海洋测绘技术与发展研究

刘红丹 金信飞

（宁波市盛甬海洋技术有限公司 浙江宁波 315000）

1 引言

近年来，大数据、云计算、移动互联网、智能处理高新技术的快速发展和在测绘领域的不断渗透，使得海洋测绘数据获取方式、信息处理技术、产品供应形态、分发服务模式发生了重大变革。海洋测绘是以水域活动为载体，具有国际性、全局性和基础性等特点。不仅为航行安全和军事行动提供保障，也为开展地球形态研究、海底地质构造运动和海洋环境科学研究、以及开展海洋资源开发和实施海洋工程建设提供基础资料。现代海洋测绘技术正呈现出多方位、高精度、高分辨率、高效的信息获取、处理和应用的态势[1]。本文就从海底地形地貌测量技术、海陆一体化测绘技术、电子海图制作与数字海洋信息四个海洋测绘技术方向进行探讨并提出未来海洋测绘技术的发展方向与改进措施。

2 海底地形地貌测量技术

海底地形是人们了解地球外部形状、海底构造运动、海底演化的直接依据，也是海洋经济开发、海洋科学研究和海洋军事应用等方面的重要基础数据来源。海底地貌是地球自身形成的地貌，也是一部海岸与海底发展的“天书”。随着高精度卫星导航定位技术、声学探测技术、数据通讯、计算机数据处理与可视化、图像学和图形学以及现代测量数据处理理论和方法等相关领域的成熟，利用重力梯度变化的海底地形大尺度反演技术与可见光的水色遥感技术，通过可见光在水体中传播和放射的光谱变化构造反演模型，实现了大面积水域的海底地形地貌信息获取，这项技术已在一些重点水域开展了初步的试用阶段。深海高分辨率地形地貌测量信息的获取一直是深海测量的难点，目前以高精度多光谱、侧扫声吶和浅地层剖面等技术为代表，能够实现高分辨率海底地形地貌探测，也使得了传统海底地貌向高分辨率和量化方向发展，特别在大陆架划界、海底资源调查、海洋工程建设等方面有新技术支持。侧扫声纳系统在水位观测及归算、声速测定及改正量精度计算、测量载体状态测定和表示等方面提高了海底地形地貌的精度和数据处理的效率；进一步改正了深度基准面和多光谱侧身数据处理方法，制定了多光谱测深成果质量评定标准，提出了侧扫声吶系统分段匹配方法，实现了多条侧扫声吶图像的拼接以及高质量海底地貌图的生产。

3 海陆一体化测绘技术

海陆一体化是当今海洋测绘领域的热点和难点，它也是维护国家主权、保障国家安全以及沿海城市的海洋开发、海洋管理城市发展、规划决策等提供环境支持。而实现海陆一体化的最直接的问题就是海陆空无缝垂直基准数据的构造。海洋基准的构造采用深度基准面与地球椭球面差异的数值模型。深度基准分离模型再将陆海两类大地水准面各自外推形成陆海边界区域重叠带，对重叠带两类大地水面的差值进行多项式拟合，并利用拟合多项式对海洋测高大地水准面的系统进行校正，提出根据各海域潮汐特点分别选取适宜的垂直基准面，并在领海建立过度模型，最终确定适用于全部海域的海洋垂直基准[2]。对于水深测量采用GNSS 无潮水深测量技术，该技术主要特点就是利用精密单点定位技术模式与双频差分模式模式获取无验潮水深测量成果。通过陆海大地水准面精化研究，解决了高程异常对无验潮水深测量成果的影响。

4 电子海图制作技术

随着计算机技术与航海技术飞速发展产生了以数字形式表达的电子海图。电子海图主要以海域地理信息和航海信息为表现形式。电子海图内容涉及到海洋及海洋周边的陆地，并详细记载了岸行、岛屿、礁石、浅滩、沉船、水深、地质、助航标志、潮流、海流等海域资料信息。电子海图的符号制作是依照IHO 相关标准和规范制作，但在符号描述方面一般采用文本描述法，也就是“所见所得”的海图符号表示方法[2]。IHO 相关标准和规范是也是目前对于海图水深注记表示的主要方法。海礁表示方法主要海岛礁符号分类及海礁编码。“所见所得”的海图符号是一种能确立海岛礁符号设计的一般方法，并且开发了适用于海岛礁图制作软件的符号库系统。英版航海通告信息自动搜集与处理技术在海图配准、电子海图中数字接边、数字化海图制作中点状要素注记、自动配置和航海图书生产流程中的色彩管理方案等问题，进一步完成了电子海图的生产工艺。

5 数字海洋信息技术

数字海洋是应用遥感RS 技术、地理信息技术系统GIS、全球定位系统GPS 技术构造多分辨率、多时相、多类型的动态海洋时空数据平台，通过3S 技术对海洋各种信息实时采集、有序处理、快速传输、多维显示和逼真描述的综合性的数字化平台[3]。传统的海洋信息数据采集大多以历次海洋专项调查数据为主，这种信息最大缺点是长期静态不变，很难形成有效的管理。而现代数字海洋数据采集建立在以太空、空中、海面、海底、陆上等多维立体信息采集系统的基础上，形成了对海域全方位直播。同片区海域海底与海面同步采集分片管理一直是现行海洋管理的难点。“海蛙冲浪技术”为现行的管理提供了新的技术支持。该技术将智能化传感网络系统在海底铺开，这一网络系统是由兼具供电和通信功能的海底光缆构成，光缆在一定区域形成一个网格，网格之间各自分区分片，它们长出的触角，可上浮或沉底，分分秒秒记录，回传大地的一举一动，且带有照相功能，可像海洋生物那样工作数十年之久，通过海底机器人进行维护。海洋各种信息技术将在海洋防灾、减灾、生态环境保护、海上救援等领域帮助人们更准确地把握海洋规律，提高风控能力。

6 海洋测绘工作发展的措施与建议

首先国家规划设计要对海洋测绘给予更多的关注；在国家建设海洋强国与“一带一路”的大背景下加强地方与军队测绘领域两级合作；在学科学术上要加强学科之间的整合，构建和丰富发展海洋大地测量学、海底地形测量、海洋地球物理学、海洋水文测量学、海图学、海洋地理信息学等有关海洋测绘科学化知识体系建设，在技术领域建设中重点发展海洋科学、地球物理学、海洋地质学和海洋物探技术等多学科技术相互之间的联系，理顺不同分支体系的科学逻辑，为技术发展与应用服务奠定基础。

其次加强与相关领域行业的跨界协同合作。尤其近年来，海洋立体监测、物联网、云技术、无人机技术等高速发展，在一定程度上为海洋测绘，特别是海洋基础测绘提供了加速发展的机遇。要增强海洋测绘技术装备的制造能力，加大相关装备的投入，进而推动海洋测绘技术的改进和创新[4]。目前人们对深海技术关注度不高，人类对海洋开发还未触及到深海区域，要加强发展深海技术。充分利用智能无人机技术基础与成果，制定我国无人机海洋测绘计划。

7 结束语

本文系统地介绍了海底地形地貌测量技术、海陆一体化测绘技术、电子海图制作与数字海洋信息当前技术与发展现状，认为当前的海洋测绘技术正呈现出立体、高精度、高分辨率、高效的信息获取、处理和应用的发展态势。目前我国海洋测绘事业任重道远，虽然海洋测绘技术与海洋调查业务体系日趋完善与提高，但仍有一些涉海部门资源没有充分利用，军民两级海洋测绘有广阔的合作空间，为了提高海洋测绘技术需要进一步拓宽海洋测绘军地合作，创新合作新方式，争取标准统一，基础数据共用，信息成果互联互通，技术装备协同创新，人员力量相互支持。