浅析海洋测量技术研究进展与展望

2021-07-20王绍豪

探索科学(学术版) 2021年6期

王绍豪

防城港市国土资源勘测规划院广西防城港 538001

引言

海洋和陆地水域占地球表面积的72%,因此当前大力发展海洋测量技术对我国探索未知科学,促进国民经济发展具有极其重要的作用。在海洋测量中所使用的测绘技术是测绘科学与技术中的分支之一,其内容主要研究海洋及陆地水域的空间地理分布,应对所测量的信息进行提取、处理和利用。此外随着我国卫星定位技术、计算机技术、遥测遥感技术、传感器技术的快速发展,海洋测量技术在演变过程中也出现了重大变革,目前海洋测量技术在应用中的多方面都取得了令人瞩目的成就。

一、新时期海洋测量学科的交融发展

现阶段海洋测量学科在发展过程中已与传统的海洋调查学科相融合,在开展海洋测量的过程中,所获得的数据主要是用于编制航海图或发布相应的水域基础地理信息,保证船只及水下航行物的安全。海洋测量技术在研究中,可以根据其具体的研究内容及任务划分为海洋磁力测量、海洋遥感测量、海洋重力测量、海洋地形测量、海洋工程测量等,并且随着海洋测量过程中的手段多样化发展,海洋测量技术在未来会建立多元化的海洋控制网体系和海底长期观测网,系统性的对空间大地、动力大地、物理大地进行测量。

二、海量测量技术的研究进展

1.海底地形地貌立体测量体系。现阶段海洋地理地形地貌立体测量体系已基本形成,该体系在测量过程中主要采用传载的方式实施海洋地理空间信息获取,通常在测量过程中会沿着点线式的测量模式,对海底地形实现全覆盖的作业。随着当前机载激光测深系统的大范围普及应用,在海洋地理地形地貌立体测量的过程中,可以应用卫星测高数据对全球海域船载水深测量数据进行反向推理,在此过程中,还可以应用遥感技术和航空摄影技术对海岸线沿岸地区进行常规测绘,通过多技术的有机融合,便可以形成天空、地面、水下、航空、航天五位一体化的海洋测量平台。

2.海底地形反演法。在海洋地理地形测量中通过应用海底地形反演法,就可以使用多波束测深系统和机载激光测深系统对海底地形实施立体化的测量覆盖,此外通过测量数据结合卫星测高数据,就可以反演出大尺度的海底地形,通过该方法便可以消除传统线性回归法和匹配滤波法带来的弊端,此外由于海底地壳密度较小更适用于卫星测高重力系统,反演出海底实际地形。卫星测高重力系统可以根据重力异常,将海底区域划分为短波参考场和长波参考场,通过这两者结合便可以计算出海域区域的海水深度及重力异常控制点,反向推断出海水的具体深度。

3.综合航空摄影测量。无人机倾斜摄影测量技术为高速高分辨率航测试验提供了高分辨率、高分辨率的航测平台,同时对海形图比例尺的精度进行检查,可分析平面与高程,保证数据的准确性。该技术可利用多视点三维映射模型,建立严格的影像关系,在很大程度上弥补原始影像的不足,实现多视角透视,提高分辨率,有效避免遮挡。此外,该方法能实现对真实三维环境中的海形进行高密度的采集,进行相关顶板校正,并能完成数据采集,各类试验表明其采集效果良好,同大大降低作业难度,使工作人员的工作强度变低,有足够的精力分析和研究摄影的成果,提高工作效率和工作质量,充分保证了制图质量,促进制图水平的不断提高。

4.海洋测绘激光探测技术。在海洋测量中利用激光测深技术具有以下几大特点,激光测深技术在应用的过程中不受地域限制,这项技术可以在浅海区域、礁石区域、岛屿区域、深海区域等都可以开展测量工作,同时激光测深技术在应用的过程中还不受浅水区域和陆地的影响;激光测深技术在测量过程中还具有测量准确精度高、几何分辨能力强的特点。这主要源于激光在测量的过程中,可以将激光脉冲在短时间内压缩到很窄的宽度,然后向水中发射纳秒级的脉宽波长。这样激光测量技术在水中的测量点密度比传统的声呐测量点密度高300倍左右,因此激光测深技术具有测深精度高,海图质量高的特点;激光测深技术在应用过程中,由于光的传播速度极快,因此还可以减少科研人员的测量时间。同时由于激光测深系统一般都是安装在飞机上,所以在进行海洋测量的过程中,短时间内便可以对大面积的海洋水域进行深度测量。如我国科研人员所使用的AHAB公司鹰眼二号深水激光测深系统在实际的测量过程中,最大测量深度为50米、测试系统所发出的脉冲频率可以达到35k HZ、该系统具有直线扫描、系统扫描角度为20度,同时该测量装置设备总重175千克,设备的测量精度达到了我国的一类标准。

三、海洋测量技术的未来展望

针对于我国现阶段海洋测量技术中缺少高精度的海底基准控制点,在未来我国必然会开展海洋大地测量基准与海洋导航新技术的研制工作,进而重点开发海洋大地测量观测网络与海陆基准无缝连接体系,并且在这一过程中,采用金字塔战略,根据由粗到细的原则,实现各体系间图像名称点的自动匹配,同时在此基础上建立误差方程,分析控制点坐标等因素,调整连接点自校准域,实现海洋重力场的精准测量,将我国的数字海洋地理信息技术从产品研发到系统建设,都提升至一个全新的层面。