS領域廣泛接受，維護機制不靈活，不能支持未來發展需要（例如網格化水深，時變信息應用）等。為此，IHO組織借鑒了S57開發和應用經驗，開發了S100《通用海洋測繪數據模型》，同時組織開發基于S100標準的S10X系列海洋測繪專題標準，S101就是基于S100開發的電子海圖產品規范。并于2013年12月完成了最終初稿。S101采用S100可交換的、動態要素FEATURE（S57中稱為物標OBJECT）和圖示表達目錄、豐富的幾何模型、信息類型和復合屬性，從而使ENC的產品更加開放，功能更加豐富，表達更加完美。為了使全球電子海圖盡快采用新的標準，IHO組織制定了S101實施時間表（見圖1）。為了使我們的電子海圖產品能緊跟IHO發展計劃，我們必須及時掌握新標準發展方向和特點，本文就S101標準下的電子海圖與S57標準下的電子海圖產品做一些粗略比較，供大家參考（如圖1）。

2 S101標準下的ENC與S57標準下的ENC的差別

2.1 ENC文件命名規則及大小的差異

在S57標準中，數據文件按下列規則命名：

EEE=基本單元為000，更新號碼為1-999，其他支持性格式文件按文件格式后綴。

P= 航海用途（1-6），由產品生產者結合ENC編輯比例和區域ENC生產情況制定（1綜述圖，2一般圖，3沿海圖，4近岸圖，5港口圖，6碼頭泊位圖）。

在S101中，數據文件按下列規則命名：

CCXXXXXXXX.EEE

標識符各部分的意義如下：

CC - 前兩個字符為機構。

第三個到第十個字符是可選的，可以被生產者隨意使用，用來標識唯一文件名。A-Z、0-9和_可用于數據集命名。

.EEE - 新版和再使用000，更新從001開始遞增到999。

數據集名字中最小的字符數是3，最大為10。

從文件命名規則變化中可以看出，在S101中已不再規定ENC的航海用途，并且其文件名長度不再是固定不變的，而是從3-10位字符可變長度。

在S57中由于受當時計算機計算速度和內存容量等的限制，規定ENC基礎數據單元（CELL）不得大于5M。在S101中，規定ENC基礎數據集（DATASET）不得大于10MB，更新數據一般不大于50KB，絕對不得大于200KB。

2.2 ENC在ECDIS上加載和顯示策略的差異

在S57標準中電子海圖的加載和顯示策略主要通過數據單元的航海用途、編輯比例尺和物標最小比例尺的設置進行控制。ECDIS廠商會根據電子海圖的這些設置制定ECDIS產品的加載與顯示策略。因此不同的ECDIS在ENC加載與顯示時顯示效果會有一些差異。給用戶帶來了一些不便。

在S101標準中，為了改進海圖的加載和顯示效果，在ENC數據集中增加了最大顯示比例尺maximum Display Scale和最小顯示比例尺minimum Display Scale，同時取消了ENC航海用途的設置。一個數據集的比例范圍用來指示生產者想要數據在哪一個比例范圍內使用。最小顯示比例尺由minimum Display Scale定義，最大顯示比例尺由maximum Display Scale定義。當瀏覽比例比minimum Display Scale小時，在Data Coverage要素中的地球表面要素不會被顯示。當瀏覽比例大于maximum Display Scale時，在Data Coverage要素中的地球表面物標會提示“超出比例”。ENC數據集必須帶有最小和最大顯示比例值。并定義了一個比例范圍（見表1），數據集必須在此范圍內選擇比例值。

表1 ENC最小和最大顯示比例尺

具有相同最大顯示比例的數據集可以互相重疊，但在這些數據集中的Data Coverage要素絕不可以重疊。即使多個生產者參與，也必須遵循該原則。除非是約定鄰接國家的數據邊界，即很難達成一種完美的連接，可用一個5米的重疊緩沖區來解決。在這種情況下，數據間不可以有裂縫。

當數據集有多個Data Coverage要素時，數據集中所有Data Coverage要素的minimum Display Scale必須相同。

s-101同時規定了一個ECDIS中加載與卸載ENC的算法，如圖2。

注：具有較小maximum Display Scale的數據集先畫。

圖2 數據加載與卸載算法

為了讓用戶在ECDIS上使用“選擇瀏覽比例”（MSCS）放大或縮小操作時，恰當的加載和卸載ENC數據，其加載與卸載算法如下。

（1）創建選擇列表

（a）在比例范圍（被MSVS覆蓋）內的圖形窗口中所有的數據（Data Coverage區域首先按maximum Display Scale排序，如果Data Coverage區域有相同的maximum Display Scale則按最大覆蓋面百分比進行排序。

（b）其他所有圖形窗口中較小比例Data Coverage區域首先由maximum Display Scale排序，然后如果Data Coverage區域有相同的maximum Display Scale則使用最大覆蓋面百分比進行排序。

（c）顯示順序從最小的maximum Display Scale到最大的maximum Display Scale，也就是說，具有最大maximum Display Scale的Data Coverage區域具有最高優先顯示權。

如果MSVS比窗口中區域面要素的maximum Display Scale大，則顯示超出比例提示。

如果船員選擇了單獨一個數據集去加載，則必須在它的maximum Display Scale下顯示，也就是說，MSVS需要設置為選定數據集的maximum Display Scale，然后按照相應算法填充窗口。

下面的例子通過4種場景，采用4種不同的maximum Display Scale和minimum Display Scale的Data Coverage類型，分別使用區域A、B、C、D標示它們，見圖3、圖4、圖5和圖6。

圖6 場景4：四種不同的重疊Data Coverages的顯示

在數據集中增加maximum Display Scale和minimum Display Scale定義，使得電子海圖在ECDIS上的加載與顯示效果在制作ENC時就給予明確。便于ENC制作方在制作ENC時更加全面考慮數據的一致性和顯示效果。各廠家的ECDIS系統加載和卸載ENC也基本得到了統一，同時，為用戶的使用提供了方便。

2.3 增加的其他功能

為了ENC的顯示美觀、簡潔，在S101增加了制圖物標的使用及對線面的屏蔽功能（如圖7）。邊緣與海岸線重合的面要素可以是在水中也可以在陸地上。對于用戶來說，這些面要素的海岸邊緣沒有意義，遮蔽這些邊緣可以避免屏幕混亂，減少覆蓋其他重要的海岸信息的可能。

增加了對時變數據的應用可能，通常情況下，深度信息應以ENC中的信息進行顯示，不應該由潮汐高度進行調整。如果ECDIS已經將S-10X潮汐產品規范的使用集成在一起，S101標準下的ENC它就可以顯示調整后的潮汐作為ENC水深數據的改正。從而增加實際水深的利用率。

3 結語

基于S101的電子海圖產品比基于S57的電子海圖產品更具有開放性、功能更加豐富、顯示更加完美，使用更加便利。我們目前生產的電子海圖產品都是基于S57標準的，但今后生產基于S101標準的電子海圖產品將是大勢所趨，因此今后我們需密切跟蹤S10X系列標準，及時準確掌握新標準的特點，為今后生產更加符合國際標準的電子海圖做好前期準備。

參考文獻

[1]S-100 UNIVERSAL HYDROGRAPHIC DATA MODEL 1.0.0 VERSION IHO