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1、海洋测绘技术调研一.海洋测绘研究的重要性与必要性人类社会发展到今天，海洋越来越引起人们的普遍关注。随着科学技术的迅速发展，为人类向海洋的深度和广度进军提供了技术保障。海上油气的开采，已从浅海伸向深海。在美国的西海岸、墨西哥弯、北海、地中海、南沙、孟家拉湾、波斯湾等海区，开采油气活动十分繁忙，井架林立。许多国家已投入相当资金发展海洋产业，海上运输，捕捞，养殖，科学考察等活动，呈现出前所未有的繁荣景象。海洋测绘是一项基础性建设工作，是海洋科学技术的一部分，海洋科学技术的历史进程已从认识海洋推进到为开发海洋服务的新阶段。因此，要全面地为国家海洋经济建设服务，发展海洋测绘高科技，改造传统的作业方式和信
2、息服务方式，建立适应海洋开发的测绘数据库，研究新理论，开辟新专业，提供多种类的海洋自然地理要素，与海洋产业开发部门挂钩联系，有针对性地开展提供海洋测绘信息服务的专题研究，有效地为产业部门的经济建设提供测绘保障。随着海洋资源的逐步开发和海洋经济地位的提高，濒海国家争夺海洋势力范围的斗争趋向尖锐，海上军事冲突和局部战争的危险在增加。我国地处亚洲东部大陆，濒临西太平洋，按照联合国海洋法公约 ，应归我国管辖的内水、邻海、大陆架专属经济区的面积约有 300 多万平方公里，大陆海岸线 18 万多公里，岛屿 6500 多个。与我国大陆相比，占有很大的比重。战后 40 多年来，我国海上军事斗争一直面临着严峻的
3、局面。近年来,尽管世界总的形势趋向缓和，但是由于世界经济、技术发展、海洋产业的兴起，能从海洋获取巨大的经济利益，海洋在濒海国家战略中的地位和作用日益提高，濒海国家在海洋权益上的矛盾和斗争日益突出。我国海上相邻朝鲜、韩国、日本、菲律宾、马来西亚、印度尼西亚、越南等国。在我国管辖的数百万平方公里的海域中，有一半是与邻国有争议的区域。争议的核心问题是对海洋资源的占有，表现形式是划定大陆架和专属经济区的范围。部分邻国对应属于我国的岛礁和海域提出了主权要求，有的则强行占领、瓜分海域、掠夺资源。在南沙表现得最为突出，越南、菲律宾、马来西亚侵占我南沙岛礁 40 余个，并大量开采该海区的油气资源。特别是最近这
4、段时间，在南沙黄岩岛的问题上，菲律宾大作文章，抓扣在该海区作业的我渔民、渔船 ,毁坏我海测人员在南沙岛礁测量时建立的控制点标志。南沙海区不平静， “热点”问题越来越复杂，我国的海洋权益受到了严重的侵犯。自联合国海洋法公约生效以后，许多濒海国家面临着海域疆界划分的问题，我国与周边国家正在举行海洋国土划界的谈判工作。海洋划界与陆地划界有着许多不同之处，茫茫海面没有任何标志物，海底地形变化很大，只能靠仪器测量和标定出它的踪迹。海洋划界主要是靠图上作业，从划界方案的研究到确定界线，自始自终都离不开海图，必须要有精度高、比例尺合适、反映海底地形准确的海图。一个国家能否拿出精确的、适用的海图，既关系到 国
5、家的威望，关系到划界谈判能否进行，图的精确度会直接影响国家利益。海洋划界关系到国家长远利益，影响子孙后代。因此,要加快我国海洋测绘高技术的发展，利用新技术、新装备对我国中近海区，特别是近邻周边国家的海区进行精确测量，为我国的海区划界谈判工作提供详细、可靠的海区地理资料，对国家和人民负责。保卫国家领土完整，维护国家海洋权益，也离不开海洋测绘保障。特别是现代化的高科技战争，更需要现代化的海洋测绘保障，1991 年的海湾战争便充分证明了测绘保障的重要性。测绘保障不再是一张静止的地图和海图，通过高新技术，使海图图书资料从过去的静态保障向数字图集和电子海图的动态保障演变，由被动单纯服务转向主动综合服务，
6、直接参与指挥、决策和武器系统研制，并与控制、定位、杀伤溶为一体，成为武器系统和总体战斗力的一部分。目前，地面测绘技术已实现了传统模拟测绘向现在数字化的时代推进的数字化改造，并可及时更新数字资料。逐步建立启动并深度推进了数字中国、省（市）地理空间基础框架建设工程，完善了地籍信息数据库的资料。完成了全国覆盖 AB 级 GPS 网、GPS2000网以及陆地与近海的似大地水准面 CQG2000。新一代基础控制工作如省（市）C 级 GPS网以及厘米级似大地水准面等正在一些省（市）实施或者已经完成，覆盖全国的 1：100 万、1：25 万数据完成建库，且第二代数据更新，正抓紧实施的 1：5 万数据采集建库
7、，稳步推进 1：1 万 4D 产品等等，为国民经济和社会的发展提供了长足进展。然而，相对比之下，海洋测绘技术则处于刚刚起步不久的状态，技术水平等各个方面都相对滞后，跟发达国家想比较更是起步晚、发展缓慢，加上最近我国海岸线纠纷不断，更对我国高水平、高技术含量的海洋测绘学科提出了全新的要求，发展海洋测绘的急迫性和必要性非常明确。二.海洋测绘国内外发展现状（一）海洋测绘技术发展总体趋势介绍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。采用以卫星定位技术为核心的多手段组合定位以及用卡尔曼滤波等方法处理提高测量定位精度；研制高精度条带式测深系统、航空航天遥感测深系统等，实现海洋信息
8、全覆盖测量；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。海洋测绘是我国测绘业的一个重要组成部分。今后一个时期，围绕海洋资源调查和我国领海划界的需要，开发海洋测量和海底地形测绘技术。其重点研究项目是： （1）海洋大地控制和岛礁定位技术研究； （2）海面地形和海底地形测量技术研究； （3）海平面监测和海洋预警预报技术研究； （4）海洋测量信息系统的研究； （5）海洋专属经济区勘界和海岸带变化监测技术研究。 （二）海洋测绘发展现状和前景海洋测绘在新世纪主要面临着以下几个方面的挑战与发展机遇：1.服务对象将由主
9、要为水面船只航海安全服务向全方位、多层次服务转化。20 世纪海洋几何测量的服务对象主要是保障海面航行船只的安全，因此，以深度基准面为基准的水深测量理论、方法相当成熟。21 世纪海洋几何测量的服务对象将大幅度扩展，因此，以下进展应引起重视。首先是海底地形测量将会以全新的面貌展现，目前以线状测量为主体、以理论最低潮面为深度基准的水深测量无论从反映海底地形的精细程度来看，还是从基准面的合理程度来看都还有欠缺。现在，具有面状测量方式的多波束测量系统已经在各国得到广泛应用，息获取手段有了大的飞跃。不同于单波束测深系统，多波束测深系统可在测量断面内形成十几个至上百个测深点，几百个甚至上千个回向散射强度数据
10、，从而保证了较宽的扫幅和较高的测点密度；另一方面，较窄的波束、先进的检测技术和精密的声线改正方法的采用，也确保了测点船体坐标的归位计算精度，因而多波束测深具有全覆盖、高精度、高密度和高效率的特点。因此，多波束测深系统正日益受到海道测量同行的认可，并在实际生产中发挥着越来越重要的作用。多波束测深系统是一种由多传感器组成的复杂系统，系统自身性能、辅助传感器性能和数据处理方法，对于系统的野外数据采集和波束脚印的归位计算起着十分重要的作用。今后，在基准面确定方面，与陆地地形基准面统一，建立以海洋大地水准面为基准面的海底地形表示框架势在必行。研制新型测量设备、统一陆海地形基准面、精化海洋大地水准面将是未
11、来海底地形测量的 3 大任务。航海图长期以来作为海洋测量成果的主要表现形式，将来，在航海图继续发展的前提下会出现多种海洋测量数字产品、数据库和地理信息系统并存的局面，为多学科多种使用目的提供全方位服务。2.信息获取和表示的方式将由积木组合式向集成综合式转化。之前海洋测量的信息获取基本上以单一系统为基础，表示方式也以单一系统为主。21 世纪无论在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都会出现引人注目的变革。卫星遥感领域的合成孔径雷达（SAR）和水深测量领域的合成孔径声纳将是一个系统多种功能集成的代表产品，可圆满地解决作用距离和分辨率
12、之间的矛盾。测深侧扫声纳是两个系统相结合的统一体。更多系统的集成是发展的必然结果。在信息表示领域，多源、多分辨率信息的有机集合也是发展的必然趋势。由卫星、飞机、 船只获得的信息，由光学、声学、雷达获得的信息均能有机地结合在一起，从多种角度、以多种分辨率展现海洋的全貌。3.信息服务形式将由 3 维静态向 4 维动态转化。20 世纪海洋测量成果主要以 3 维静态的形式向社会提供服务，随着科学技术的发展，21 世纪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将十分重要。尤其是对海洋潮汐现象的全面、透彻研究应放在重要的位置。海洋测量的数字产品、海洋测绘数据
13、库、海洋地理信息系统要有时变特征，用户可通过这些界面了解海洋各要素的变迁情况和规律，推求海洋各要素变化的发展趋势，作出恰当的决策。4.维动态信息服务也对海洋测量的精度、密度、可靠性、分辨率、获取和处理信息的速度、分发信息的速度提出了新的、更高的要求。这就在未来的世纪里对测量仪器、测量方法、 测量软件、网络技术应用、通讯技术应用提出挑战，也提供了机遇。电子海图显示系统的发展，使得电子海图的实时显示由最初的 2 维显示、到 3 维显示，继而发展到迭加潮汐预报的实时 4 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，出于多方面应用的考虑，电子海图的功能将日趋完善，包括水文
14、气象要素的迭加、多种定位手段的使用、量算功能的实现等。此外，海图生产方式也发生了深刻的变革。过去手工作业、低效率、分散式的作业方式已经逐步过渡到半自动化、高效率的生产方式。可以预料，这种生产方式继续发展到高效全自动化，使海图编绘与海图自动化出版融为一体的生产方式，将是最近几年的事。（三）海洋测绘发展方向简介从总体上看，我国海洋测绘工作发展的方向是：建立海洋测绘数据库、海洋地理环境数据库；完善外业测量数据自动化采集，历史资料的数字化转换工作；实现人工干预下的海图自动编辑；建立海洋测绘信息网络系统；逐步完成由纸质产品静态服务向光、磁介质数字动态服务的转变；研究新理论、开辟新专业，从获取海洋测量单一
15、信息向获取海面、海底综合性几何信息和物理信息发展；改造传统的作业方式、方法，从仅以船载方式获取信息发展到航天、航空、潜艇等多种测量平台和多种传感器相结合的方式获取海洋信息。1.海洋测量项目的扩展必须尽快开展精密海底地形测测绘、海洋浅层和深层底质测绘、海洋声场测绘和海洋内波测绘等项目，同时应加大海洋重力测量和海洋磁力测量的力度。2.测量手段的多样化必须研制生产具备多要素测量能力的大型综合测量、调查船，同时应重点开展下列测量手段：（1）机载海洋测量机载海洋测量是指在飞机上装载激光测深仪或航空多光谱摄影机，测量岛礁、滩涂等浅水区域的水深和海岸地形，具有灵活机动、速度快 、效率高等优点。机载激光测深在
16、国外己从研制走向成熟，澳大利亚、瑞典、美国等国家早己生产出了机载激光测深系统，我国在该方面刚刚起步。航空摄影测量在陆上的应用已非常成熟，但在海洋测绘方面的应用还未开始。（2）卫星测高和卫星遥感随着空间技术的发展，利用卫星从宇宙空间大范围、快速、周期性地探测海洋信息场已成现实。我国在卫星海洋遥感图像处理和卫星测高数据的处理方面己具备了一定实力，但数据来源基本都是国外，因而必须发射我国的海洋资源卫星。（3）航天测量开展航天测量技术，在航天飞机上装载海洋测绘仪器是当前发达国家正在发展的高新技术，具有速度快、成本低的特点。在这方面值得我们跟踪研究。（4）商船测量在商船上装载海洋测量仪器进行海洋测量是获取海洋要素的又一渠道，由于在商运航行中进行测量，既获取了资料，又不耽误商业航运，具有经济实惠的特点。日本在这方面做的很好，我国可以效仿。3.测量技术方法的提高经过海洋测绘工作者近 50 年的努力，我国海洋测绘的技术方法有了长足的进步，但与一些发达国家比较，还有一定的差距。我们必须努力改变落后的作业方法，增加新技术的投入，跟踪世界先进技术，加强与国际间的技术交流，不断提高测
