《测绘技术应用与规范管理实用手册》海洋测绘技术应用与规范管理

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1、第 九 篇海 洋 测 绘 技 术 应 用 与 规 范 管 理第 一 章 海 道 测 量第 一 节 概 述传 统 海 道 测 量 的 主 要 目 的 ， 在 于 获 取 为 了 测 制 海 图 所 必 需 的 基 本 数 据 ， 特 别 强 调 对于 安 全 航 行 有 影 响 的 各 种 特 征 。 凡 是 保 证 安 全 航 行 所 需 要 的 一 切 测 量 工 作 ， 都 属 于 海 道测 量 的 范 围 。 但 是 ， 随 着 近 海 矿 产 资 源 勘 探 和 海 洋 工 程 建 设 的 发 展 ， 海 道 测 量 的 定 义 已大 大 扩 充 了 。测 深 是 海 道 测 量 的

2、主 要 内 容 ， 就 是 在 整 个 测 区 内 逐 点 地 测 量 在 海 面 之 下 的 深 度 。 这些 测 深 点 是 用 三 维 坐 标 （ !， ， #） 来 确 定 的 ， 其 中 坐 标 （ !， ） 表 示 测 深 点 的 水 平 位置 ， 坐 标 # 表 示 深 度 。 因 此 ， 海 洋 水 平 控 制 测 量 是 海 道 测 量 的 内 容 之 一 。 测 深 是 从 海 面上 进 行 的 ， 但 海 面 随 着 潮 汐 而 变 化 ， 因 而 不 能 作 为 测 深 基 准 面 。 为 了 建 立 一 个 测 深 基 准面 ， 把 各 点 上 在 不 同 时 刻 所

3、 测 得 的 水 深 都 归 算 到 该 面 上 ， 通 常 都 是 在 保 证 安 全 航 行 和 考虑 航 道 利 用 率 的 原 则 下 ， 把 测 深 基 准 面 选 在 平 均 海 面 之 下 的 某 一 深 度 处 。 各 国 采 用 的 这一 深 度 不 尽 相 同 ， 中 国 采 用 平 均 海 面 之 下 的 理 论 最 低 潮 面 作 为 测 深 基 准 面 。为 了 确 定 深 度 基 准 面 以 及 高 潮 线 和 低 潮 线 的 位 置 ， 在 海 道 测 量 期 间 需 要 验 潮 。 这 类工 作 称 为 建 立 垂 直 控 制 ， 也 是 海 道 测 量 的 内

4、 容 之 一 。为 了 满 足 纯 粹 的 测 制 海 图 的 要 求 ， 海 道 测 量 还 包 括 以 下 的 作 业 ：（ !） 测 定 航 行 障 碍 （ 破 波 和 激 潮 等 ） 以 及 浮 标 、 信 标 和 灯 标 等 助 航 设 备 的 位 置 ；（ ） 测 定 海 底 物 质 ；（ #） 推 荐 清 扫 线 和 导 航 线 ， 以 保 证 安 全 ；（ $） 测 定 岸 上 对 于 领 航 员 有 用 的 地 形 细 部 和 明 显 目 标 的 位 置 ；（ %） 精 确 地 划 定 高 潮 线 和 低 潮 线 ；（ &） 按 比 例 尺 绘 出 从 海 向 陆 所 看 到

5、 的 海 岸 线 景 观 ；（ ） 提 出 有 关 在 测 区 中 安 全 航 行 的 建 议 ， 作 为 航 路 指 南 的 一 部 分 ；现 有 的 测 探 方 法 可 以 充 分 完 整 地 测 量 海 底 的 自 然 起 伏 ， 但 有 些 孤 立 的 目 标 （ 如 沉 船的 桅 杆 等 ） 可 能 被 漏 掉 ， 而 这 些 目 标 又 是 航 行 安 全 的 障 碍 。 为 了 解 决 这 一 问 题 ， 采 用 扫海 测 量 方 法 。为 了 满 足 近 海 矿 产 资 源 开 发 和 工 程 建 设 的 需 要 ， 除 了 测 深 之 外 ， 还 要 采 用 上 一 章 所述

6、 的 地 球 物 理 测 量 方 法 ， 探 明 海 底 及 其 下 面 的 地 质 情 况 。&(第 一 章 海 道 测 量很 多 工 程 建 设 ， 例 如 管 线 和 电 缆 的 敷 设 ， 钻 井 平 台 的 建 立 ， 海 港 建 设 等 ， 它 们 所 需要 海 底 地 形 信 息 ， 要 比 一 般 海 图 的 更 为 详 细 和 精 确 。 因 此 ， 在 这 样 的 近 海 水 域 ， 海 图 比例 尺 不 得 小 于 !#$% 万 。 一 般 海 图 的 比 例 尺 ， 随 着 离 开 海 岸 的 距 离 而 缩 小 。海 道 测 量 的 主 要 设 备 是 声 纳 系 统

7、 ， 因 而 有 声 纳 海 道 测 量 之 称 。 但 其 他 一 些 技 术 也 可用 于 海 道 测 量 ， 其 中 一 些 已 在 应 用 ， 有 些 在 试 验 研 究 中 。 航 空 摄 影 测 量 用 于 海 道 测 量 ，称 为 摄 影 海 道 测 量 。 摄 影 测 量 比 声 纳 测 量 优 越 之 处 在 于 ： 第 一 ， 它 能 以 高 精 度 为 水 域 提供 !&的 覆 盖 ； 第 二 ， 它 能 把 沿 岸 水 域 和 陆 地 连 系 起 来 。 但 是 ， 它 的 主 要 弱 点 是 透 水能 力 有 限 ； 在 沿 岸 浊 水 域 ， 摄 影 方 法 可 达

8、 到 的 深 度 一 般 是 ( 米 ， 在 透 明 水 域 是 #% 米 ，精 度 都 可 达 ) &$* 米 。美 国 从 #& 世 纪 +& 年 代 末 开 始 进 行 了 机 载 激 光 系 统 用 于 测 绘 沿 岸 水 域 的 试 验 研 究 。由 应 用 于 大 西 洋 中 部 沿 岸 水 域 的 结 果 ， 证 实 该 系 统 的 深 度 可 达 #& 至 (& 米 。 将 同 一 水 域的 激 光 和 声 纳 测 深 结 果 比 较 ， 得 出 激 光 系 统 精 度 的 最 佳 估 值 是 !+ 厘 米 ) !& 厘 米 。加 拿 大 也 研 制 了 机 载 激 光 雷 达

9、 测 深 仪 （ ,-./01 %& 2893 :9;7;73） ， 已 有商 品 出 售 。 该 仪 器 供 沿 岸 浅 水 区 测 深 之 用 ， 包 括 * 个 子 系 统 ：（ !） 扫 描 激 光 雷 达 收 发 机 子 系 统 它 的 功 能 是 产 生 和 接 收 绿 色 和 红 外 两 种 激 光 脉冲 ， 并 提 供 扫 描 器 控 制 、 姿 态 参 数 和 扫 描 角 数 据 。 这 两 种 激 光 脉 冲 是 同 时 和 共 轴 发 射的 ； 红 外 脉 冲 到 达 水 面 时 立 即 返 回 ， 绿 色 脉 冲 部 分 地 穿 透 海 水 ， 抵 达 海 底 才 返

10、回 。 两 种返 回 的 脉 冲 经 检 测 后 ， 由 两 者 之 间 的 时 延 ， 便 可 计 算 概 略 水 深 ， 然 后 再 加 入 几 何 和 环 境影 响 改 正 。（ #） 飞 机 定 位 子 系 统 提 供 来 自 微 波 应 答 器 或 全 球 定 位 系 统 的 数 据 。（ (） 辅 助 传 感 器 子 系 统 连 续 地 提 供 目 标 区 相 关 的 视 频 记 录 和 高 速 率 的 激 光 测 高 数据 。（ *） 数 据 获 取 和 控 制 子 系 统 从 上 述 三 种 子 系 统 获 取 数 据 ， 加 以 格 式 化 ， 存 储 在 磁带 上 ， 并

11、将 仪 器 状 态 、 数 据 质 量 参 数 和 导 航 信 息 显 示 在 控 制 接 口 上 。这 种 仪 器 的 测 深 精 度 为 #% 厘 米 ， 面 积 覆 盖 率 为 ?& 公 里#小 时 ， 提 供 大 致 均 匀 的 (%米 格 网 的 测 深 密 度 。 穿 透 深 度 视 水 质 而 定 ， 混 浊 水 质 中 为 几 米 ， 高 透 明 水 质 中 为 %& 米 ，在 大 多 数 海 岸 区 为 #& A (% 米 。美 国 的 波 耳 辛 （ B$C$） 评 价 了 卫 星 海 道 测 量 。 这 是 一 种 用 于 测 绘 沿 岸 浅 水 域的 新 技 术 ， 而

12、 浅 海 迄 今 大 部 分 尚 未 测 绘 和 开 发 ， 或 者 只 是 很 粗 略 地 测 绘 。 因 此 ， 这 一 技术 具 有 很 高 的 潜 力 。 关 于 ,968卫 星 以 高 增 益 模 式 应 用 于 海 道 测 量 ， 波 耳 辛 提 到 ， 卫星 海 道 测 量 直 到 # 米 的 深 度 ， 精 度 优 于 所 测 深 度 值 的 !&， 已 经 得 到 了 可 靠 的 证 实 。由 于 近 海 资 源 开 发 活 动 与 日 俱 增 ， 已 有 的 海 图 不 能 满 足 需 要 ， 原 因 在 于 实 际 深 度 比图 示 的 深 度 浅 ， 所 以 用 户 要

13、 求 精 密 测 绘 资 源 丰 富 和 海 运 发 达 的 沿 岸 水 域 。 就 海 域 土 地 租借 来 说 ， 需 要 测 深 精 度 达 到 ) &$( 米 的 精 密 水 深 图 。 因 此 ， 对 各 种 浅 水 测 量 技 术 的 覆 盖范 围 、 可 达 到 的 最 大 深 度 和 费 用 进 行 综 合 评 价 ， 是 海 道 测 量 面 临 的 重 大 任 务 之 一 。 这 些技 术 包 括 侧 扫 声 纳 系 统 、 多 波 束 声 纳 系 统 、 摄 影 海 道 测 量 、 机 载 激 光 海 道 测 量 和 卫 星 海道 测 量 。H+I第 九 篇 海 洋 测 绘

14、 技 术 应 用 与 规 范 管 理目 前 测 深 数 据 都 要 求 数 字 化 。 美 国 海 军 海 洋 局 已 建 立 了 ! # !分 辨 率 的 全 球 水 深 数字 化 数 据 库 ， 而 且 制 定 了 数 据 库 格 式 ， 以 满 足 广 大 用 户 的 要 求 。第 二 节 声 纳 仪 器声 纳 是 一 种 导 航 与 测 距 系 统 。 最 简 单 的 声 纳 系 统 是 回 声 测 深 仪 ； 较 为 复 杂 的 声 纳 系统 有 侧 扫 声 纳 和 多 波 束 声 纳 。 至 于 探 照 灯 型 （ 定 向 波 束 ） 声 纳 则 用 于 国 防 （ 例 如 反 潜

15、艇 ） 和 其 他 目 的 （ 例 如 渔 业 ） 的 系 统 ， 已 超 出 了 海 洋 测 量 范 围 。一 、 回 声 测 深 仪它 利 用 具 有 垂 直 轴 的 固 定 波 束 ， 测 定 声 脉 冲 射 至 海 底 、 并 由 此 返 回 所 经 历 的 时 间!， 自 动 地 换 算 为 深 度 （ $ #! $%） 。 所 有 的 声 纳 系 统 都 包 括 以 下 的 部 件 （ 图 & ( (） ：图 & ( (（ (） 脉 冲 产 生 器 。 提 供 电 能 ；（ %） 转 接 装 置 。 将 电 能 传 至 发 射 换 能 器 ；（ )） 发 射 换 能 器 。 将 电

16、 能 换 为 声 能 ， 并 将 声 能 投 射 到 海 底 ；（ *） 接 收 换 能 器 。 接 收 从 海 底 反 射 的 声 能 ， 并 将 它 换 为 电 信 号 ；（ )） 接 收 放 大 器 。 增 大 很 弱 的 回 声 的 振 幅 ， 以 使 其 能 启 动 记 录 系 统 ；（ +） 记 录 器 。 控 制 发 射 到 换 能 器 的 电 能 ， 测 定 发 射 声 脉 冲 和 接 收 声 脉 冲 之 间 经 历 的时 间 ， 将 它 换 算 为 深 度 ， 以 方 便 的 形 式 显 示 出 来 。在 测 量 开 始 之 前 ， 必 须 检 定 回 声 测 深 仪 ， 由 于 声 速 随 着 温 度 、 盐 度 和 压 力 的 变 化 而变 化 ， 大 多 数 回 声 测 深 仪 的 记 录 器 都 装 有 由 调 速 器 控 制 的 电 动 机 ， 调 置 它 的 速 度 ， 来 抵消 声 速 变 化 。 具 体 检 定 方 法