本文關(guān)鍵詞：我國海洋測(cè)繪技術(shù)的新進(jìn)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)

【摘要】本文分析了海洋測(cè)繪技術(shù)的概念、學(xué)科體系建設(shè)以及測(cè)繪技術(shù)新進(jìn)展，希望能夠?qū)ψx者提供一些借鑒和參考。
　　【關(guān)鍵詞】海洋測(cè)繪；簡介；學(xué)科體系；新進(jìn)展
　　一、前言
　　海洋測(cè)繪技術(shù)在國防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中意義重大，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，海洋測(cè)繪技術(shù)也不斷進(jìn)步，在海洋事業(yè)中發(fā)揮重大作用。
　　二、海洋測(cè)繪簡介
　　海洋測(cè)繪是指測(cè)量海洋底部的地球物理場(chǎng)的性質(zhì)及其變化特征，繪制成不同比例尺的海圖和專題海圖，是對(duì)海洋水體和海底為對(duì)象所進(jìn)行的測(cè)量和海圖編制工作。主要包括海道測(cè)量、海洋大地測(cè)量、海底地形測(cè)量、海洋專題測(cè)量，以及航海圖、海底地形圖、各種海洋專題圖和海洋圖集等的編制。
　　海洋測(cè)繪的方法主要包括海洋地震測(cè)量、海洋重力測(cè)量、海洋磁力測(cè)量、海底熱流測(cè)量、海洋電法測(cè)量和海洋放射性測(cè)量。因海洋水體存在，須用海洋調(diào)查船和專門的測(cè)量儀器進(jìn)行快速的連續(xù)觀測(cè)，一船多用，綜合考察�；緶y(cè)量方式包括：
　　1、路線測(cè)量。即剖面測(cè)量。了解海區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和地球物理場(chǎng)基本特征。
　　2、面積測(cè)量。按任務(wù)定的成圖比例尺，布置一定距離的測(cè)線網(wǎng)。比例尺越大，測(cè)網(wǎng)密度愈密。在海洋調(diào)查中，廣泛采用無線電定位系統(tǒng)和GPS技術(shù)。
　　三、海洋測(cè)繪的學(xué)科體系
　　1、海洋測(cè)繪的學(xué)科概念
　　海洋測(cè)繪是由測(cè)繪學(xué)、航海學(xué)、海洋學(xué)、水聲工程、計(jì)算機(jī)原理、圖形圖像學(xué)、信息學(xué)等構(gòu)成的一門交叉學(xué)科，是按照人類海洋認(rèn)知和海上活動(dòng)的需求，研究海洋及毗鄰陸地的自然和人文等地理現(xiàn)象的抽象、控制、獲取、描述、服務(wù)的一門科學(xué)和技術(shù)。早期的海洋測(cè)繪學(xué)科，只有海道測(cè)量和海圖制圖兩個(gè)分支。20世紀(jì)初，聲學(xué)測(cè)量設(shè)備的問世標(biāo)志著海洋測(cè)繪進(jìn)入了電子化、專業(yè)化時(shí)代，隨后出現(xiàn)了航海圖測(cè)繪、港口管理和工程測(cè)繪、內(nèi)陸水域測(cè)繪、近海工業(yè)測(cè)繪、近海地震測(cè)繪和軍事海道測(cè)繪等多個(gè)學(xué)科方向。近年來，隨著衛(wèi)星、通信、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，海洋測(cè)繪領(lǐng)域迎來了一場(chǎng)數(shù)字化、信息化的新變革，現(xiàn)代海洋測(cè)繪已涵蓋海道測(cè)量、海洋大地測(cè)量、海底地形測(cè)量、海洋（重力、磁力、底質(zhì)等）專題測(cè)量、海圖編制、海洋地理信息系統(tǒng)等多個(gè)方向，多元、高精度和數(shù)字化的測(cè)繪信息已廣泛應(yīng)用于國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)研究的各個(gè)方面。
　　2、海洋測(cè)繪的學(xué)科意義
　　海洋測(cè)繪是海洋測(cè)量和海圖繪制的總稱，即以海洋及毗鄰陸地區(qū)域的自然現(xiàn)象、人文現(xiàn)象等作為研究對(duì)象，通過抽象、控制、觀測(cè)、管理、加工和服務(wù)等技術(shù)手段和方法，形成海圖等紙質(zhì)或數(shù)字產(chǎn)品，從而全面表達(dá)海洋地理空間要素及其相關(guān)的人文要素，服務(wù)于人類認(rèn)知海洋及海上活動(dòng)的需要。海洋測(cè)繪學(xué)科主要有科學(xué)性和應(yīng)用性兩大任務(wù)，通過物理海洋測(cè)量和幾何海洋測(cè)量等技術(shù)手段，獲取海洋及其鄰近陸地、江河湖泊等的基礎(chǔ)地理信息，以及重力、磁力、海底地形、海底底質(zhì)等海洋信息。海圖及海洋地理空間信息是海洋測(cè)繪的最終產(chǎn)品，它們分別是地理科學(xué)的第二和第三語言。因此，現(xiàn)代海洋測(cè)繪的核心任務(wù)是提供海洋地理空間信息服務(wù)，通過海圖、海洋地理空間信息告訴人們海洋地理空間的某一物體（目標(biāo)）在某一時(shí)刻、某一地點(diǎn)發(fā)生的變化。21世紀(jì)被譽(yù)為“海洋的世紀(jì)”，人類面臨陸地資源即將枯竭的問題，海洋將成為人類賴以生活的第二家園。海洋測(cè)繪技術(shù)及應(yīng)用將為人類一切海上（航運(yùn)、生產(chǎn)、科研）活動(dòng)提供全方位、全過程、全時(shí)段、多時(shí)空、多層次、多環(huán)節(jié)的海洋地理空間信息服務(wù)與安全保障支持，是發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，，實(shí)現(xiàn)“海洋強(qiáng)國”戰(zhàn)略決策的重要基礎(chǔ)。
　　四、海洋測(cè)繪技術(shù)的新進(jìn)展
　　1、水下綜合定位與導(dǎo)航技術(shù)
　　電磁波在海水中的衰減較快，穿透數(shù)米就丟失能量，所以陸上定位以及導(dǎo)航技術(shù)在海洋測(cè)繪中無能為力。不過，聲波可以傳播數(shù)百公里而不會(huì)出現(xiàn)明顯損失，因此可以使用聲學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行水下的定位以及導(dǎo)航，根據(jù)聲基線距離可以將聲學(xué)系統(tǒng)分成超短基線系統(tǒng)（USBL/SSBL）、長基線系統(tǒng)（LBL）以及短基線系統(tǒng)（SBL）。其中USBL/SSBL由3個(gè)以上的相距2cm的單元來構(gòu)成水聽器基陣，分析測(cè)量信號(hào)到達(dá)各個(gè)接收單元之間的相位差以及斜距來進(jìn)行定位，其定位精度為2～3m。SBL則布設(shè)聲信標(biāo)，在測(cè)量船下方安置3個(gè)相距較遠(yuǎn)水聽器，分析聲信標(biāo)到水聽器往返的距離以及時(shí)間差來進(jìn)行定位，其定位精度是5m，現(xiàn)在一些海域測(cè)繪中已很少使用。LBL則在海底布設(shè)3個(gè)相距較遠(yuǎn)的聲信標(biāo)，分析測(cè)船換能器的聲信標(biāo)到測(cè)船之間的距離來進(jìn)行定位，其精度是2m左右。因?yàn)榫嚯x是由聲波傳播時(shí)間以及聲速來計(jì)算，所以為改善聲學(xué)定位的精度，需了解測(cè)區(qū)聲速結(jié)構(gòu)。
　　2、AUV/ROV關(guān)鍵測(cè)繪技術(shù)
　　在海洋測(cè)繪技術(shù)的研究當(dāng)中，水下航行器作為有效工具，伴隨水聲通信以及能源、導(dǎo)航等技術(shù)的發(fā)展而得到廣泛應(yīng)用。水下航行器分為有纜遙控航行器（ROV）以及自主航行器（AUV）。其中AUV同ROV相比有著結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低以及重量輕等優(yōu)點(diǎn)，活動(dòng)范圍更廣并且潛水深度大，可以勝任復(fù)雜的海洋測(cè)繪環(huán)境，并且不需要復(fù)雜的水面平臺(tái)支持，因而在一些海域測(cè)繪中得到重視。AUV在執(zhí)行水下測(cè)繪任務(wù)時(shí)需要導(dǎo)航、制導(dǎo)以及控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，導(dǎo)航系統(tǒng)提供位置以及姿態(tài)信息，而制導(dǎo)系統(tǒng)則考慮任務(wù)目標(biāo)以及作業(yè)環(huán)境，來制定而合理的航路，控制系統(tǒng)則保證AUV根據(jù)制導(dǎo)系統(tǒng)的路徑航行。隨著水下導(dǎo)航定位技術(shù)的進(jìn)步，基于AUV/R0V的水下精密測(cè)量成為可能。
　　3、海洋遙感信息技術(shù)
　　海洋遙感信息技術(shù)是根據(jù)地物電磁的輻射原理來獲取信息，其傳感器根據(jù)工作方式的不同可以分成主動(dòng)式以及被動(dòng)式，其中被動(dòng)傳感器有多光譜掃描儀、水色掃描儀以及熱紅外輻射計(jì)等，而主動(dòng)傳感器有微波散射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)以及合成孔徑雷達(dá)等，其中最常用的傳感器是陸地衛(wèi)星裝載多光譜掃描儀TM以及ETM，空間分辨率達(dá)到30m，可以繪制海岸線、沉積與侵蝕、監(jiān)測(cè)污染以及繪制水域水深圖等。此外紅外傳感器探測(cè)波段有著較強(qiáng)穿透力，輻射強(qiáng)度同發(fā)射物體的絕對(duì)溫度成正比，可以監(jiān)測(cè)海面溫度以及沿岸海流。目前在運(yùn)用海洋遙感信息技術(shù)的過程中，主要監(jiān)測(cè)近岸海流、近岸工程、港灣水質(zhì)、淺灘地形以及近岸工程等。隨著海岸帶以及海島遙感技術(shù)的發(fā)展，能夠跟蹤大尺度的洋流以及中尺度的渦流，提供海面的云圖、海平面以及大地水準(zhǔn)面等方面的海面地形測(cè)高資。
　　4、多傳感器多源信息的融合技術(shù)研究
　　多傳感器多源技術(shù)是高效海底地形的測(cè)繪技術(shù)，在單波束測(cè)深儀的前提上改進(jìn)而來的，利用安裝在測(cè)量船龍骨上的發(fā)射陣，通過向海底發(fā)射與龍骨方向相垂直的聲波束，利用安裝在船底的接收陣接收波束，測(cè)深系統(tǒng)完成完整發(fā)射接收之后，會(huì)形成一條由窄波束測(cè)點(diǎn)所組成的，在測(cè)量船正下方航向的測(cè)深剖面。因?yàn)楦鞑ㄊ诳臻g呈現(xiàn)扇形排列，所以波束的指向角自中央向邊緣逐漸增大，回波信號(hào)也就從中央波束的反射波，逐漸過渡到兩側(cè)的散射波，然后使用振幅檢測(cè)法在波束測(cè)深儀中探測(cè)海底信號(hào)，原理是波束測(cè)深儀回波信號(hào)是反射波。在多源多傳感器系統(tǒng)當(dāng)中，波束指向角逐漸增大時(shí)，其回波反射的波振幅將逐漸減小，而反射波尖脈沖也將逐漸模糊，波束的指向角減小反射波振幅同時(shí)能夠通過變振幅強(qiáng)度的方法來檢測(cè)，所以在多傳感器多源系統(tǒng)中除了振幅檢測(cè)法，還可以使用相位檢測(cè)法，通過相關(guān)原理來比較換能器的兩個(gè)接收單元間相位差來分析波束到達(dá)角，為后續(xù)計(jì)算提供數(shù)據(jù)。
　　五、結(jié)束語
　　綜上所述，人們對(duì)海洋環(huán)境的依賴程度越來越高，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，海洋測(cè)繪技術(shù)也將不斷進(jìn)步。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]劉雁春，暴景陽，李明叁，等.我國海洋測(cè)繪技術(shù)的新進(jìn)展[J].測(cè)繪通報(bào)，20114（3）：1-7.
　　[2]趙建虎.現(xiàn)代海洋測(cè)繪[M].武漢大學(xué)出版社，2013（1）：17.

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