武汉大学测绘学院海洋测绘考试复习

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1、海洋：海洋是地球表面包围大陆和岛屿的广大连续的含盐水域。 海洋测绘特点 ：垂直坐标和平面位置同步测定；海底控制点的距离相隔较远；动 态测量；采用低频电磁波信号；测深并进行测深改正；无法进行重复观测，须同 步观测。 海洋测绘任务 ：为研究地球形状提供更多的数据资料。为研究海底地质的构造运 动提供必要的资料。 为海洋环境研究工作提供测绘保障。对各种不同的海洋开发 工程，提供它们所需要的海洋测量服务工作。 海洋测绘的任务 :（根据海洋测量工作的目的不同）科学任务 : 1 为了研究地球 形状提供更多的数据资料; 2. 为研究海底地质的构造运动提供必要的资料; 3. 为 海洋环境研究工作提供测绘保障。实

2、用性任务 : 主要指的是对各种不同的海洋 开发工程，提供它们所需要的海洋测量服务工作。 海洋测量分为： 海洋重力测量，海洋磁力测量，海水面的测定，大地控制与海底 控制测量，定位、测深、海底地形勘测和制图等 海洋测绘 : 是海洋测量和海图绘制的总称，是一门对海洋表面及海底的形状和性 质参数进行准确的测定和描述的科学。 主要内容 : 海洋大地测量、水深测量、海洋工程测量、海底地形测量、障碍物探 测、水温要素钓场、海洋重力测量、海洋磁力测量、海洋专题测量、海区资料调 查；以及各种海图、海图集、海洋资料的编制和出版，海洋地理信息的分析处理 及应用。 海洋地形分为 : 海岸带、大陆边缘和大洋底。 海岸带

3、 : 是海陆交互的地带 , 是在波浪潮汐和海流等作用下形成的。组成: 海岸、 海滩及水下岸坡。 大陆边缘 : 是大陆和大洋连接的边缘地带。组成： 大陆架、大陆坡、大陆隆及海 沟。 大洋底 : 是大陆边缘之间的大洋全部部分。组成： 大洋中脊，大洋盆地。 海岸: 就是陆地和海洋相互作用 , 相互交界的地带。 海岸线 : 是近似于多面平均大潮高潮的痕迹所形成的水陆分界线。 海湾是指洋或海延伸进入大陆部分的水域。其深度逐渐减小。 海湾中海水的性质 与其相近的洋或海中水的状况相似 海洋大地测量 ：研究海洋大地控制点及确定地球形状大小，研究海面形状变化的 科学，其中包括与海面， 海底遗迹海面附近进行精密测

4、量和定位有关的海事活动海洋大地控制网 ：海洋大地测量控制网是陆上大地网向海域的扩展。它是一切海洋活动中所进行海洋测绘工作的基础。海洋大地测量控制网主要由海底控制 点、海面控制点（如固定浮标）以及海岸或岛屿上的大地控制点相连而组成。海洋大地控制网的作用：1，大比例尺海底地形测量，尤其是大洋区域基本海图测绘的控制基础。2， 对解决大地测量中地球形状和大小的确定提供科学依据。3， 为高精度定位的海上或水下工程作业提供定位。4，对大地构造运动，地壳升降 运动以及地震、 火山活动进行动态监测。 总之它是一切海洋活动中所进行海洋测 绘工作的基础 海洋控制网包括 : 以固定浮标为控制点的控制网, 海岸控制网

5、 , 岛屿控制网 , 岛屿 - 陆地控制网。 海面大地测量控制网布设: 采用的几何图形于陆地上大地网基本相同，通常采用三角形网，四边形网，中点多边形网等。采取逐级控制的方法，按片形或锁形两 种方式布设 海底控制点： 由固设与海底的中心标石和水声照准标志组成。 基本点 ：与陆地大地网直接联接的海洋大地控制点。加密点 ：在基本点的基础上 进一步加密设置的海洋大地控制点。海底控制点坐标的测定的步骤：海底控制点的定标 : 当水声声标按布设网设计方案投入海底后，要对控制 点的深度，相互间距离以及方位进行测定。 1. 海底控制点深度的测定;2. 海底控制点间距离的测量;3. 海底控制点方位的 测定. 海底

6、控制点坐标的测定 :1. 单个海底控制点坐标的测定:a ）两点交会法 ;b ） 最近路径点测定法 ;c ）三点空间交会法 ;d ）距离差法 .2. 利用 GPS实现海底控制 点坐标的联测。 已知控制点 , 确定目标须满足 : 测量船必须位于作为海底控制点的水声声标的 有效位置 ; 至少需要三个这样的控制点 水声声标的有效距离 ，即声信号的最大传播距离。 这里的有效距离， 指的是有 效水平距离影响水声声标有效距离的因素（1）声信号的发射强度和频率； （2）声信号传播路径中噪声的掩盖作用；3）声信号传播过程中的衰减； （4）声射线的折射 特性。 主动式水声照准标志 ：实际上是一种水声声标， 它能主

7、动发射出强度足以保证测 量船上的水声设备能在其有效作用距离内接收到该信号；或者当接收到船台发射 出的询问声信号后，能转发应答声信号被船台接收。 被动式照准标志 以自身表面反射来自船上水声设备所发射的声信号再被船台接 收，这种水声照准标志称为。简述海底控制网的建立思想以及数据处理流程？海底控制点网一般建成三角网或正方形，且测量船在网中至少能同时测量三个控 制点。海底控制点坐标的测定一般分为两步进行：一是海底控制点定标； 二是海 底控制点坐标的确定。 当水声声标按照布网设计方案投放到海底后，要对控制点 的深度、相互间距离以及方位进行测量，这项工程称为海底控制点的定标。海底 控制点坐标的确定有单点海

8、底控制点坐标的确定和利用GPS 实现海底控制点坐 标的联测。单个海底控制点坐标的确定的方法有：1.两点交会法2.最近路径点测 定法 3.三点空间交会4.距离差法 利用 GPS实现海底控制点坐标联测的数据处理流程为: 1）误差方程式（1） 船位到已知点的观测法误差式2）船位到海底控制点观 测距离的误差式（3）总的误差方程式2)法方程式及平差结算 水文观测 ：是指在江河、湖泊、海洋的某一点或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。海洋水文要素 ：海水温度，海水盐度，海水密度，海水透明度、水色，潮汐，海洋波动，海流，水文要素影响海洋测量：海洋温度，盐度，密度，影响声波在水中的传播

9、速度。海水透明度和水色决定着 海洋测量中水深遥感以及机载激光测探的作用范围和精度。 潮汐： 受月球和太阳吸引力的作用，海水产生一种规律性的升降运动。 产生原因： 由于地球上各点距离月球和太阳的相对位置不同引起海面升降现象。潮汐的四个过程和现象：涨潮 ：海面从低潮上升到高潮的过程中，海面逐渐上升的现象。落潮 ：自高潮至低潮的过程中，海面逐渐下落的现象。 平潮：当海面达到高潮时，在一段时间内海面暂时停止上升的现象 停潮：当海面达到低潮时候，在一段时间内海面暂时停止下降的现象 潮汐类型 ：正规半日潮，不正规半日潮，不正规日潮：正规日潮： 潮汐日不等： 通过长时间的水位观测， 可以从其记录曲线上看出，

10、 每日的潮差是 不等的，这种现象成为潮汐日不等现象 潮高： 从某一基准面量至海绵的高度。潮差： 两个相邻的高潮和低潮的水位高 度差。 潮汐观测： 通常称为水位观测，又称验潮。 目的：是为了了解当地的潮汐性质， 应用所获得的潮汐观测资料，计算该地区的 潮汐调和常数、 平均海平面、 深度基准面、 潮汐预报以及提供不同时刻的水位改 正数，供给有关军事、交通、水产、盐业、测绘等部门使用。潮汐观测方式 : 水尺验潮 ; 井式自记验潮仪验潮 ; 超声波潮汐计 ; 压力试验潮仪 ; GPS在航潮位测量。 水尺验潮： 水尺上面标有一定的度量刻度，一般最小刻 度为 cm ，长度大约 3 5 m ，一般将其固定在

11、码头壁、岩壁或海滩上，利用人工 在任意时刻读取水位数据的。 井式自记验潮仪 ：通过在水面上随井内水面起伏的浮筒带动上面的记录滚筒转 动，使得记录针在装有记录纸的记录滚筒上画线，来记录水面的变化情况， 达到 自动记录潮位的目的。 超声波潮汐计 ：通过固定在水位计顶端的声学换能器向下发射声信号，信号遇到 声管的校准孔和水面分别产生回波，同时记录发射接收的时间差， 进而求得水面 高度。 压力式验潮仪 : 通过测量水下或与海水相联系的水面以上某一界面上由于海面 变化引起的压力变化来测量水位。 GPS 验潮原理 ：均采用载波相位差分技术作为定位基础，利用大地高反算潮位。海洋波动的基本特点和类型：在外力的

12、作用下，水质点离开其平衡位置作周期性或准周期性的运动。按相对水深（水深与波长之比）分为深水波（短波）和浅 水波（长波） ； 按波形的传播分为前进波与驻波； 按波动发生的位置分为表面波、 内波和边缘波之分；按成因分为风浪、涌浪、地震波、潮波等海流可分为三类 ; 梯度流 , 风海流 , 补偿流。海流属于稳定流，亦即没有加速度的定常海流。根据牛顿定律，作用于海流的合力必然为零。 风海流 : 由于海陆热力差异造成的.特点 :由高温流向低温 ,由低纬流向高纬 .（中国的季风） 密度流 :由于海水盐度差造成的 .特点:海水表面密度高的地方流向密度低的地方, 海底由密度低的地方流向密度高的地方（地中海的直布

13、罗陀海峡） 补偿流 :由某一海区的海水出现亏缺，相邻海区的海水向缺水海区补充而形成的 海流特点:垂直方向的补偿流可分为上升流和下降流,即垂直流动 海洋声学 是研究声波在海洋中传播特性、 规律和利用声波探测海洋的学科，是海 洋学和声学的边缘学科，也是物理海洋学的分支。 海洋声学的基本内容 ： 1.声在海水中传播的规律和海洋环境条件对声传播的影响。主要包括不同水文和 底质条件下声波的传播规律， 海水对声的吸收，声波的起伏、散射和海洋噪声等。 2 利用声波探测海洋。 3 海洋声学技术和仪器。海水中的声速 随着温度、盐度和压力的增加而增加，是压力P（bar）或深度Z（米）的线性函数，是温度T（） 、盐

14、度 S的非线性函数。 声速剖面：海水中的声速可以用 声速剖面 来描述。 声速剖面亦称“声速垂直分布”， 反映的是声速沿深度的变化规律。 声速梯度 ：声速随深度的相对变化率，即单位深度内声速的相对变化量，称之 为声速梯度，单位为1/秒。海水中声速在垂直方向的变化可分为三个水层：表层（0 150 m） 、中 间层（150 1500 m） 、深水层（ 1500 m） 。表层和深水层温度分布较均匀，由于 压力影响，声速随深度而增加；中间层中的声速由于温度迅速降低而减小。波束在海水中的折射特性，可通过Snell 法则很好的反映。 入射角0时， 波束在界面处发生折射， 若经历的水柱中有N+1个不同介质层，

15、 则产生 N 次折射，波束的实际传播路径为一个连续折线，即声线。 Snell 法则不但解释了波束在水中的传播特性，还给出了求解声线路径的算法。解释：由于折射结果，当声速随深度增加而增加时，声线向上弯曲并经海面反射；当声速随深度增加而减小时，声线弯向海底并经海底反射。由于水面反射的 损耗远比海底小，浅海冬季声速多呈增大分布，故冬季声能传播较夏季远得多， 表层温度很高的夏季声能的传播条件最差。 海面反射： 声波由海水射向海面时，在海水与空气界面上所产生的反射， 海底反射： 声波由海水射向海底时，在海水与海底的界面上所产生的反射，声线弯曲规律； 声波在海水中传播时，会在介质常数不同的两个水层界面处产

16、生反射、折射和某种程度的反向散射。其中折射现象起因于海水是非均匀介质， 这也是导致波束声线弯曲和传播速度发生改变的根本原因。折射后的声线是向声 速减小的方向弯曲。 声线的弯曲程度和方向与声速在垂直方向的变化相互联系，声速变化越大， 弯曲 越显著。此外，声波的传播速度在温水区要比冷水区快，且向冷水区（即声速较 低的水区）弯曲。因此，若温度随深度增加，声线向海面弯曲，反之则向海底弯 曲。正常情况下，声线弯曲成圆弧状。声波强度减弱因素：1 几何衰减 ：由于海水温度、盐度、压力等分布不均匀，因此有声速梯度存在，再加上海面、海底的影响，引起声线弯曲。2 散射衰减 ： 声波在海水中传播时， 由于海面、 海底的不平整性、 海水介质温度不均匀而产生 散射，使部分声能离开原来的前进方向，向其它方向发射出去， 使声波传播方向 上能量减少，声强度减弱。3 海水对声波的吸收 ：由于声波在海水介质中传播 时要引起海水内部发生一些变化，如海水温度的变化， 在传播过程中， 相邻的海 水介质要发生相对运动， 有一部分声能要用来克服因海水介质相对运动而产生的 摩擦力，消耗于海水