海洋测绘技术精选(九篇)

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第1篇：海洋测绘技术范文

关键词：多波束测量；海洋测绘；调整策略

多波束测深是当代海洋基础勘测技术中的一项高新技术,是计算机技术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种技术的高度集成。在各种海洋调查测量中,如海道测量、海洋工程(包括水下钻探、海底管道、电缆、疏浚、填海工程测量)、地质编图(包括矿物探查、研究、电子海图制作)、军事应用(包括扫雷)、其它调查任务(沉船考古、生物栖息地的地形研究)等领域,多波束勘测技术都有着巨大的优势,并得到了广泛的应用。

1.多波束测深系统

1.1多波束测深系统是利用多波束原理进行海底测图和测量海底地貌的宽条带回声测深系统，是水声技术、计算机技术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种技术的高度集成。其工作原理通过声波发射与接收换能器阵进行声波广角度定向发射、接收,在与航向垂直的垂面内形成条幅式高密度水深数据,能精确、快速地测出沿航线一定宽度条带内水下目标的大小、形状和高低变化,从而精确可靠地描绘出海底地形地貌的精细特征。与单波束回声测深仪相比,多波束测深系统具有测量覆盖范围大、测量速度快、精度和效率高、记录数字化和实时自动绘图等优点。

1.2测深时，载有多波束测深系统的船，每发射一个声脉冲，不仅可以获得船下方的垂直深度，而且可以同时获得与船的航迹相垂直的面内的几十个水深值。多波束测深系统一般由窄波束回声测深设备（换能器、测量船摇摆的传感装置、收发机等）和回声处理设备（计算机、数字磁带机、数字打印机、横向深度剖面显示器、实时等深线数字绘图仪、系统控制键盘等）两大部分组成。

1.3测深系统的回声处理设备较多。计算机可按预先给定的程序对各种数据和参数在船上实时处理；数字磁带机按规定的格式记录时间、导航数据、罗经航向、纵横摇摆以及各波束测得的水深和相对于船的横向距离等有关数据，以便后期处理；数字打印机可根据需要对所有记录数据进行监控；显示器对系统的模拟输出进行监视，直观显示横向深度剖面（海底轮廓线图）；数字绘图机沿校正过的航迹标绘出等深线图，实时判读海底地貌的轮廓。

1.4多波束测深系统同单个宽波束的回声测深仪相比，具有横向覆盖范围大（为深度的几倍），波束窄（约为3°～5°），效率高等优点。适用于海上工程施工区和重要航道的较大面积的精确测量，也可以用于精确测定航行障碍物的位置、深度。它能绘出海底三维图形，消除了使用侧扫声呐时判读的困难。有的系统还可在冰覆盖区使用。

2.目前的多波测量技术与海洋测绘工序技术体系

海洋测量、数据库和产品化是海洋测绘体系的三个核心环节，它们相互依存，相互影响，共同发展。目前海洋测绘体系已完成了数字化技术改造，目前由控制、水深、地形等的测量到海图的编辑、加工和出版，全部实现了数字化。可是与纸质海图的工序相比，目前的海洋测绘的供需变化却不大，根本原因是由于整个技术的改造是参照纸质海图的工序实施的。

水深测量是海洋测绘的核心技术，目前由于单波束到多波束测量方式的改变，水深测量技术发生了重大的变革，实现了垒覆盖的海底地形测量。可是，如果不考虑改变目前的测量工序和要求，不仅不会减少海图产品化的时间和扩大海洋测绘产品的多样性。相反，由于数据量太大，却会增加海图出版机构的负担。

3.多波柬测量技术与海洋测绘工序的技术调整

多波束测量系统是计算机、导航定位与数字化传感器技术等多种技术的高度集成。通过安装在测船底部的探头发射和接收声波信号，由声波在水体中的传播时间与声速乘积即可计算出水深。探头由发射探头和接收换能器组成，有多达126个相互独立的接收换能器(定向旋转发射126个波束)；接收信号通过声纳处理器再传到计算机。

多波束系统彻底改变了传统测深方法，在波束形成理论、勘测技术、校正与处理方法上形成了自身复杂的特点，在测量中需要加以注意，否则将严重影响勘测精度。

3.1多波束测量技术的影响因素

多波束测深系统采取多组阵和广角度发射与接收，形成条幅式高密度水深数据，是计算机、导航定位与数字化传感器技术等多种技术的高度集成。由于多波束系统横向、纵向测点都十分密集，这就需要由高精度GPS定位系统与之相配套。否则将造成测点位置错位，失去多波束系统勘测的意义，井使海底地形失真或畸变。因此，必须严格测量各个坐标定位数据，保证测量精度，以实现最佳（下转第82页）（上接第80页）的测量结果。

对多波束精度的影响因素主要包括：不同水域环境的音速对波束传播的影响、GPS定位对--坐标精度的影响、测船中换能器的相对位置，以及潮位改变对水深的影响等等。以坐标系的影响为例，由于多波束测深采用广角度定向发射、多阵列信号接收和多个波束的形成及处理等技术，为了更好的说明波束的空间关系和波束海底投影点的空间位置，首先必须定义好多波束测船参考坐标系。多波束系统的换能器不论是固定还是便携式安装，其相对测量船的位置总是不变的，因此测量船是多波束勘测最现实的参考工作平台。考虑到波束空间角度表达的便利，一般测量船参考坐标系原点选择在换能器对称中心，船只横向左舷方向为x轴，船只纵向船头方向为Y轴，船只铅垂向下为z轴。另外，运动传感器要严格安装在与船中轴平行的地方。多波束船参考坐标系是一种三坐标轴与船固定并随着船只运动而运动的坐标系，它使得多波束各测深点的相对位置与测量船只定位系统的大地空间位置建立了联系，同时也为进行传只补偿提供了空间关系和基本方法。因此，以上的坐标定位数据必须严格准确的测量。

通过实践试验可知，利用多波束测深系统，对声速、导航系统的定位、参考坐标系及潮位等影响因子加以注意，采用合理的测量方法以及对数据进行精细处理，完全能够测得准确可靠的水下地形图，发现水下地形的细微变化。

3.2海洋测绘工序的技术调整

由于技术工序的调整和测量重点的改变，必然导致海洋测绘方法和技术的变革，大量的成熟技术需要攻克，部分理论和方法需要修正。

多波束测量具有全覆盖、数据量大的特点，不改变目前的水深测量工序，要由多波束测量的源数据形成一个符合海图要求的水深数据是特别困难的，会极大地增加由水深测量到海图产品的时间差。结合Ns(航海表面)和H-Cell(按海图综合的方法由NS抽取的水澡点和等深线，同时叠加障碍物等要素组成的海图出版中的重要工序)的概念，同时参考NOAA(美国国家海洋大气管理局)的方式，调整了目前的水深测量工序。具体修测体系：

(1)水深测量数据改正和计算误差，形成网格化的NS。

(2)按照自动综合方法，由NS形成水深点和等深线H-Cel；

(3)障碍物探测数据改正，形成一个障碍物H-Cdll；

(4)不同的H-Cell叠加，嵌入海图的数据库，完成海图数据的修铡。

第2篇：海洋测绘技术范文

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.

关键词:海洋测绘;数据库;维护;改进

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

中图分类号:P229 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0249-02

1海洋测绘数据库的维护问题

1.1 数据库维护更新流程依然需要进一步改进目前,海图数据更新主要是通过纸海图的改版,数据库数据的维护更新方法需要随技术发展不断改进。此外,在人员配备、多源信息收集与分析评价、实行科学的更新技术与方法、必要的标准和规章制度等方面,也需要新的运行机制。

1.2 通告改正技术突破性不足虽然航海通告专题数据库解决了海图数据库通告内容的检索查询,但没有解决海图数据库航海通告的智能化改正问题,当前航海通告的改正完全由人工完成。因而效率较低,还难以做到实时改正和全面改正。

1.3 多源信息机制仍不完善海洋测绘数据库需要及时、快速地获取大量的多源信息,不断补充、更新数据,实现动态运转和维护更新。

2数据库建设要求

2.1 框架设计方面的要求针对海洋测绘资料海量数据、电子数据与非电子资料并存、实体数据(含附属资料)与元数据关联、地理空间数据与非地理空间数据并存、地理空间数据投影与坐标系各异、电子数据格式多样、数据使用频率不同、资料数据流与管理数据流并存的特点,依据业务流程将海洋测绘信息数字平台数据库架构设计为编目库、资料数据库(含元数据库、实体数据库)和管理功能数据库。

2.2 如何做好数据库的建设工作首先,数据库建设技术指标是严格按照《海洋测绘档案资料数据著录规则》执行,其中,元数据库中编号、出版时间、空间区域范围等关键字段不得有任何错漏,其他字段值容错率

3海洋测绘数据库的改进

3.1 拓展海洋测绘数据库的应用除具有传统意义上的数据存储、查询、分析、评价、输出等功能外,更主要的是要利用海洋测绘数据库同一数据源出版电子海图、纸海图、S-57标准海图等不同形式海洋测绘产品;投入一定的技术力量进行水深、碍航物等专题数据库建设,以及现有专题库的改造,使数据库得到更广泛的应用。

3.2 增加数据类型充分利用准确、可靠、现势性好的多源信息,如最新地形资料、测深资料、航海通告、航空航天影像、行政勘界资料等。分析确定各种地理要素,如岸线、港口、水深、助碍航物以及道路、水系、居民地、界线等的位置变化及属性变化,对原有数据库数据进行增删、替换等处理,生成新版数据体,并更改数据库,保持数据库数据的现势性。

3.3 动态更新的必要性现行条件下,海图数据库可采用航海通告的实时维护,当前实行的定期维护显然是不充分、不安全的。航海通告从编辑到刊发一般为一周,因而,海图数据库中涉及通告改正的内容,应该在下期通告前完成,其现势性可保持在l5天之内。利用测量资料和数据、航空航天影像等信息进行海图数据库数据更新,可采用动态更新,一般情况下同一区域大小比例比例尺应同时进行,但在具体作业时要由“大”到“小”,这样既能保证大小比例尺数据的一致性,又能提高更新效率。其更新频度可视具体情况而定。

3.4 改进数据库维护机制海洋测绘数据库每年需要维护更新的数据量十分巨大,因此,必须有一套较为完整的数据库维护更新技术体系,才能实现数据库数据的实时、动态维护更新的设想。这个技术体系应包括:多源信息的自动分析评价,数据的自动融合,变化数据的自动对比检测,航海通告的智能化改正,海图要素的自动综合以及数据质量的自动检查等。将数据库的维护更新作为生产体系的重要组成部分纳入整个海洋测绘产品生产体系中。调整后海洋测绘产品生产体系可由:信息获取、编辑设计、数据采集、数据库管理、数据库维护更新、印前处理、质量控制以及出版发行等工序组成。

3.5 海洋测绘技术方面的创新首先是空间分析技术。在海洋测绘现势资料管理过程中利用空间分析技术实现新旧资料的叠加对比分析、卷帘对比分析等,实现同类资料之间、不同资料之间相同数据格式、不同数据格式数据的同一环境下比对。其次是编目管理技术。依据海洋测绘资料分类标准,系统采用编目管理技术对海洋测绘资料进行分类管理。再次是虚拟资料库技术。通过虚拟资料库技术对库房框架实施规划,并在库房规划数据库支持下快速直观地实现对新资料实体的快速分配柜号功能,并通过点击快速查询显示某个柜子内货架的资料目录。最后是接口技术。解决资料由海洋测绘资料管理系统向海洋测绘档案管理系统归档接口技术,在数据归档过程中,资料管理系统将需要归档的信息以XML方式进行描述,方便档案管理系统进行解析后对资料进行归档处理。

3.6 建立畅通的多源信息网络建立国内机构间、国际组织间的多源信息网络,是获取多源信息的前提和基础,也是海洋测绘数据库维护更新的基本条件,需要逐步形成海洋测绘数据共享的协作机制。

3.7 研究数据分析检测软件国外一些专家提出了一种GIS驱动的变化信息检测方法,国内对变化信息的分析检测也有大量的研究,但大多还处在对部分要素的试验阶段。应积极开展这方面的研究工作,根据国内特点,研究出适合数字化生产和海图数据库维护更新的数据变化检测软件。

参考文献:

[1]郁园通.海洋测绘数据库维护的问题与改进设想[J].海洋测绘,2005,25(5).

第3篇：海洋测绘技术范文

关键词：测绘工程；GPS；静态测量；数据处理

中图分类号：P2文献标识码： A

引言

近些年来，测绘工程中GPS技术取得长足进步，在工程测量、地形测量以及控制测量等领域中都得到广泛应用，从某种程度上讲，测量工程中GPS技术可以称之为测绘工程领域的一场技术革命，在工程测绘中具有重大意义，海洋幅员辽阔，视野开阔，因此，测绘工程中GPS技术特别适合海洋测绘，海洋测绘作为测绘领域其中一部份，因此，测绘工程中的GPS技术运用而起到翻天覆地变化，为海洋测绘带来了巨大的意义。伴随着科技的快速发展，海洋测绘的技术设备有了很大的进步与改善，在海洋精密测量定位和水深测量工作中，利用GPS测量技术有着极大的优势，在海洋测绘中具有很高的应用价值，特别在近海海洋和内陆水域测量中有着广阔的发展前景，值得在海洋测绘领域进行广泛的推广。

一、GPS静态测量的原理

(一)GPS定位原理

GPS导航系统的基本工作原理是测量出已知地理位置的GPS定位卫星到用户接收机之间的距离，综合多颗GPS定位卫星的数据获取接收机的具置。其中，GPS导航卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在GPS导航卫星星历中查出，而用户到GPS导航卫星的距离则通过记录GPS导航卫星信号传播到用户所经历的时间，所经历的时间乘以光的速度得到。当GPS导航定位卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码发射GPS导航电文，当用户接受到GPS导航电文时，提取出GPS导航卫星传播的时间并将其与自己的时钟做对比便可得知GPS导航卫星与用户的距离，再利用GPS导航电文中的GPS导航卫星星历数据推算出GPS导航卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知用户的位置，这就是GPS测量技术的工作原理。

(二)GPS测量的方法以及优点

GPS测量方法包括静态测量和RTK测量，本文主要分析测量工程中GPS静态测量。该测量方法是把至少三台双频GPS接收机安置在静态测量基线端点上，保持固定不动，不受测量通视条件的限制，但是需要同步观测四颗以上卫星。GPS测量时可观测多个时段，每个时段进行观测

十分钟到数十小时，最后把观测数据输入计算机，经过结算软件处理得到各点坐标，在GPS技术测量的各种方法中，静态测量的方法精确度最高，具有测站间不需要通视、可以全天候定位、观测时间较短、操作简单、可以提供全球统一的三维地心坐标等优点，也因此GPS技术通常应用于各种工程测量当中。

二、利用GPS进行海洋测量精密定位

（一）海洋测绘的特点

1.在海洋测绘中，GPS测量测站在船上，在GPS测量静态下进行海洋测量。

2.在海洋测绘中，同一空间结构网的GPS测量(坐标、深度、重力等)必须同时测定，无法重复海洋GPS测量。

3.在海洋测绘中，GPS观测受大气影响和海水物理性质影响，GPS测量的精度比陆地上大地测量低。

（二）利用GPS技术精密测量水深

在当前的GPS测量技术水深测量工作中，最常用的测量方法就是运用多波束水深测量系统，相比于传统的单波束采集系统的水深测量工作，在海洋测量中，4次多波束水深测量系统的采样，垂直于航道方向上的波束有很多，不同海水深度的数据都可以直接的获取，因此，能够快速和精确地测量范围内测线两侧多个点的水深，清晰准确地对海底地貌进行全面测量的过程，利用GPS技术定位和多波束水深测量系统测定该点的水深，就能快速的对海底地貌进行。

在水深测量工作中，要精确地测定深度点的平而位置，这项工作简称为定位用测深仪测深时，深度点的平而位置是换能器的平而位置；用测深杆、水砣测深时，深度点的平而位置是测深杆、水砣着底时的平而位置在距岸较近，视觉能分辨日标的距离内，一般可使用光学仪器，如经纬仪、平板仪和六分仪定位测图比例尺为1:10000或更人时，通常用经纬仪或平板仪以前方交会法定位；测图比例尺小于1:10000时，通常使用六分仪以后方交会法定位对于定位精度要求高的

比例尺测图，使用测距系统，如海用微波测距仪定位，或用距离方位法定位对距岸较远的海区，般使用无线电双曲线定位系统定位20旧纪60午代以来，已广泛利用人造地球卫星进行高精度定位这种定位方法以电子计算机作为数据信息处理中心，对卫星的导航信息进行滤波处理，以获得实时的导航数据利用人造地球卫星进行定位可以个天候工作，仪器系统具有个自动、个球覆盖和连续实施定位等优点。

测得水深后，必须进行水位改正把在瞬时水而上测得的深度归算到山深度基准而起算的深度当深度点处的瞬时水而与验潮站在同瞬时的水而高差小超过20厘米时，用该站的潮位观测资料进行水位改正；若高差超过20厘米，则用水位分带法进行改正，即在满足水位改正精度的条件下，根据两个或两个以上验潮站的潮位观测资料，用图解内插或计算的方法，把测区分成若十个区，求出各区的潮位资料，进行分区改正近海测量中，可用模拟法进行水位改正。

（三）GPS技术近海航道水下地形测量的应用

在海洋测绘中水下地形勘测占据着非常重要的位置，但因为水下地形勘测作业环境非常的特殊，在实际的作业中实施水下地形测量的难度也是非常大，所以我们在作业中必要根据水下地形勘测实际情况采取相应的措施进行定位。随着社会的发展，我们在水下地形勘测中经常使用到的是回返水声定位、GPS技术卫星定位以及无线电测量定位等。遇到作业比较复杂的时候还需要将几种方法结合起来，方能进行勘察。现在我们会尝试着在水下测量中将GPS-RTK测量技术与测深仪联合以来一起作业，此种GPS-RTK测量技术分位技术的严禁以下几方面的工作：

1.在海洋地形勘测中，选择近海岛屿设置数据采集相应的GPS测量基站，应用现代化先进的GPS测量技术，并在GPS测量船中安装接收GPS测量机及相应的GPS探测设备；

2.在海洋地形勘测中，利用GPS测量技术导航实施定位，借助预先设定的GPS测量机器依照操作人员指令每间隔一定时间向水下发出超声波，通过GPS测量机器发射回来的声波进行援救与分析分析，得出海洋GPS测量数据及GPS测量定位结果。

三、GPS静态测量数据处理

GPS静态定位在测量工程中被广泛应用。尤其在工程测量、大地测量、物探测量等方面，GPS技术己经基本取代了常规的测量方法，成为最主要测量手段和方式。

（一）在GPS测量技术中，计算机通过测量数据线联接主机，把GPS测量数据传输到计算机中。

（二）在GPS测量技术中，通过计算机中GPS测量软件对数据进行基线解算。GPS测量基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值分为双差观测值，即由两个GPS测量测站的原始观测值分别在GPS测量测站和卫星间求差后所得到的观测值。

（三）在GPS测量技术中，要把GPS测量技术信号不好、GPS测量观测时间短、及长短边的数据去掉，采集共同GPS测量时段、共同GPS测量波段的信号好的数据。

（四）在GPS测量技术中，进行GPS测量基线解算。GPS测量基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程，进行GPS测量基线平差所采用的观测值主要是双差观测值。

(五)进行网平差和数据处理

在GPS测绘工程中，可以把GPS测绘基线向量作为观测值，以它的方差阵之逆为权，计算各GPS测绘网点的坐标并评定其精度。另外，要做好GPS测绘网平差参数设置，规定较小的单位权重误差，调整GPS测绘网平差期望精度，直到所有指标满足GPS测绘规范要求时数据处理才算完成。

结束语

总之，随着我国社会经济快速的发展，GPS静态测量技术在实际应用中的范围越来越广。通过上述对GPS静态测量的具体分析，我们不难发现，测绘工程中GPS测绘技术在这一领域具有无可比拟的优越性，尤其GPS测绘技术对各种长距离、地形地势极为复杂的测量工程方面具有重要意义。GPS测量技术突破了传统海洋测绘的空间限制,应用范围越来越广,成为了控制GPS测量技术，海岸地形GPS测量，高精度的海洋定位不可或缺的有效手段。

参考文献：

[1]韦友源.信标差分RBNDGPS技术在海洋测绘中的应用[J].沿海企业与科技,2009,09:44-46.

第4篇：海洋测绘技术范文

关键词：海洋测量；测量技术；现状与展望

中图分类号：P229文献标识码：A文章编号：

引言：

海洋测量主要是为了精密测定和描述海洋几何场和物理场的重要参数，从而为人类开发海洋，利用海洋资源的活动服务。随着科学技术的进步，特别是卫星技术、电子技术、计算机技术及信息获取手段的改进和发展，海洋测量突破了传统单一的海道测量范围，相继出现了相对独立的海洋控制测量、海洋工程测量、海底地形测量、海洋重力测量、海洋磁力测量等。

1.海洋测量的现状

海洋测量按性质可划分为物理海洋测量和几何海洋测量两类。

1.1物理海洋测量

物理海洋测量是对海洋底部地球引力场和磁力场等物理场性质的测量。海洋测量必须以海洋物理知识作为基础，其主要测量方法有海洋地震测量、海洋重力测量、海洋磁力测量和海底热流测量4种，此外，海洋电法测量和海底放射性测量尚处于试验阶段。物理海洋测量按照原理、技术和方法及其应用划分，包括海洋重力测量、海洋磁力测量及海洋水文测量。

1.1.1海洋重力测量

海洋重力测量是对海域重力加速度进行测定。在进行重力测量时，由于海水的不断运动，会产生各种干扰加速度，受到的主要扰动影响有：水平加速度和倾斜影响、垂直加速度的影响、交叉耦合效应的影响、厄缶效应的影响。近年来，各种高新技术在海洋测量中的应用，海洋重力测量的技术水平有了较大提高：重力仪测量系统的主体技术不断改进，消除了交叉耦合效应的影响；采用硅油阻尼代替空气阻尼，提高了仪器的抗震性和抗干扰性；DGPS(Difference Global Positioning System，即差分全球定位系统)的广泛应用，提高了重力测量中的导航定位精度；光纤陀螺技术的使用，提高了平台的灵敏度、稳定性和使用寿命；卫星测高技术的不断推广，提高了重力测量资料的精度和分辨率；数字化控制重力弹簧或摆的调平、平台的调平，使仪器正在向小型、轻便和高效率的方向发展。

1.1.2海洋磁力测量

海洋磁力测量是对海上地磁要素进行测定。海洋磁力测量按照测量内容可分为海洋磁力仪和海洋磁力梯度仪。早期时，曾使用饱和式磁力仪，目前，多使用质子旋进磁力仪、光泵磁力仪及铯光泵磁力梯度仪和质子旋进式磁力梯度仪。光泵技术的使用，消除了日变和海岸效应的影响，提高了测量的灵敏度、稳定性和可靠性；DGPS、压力深度仪、超短基线定位系统、浪潮仪和ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers, 即声学多普勒流速剖面仪)等辅助设备的采用，提高了定位精度和环境噪声改正精度。

1.1.3海洋水文测量

海洋水文测量就是对海洋水文要素进行测量，为水下地形测量、水深测量以及定位提供必要的海水物理、化学特性参数。随着海洋科学的发展，在现代的海洋水文测量中，出现了多种新的观测手段及其相应的探测仪器。走航式温盐深计可以在动态海水里获取不同水层的温度和盐度，为研究海洋温度及盐度的分布规律提供了丰富的数据资料，突破了点测量的局限。透明度仪的使用提高了观测的精确度和准确度。遥报潮位观测和GPS在航潮位测量方法的出现，在很大程度上提高了潮位观测的自动化和精确性。目前通过测站式或ADCP测定海流的流速和流向，加快了测量速度，提高了测量精度。

1.2几何海洋测量

几何海洋测量是对海洋表面、海底及其相邻海岸的几何形状的测定。主要包括海洋大地测量、海洋定位测量、水深测量、海底地形地貌测量、海洋工程测量。

1.2.1海洋大地测量

海洋大地测量是研究海洋大地控制点（网），确定地球形状，研究海平面形状的科学。海洋大地测量的主要工作是建立海洋大地控制网，为水面、水中、水底定位提供已知位置的控制点，海洋控制网包括海岸控制网、岛-陆、陆-岛控制网及海底控制网。海岸控制网的建立与常规的陆上控制网相同，可采用传统的边角网和GPS控制网。卫星定位技术的出现，实现了陆-岛和岛-陆控制网的联测，也实现了远离大陆水域的水上定位和水下地形测量，并将其测量成果纳入与大陆相同的坐标框架内。海底控制网是通过声学方法建立的，一般布设为三角形或正方形结构，水下控制点为海底中心标石，其标志采用水下答应器（或称声标），水下答应器的位置通过船载GPS接收机和水声定位系统联合测定，即双三角锥测量。

1.2.2海洋定位测量

海洋定位测量是海洋测绘和海洋工程的基础。随着电子经纬和高精度红外激光测距仪的发展，可按一方位一距离极坐标法可为近岸动态目标实现快速定位。全站仪由于自动化程度高，使用方便、灵活，当前在沿岸、港口、水上测量中使用日益增多。GPS定位系统是目前海洋测量的主要定位手段。水下定位普遍采用声学定位系统，水声定位系统的工作方式很多，最基本的有长基线定位系统、短基线定位系统和超短基线定位系统。目前我国已经研发了水下DGPS高精度定位系统用于水下定位，该设备首次利用GPS解决水下设备导航和实时三维定位问题，并提供亚米级的定位结果。

1.2.3水下地形测量

海底地形测量，首先进行海岸或海底平面、高程控制测量，然后进行海底地物、地貌的探测。随着GPS高精度定位技术在海洋测量中的应用，水下地形测量的导航和定位精度得到了进一步改善。多波束测深系统具有测量范围大、速度快、精度高、自动化等诸多优点，将测深技术进一步发展到立体测图和自动成图。随着声学、干涉技术及计算机技术的发展，出现了高精度高分辨率侧扫声纳系统，使得海底地形地貌的勘察更加详细。遥感海底地形测量具有大面积、同步连续观测及高分辨率和可重复性等优点，遥感技术的应用使海底地形测量技术取得了重大进展。

2.对海洋测量的展望

海洋是地球的一个重要部分，而我国是一个海洋大国，我国海洋测量未来主要应向以下几个方面发展：

2.1服务对象将向全方位、多层次服务转化

20世纪海洋测量的服务对象主要是保障海面航行船只的安全，今后海洋测量的服务对象将不断扩充。海洋测量的基准面也将逐步与陆地地形测量基准面统一，建立以海洋大地水准面为基准面是势在必行的，因此，未来海洋测量技术的主攻方向是：继续研制新型精密的测量仪器设备；统一陆地和海洋地形基准面；精化海洋大地水准面。随着信息化技术的高速发展，多种海洋测量数字产品、数据库和地理信息系统将集成一体，为多学科的多种使用目的提供全方位服务。

2.2信息获取和表示将向集成综合式转化

未来无论是信息获取还是信息体现都会以多系统集成为主体。在信息获取领域，一个系统多种功能的集成和多个系统的有机集成是未来海洋测量发展的必然趋势，将各种测量系统的优点集成在一起，会使海洋测量技术发生突飞猛进的发展。在信息表示领域，多源、多分辨率信息的有机集成也是发展的必然趋势，将通过各种途径获取的信息有机结合起来，从多角度、多层次、全方位地展现海洋的全貌。

2.3信息服务形式将由三维静态向四维动态转化

随着科学技术的发展，未来社会对海洋测量成果的需求将趋向动态变化和实时性。因此，研究海洋几何要素和物理要素的时变规律十分重要，尤其是对海洋潮汐现象的全面、透彻研究。电子海图显示系统的发展，使得电子海图的显示由最初的二维显示到三维显示，继而发展到迭加潮汐预报的实时四维动态显示。目前我国的电子海图还不具备迭加水文气象要素的功能，但可以预料，电子海图的功能将日趋完善。

3.总结语

近年来，我国的海洋测绘在理论研究、技术应用和人才培养机制等方面均取得重大进展，尤其是基础理论的研究逐渐深入，应用技术研究贴近生产实践，在满足国民经济建设和国防建设中的作用越来越重要。未来我国的海洋测绘必须进一步拓宽领域、加快速度、提高精度, 在现势性和时效性方面有一个重大突破, 全方位、全过程、多层次、多环节提供动态化的信息服务, 更好地为国防和国民经济建设作出贡献。

参考文献：

[1] 赵建虎,沈文周,吴永亭,等.现代海洋测绘[M].武汉:武汉大学出版社，2007.

[2] 毕永良,孙毅,黄谟涛,等.海洋测量技术研究进展与展望[J].海洋测绘,2004,24(3):65-70.

[3] 刘雁春,暴景阳,李明叁.我国海洋测绘技术的新进展[J].测绘通报,2007(3):1-7.

第5篇：海洋测绘技术范文

[关键词]海洋要素垂直剖面测量系统 控制电路 研究

[中图分类号] P229.5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-128-1

0引言

21世纪可以被称作为“海洋的世纪”，海洋测量的基本理论、技术方法和测量仪器设备等，同陆地测量相比，有它自己的许多特点。主要是测量内容综合性强，需多种仪器配合施测，同时完成多种观测项目；测区条件比较复杂，海面受潮汐、气象等影响起伏不定：大多为动态作业，测者不能用肉眼通视水域底部，精确测量难度较大。

其中海洋要素垂直剖面测量系统是采用水下摄影测量方法等进行水深测量和海底地形测量。海洋监测系统的研究设计是一种基于AT89C2051单片机的海洋要素垂直剖面测量系统（简称“海马”）的控制电路，其运动能量来自于波浪，上浮依靠自身浮力目标，在国内海洋监测系统研究上取得了很大突破。

1海洋要素垂直剖面测量系统定义

海洋要素垂直剖面测量系统简称“海马”，主要是指利用海洋无时不在的波浪能，驱动滑行器单方向下潜运动，直达海底或程序设定的预定深度，在控制系统作用下，滑行器依靠自身的浮力匀速上浮，并在此过程中，完成海洋要素的自动测量和存储。

海洋要素垂直剖面测量系统主要包括三种运动状态：

一是，单向抓紧状态。就是在系统处于单向抓紧状态时，滑行器只能向下运动，当波浪上升时，抓紧缆绳的棘爪松开，滑行器因惯性滞留原位；当波浪下降时，棘爪咬紧缆绳，滑行器步进下潜。

二是，阻尼锁定状态，即为在引导缆的固定位置（例如，在近海面（5～8米）与近海底（15～20米））上分别敷设两只阻尼器，滑行器可固定于这两个特殊水层上，完成某些特殊海洋参数的测量。

三是，自由上浮，当系统到达底部时，棘爪机构会在控制系统作用下打开，滑行器与锚定缆绳失去啮合，完全处于自由状态，在系统自由上浮的过程中，位于滑行器内的传感器开始测量所需海洋要素。

2“海马”控制电路硬件设计

“海马”控制电路的硬件设计主要包括RS-232串行通讯接口、单片机控制单元、电机启停模块、正翻转控制模块，限位开关、机械控制、棘爪机构、直流电机和直流电源。如图1所示，硬件设计巧妙的实现了“海马”监测海洋的三个状态。

2.1串行收发模块

该模块主要选用的而是RS-232串行接口、MAX3232电平转换模块组成，其中MAX3232芯片是用于拉高电平的，当单片机在5V-10V区间内，就可以驱动RS-232串口。

当“海马”滑行器在单向下潜和自由上浮的过程中，其深度必须要在预先设定的深度值以下，如果超过将会停止作业。

该模块的单片机选用的是AT24C16型号的，是具有I2C接口的通用器件，可以实现自动寻址、高低速设备同步和仲裁等等可以将在海洋要素中搜集到的数据进行有效的传输。

同时AT24C16单片机具有2Kb的存储功能，可以保障海洋要素的数据存储容量，确保可以监测到更大范围的海洋数据。

2.2开关控制模板

“海马”监测系统控制电路主要用开关控制模板进行操作，采用固态继电器（SSR）和双刀双掷电磁继电器，其中固态继电器是固态元件组成的无触点开关器件，驱动功率小，噪音低，抗干扰能力强，具有很强的可靠性。

3“海马”控制电路软件设计

在保持“海马”在海洋监测作业就必须要在软件电路上实现单向抓紧、阻尼锁定和自由上浮三个状态。

在整个海底作业中，“海马”的运动过程分为单向下潜过程和自由上浮过程两种，主要依靠单片机的程序进行对滑行器的控制。

3.1单向下潜过程

当“海马”监测系统下潜时，单片机会从传感器中读取下潜的深度值，所得的深度值要小于预先设置的深度值，一旦出现深度值大于或等于预先设置的深度值，单片机就会出发开锁信号，“海马”系统就会自由上浮。

3.2自由上浮过程

当“海马”系统自由上浮时，单片机会从传感器中读取上浮的深度值，并开始对海洋要素采集，传感器会根据预先设置的深度值为基准，在每秒钟内存储一次数据，如温度、压力和电导率等等。

4结语

海洋要素垂直剖面测量系统是海洋测绘的重要手段，通过以上对海洋要素垂直剖面测量系统控制电路的研究，大大提高了海洋环境监测的精确度，同时该系统还具有可移植性好、灵活性强等特点，在对海洋监测的技术研究上起到了很大的积极影响。

参考文献

第6篇：海洋测绘技术范文

关键词：工程测绘；现状；发展趋势

中图分类号：P2文献标识码： A

1国际测绘技术的发展

随着空间技术、计算机与网络技术、通讯和信息技术的快速发展，测绘技术不断取得突破性进展，当前国际测绘技术的进展主要体现在以下两方面。

1.1空间技术与卫星遥感技术

随着全球导航卫星系统（GNSS）飞速发展，世界各国及组织均在升级改造或新建各自的卫星系统，世界四大卫星系统中，GPS 系统正在实验二代卫星系统，欧盟伽利略卫星系统预期定位误差不超过 1米，俄罗斯格洛纳斯系统也已实现全球覆盖，我国的北斗导航卫星系统也已投入运营。四大卫星系统兼容且能实现互相操作将成为国际 GNSS 发展的方向。随着差分技术的发展，用卫星系统测定三维坐标的技术方法将测绘定位技术，从事后处理扩展到实时或准实时定位与导航，从静态扩展到动态，绝对和相对精度扩展到米级、厘米级乃至毫米级。随着重力卫星的成功发射，地球重力场观测已经完成了地基到天基的转变。基于卫星系统的大地测量观测技术使得观测精度和覆盖率大大提高，这将有助于实现全球高程基准的统一。此外，空间卫星技术还与多波束测深系统结合形成海底地形地貌测绘新技术手段。传统大地测量网正被日益，利用基于多种大地测量观测手段的全球大地测量观测系（GGOS）建设已成为发展趋势。空间技术的快速发展带动了航空航天遥感技术的进步。遥感技术朝着“三多”（多传感器、多平台、多角度）和“四高”（高空间分辨率、高光谱分辨率、高时相分辨率、高辐射分辨率）方向发展。短短几年内，遥感卫星的空间分辨率已逐步提高到 30m、10m、5.8m、2m，并正在向 1m 或优于 1m 的空间分辨率发展。光谱分辨率可以达到 5nm～6nm 量级，400 多个波段。遥感技术的发展为世界各国城市和乡村社会经济特征和生物物理特征等专题的空间信息获取提供了可能。高分辨率卫星遥感与航空摄影成为当代测绘信息的重要来源，对测绘产品形式的改变和地图更新起到了极大的促进作用。对地观测系统的小型化、卫星组网和全天侯监测也成为主要发展方向。

1.2地理信息处理与管理技术

在计算机技术和网络技术支持下，地理信息数据采集和处理实现自动化、实时化、数字化并向智能化发展，三维空间数据管理已经成为当前的研究热点。基于网格计算、云计算理论的 GIS 解决方案迅速出现，国际 GIS 软件仍以 ArcGIS、数据库管理系统Oracle 为主要品牌。各种技术的发展产生了海量空间数据，催生了 Google Earth、Skyline、Virtual Earth等三维空间数据管理软件，逐步实现了空间数据管理的科学化、标准化、信息化。在卫星系统与计算机技术支持下，地理信息数据的获取、处理与服务将实现无缝对接，通过数据终端，单位与个人用户将得到实时的地理信息数据。

2国内测绘技术现状

测绘信息获取技术。我国的北斗导航卫星系统快速发展，目前已建成自主研发、独立运行的覆盖我国及周边国家的区域导航卫星系统。天绘一号 02 卫星及资源三号卫星则成功组建了我国自主高分辨率测绘遥感卫星平台。无人机遥感系统得到广泛应用，能够快速对地质环境信息和过时的 GIS 数据库进行更新、修正、和升级。为政府和相关部门的行政管理、土地、地质环境治理，提供及时的技术保证。以多传感器集成、系统误差检校、直接地理参考技术为代表的地面移动测图系统关键技术取得重大进展。水下地形测量在精密多波束测深数据处理、声线跟踪、异常测深数据处理、实时水位和水深获取、海床DEM 建模等方面均开展了相关研究，多波束系统也实现了测深从点到面得突破。测绘信息处理技术。测绘信息处理技术的发展主要体现在研制自动化、智能化的测绘与地理空间信息数据处理平台，发展海量数据的快速精确处理和集成管理技术手段。开发卫星遥感影像的直接定位技术和自由网平差技术。以模糊度解算、周跳探测、定位解算技术为代表的 GNSS 数据处理与分析技术得到了快速发展。地理信息系统技术的发展则主要体现在空间数据集成、时空数据组织与管理、时空数据建模、时空分析引入智能方法、地理数据可视化等方面。

总之，我国的测绘信息数据处理技术，结合了遥感图像综合处理系统、机载激光雷达数据处理系统、空间信息三维虚拟现实系统、数字摄影测量网格系统、高分辨率遥感影像数据一体化测图系统等，形成了从空间数据获取到输出全数字化的技术体系，革新了地理信息提取、显示和输出技术，初步建立了国家级遥感卫星数据接收和服务系统，实现了大范围高分辨率卫星影像地形测绘技术。GeoImage、Im－ageInfo 等国产系列遥感软件的诞生，为国家重大工程的顺利实施提供了自主的软件平台和技术服务。

3国内测绘技术的不足

美国、欧洲在测绘科技领域占优势的压力在我国仍是长期存在，主要表现为：在测绘基准方面，我国基准建设与维护仍然主要依赖国外测绘仪器、卫星以及数据处理软件。在数据获取方面，信息获取能力较弱，高分辨遥感卫星数据依赖进口，虽然北斗导航卫星系统已经进入第二代建设工程，但目前仍然无法满足地理信息的实时获取与更新。在数据处理方面，数据处理核心技术缺乏，自主研发水平较低，软件高级人才欠缺，国际型、应用型的高级软件人才更为缺乏。国产软件 GeoImage、ImageInfosioram 虽然提供了自主软件平台和服务，但整体上没有占据国内市场绝对份额；在数据管理方面，核心管理软件和网络服务软件仍然部分依赖国外产品；自主产权的测绘技术、装备水平及研发能力无法有效满足测绘发展的现实需求，关键设备受制于国外；国际标准与国内标准融合不够，测绘科技成果转化应用不够等等。

4 测绘行业的发展趋势分析

目前，国内外测绘科学技术的发展趋势有如下几点。

4.1摄影测量的发展经过模拟摄影测量、解析摄影测量时代，已经于上世纪90年代进入到数字摄影测量时代。将数字摄影测量系统与地理信息系统结合，促进了测绘生产过程的数字化和自动化，从而实现无地面控制点或少地面控制点的航空摄影测量，摆脱了繁重的野外控制测量工作。

4.2大地测量自采用快速高精度空间定位技术，特别是使用GPS技术以来，逐步从静态大地测量发展到动态大地测量，作用范围从地球局部区域扩展到全球，研究对象从地球表面几何形态深入到研究地球内部物理结构及其动力学机制，传统大地测量理论和技术将产生重大变革。

4.3利用遥感技术对大陆、海洋、大气等地球环境的变化进行长期观测和分析，已经与遥感制图、地球资源调查一样成为遥感技术的主要方向。

4.4地图学的发展呈现出多层次、多领域、多时态、多功能的特点，遥感技术、地理信息系统技术、机助制图技术与多媒体技术的发展将使地图制图学的基本理论、技术方法和手段、工艺过程发生根本性的变化。

4.5地理信息系统已在某些专业得到应用并进入商品化生产的阶段，随着计算机技术和通讯技术的迅速发展，使GIS向多样化和分布式处理迈进。在侧重信息存储、数据库建立、查询检索、统计分析和自动制图等基本功能的基础上，GIS逐步进入开发分析、评价、预测、决策支持模型以及增加智能化功能的发展阶段。

4.6海洋测绘方面，海洋测绘技术发展的总趋势是向高精度、全覆盖、全过程自动化的方向发展。继续提高海洋测绘自动化程度，建立与海洋测量外业一体化的海洋测量数据库，与海图自动制图系统衔接，建立海图数据库，最终建立海洋测量信息系统。

5 结束语

目前测绘工作已完成了由手工模拟向数字化生产系统的转变，已成为城市信息港建设的一个重要的基础部分，将面对全社会，及时提供基础地理信息服务，具有重大的社会意义，责任重大。

参考文献

[1] 麦俊义，吴洪平.现代测绘技术发展趋势研究[J].建筑科学，2012,8:9.

[2] 周星，周德军，乔朝飞.信息化测绘技术体系的基本构成与战略重点探讨[J].测绘科学，2008（05）.

第7篇：海洋测绘技术范文

关键词：遥感影像 近红外 自适应 水陆分割

中图分类号：TP7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0042-02

遥感影像的水陆分割在海洋水深反演，船舶导航，海洋测绘等领域有着重要的意义。相比于以船只为平台的声纳现场探测技术，卫星遥感探测技术具有连续不间断、不受地理空间限制和探测范围大等优点。卫星遥感技术在获取海洋地理信息方面具有巨大的潜能和优势，能够作为特殊海域地形的有效探测手段，补充和加强海洋测绘能力，对国家安全和经济发展有着重要的意义。水陆分割是进行浅海水深反演的重要部分，水陆分割的精度直接影响了反演结果的准确性。遥感影像分割是对图像进行深一步分析、处理和应用的基础，作为数字图像处理领域的关键技术之一，己经广泛应用于遥感影像研究。

1 实验数据及数据分析

本文以IKONOS的遥感影像作为数据源进行近红外波段的自适应阈值法的水陆分割研究。可见光的红光波段可测量植物绿色素的吸收率，能够区分不同地物类型与陆地植物，可用于提取与植被相连接的砂质海岸和小面积淤泥质海岸；蓝光波段、绿光波段都对水体有透射能力，适合于探测淤泥质海岸的悬浮泥沙，可用于计算无明显解译标志的大面积淤泥质海岸线，是研究水深和水底特征的最有效波段；近红外波段对海水和陆地的反射率差别很大，能准确的提取人工岸线与基岩岸线[1]，是进行自适应阈值水陆分割的数据来源。

2 自适应阈值算法原理

2.1 理论依据

水体的光谱图特征主要由水本身的物质决定，同时又受到各种状态的影响[2]。图1为水体、植被和土壤三种典型地物的波谱曲线。

从图3可知，在可见光范围内，水体（这指清水）的反射率总体上比较低，不超过10%。在蓝绿光波段反射率一般在4%～5%，通常采用蓝绿波段的数据进行水深反演研究。水体在近红外、短波红外波段的入射能量几乎全部吸收，因此近红外及以后波段的遥感影像上，清澈水体几乎成黑色。这一特征与植被和土壤的光谱有着很明显的差异，所以选用近红外波段进行水陆分割研究。

2.2 自适应阈值算法

自适应阈值算法基于影像DN值的直方图统计特征，是一种比较简便快捷的方法。若直方图满足双峰分布，在直方图最大波峰之后选取有效的最小波谷对应的DN值作为阈值，把小于等于阈值的部分判定为白色水体，大于阈值的部分判定为黑色陆地，从而得到水陆分割二值化图（见图2）。

3 实例分析

为验证自适应阈值法水陆分割的有效性，下面选取了IKONOS高分辨卫星进行水陆分割。区别于基于水体光谱特征曲线的水陆分离方法，自适应阈值法更加简洁有效，最主要的是水体光谱曲线水陆分割需要对原图像有一定认识，从而调整水体谱带范围，无法迅速适应各种不同图像。自适应阈值法唯一的输入条件就是图像的近红外波段数据，只要有了图像的近红外波段数据，就能快速得到图像的水陆分割二值化图。阈值的计算完全由计算机完成，无需人工介入。相比于水体光谱特征曲线水陆分离方法，自适应阈值法阈值适用性更广。

3.1 IKONOS影像

图3是一幅IKONOS某海岸红绿蓝合成影像。此影像包含红，绿，蓝和近红外四个波段数据。根据直方图，由自适应阈值算法得到最佳阈值。然后采用自适应阈值法对近红外波段进行水陆分割，再经过二值图像的形态学处理，起到消除毛刺和去除噪声的作用，最后得到水陆分割的二值图像，如图4所示，白色表示水体，黑色表示陆地。

参考文献

[1] 马小峰，赵冬至，张丰收，等.海岸线卫星遥感提取方法研究进展[J].遥感技术与应用，2007，22（4）：575-580.

[2] 吕黎光.捷鸟卫星影像应用于垦丁岛浅海水深之测绘分析[J].航测及遥感学刊，2004，9（2）：23-42.

[3] 熊显名，尧雪娟，滕惠忠，等.基于遥感图像光谱特征的水陆分界线提取[A].2007’仪表，自动化及先进集成技术大会论文集（一）[C].中国重庆，2007.

[4] 韩培友.可视化交互数据语言[D].西北工业大学，2006.

[5] 荆浩，陈学佺，顾志伟.一种基于边缘特征的海岸线检测方法[J].计算机仿真，2006，23（8）：89-93.

第8篇：海洋测绘技术范文

关键词：现代测绘学数字地球

1993年和1994年美国先后以总统令的形式提出建立"国家信息基础设施"(NII)，即通称的信息高速公路，以及"国家空间数据基础设施"(NSDI)，这是进一步推进社会信息化，抢占信息产业发展新的制高点和主动权的重大战略步骤，时隔五年，这一计划的实施初见成效，刺激了美国的经济增长，于是去年又以美国副总统演讲形式推出数字地球的概念和构想，并计划到2020年试图达到地球信息化的最终目标，亮出了美国这一近期全球信息战略的底牌。由美国政府高层出面提出的这一"数字地球"构想引起全球各方关注，并成为学术界热点话题。中国学者尤其在地学界也作出了积极的反应，不论从科学技术的角度还是从国家利益的角度，中国要准备迎接这一严峻挑战，已成共识。作为测绘学科，测绘行业反应更显强烈，数字地球概念为测绘事业发展提供了新的机遇和更高层次的发展前景。这里我们想就现代测绘学的发展从学科的观点稍为具体地探讨一下它与数字地球的关系和在构建数字地球中的作用。

一、测绘学的现展

空间技术，各类对地观测卫星使人类有了对地球整体进行观察和测绘的工具，好象可以把地球摆在实验室进行观察研究一样方便。由空间技术和其它相关技术，如由计算机、信息、通讯等技术发展起来的3S技术（GPS、RS、GIS）在测绘学中的不断出现和应用，使测绘学从理论到手段都发生了根本的变化。测绘生产任务也由传统的纸上或类似介质的地图编制、生产和更新发展到地理空间数据的采集、处理和管理。GPS的出现革新了传统的定位方式；传统的摄影测量数据采集技术已由遥感卫星或数字摄影获得的影像所代替，测绘人员在室内借助高速高容量计算机和专用配套设备对遥感影象或信号记录数据进行地表(甚至地壳浅层)几何和物理信息的提取和变换，得出数字化地理信息产品，由此制作各类可供社会使用的专用地图等测绘产品。我国960万平方公里国土的国家基本地图的成图或更新周期可望从十几年，几十年缩短到几年或更短，测绘业的体力劳动得到解放，生产力得到大的提高。今天，光缆通讯、卫星通讯、数字化多媒体网络技术可使测绘产品从单一纸质信息转变为磁盘和光盘等电子信息，产品分发可从单一邮路转到"电路"(数字通讯和计算机网络传真)，测绘产品的形式和服务社会的方式由于信息技术的支持发生了很大变化，进入了信息化的发展。当前，随着我国经济的高速发展和经济所有制成份和运行体制的改革，需要开放民用国家测绘产品；从技术方面看，西方国家卫星测地技术可制作全球几乎任一地区1米分辨率(相当1∶1万比例尺)的地图，卫星上的GPS又可将这种地图纳入全球参考框架和转换为他们的国家坐标系，中、小比例尺国家地图的保密价值已大大降低；对于军事敏感的重力数据，卫星重力技术所发展的低阶全球重力场模型已足够用于他们的远程战略导弹发射。目前全球高阶重力场模型(如EGM96)分辨率已达50公里，已接近我国现有重力数据的分辨率，其保密价值也需要重新评估。这一形势使绝大部份测绘产品可以作为普通商品服务于全社会，测绘业从单一国家事业逐渐转变为社会主义市场经济的产业，这无疑为测绘学的发展注入了新的活力和扩大了发展空间，这也是一个有重要意义的历史性转变。

综上所述，由于以空间技术、计算机技术、通讯技术和信息技术为支柱的测绘高新技术日新月异的迅猛发展，测绘学的理论基础、测绘工程的技术体系、其研究领域和学科目标，正在适应新形势的需要发生着深刻的变化，表现为正在以高新技术为支撑和动力，进入市场竞争求发展，测绘业已成为一项重要的信息产业。它的服务范围和对象也在不断扩大，不仅是原来的单纯从控制到测图，为国家制作基本地形图的任务，而是扩大到国民经济和国防建设中与空间数据有关的各个领域。它必将随着21世纪更加成熟的信息化社会的到来向更高层次发展，在未来数字地球的概念和技术框架中占据重要的基础性地位。二、数字地球和现代测绘学

地球上一切事件都发生在一定的空间位置，人类社会经济活动所需要的信息绝大部分(约80%)都与地理位置相关。中国21世纪议程62个优先发展项目中，约有40个需要建立或应用地理信息系统。数字地球是利用海量地理信息（即地球空间数据）对地球所做的多分辨率、三维的数字化描述的整体信息模型，便于人类最大限度地实现信息资源的共享和合理使用，为人类认识、改造和保护地球提供一种新的手段，这里在数字地球的概念中突出显示了地理坐标的框架作用，因此NSDI是数字地球的基础设施，要求提供(地球)空间数据框架，包括大地测量控制框架(国家定位网和重力控制网)、数字正射影像、数字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地藉等基础地理数据集。在此框架上加载各类地球自然信息和人类社会经济活动等一切所需要和感兴趣的人文信息。为数字地球提供上述地球空间数据框架是测绘业本身的"专职"，但又对测绘学提出了更高层的技术要求。

NSDI要建立在NII上，要在因特网上运行，要求开发功能强、效率高的因特网GIS软件。这表明还要大力发展测绘产品的计算机网络技术，它的技术基础是宽带、高速图形图象网络，当然其中宽带高速问题需要国家投资在NII中解决。数字地球构想的另一个高技术特点是虚拟现实模型。目前发展起来的全数字化摄影测量就能够利用功能强大的计算机系统或工作站，对数字化影象进行处理，建立立体地形或地物虚拟模型。但如何将这一技术用在因特网上对多种测绘产品和普通用户提供虚拟模型甚或虚拟现实模型，则是要进一步研究和发展的。数字地球是对真实地球及其相关现象的多分辨率、统一性的三维数字化整体表达，这里强调了统一性和整体性，要求全球多源数据无缝无边的连结和整合。从空间数据框架来说，其统一性和整体性是由大地测量来实现和给予保证的。大地测量是传统测绘的基础，对当前信息化测绘和构建未来数字地球更是基础的基础，即空间数据框架的框架。它要求全球采用统一的参考椭球模型和相应的地心坐标参考框架(如ITRF)；全球统一的高程基准，即统一定义和使用的大地水准面；全球统一的重力测量基准(重力基本网)；全球统一的地图投影系统。一切原有的测绘成果，特别是国家基本地图都要转换到上述全球统一的参考系中。数字地球对全球大地测量提出了更高更紧迫的要求。GPS配以少量SLR和VLBI站是各国保持和维护各自的地心参考框架的基本技术，但局部坐标到全球坐标的转换目前还难于达到优于米级的精度；全球高程系统的统一问题，大地测量学家经过几十年的研究，目前还是一个未能解决的难题，最终要通过全球重力数据，特别是新一代卫星重力计划和卫星海洋测高计划在国际大地测量协会的统筹和协调下实现。

海洋占全球面积的70%，海洋将是21世纪资源开发的主要竞争空间，海洋动力环境的变化（如厄尔尼诺现象）又是决定全球气候变化的主要控制"阀门"。数字地球向海洋测绘提出了挑战。从全球来说，目前海洋的精细测绘基本上还是空白，多波束测深技术的发展加速了各国领海海底地形的测绘，但要将陆地坐标参考框架以相近的精度扩展到海洋仍存在困难，海上GPS定位精度还低于5米；由于陆地高程基准不能用水准测量传递到海洋，在卫星测高技术的支持下用某种去掉潮汐影响的平均海面作深度基准，精度可达米级，和多波束测深精度相当。但广大的开阔深海的海底地形测绘不可能用船载测深仪完成，用卫星测高结合重力数据(低阶或中阶重力场模型)反演海底地形，目前试验精度可达10-100米。数字地球将要求海洋测绘技术有新的突破。

测绘学由于其技术的突破已日益向相关地学领域渗透。大地测量更成为研究地球动力学(包括海洋动力甚至大气动力)的重要技术手段，GPS监测已能提供全球板块运动和地壳形变精密数据，可用于研究地学灾害(地震、滑坡和火山爆发等)的预测；GPS已可以和VLBI相近的精度和频谱分辨率监测地球自转的变化，由此研究地球深部结构和动力过程及全球变化；专题GIS也成为环境灾害问题分析预测工具。数字地球最重要的功能之一是为解决21世纪人类面临的环境和灾害问题提供一个可供观察、分析、模拟和预测的全球信息系统，以期协调人与自然的关系。

我们赞成活数字地球或动态数字地球的提法，因为人类是生活在不断运动变化的地球上。现在在全球性的观测中，各种对地观测新技术已可能连续快速获取地球表面（或浅层）随时间变化的几何和物理信息，了解地球上各种现象及其变化。因此测绘学或者说测绘业则应当利用3S技术结合合成孔经雷达干涉技术（INSAR）以及其他新技术（如卫星重力探测技术等）对地进行观测，为构建活数字地球提供描述地球动态变化的地理信息产品。

数字地球构想是推动人类大踏步跨进信息社会的重大战略步骤，有挑战也有风险。测绘是数字地球的基础，测绘工作者也将是构造数字地球的"尖兵"，也要求测绘学有新的发展和突破。

三、测绘学和地球空间信息学

在本文第一部分已谈及测绘学在新的技术进步推动下的现展趋势。从现代信息论的观点看，测绘学本质上就是一门关于地球空间信息的学科，传统的测绘受地面测量技术、时空尺度和精度水平以及投入的局限，其产品主要是单一的地形图和在地形图基础上编绘的专用地图。它不能反映、至少不能及时反映地球表面形态的变化，特别是大范围和全球变化。其产品制作周期长，已不能满足地区经济和全球经济高速发展的多种需要。信息技术加快了人类社会的运行速度。测绘学应该是提供人类生存空间自然环境及其变化信息的学科，它的学科内涵发生了巨大的变化，因此如何界定测绘学的含义，已是世界各国测绘工作者所关注的问题。于是从90年代开始，国际上将测绘学（SurveyingandMapping）更改为一个新词，以准确反映学科实质，Geomatics一词由此应运而生。随后，有关Geomatics的提法在我国学术界，主要是地学界成为热门话题，由于对其含义理解不同，其中文译名也是五花八门，现在将它译成"地球空间信息学"，已基本得到认同。不管人们对Geomatics的含义如何理解，但根据ISO的标准定义和国际测绘联合会（IUSM）对"测绘学"的定义，两者的含义是基本类同的，只不过Geomatics所涉及的地球空间信息的范围更宽一些。Geomatics更准确地描述了测绘学在现代信息〖CD2〗通讯社会中的地位和作用，适应了现代社会对地球空间信息的极大需求的特点，因而发展和提高了测绘学的研究和工作领域，符合现代测绘学发展的实际。现代测绘工程的核心技术是空间技术，包括GPS、卫星遥感和航测，测绘的范围扩展到整个近地空间，例如近地空间航天器的导航定位，近地空间重力场的测定，大气层甚至电离层的信息；其支撑技术是信息技术，主要处理电磁波信息和影像信息，加之通讯、计算机网络等信息技术，使地球空间信息学科的理论和技术体系比传统的测绘学有了很大的发展和更新，由此，Geomatics适合于纳入数字地球的理论和技术框架。

随着数字地球构想的实施，测绘学面临一个历史性的发展新机遇，传统的或现代测绘学将以地球空间信息学的新面目立于地球科学分支学科之林，以更强的活力向前发展，前景良好。

四、建议

本文漫谈了测绘学的发展及其与数字地球构想的关系。为在21世纪加速建设我国空间数据基础设施，发展我国的测绘学科和测绘事业，以迎接"数字地球"的挑战，根据我国目前测绘事业发展的现状，从一个侧面（主要是大地测量方面）提出以下建议：

1.尽快统一我国大地定位参考框架的建设，对近年来由各个部门独立建立的各等级GPS定位网进行必要的联测和统一整体平差，此举可望进一步加强国家级的大地定位框架；

2.将沿海各部门100多个验潮站统一组织GPS联测，精密确定各验潮站水位标尺零点的大地高，填补陆海相接地带重力测量空白。此举为统一陆海大地水准面，建立海洋高程基准，研究海平面变化至关重要；

3.研究将陆地GPS定位框架向我国领海扩展的方案，着手建立我国包括海域的广域差分GPS定位系统；

4.尽快完成重建我国重力基本网，发展航空重力测量系统，加密西部地区重力测量和GPS水准，加大力度支持对卫星测高数据的利用，为下世纪确定我国亚分米级或厘米级大地水准面作好数据储备，建立可在因特网上运行的新的重力数据库；

第9篇：海洋测绘技术范文

关键词：S57 S101 电子海图 比较

1概要

自2000年IHO颁布了S57-3.1版本以来，极大地推动了电子海图的发展，推动了航海技术的进步。尽管S57有许多优点，但是它仍然存在局限性。如：S57几乎只用于电子海图与显示信息系统（ECDIS）的电子海图（ENC）编码，没有被GIS领域广泛接受，维护机制不灵活，不能支持未来发展需要（例如网格化水深，时变信息应用）等。为此，IHO组织借鉴了S57开发和应用经验，开发了S100《通用海洋测绘数据模型》，同时组织开发基于S100标准的S10X系列海洋测绘专题标准，S101就是基于S100开发的电子海图产品规范。并于2013年12月完成了最终初稿。S101采用S100可交换的、动态要素FEATURE（S57中称为物标OBJECT）和图示表达目录、丰富的几何模型、信息类型和复合属性，从而使ENC的产品更加开放，功能更加丰富，表达更加完美。为了使全球电子海图尽快采用新的标准，IHO组织制定了S101实施时间表（见图1）。为了使我们的电子海图产品能紧跟IHO发展计划，我们必须及时掌握新标准发展方向和特点，本文就S101标准下的电子海图与S57标准下的电子海图产品做一些粗略比较，供大家参考（如图1）。

2 S101标准下的ENC与S57标准下的ENC的差别

2.1 ENC文件命名规则及大小的差异

在S57标准中，数据文件按下列规则命名：

EEE=基本单元为000，更新号码为1-999，其他支持性格式文件按文件格式后缀。

P= 航海用途（1-6），由产品生产者结合ENC编辑比例和区域ENC生产情况制定（1综述图，2一般图，3沿海图，4近岸图，5港口图，6码头泊位图）。

在S101中，数据文件按下列规则命名：

CCXXXXXXXX.EEE

标识符各部分的意义如下：

CC - 前两个字符为机构。

第三个到第十个字符是可选的，可以被生产者随意使用，用来标识唯一文件名。A-Z、0-9和_可用于数据集命名。

.EEE - 新版和再使用000，更新从001开始递增到999。

数据集名字中最小的字符数是3，最大为10。

从文件命名规则变化中可以看出，在S101中已不再规定ENC的航海用途，并且其文件名长度不再是固定不变的，而是从3-10位字符可变长度。

在S57中由于受当时计算机计算速度和内存容量等的限制，规定ENC基础数据单元（CELL）不得大于5M。在S101中，规定ENC基础数据集（DATASET）不得大于10MB，更新数据一般不大于50KB，绝对不得大于200KB。

2.2 ENC在ECDIS上加载和显示策略的差异

在S57标准中电子海图的加载和显示策略主要通过数据单元的航海用途、编辑比例尺和物标最小比例尺的设置进行控制。ECDIS厂商会根据电子海图的这些设置制定ECDIS产品的加载与显示策略。因此不同的ECDIS在ENC加载与显示时显示效果会有一些差异。给用户带来了一些不便。

在S101标准中，为了改进海图的加载和显示效果，在ENC数据集中增加了最大显示比例尺maximum Display Scale和最小显示比例尺minimum Display Scale，同时取消了ENC航海用途的设置。一个数据集的比例范围用来指示生产者想要数据在哪一个比例范围内使用。最小显示比例尺由minimum Display Scale定义，最大显示比例尺由maximum Display Scale定义。当浏览比例比minimum Display Scale小时，在Data Coverage要素中的地球表面要素不会被显示。当浏览比例大于maximum Display Scale时，在Data Coverage要素中的地球表面物标会提示“超出比例”。ENC数据集必须带有最小和最大显示比例值。并定义了一个比例范围（见表1），数据集必须在此范围内选择比例值。

表1 ENC最小和最大显示比例尺

具有相同最大显示比例的数据集可以互相重叠，但在这些数据集中的Data Coverage要素绝不可以重叠。即使多个生产者参与，也必须遵循该原则。除非是约定邻接国家的数据边界，即很难达成一种完美的连接，可用一个5米的重叠缓冲区来解决。在这种情况下，数据间不可以有裂缝。

当数据集有多个Data Coverage要素时，数据集中所有Data Coverage要素的minimum Display Scale必须相同。

s-101同时规定了一个ECDIS中加载与卸载ENC的算法，如图2。

注：具有较小maximum Display Scale的数据集先画。

图2 数据加载与卸载算法

为了让用户在ECDIS上使用“选择浏览比例”（MSCS）放大或缩小操作时，恰当的加载和卸载ENC数据，其加载与卸载算法如下。

（1）创建选择列表

（a）在比例范围（被MSVS覆盖）内的图形窗口中所有的数据（Data Coverage区域首先按maximum Display Scale排序，如果Data Coverage区域有相同的maximum Display Scale则按最大覆盖面百分比进行排序。

（b）其他所有图形窗口中较小比例Data Coverage区域首先由maximum Display Scale排序，然后如果Data Coverage区域有相同的maximum Display Scale则使用最大覆盖面百分比进行排序。

（c）显示顺序从最小的maximum Display Scale到最大的maximum Display Scale，也就是说，具有最大maximum Display Scale的Data Coverage区域具有最高优先显示权。

如果MSVS比窗口中区域面要素的maximum Display Scale大，则显示超出比例提示。

如果船员选择了单独一个数据集去加载，则必须在它的maximum Display Scale下显示，也就是说，MSVS需要设置为选定数据集的maximum Display Scale，然后按照相应算法填充窗口。

下面的例子通过4种场景，采用4种不同的maximum Display Scale和minimum Display Scale的Data Coverage类型，分别使用区域A、B、C、D标示它们，见图3、图4、图5和图6。

图6 场景4：四种不同的重叠Data Coverages的显示

在数据集中增加maximum Display Scale和minimum Display Scale定义，使得电子海图在ECDIS上的加载与显示效果在制作ENC时就给予明确。便于ENC制作方在制作ENC时更加全面考虑数据的一致性和显示效果。各厂家的ECDIS系统加载和卸载ENC也基本得到了统一，同时，为用户的使用提供了方便。

2.3 增加的其他功能

为了ENC的显示美观、简洁，在S101增加了制图物标的使用及对线面的屏蔽功能（如图7）。边缘与海岸线重合的面要素可以是在水中也可以在陆地上。对于用户来说，这些面要素的海岸边缘没有意义，遮蔽这些边缘可以避免屏幕混乱，减少覆盖其他重要的海岸信息的可能。

增加了对时变数据的应用可能，通常情况下，深度信息应以ENC中的信息进行显示，不应该由潮汐高度进行调整。如果ECDIS已经将S-10X潮汐产品规范的使用集成在一起，S101标准下的ENC它就可以显示调整后的潮汐作为ENC水深数据的改正。从而增加实际水深的利用率。

3 结语

基于S101的电子海图产品比基于S57的电子海图产品更具有开放性、功能更加丰富、显示更加完美，使用更加便利。我们目前生产的电子海图产品都是基于S57标准的，但今后生产基于S101标准的电子海图产品将是大势所趋，因此今后我们需密切跟踪S10X系列标准，及时准确掌握新标准的特点，为今后生产更加符合国际标准的电子海图做好前期准备。

参考文献

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