海洋测绘前沿技术及应用研究

海洋测绘前沿技术及应用研究

李学成

中海辉固地学服务 (深圳 )有限公司 广东省深圳市 518000

摘要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。随着科技的发展，新型智慧城市建设已经步入具体实施阶段，许多沿海省份和沿海城市还提出了智慧海岸带建设、智慧海洋管理等。沿海智慧城市建设、智慧海岸带建设以及智慧海洋管理，都必须通过海洋测绘技术获取海洋测绘地理信息成果作为基础数据。而从国家层面考虑，为加强我国海洋战略的实施，进一步拓展蓝色发展空间，有效提升国家海洋综合治理能力，减少沿海城市由于快速发展带来的陆域资源紧张问题，有效缓解环境承载压力，为经济发展进一步提供资源保障等，这些都要求我们加快培育海洋测绘市场，加快发展海洋测绘产业，加快开展海洋测绘工作。本文就海洋测绘前沿技术及应用展开探讨。

关键词：海洋；测绘；应用

引言

海洋测绘是测绘科学与技术的一个重要分支，是研究和解决在海洋环境下各种测绘理论、技术、方法、装备及相关问题的工作，包括海洋上的定位、海底控制网的建立、海面形状、海底地形测量、海洋重力测量以及海图编制等。

1我国海洋工程发展现状

海洋工程是以海洋资源的开发、保护和恢复为目的的新型建设、改造和扩建工程，其主体位于海岸线的向海一侧。随着海洋经济的快速发展，海洋工程成为我国海洋经济发展的主要载体。(1)海洋资源开发工程，如海洋渔业项目、海洋生物项目、海洋水资源利用项目、海洋油气资源开发项目、海洋金属资源开发项目、海洋可再生资源开发利用项目等海洋资源开发项目。（2）海洋装备制造工程，如海上钻井平台、船舶制造工程、海洋观测仪器以及海洋探测装备等。（3）海洋空间利用工程，如港口运输工程、跨海桥梁工程、海底隧道工程、海底电缆管道工程、临海工业工程、人工岛工程以及围填海工程等。（4）海洋管理工程，如海洋执法系统、海洋信息系统、海洋预报系统、海洋监测系统以及海洋打捞救生系统等。（5）海洋军事工程，如军港、军舰、潜艇、监视工程、预警工程以及海岸防卫工程。近些年来，我国的海洋工程发展在规模与数量上发生了巨大的变化。大型基础设施与重化工业逐渐在沿海地区布局，使得我国海洋工程建设规模不断地扩大。同时，我国海洋工程技术也在不断进步，使得我国海洋工程建设的质量与效率得到了大幅度的提高；对海洋资源的开发利用方式逐渐更加节约高效，对海洋空间的开发也逐步扩大，从近海区向深海区探进，资源的充分利用与空间的进一步开发为我国海洋工程与国家经济的发展起到了重要的促进作用。

2海洋测绘前沿技术及应用

2.1关于海洋导航定位

所有的海洋活动基本上都需要基于位置的服务。目前，主要是借助GNSS联合系统（中国北斗、美国GPS以及俄罗斯、欧盟卫星定位系统）提供海上位置的服务。船舶、其他海上航行器等导航大多采用GNSS单点定位技术；中小比例尺水下地形测量的导航定位一般采用GNSS广域差分或星际差分技术；高精度测量的定位则主要采用GNSSRTK、PPK、PPP定位技术。水下导航定位多采用水下声学定位系统，如LBL、SBL和USBL，上述系统均应用交会定位方法，并且经常将其组合在一起使用。在具体作业时还经常组合使用声学定位技术、惯性导航系统、航位推算系统等，这样既可以保证水下导航定位精度，还能提高稳健性。近年来，为加强水下潜器导航的隐蔽性、长时性和连续性，经常会将惯导系统与海底地形、地貌等几何场、重力、磁力等物理场相关导航技术进行选择性匹配，实现合理组合、形成（无源）自主导航定位系统，服务于水下潜器导航。

2.2电磁流量计

电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律研发的适用于多数可导电介质的流量计。根据该原理，在导管垂直方向施加一个交变的磁场，并在流量计绝缘衬里的内壁两侧设置2台配套电极，两电极的连线既与导管轴线垂直，又与磁场方向垂直，当流体流经导管时，因切割磁感线，2个电极上就产生感应电动势，该感应电动势与流量成正比，通过测量该电动势的大小可计算出管内流动的流体的流量。

2.3关于海洋工程测量

随着“走向深蓝”的推进，海洋工程变得越来越复杂，海洋工程测绘技术不断更新。水下水声定位、三维声纳、水下激光扫描等技术创新，可用于水工建筑物探测、水面巡逻船和水下航行器姿态确定，以及智能水下机器人携带的多波束测深，满足海洋科学调查、海洋资源调查、海洋工程建设、单因素调查、多因素综合调查、“一体化多测量”等不同领域的需求，取得了良好的效果。

2.4容积式流量计

容积流量测量采用固定小容积重复测量流经流量计的流体体积。容积式流量计内部必须有一个或多个标准体积空间，通常称为“计量空间”，由仪表壳体内壁和流量计的可旋转部件组成。流体通过流量计的旋转部分旋转，一次又一次地填充计量空间，然后一次又一次地排出。在一定条件下，计量空间的体积是固定的，通过测量流量计旋转部件的旋转次数可以计算流体流过流量计的累积值。

2.5关于水深测量、水下、海岛礁与海岸带地形测量

目前，水深测量主要采用单光束、多光束测深系统和机载激光(激光雷达)全覆盖测深系统。水深测量是水文调查的基本要求和手段，用于在理论深度基准上获取水深，以确保航行水深的安全，也是制作海图的重要依据。大多数水深测量的起始海拔是根据过去几年的平均海平面数据或1985年的国家高程基准。全球导航卫星系统综合水深测量技术是现代船基水深测量技术的代表。它可以在导航过程中综合收集多源信息，并通过数据处理，削弱和减少各种误差的影响，提高海底地形测量的精度和效率。反演技术，例如卫星遥感反演水深(利用透射和反射在水中的可见光的光谱变化) ，也常用于底部和沿海地形测量,结合实测的直接水深资料，建立反演模型，实现大面积水深的反演，然后利用遥感影像时间水位反演反演海底地形，利用某一波段高度相关的重力异常和海底地形反演海底地形，利用 SFS 方法反演海底地形。海岸与海底地貌的相互联系部分，即海岸带地貌与海岛、礁与海底地貌的过渡带，是海洋空间资源的重要而不可分割的组成部分。毫无疑问，这是海洋调查的重点，进行海岸带综合地形测量和制图的沿海地带综合地形测量技术目前受到高度重视，因为海岸带、岛屿和礁石地形的测量对于筹备海洋空间规划和实施海洋工程建设也是必要的。传统的海岸带地形测量一般采用全站仪和RTK进行，但在海浪冲刷陡崖、高海拔差、地形复杂等特殊地区进行测量难度大、效率低。目前，全球导航卫星系统与机载激光雷达、航拍、遥感和水下近岸测量技术的集成正在迅速推广和应用。该方法具有快速、动态、成本低等优点，今后将被广泛应用于岛礁和海岸带的地形测量。一般来说，水下、水深、海岸带测绘技术今天使用较为先进，体现了高精度、立体化、高效率。

结语

海洋产业的快速发展和海洋测绘理论、方法、技术、设备等的不断进步，海洋测绘必将在实现“中国梦”的进程中，受到更多关注、发挥更大的作用。

参考文献

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［2］　龚强．我国海洋测绘市场、海洋测绘技术综述［J］．信息技术，2021，45（1）：12－17，22．

［3］　杨元喜，徐天河，薛树强．我国海洋测量大地基准与海洋导航技术研究进展与展望［J］．测绘学报，2020，46（1）：1-8．

［4］　赵建虎，陆振波，王爱学．海洋测绘技术发展现状［J］．测绘地理信息，2019，42（6）：1-10．