以下文章來源于溪流之海洋人生 ，作者申家雙等

開啟新征程，試圖用自己對海洋和測繪產(chǎn)業(yè)的理解和思考，助推行業(yè)健康、有序發(fā)展，為中華民族的偉大復(fù)興而盡自身的力量。我們的口號永遠(yuǎn)是：用專業(yè)精神創(chuàng)造價(jià)值，用人文關(guān)懷引發(fā)共鳴。

引言

海洋測量是人類認(rèn)識海洋、了解海洋的重要手段，居于海洋測繪信息獲取、處理、應(yīng)用三元體系架構(gòu)的前端和上游，其基本任務(wù)是感知獲取多要素、高精度海洋基礎(chǔ)信息，并按照相關(guān)規(guī)范要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制與標(biāo)準(zhǔn)化處理，生成海洋測量成果(或圖件)，為編制各類海圖、編寫航海資料等提供基礎(chǔ)資料，為艦船航行、海洋發(fā)展、海洋工程、海洋研究以及海岸帶管理提供支撐服務(wù)。

發(fā)現(xiàn)元素周期律的著名科學(xué)家門捷列夫曾說過：“科學(xué)是從測量開始的”，強(qiáng)調(diào)了測量在科學(xué)研究中的重要作用。海洋測量學(xué)作為研究海洋測量理論、技術(shù)與工程應(yīng)用的一門綜合性學(xué)科，是隨著人類在社會(huì)實(shí)踐中的需要而產(chǎn)生的，同時(shí)又是隨著社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步和科技能力的提升而發(fā)展的。特別是近年來，空間技術(shù)、海洋技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、通訊技術(shù)的飛速發(fā)展以及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)、遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)在海洋領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了海洋測量學(xué)科的長足進(jìn)步。

構(gòu)建了“天基、空基、岸基、海基、潛基”立體綜合海洋測量平臺與裝備技術(shù)體系，海洋地理信息感知能力與要素探測功效得到大幅提升，研發(fā)了海洋大地、水深、地形、重力、磁力、遙感等數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與分析處理系統(tǒng)軟件，建立了測量數(shù)據(jù)精細(xì)化處理的業(yè)務(wù)體系，多源數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理能力不斷增強(qiáng)。其表現(xiàn)出的學(xué)科拓展交融性、信息源的多元關(guān)聯(lián)性、數(shù)據(jù)分析的精細(xì)整體性以及成果應(yīng)用的普適多樣性等特征都得到了充分體現(xiàn)。隨著海洋測繪從事后走向?qū)崟r(shí)、靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)、二維走向多維、粗略走向精準(zhǔn)、區(qū)域走向全球的應(yīng)用發(fā)展，目前海洋測量工作仍面臨很多問題與挑戰(zhàn)，需要從學(xué)科發(fā)展、理論創(chuàng)新、技術(shù)突破、方法拓展、裝備更新、能力提升、人才建設(shè)等層面綜合施策、整體發(fā)力，快速轉(zhuǎn)入信息化智能化融合發(fā)展新軌道。

本文在前期建立的海洋測繪學(xué)科體系框架基礎(chǔ)上，參考了«中國大百科全書»(第三版)海洋測繪學(xué)分支多名國內(nèi)學(xué)者撰寫的詞條內(nèi)容，歸納了海洋測量學(xué)科內(nèi)涵與測量要素，梳理了海洋測量學(xué)科專業(yè)研究方向，設(shè)計(jì)了海洋測量學(xué)科體系能力分析魔方圖，闡述了測量作業(yè)流程與關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，分析了各學(xué)科專業(yè)的術(shù)語定義、研究目的、內(nèi)容及技術(shù)方法，以期為大家了解海洋測量學(xué)科體系全貌、加速專業(yè)理論發(fā)展、推動(dòng)學(xué)科技術(shù)進(jìn)步提供幫助。

學(xué)科理論體系設(shè)計(jì)與專業(yè)技術(shù)能力分析

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學(xué)科內(nèi)涵與測量要素

海洋測量學(xué)是對海洋和江河湖泊及其毗鄰陸地地理空間要素的幾何性質(zhì)和物理性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確測定和描述的綜合性學(xué)科，海洋測繪學(xué)的重要組成部分，是在海道測量學(xué)基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的一門學(xué)科。海洋測量學(xué)與海洋學(xué)、航海學(xué)、地質(zhì)學(xué)等多個(gè)學(xué)科存在聯(lián)系，特別是與海圖制圖學(xué)與海洋地理信息工程技術(shù)關(guān)系最為密切。學(xué)科理論是以大地測量學(xué)、地球物理學(xué)、海洋學(xué)等地球科學(xué)為基礎(chǔ)，這些學(xué)科發(fā)展促進(jìn)了海洋測量學(xué)的發(fā)展，同時(shí)海洋測量學(xué)的發(fā)展又推動(dòng)著測繪、海洋等相關(guān)學(xué)科的不斷進(jìn)步。

按照海洋測量學(xué)科的定義，其測量對象包括海洋、江河湖泊及其毗鄰陸地，是各種自然要素、人工要素與人文要素等組成的綜合體。自然要素通常包括海岸與海灘的水深、岸線等地形(地物地貌的統(tǒng)稱)、海面地形、海底地形與底質(zhì)、海洋重磁場、海洋潮汐、海水溫度、鹽度、密度、聲速、海流、波浪、泥沙、海冰、水色、海水透明度等；人工要素包括人工建設(shè)、人為設(shè)置或改造形成的要素，如海岸的港口設(shè)施、海中的各種平臺、航行標(biāo)志、人為的各種礙航物、專門設(shè)置的各種界限(如禁航區(qū)、港界、行政界線等)。人文要素除通信、交通、運(yùn)輸、錨地、補(bǔ)給與社會(huì)情況之外，還包括海洋政治、經(jīng)濟(jì)、人口、民族、民俗、宗教、歷史等要素。

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學(xué)科體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以海洋空間為主要探測對象的海洋測量學(xué)，其原理、技術(shù)和方法已拓展形成多個(gè)學(xué)科分支。按照測量的不同工作內(nèi)容和任務(wù)，海洋測量學(xué)通常劃分為海洋大地測量、海洋重力測量、海洋磁力測量、海道測量、海洋工程測量、海洋專題測量、海洋遙感測量等7個(gè)專業(yè)分支，其學(xué)科體系結(jié)構(gòu)框架與主要研究內(nèi)容見圖1。

圖1 海洋測量學(xué)科體系結(jié)構(gòu)框架圖

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專業(yè)能力分析方法

海洋測量通常基于天基(各類衛(wèi)星)、空基(飛機(jī)、飛艇等)、岸基(車載、單兵與固定站等)、海基(艦船、艦艇等)、潛基(水中潛艇、潛器、潛標(biāo)與海底觀測站等)五類作業(yè)平臺，通過搭載海洋測量探測裝備，以有人或無人的方式來獲取海洋地理、海洋重力、海洋磁力等要素信息，滿足不同測繪保障需要。

根據(jù)海洋測繪信息獲取、處理、應(yīng)用三元體系架構(gòu)及測量業(yè)務(wù)流程，海洋測量通常包括信息感知獲取、各專業(yè)信息的處理分析及各類測量成果的整理輸出等3個(gè)作業(yè)過程。

為全面分析海洋測量各專業(yè)方向的發(fā)展需求，本文設(shè)計(jì)了海洋測量學(xué)科專業(yè)任務(wù)域(X軸)、測量業(yè)務(wù)流程功能域(Y軸)與信息探測平臺空間域(Z軸)三維魔方圖，見圖2，建立海洋測量學(xué)科專業(yè)(任務(wù)維)、海洋探測平臺作業(yè)(空間維)與海洋測量業(yè)務(wù)流程(功能維)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可從3個(gè)維度分析描述不同作業(yè)空間條件下各學(xué)科專業(yè)在不同業(yè)務(wù)流程的能力需求。

圖2 海洋測量學(xué)科體系能力分析魔方圖

三維坐標(biāo)在空間對應(yīng)的魔方單元格體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)建設(shè)的能力要求，即“XX探測空間在XX作業(yè)過程中對XX學(xué)科專業(yè)(探測要素)的能力要求”。對每個(gè)魔方單元格進(jìn)行枚舉和歸納，能清晰、規(guī)范地說明學(xué)科體系能力需求清單，全面度量體系能力，從不同視角找出空白點(diǎn)、薄弱項(xiàng)和關(guān)聯(lián)性，為學(xué)科能力評估和建設(shè)重點(diǎn)提供新的方法論指導(dǎo)。如三維坐標(biāo)(4，1，5)表示基于天基衛(wèi)星平臺在信息感知獲取過程中對海道測量專業(yè)的能力要求；(7，2，1)表示基于潛基平臺在信息處理分析過程中對海洋遙感測量專業(yè)的能力要求。

測量作業(yè)流程與關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)

通過分析各專業(yè)之間的內(nèi)在聯(lián)系可以看出，無論是海道測量、海洋重磁測量、海洋工程測量、還是海洋遙感測量，皆是以海洋大地測量專業(yè)理論技術(shù)為基礎(chǔ)并以其提供的關(guān)鍵技術(shù)與要素參數(shù)來開展后續(xù)工作，均以海洋大地測量專業(yè)確定的時(shí)空基準(zhǔn)框架、提供的位置服務(wù)(定位信息)及各種海面地形信息(平均海面、海洋大地水準(zhǔn)面等)為前提，通過不同探測平臺搭載各類傳感器探測感知專業(yè)測量要素，并按照測量要求對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制與處理加工，生成并輸出海洋測量成果圖件。

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時(shí)空基準(zhǔn)統(tǒng)一

時(shí)空基準(zhǔn)是測定海洋測量要素屬性的起算數(shù)據(jù)和起算面，基準(zhǔn)的統(tǒng)一是測量成果交互的基礎(chǔ)，時(shí)空同步是精細(xì)化海洋測量的重點(diǎn)研究內(nèi)容之一。時(shí)空基準(zhǔn)由坐標(biāo)系統(tǒng)、垂直基準(zhǔn)和時(shí)間基準(zhǔn)組成。在坐標(biāo)系統(tǒng)方面，我國從2008年起啟用基于國際地球參考框架(ITRF)建立的地心坐標(biāo)系統(tǒng)－2000國家大地坐標(biāo)系(CGCS2000)，它是一個(gè)覆蓋全部陸海國土、高精度、動(dòng)態(tài)、實(shí)用的空間基準(zhǔn)。如采用不同的坐標(biāo)系統(tǒng)，需建立CGCS2000與其他坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系來實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。在垂直基準(zhǔn)方面，包括陸地高程基準(zhǔn)、平均海平面和深度基準(zhǔn)面；海洋垂直基準(zhǔn)通常借助驗(yàn)潮站潮位觀測來確定，也可采用衛(wèi)星測高、GNSS等方法求定，通過建立高精度海洋大地水準(zhǔn)面、平均海面高、海面地形與海洋潮汐等模型，實(shí)現(xiàn)高程基準(zhǔn)和深度基準(zhǔn)的相互轉(zhuǎn)換。時(shí)間基準(zhǔn)是進(jìn)行海洋定位、探測等工作的重要基準(zhǔn)。時(shí)間測量的參考標(biāo)準(zhǔn)由時(shí)間系統(tǒng)規(guī)定，包括時(shí)刻的參考標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)間間隔的尺度標(biāo)準(zhǔn)。

目前的時(shí)間系統(tǒng)主要有世界時(shí)和原子時(shí)等時(shí)間系統(tǒng)。我國的海洋測量通常采用北京時(shí)間作為時(shí)間基準(zhǔn)，是距離北京最近的整緯度(東經(jīng)120°)的平太陽時(shí)。如采用其他時(shí)間系統(tǒng)時(shí)應(yīng)明確標(biāo)出，并通過授時(shí)方式建立不同時(shí)間系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行時(shí)間統(tǒng)一歸化。

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海洋測量定位

利用定位設(shè)備將海洋目標(biāo)定位在某一參考系的過程。高精度的海洋測量定位是海洋測量工作的基礎(chǔ)，具有實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)。受海洋環(huán)境條件的影響，海洋測量定位精度通常低于陸地測量定位。海洋定位的方式通常包括：①光學(xué)儀器定位。應(yīng)用全站儀、經(jīng)緯儀和六分儀等光學(xué)儀器，定位方法主要有前方交會(huì)法、后方交會(huì)法、側(cè)方交會(huì)法和極坐標(biāo)法等。②無線電定位。利用無線電定位設(shè)備測定海上測點(diǎn)至岸臺的距離或距離差，從而確定測點(diǎn)位置。主要方法為圓－圓(兩距離)定位和雙曲線(距離差)定位；按照作用距離可分為近程、中程和遠(yuǎn)程定位。③水聲定位，又稱水下聲標(biāo)定位。利用水聲設(shè)備，通過超聲波測向和測距方式確定水面或水下載體位置的方法。可分為長基線(LBL)、短基線(SBL)和超短基線(USBL)定位系統(tǒng)。④衛(wèi)星定位。衛(wèi)星定位系統(tǒng)由衛(wèi)星、地面控制站和衛(wèi)星用戶接收機(jī)三部分組成。用戶接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星星歷等無線電信號，從中解釋出衛(wèi)星軌道參數(shù)、星歷參數(shù)、時(shí)鐘校正等數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算得到測量點(diǎn)位置。由于衛(wèi)星定位具有全球性、全天候和實(shí)時(shí)連續(xù)的精密三維導(dǎo)航定位能力，已成為海洋測量定位的主要手段，特別是基于差分原理的星基、地基等增強(qiáng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間任何地點(diǎn)的高精度動(dòng)態(tài)定位。⑤組合定位。綜合利用多種定位技術(shù)確定點(diǎn)位的方法。主要有GNSS之間、GNSS與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)、不同基線長度的水聲定位組合(如長基線/超短基線定位、長基線/短基線定位、長基線/短基線/超短基線定位等)、衛(wèi)星/聲學(xué)系統(tǒng)組合(以測量船為媒介，聯(lián)合GNSS衛(wèi)星和水下聲學(xué)測距技術(shù)，可得到全球坐標(biāo)系統(tǒng)下的海底控制點(diǎn)坐標(biāo))等多種組合方式。

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信息感知獲取

通常基于各類作業(yè)平臺及多種海洋測量探測裝備，以有人/無人、移動(dòng)/固定的方式來獲取海岸地形、海面地形、海底地形、海底底質(zhì)、海洋重力、海洋磁力等多種要素信息，滿足海洋測量各專業(yè)測量成果應(yīng)用需求。信息感知獲取通常分為技術(shù)設(shè)計(jì)、外業(yè)實(shí)施和質(zhì)量控制三個(gè)步驟。涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有測量技術(shù)設(shè)計(jì)(包括確定傳感器選用方案、測圖比例尺確定與測線布設(shè)、驗(yàn)潮站水文站等點(diǎn)布設(shè)、海區(qū)資料調(diào)查計(jì)劃等)、測線航跡控制、測點(diǎn)高精度定位、平臺高精度定姿、測點(diǎn)信息高質(zhì)量采集、測量誤差消除與質(zhì)量控制等。

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信息處理分析

把測量采集的原始數(shù)據(jù)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、處理模型與質(zhì)量控制等要求進(jìn)行存儲、處理、分析、評估與管理，形成可視化產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，為編制海圖等各種產(chǎn)品提供所需要的測量信息和依據(jù)。主要實(shí)現(xiàn)海洋測量采集信息環(huán)境參數(shù)改正、基準(zhǔn)統(tǒng)一、誤差處理、質(zhì)量評估，并利用數(shù)據(jù)庫工具對處理前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理和分析。海洋測量數(shù)據(jù)處理應(yīng)用軟件由不同專業(yè)的數(shù)據(jù)處理模塊組成，包括大地控制測量、海岸地形、海底地形(水深)、海洋重磁數(shù)據(jù)處理以及潮汐分析預(yù)報(bào)、控制測量成果管理、測量成果圖管理、驗(yàn)潮站成果管理等模塊；海洋遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可對全色、多光譜、高光譜、合成孔徑雷達(dá)(SAR)、激光雷達(dá)等遙感影像與點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、濾波、增強(qiáng)、融合、分類等處理，提取所需的海洋測繪信息。

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成果整理輸出

測量數(shù)據(jù)經(jīng)過處理分析后，按照相應(yīng)專業(yè)技術(shù)要求繪制成專題成果圖件，編制專業(yè)技術(shù)報(bào)告書，建立各專業(yè)測量數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為編制海圖地理信息產(chǎn)品提供所需的各種基礎(chǔ)資料，如各專業(yè)測量技術(shù)設(shè)計(jì)書、4D(DLG－數(shù)字線劃圖、DEM－數(shù)字高程模型、DOM－數(shù)字正射影像、DSM－數(shù)字表面模型)等成果圖板及經(jīng)歷簿、透寫圖、技術(shù)總結(jié)、控制、定位、驗(yàn)潮、儀器比對、要素探測過程記錄、數(shù)據(jù)光盤等。

學(xué)科研究內(nèi)容與技術(shù)方法

鑒于海洋測量學(xué)科涉及研究內(nèi)容、探測要素比較多，考慮各專業(yè)信息處理分析與成果整理輸出的規(guī)定要求各不相同，以下重點(diǎn)圍繞各學(xué)科專業(yè)的信息獲取感知這個(gè)維度來分類評述。

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海洋大地測量

研究建立海洋大地控制網(wǎng)點(diǎn)及確定地球形狀和大小、研究海面地形與變化的理論與技術(shù)。基本任務(wù)是建立與大地坐標(biāo)系統(tǒng)相聯(lián)系的海洋大地控制網(wǎng)，確定平面和高程基準(zhǔn)體系與維持框架，海洋測量高精度定位，測定平均海面、海面地形和海洋大地水準(zhǔn)面等，為艦船精確導(dǎo)航、海洋資源開發(fā)、海洋劃界、海洋工程設(shè)計(jì)施工，以及研究海底、海面空間形態(tài)及其時(shí)空變化規(guī)律等提供各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

研究內(nèi)容包括：①海洋大地控制網(wǎng)建立。通常按照成片網(wǎng)狀或長條鎖形方式和一定密度在海岸、海面(海島、鉆井平臺等)與海底布設(shè)控制點(diǎn)。測定海底控制點(diǎn)位置時(shí)，須借助海面測量船(或衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)浮標(biāo))，以其位置為過渡點(diǎn)來建立已知點(diǎn)同海底控制點(diǎn)之間的聯(lián)系。海底控制點(diǎn)通常由固設(shè)于海底的中心標(biāo)石和水聲測標(biāo)兩部分組成。水聲測標(biāo)(聲標(biāo))分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式水聲測標(biāo)主動(dòng)發(fā)射聲學(xué)信號，或接收測量船上水聲設(shè)備發(fā)出的詢問聲信號，轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答聲學(xué)信號以實(shí)現(xiàn)定位功能；被動(dòng)式水聲測標(biāo)以自身表面反射來自測量船上水聲設(shè)備所發(fā)射的聲信號，再被相關(guān)水聲設(shè)備接收以實(shí)現(xiàn)定位功能。②控制測量。在海洋大地控制網(wǎng)(點(diǎn))基礎(chǔ)上加密測定海控點(diǎn)平面位置和高程，為海岸地形、海底地形、助航標(biāo)志測定以及海洋工程測量等，提供平面控制和高程控制基礎(chǔ)。海控點(diǎn)按平面控制精度分為海控一、二級點(diǎn)，其分布應(yīng)以滿足海岸、海底地形等專業(yè)測量要求為原則。平面坐標(biāo)測量主要采用GNSS測量、三角測量等方法，對遠(yuǎn)離大陸的島嶼地區(qū)，以天文測量和衛(wèi)星定位來確定平面控制點(diǎn)，并采用當(dāng)?shù)氐钠骄Ｃ孀鳛楦叱唐鹚忝妫桓叱虦y量主要采用水準(zhǔn)測量、測距高程導(dǎo)線測量、GNSS水準(zhǔn)高程測量等。③海面定位。確定水面載體的位置，近岸海域可采用光學(xué)定位、無線電定位、衛(wèi)星定位和聲學(xué)定位等方法來實(shí)現(xiàn)；較遠(yuǎn)海域則主要采用衛(wèi)星定位、聲學(xué)定位和各種無線電定位系統(tǒng)。④水下定位。確定水下運(yùn)載體的位置，主要采用船載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、水聲定位系統(tǒng)以及組合定位系統(tǒng)。⑤平均海面測定。一般在沿海設(shè)立驗(yàn)潮站，測定該站每小時(shí)的水位，計(jì)算出日、月、年和多年平均海面。平均海面是利用某地一定時(shí)間內(nèi)每小時(shí)海面高度來求算術(shù)平均值，又稱平均海水面。多年平均海面用18.6年(潮汐天文周期)或更長時(shí)間的連續(xù)觀測資料計(jì)算。⑥海面地形測定。近岸海域海面地形通常采用幾何水準(zhǔn)法測定；深遠(yuǎn)海海面地形通常采用海洋水準(zhǔn)測量法測定；衛(wèi)星測高法是利用多年的衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)得到的平均海面和由某一給定的地球重力場模型計(jì)算得到的大地水準(zhǔn)面，兩者相減即可得到海面地形。⑦海洋大地水準(zhǔn)面測定。綜合利用地面和空間大地測量技術(shù)來確定。地面大地測量技術(shù)包括重力測量、天文大地測量、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)/水準(zhǔn)測量等；空間大地測量技術(shù)包括衛(wèi)星測高、衛(wèi)星激光測距、衛(wèi)星重力測量等。表征大地水準(zhǔn)面形狀的模型有數(shù)學(xué)模型和數(shù)字模型。數(shù)學(xué)模型是采用球諧/橢球諧函數(shù)來表示大地水準(zhǔn)面與地球橢球面的差距；數(shù)字模型則以網(wǎng)格形式將一定范圍內(nèi)大地水準(zhǔn)面與地球橢球面的差距作離散化數(shù)字表示。

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海洋重力測量

測定海域重力加速度值的理論與技術(shù)，為研究地球形狀和地球內(nèi)部構(gòu)造、探查海洋礦產(chǎn)資源、保障航天和戰(zhàn)略武器發(fā)射等提供海洋重力場資料。測量方法有：①海底重力測量。將重力儀安置在海底，利用遙測裝置進(jìn)行測定，通常適用于在深度淺于200m的海域作業(yè)，現(xiàn)代化的海底重力儀可在深達(dá)4000m的海底開展工作，其特點(diǎn)是幾乎不受海上各種動(dòng)態(tài)環(huán)境因素的影響，但實(shí)施技術(shù)難度大，效率低，僅少數(shù)特殊應(yīng)用需求采用。②海面船載重力測量。將海洋重力儀安裝在測量船上，在航行中進(jìn)行重力測量，是海洋重力測量的基本方法，屬于相對重力測量。測線網(wǎng)一般布設(shè)成正交形狀，主測線盡量垂直于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造線方向，作業(yè)時(shí)測量船盡量按計(jì)劃測線勻速航行。其測量精度取決于重力儀的觀測精度和定位精度。儀器受到的干擾加速度影響主要有厄特沃什效應(yīng)、水平加速度影響、垂直加速度影響與交叉耦合效應(yīng)等。③海洋航空重力測量。將重力測量系統(tǒng)安裝在飛機(jī)上，在飛行過程中實(shí)施的重力測量，可快速獲取海陸交界的灘涂地帶及淺水等困難區(qū)域的高頻重力場信息。與海面船載重力測量一樣同屬動(dòng)態(tài)重力測量，需對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直加速度改正、厄特沃什改正、水平加速度改正和姿態(tài)改正，為獲得海面點(diǎn)重力值還需將空中重力值向下延拓。④衛(wèi)星海洋重力測量，又稱空間重力測量。由衛(wèi)星搭載的儀器直接測定或由其觀測值反演計(jì)算而得。根據(jù)觀測原理的不同，衛(wèi)星重力測量可分為衛(wèi)星重力梯度測量(SGG)和衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星測量(SST)，SSG是通過在衛(wèi)星上安裝重力梯度儀直接測定海面重力場參數(shù)；而SST通過觀測兩顆衛(wèi)星之間的距離變化直接敏感地球重力場的細(xì)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而反演海面重力場參數(shù)。而衛(wèi)星測高海洋重力反演是基于測高衛(wèi)星獲取的海面高數(shù)據(jù)或由其推算得到的垂線偏差信息，依據(jù)地球重力場參數(shù)固有的泛函關(guān)系，反演計(jì)算出海域重力異常或擾動(dòng)重力，反演方法主要包括數(shù)值積分法、最小二乘配置法和譜分析法。

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海洋磁力測量

利用磁力儀測定海洋表面及其附近空間地磁場強(qiáng)度和方向的技術(shù)。以海底巖石和沉積物的磁性差異為依據(jù)，通過觀測并研究海域地磁場強(qiáng)度的空間分布和變化規(guī)律，可探明斷裂帶的位置走向與火山口位置等區(qū)域地質(zhì)特征，尋找海底鐵磁性礦物、石油、天然氣等資源，在軍事上可用于探明水下沉船、未爆軍火、海底管道和電纜等目標(biāo)特征，為艦艇安全航行和正確使用水中武器提供地磁背景場信息。根據(jù)載體不同可分為：①船載海洋磁力測量。利用普通艦船拖曳海洋磁力儀，按照計(jì)劃測線連續(xù)采集地磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)，是海洋磁力測量常用的方法。測量時(shí)需布設(shè)主測線和與主測線正交的聯(lián)絡(luò)測線，根據(jù)主測線與聯(lián)絡(luò)測線的交叉點(diǎn)不符值消除系統(tǒng)誤差、計(jì)算測量精度。②海底磁力測量。將質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀安置在海底直接測量地磁場強(qiáng)度。在海面和海底同時(shí)進(jìn)行測量，可得到地磁場的垂直梯度。③航空磁力測量。將磁力測量系統(tǒng)安裝在飛機(jī)上，在飛行過程中實(shí)施的磁力測量，適用于艦船無法達(dá)到的復(fù)雜海域，具有效率高、費(fèi)用省、不受海底地形或海面障礙物影響等優(yōu)點(diǎn)。有兩種類型：一種是由飛機(jī)攜帶總強(qiáng)度磁力儀，在空中連續(xù)采集地磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)；另一種是使用分量磁力儀同時(shí)測量地磁場強(qiáng)度和方向，但精度較低。④衛(wèi)星磁力測量。衛(wèi)星攜帶總強(qiáng)度磁力儀、分量磁力儀和星像照相機(jī)，準(zhǔn)確確定衛(wèi)星飛行姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)對近地空間的地磁場強(qiáng)度和方向的探測。

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海道測量

以測定與地球水體、水底及其鄰近陸地的幾何與物理場信息為主要目的的測量與調(diào)查技術(shù)，主要服務(wù)于船舶航行安全和海上軍事活動(dòng)，同時(shí)為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防建設(shè)和科學(xué)研究等提供水域和部分陸域地理和物理基礎(chǔ)信息。

按測量區(qū)域分為：①港灣測量：對港口、海灣、錨地、進(jìn)出港航道水域及其毗鄰陸地實(shí)施的海道測量。為出版大比例尺港灣海圖、海灣與港口管理與規(guī)劃、港灣建設(shè)、海上人工建筑物建設(shè)與維護(hù)等提供基礎(chǔ)信息。②沿岸測量：距海岸約10nmile之內(nèi)水域及其毗鄰部分陸地實(shí)施的海道測量，為出版大比例尺沿岸海圖與地形圖、陸海劃界、海岸與海域管理與規(guī)劃、港口設(shè)計(jì)、航線設(shè)計(jì)、海上人工建筑物建設(shè)與維護(hù)等提供基礎(chǔ)信息。測圖比例尺通常采用1：1000～1：50000。根據(jù)需求重要及特殊要求應(yīng)實(shí)施更大比例尺或全覆蓋海底地形測量。③近海測量：距海岸約10～200nmile內(nèi)水域?qū)嵤┑暮５罍y量，為出版中比例尺近海海圖、劃定功能區(qū)、航線設(shè)計(jì)、海上工程建設(shè)、海洋科學(xué)研究和海上資源開發(fā)等提供基礎(chǔ)信息。通常是為出版1：10萬～1：50萬海圖而實(shí)施的海道測量。④遠(yuǎn)海測量：距大陸海岸約200nmile以外水域?qū)嵤┑暮５罍y量，為船舶遠(yuǎn)洋航行、劃定功能區(qū)、資源勘探和海洋科學(xué)研究等提供基礎(chǔ)信息。一般出版小于1：50萬海圖。⑤內(nèi)陸水域測量：以江河湖泊水體及其邊界為對象進(jìn)行地形、水文等要素的測量技術(shù)，獲取水域地理信息與水沙要素信息，為內(nèi)陸水域管理、開發(fā)、治理、利用及環(huán)境保護(hù)服務(wù)。測量內(nèi)容有：一是水道地形測量。對江河湖泊區(qū)域岸線、灘地、地形、建筑物的測量。二是斷面測量。在江河湖泊觀測區(qū)設(shè)置若干斷面，沿?cái)嗝婢€進(jìn)行定期或者不定期測量，用于分析水道季際或年際沖淤變化規(guī)律。三是險(xiǎn)工險(xiǎn)段測量。對堤防、堤岸、不穩(wěn)定河岸及堰塞湖、滑坡體、堤防潰口等進(jìn)行地形、水邊線、斷面測量及水面流速流向觀測等，為搶險(xiǎn)救災(zāi)提供資料。四是河道演變觀測。對變化河床進(jìn)行觀測，為河道演變分析提供基礎(chǔ)資料。五是水文泥沙觀測。對水力要素和泥沙要素進(jìn)行的觀測。為水利(水電)工程設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、安全等提供依據(jù)。六是水道圖編制。將江河湖泊水體、邊界地物地貌及其他地理要素編制成圖，為水利建設(shè)、水道開發(fā)、水道管理和水道研究等服務(wù)。⑥港口航道測量：對港口航道及其配套設(shè)施進(jìn)行的測量。通過水深測量與海岸地形測量等手段，獲取港口的地形地物及岸線特征、航道的詳細(xì)水下地形特征，為編繪航海圖提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為航道規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工及航道養(yǎng)護(hù)、船舶航行提供資料。

海道測量主要內(nèi)容包括水位觀測、海岸地形測量、海底地形測量、海底底質(zhì)探測、助航標(biāo)志測定、航行障礙物探測(掃海測量)、海洋水文觀測、海洋聲速測量、海區(qū)資料調(diào)查等。

⑴水位觀測

利用觀測裝置在選定水域固定地點(diǎn)觀測水面垂直變化的方法和技術(shù)，為海道測量提供平均海面、深度基準(zhǔn)面和水位改正數(shù)據(jù)。在海洋區(qū)域，觀測和記錄因潮汐和氣象因素引起的海面變化，也稱潮汐觀測或驗(yàn)潮。常規(guī)水位觀測方法有：①水尺讀數(shù)法。讀取和記錄水面在水尺(一種專用標(biāo)尺)上的讀數(shù)。因受波浪等擾動(dòng)因素影響大，主要用于短期和臨時(shí)驗(yàn)潮，或用于對其他自記式設(shè)備觀測結(jié)果進(jìn)行校核和基準(zhǔn)標(biāo)定。②水位計(jì)自動(dòng)觀測。采用浮子式觀測和記錄系統(tǒng)、壓力式水位計(jì)、激光水位計(jì)、聲學(xué)水位計(jì)等自動(dòng)觀測和記錄設(shè)備，自動(dòng)記錄水位變化。其中浮子式水位計(jì)主要安置于長期驗(yàn)潮站的驗(yàn)潮井中。③定點(diǎn)測深法。采用錨泊的測量船或其他測深載體，在水域選定地點(diǎn)以一定的時(shí)間間隔測定水面到水底的深度變化，獲取水位變化過程，通常簡稱定點(diǎn)驗(yàn)潮。利用載體高精度衛(wèi)星定位結(jié)果記錄水面變化以及測高衛(wèi)星觀測的海面高度變化是水位觀測方法的拓展。

⑵海岸地形測量

確定海岸線位置和海岸性質(zhì)以及對沿海陸地地形實(shí)施測量的技術(shù)。為與水深測量成果拼接，通常還要測量海岸線以下至半潮線的海部地形。測定海岸線時(shí)可根據(jù)海岸植物邊線、土壤和植被顏色、濕度、硬度，以及流木、水草、貝殼等沖積物來確定其位置。海岸地形測量采用國家統(tǒng)一規(guī)定的大地坐標(biāo)系，測圖比例尺應(yīng)與實(shí)施的水深測圖比例尺相同。以海岸線作為高程(深度)基準(zhǔn)的分界線，海岸線以上陸地的高程采用國家高程基準(zhǔn)，海岸線以下干出灘和淺海水深采用理論最低潮面作為深度基準(zhǔn)。主要采用全野外數(shù)字地形測量、航空(航天)攝影測量、航空(航天)激光掃描測量(LiDAR)及水上水下一體化移動(dòng)測量等方法實(shí)測。

⑶海底地形測量

測定海底地形起伏形態(tài)和地物空間信息的技術(shù)，包括水深測量與海底地貌測量，通常對海域進(jìn)行全覆蓋探測，確保詳細(xì)測定測圖比例尺所能顯示的各種地物和微地貌，為編制海底地形圖和建立海底地形模型提供基本資料。主要方法有：①船載測深技術(shù)。利用聲波回聲測深原理以斷面法測定海底地形的技術(shù)。是當(dāng)前海底地形地貌測量的主要手段，集單波束、多波束測深技術(shù)、側(cè)掃聲納技術(shù)、GNSSRTK、PPK、PPP高精度定位技術(shù)、定位定向系統(tǒng)(POS)技術(shù)和聲速測量技術(shù)于一體，在航實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)采集與融合，作業(yè)時(shí)測量船沿預(yù)定測深線進(jìn)行測量，定位通常采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和無線電定位系統(tǒng)。②航空測量技術(shù)。適用于水深淺于50m、海水透明度較高海區(qū)的海底地形測量，按探測原理，分為激光測深和多光譜攝影測量兩種。激光測深是由機(jī)載激光測深系統(tǒng)發(fā)出雙(或單)色激光，利用從海面和海底回波信號的時(shí)間差計(jì)算出深度；多光譜攝影測量是在飛機(jī)或其他航空器上使用多光譜攝影儀，根據(jù)不同光譜滲透海水能力差異原理，獲得不同深度層的圖像，進(jìn)而計(jì)算出相應(yīng)的水深(詳見海洋遙感測量)。③水下測量技術(shù)。一是以AUV、ROV等為平臺，利用搭載的超短基線定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、壓力及姿態(tài)傳感器等設(shè)備獲取平臺的絕對位姿信息，同時(shí)利用多波束測深系統(tǒng)與側(cè)掃聲納系統(tǒng)獲取海底地形地貌；二是由潛水員攜帶水下經(jīng)緯儀、水下攝影機(jī)、水下電視攝像機(jī)等在海底進(jìn)行地形測量，適用于狹窄水道、礁區(qū)等航行危險(xiǎn)區(qū)小范圍探測。

⑷海底底質(zhì)探測

測量海床表面和淺表層沉積物類型及其分布等信息的技術(shù)，為掌握海底底質(zhì)物理特征、結(jié)構(gòu)特征、演變規(guī)律及分析海底地貌提供基礎(chǔ)資料。探測方式包括：①底質(zhì)取樣探測。依托測量船開展測深和定位，并利用現(xiàn)場取樣設(shè)備采集海床表面底質(zhì)樣品，對樣本的底質(zhì)屬性開展實(shí)驗(yàn)室分析，結(jié)合位置和深度信息，最終繪制底質(zhì)類型分布圖。②底質(zhì)聲學(xué)探測。借助聲學(xué)設(shè)備發(fā)射的不同頻率聲波及接收來自海底的回波信息，基于不同底質(zhì)對聲波回波信號的相干分量貢獻(xiàn)不同這一機(jī)理，通過反演海底表層不同沉積物的聲學(xué)參數(shù)，如聲阻抗、聲吸收系數(shù)等，結(jié)合不同沉積物的密度、孔隙率和顆粒度等物理參數(shù)，構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?shí)現(xiàn)海底底質(zhì)分類；也可利用不同底質(zhì)的回波強(qiáng)度或振幅的統(tǒng)計(jì)特征，如平均值、信息熵、標(biāo)準(zhǔn)差和高階矩等，借助聚類分析方法，通過構(gòu)建分類器實(shí)現(xiàn)不同底質(zhì)類型的劃分。

⑸助航標(biāo)志測定

測定岸上和海上各種助航標(biāo)志位置、高程、形狀等特征、導(dǎo)引船舶航行和確定船舶位置的測量技術(shù)。通常采用衛(wèi)星測量、光學(xué)測量與人工量測等方法。測定要素按性質(zhì)分為：①固定助航標(biāo)志測量。包括燈塔、燈樁、立標(biāo)、導(dǎo)標(biāo)、測速標(biāo)、羅經(jīng)標(biāo)、橋墩、警告牌、霧號、無線電指向標(biāo)等建筑設(shè)施的專用助航設(shè)施，以及高煙囪、架桿、水塔、教堂尖屋頂、塔尖、獨(dú)立峰巖、礁石、山頂獨(dú)立石或著樹等建筑和天然目標(biāo)的輔助助航設(shè)施。其位置可采用GNSS測量法、方位距離法、交會(huì)法等方法測定；高程可采用水準(zhǔn)測量、三角高程法、測距高程導(dǎo)線等方法測定。②浮動(dòng)助航標(biāo)志測量。包括燈浮標(biāo)、燈船、橋墩限寬及限高燈等裝有發(fā)光設(shè)施的水上發(fā)光浮動(dòng)助航標(biāo)志，以及標(biāo)繪在海圖上或其他官方出版物上刊載的有關(guān)航行安全的其它設(shè)備和標(biāo)志。測定內(nèi)容包括助航標(biāo)志位置、編號或標(biāo)記符號、形狀、表面顏色及燈光顏色、燈光發(fā)光周期等。海上浮標(biāo)應(yīng)測定其平潮時(shí)的位置和最大漲落潮時(shí)的旋回半徑。位置測定可采用岸上交會(huì)法和測船靠近浮標(biāo)直接測定等方法。

⑹航行障礙物探測

對妨礙船舶安全航行的地物、地貌進(jìn)行的探查與測量的技術(shù)，又稱掃海測量，目的是查明航行障礙物，為水面或水下航行提供準(zhǔn)確的礙航信息。一般在航道、錨地、訓(xùn)練區(qū)和港灣實(shí)施。航行障礙物按性質(zhì)分天然和人工兩類，天然障礙物包括礁石、巖峰、淺灘、海草等；人工障礙物有沉船、水下爆炸物、工程遺棄物、漁柵、海上養(yǎng)殖場等。探測內(nèi)容有：障礙物位置、最淺深度或高度、性質(zhì)、形狀和水下延伸范圍，通常以圖形或文字方式表示在海圖或其他航海出版物上。探測方法有：掃海具掃海、側(cè)掃聲納掃海、多波束測深系統(tǒng)全覆蓋探測、海洋磁力儀掃海、測深儀加密測量與潛水員水下探摸等。障礙物性質(zhì)可利用底質(zhì)探測方法，或根據(jù)測深儀、側(cè)掃聲納回波記錄進(jìn)行分析判讀確定。障礙物的位置、形狀、延伸范圍和深度，用水深測量、掃海測量的方法測定。重要的暗礁和沉船的最淺深度，由潛水員直接量取。

⑺海洋水文觀測

對海洋水文要素量值、分布和變化狀況進(jìn)行測量或調(diào)查的方法和技術(shù)。其目的是掌握海洋水文要素運(yùn)動(dòng)、分布或變化規(guī)律。水文觀測活動(dòng)通常按規(guī)定時(shí)間，在選定的海區(qū)、測線或測點(diǎn)上布設(shè)適當(dāng)?shù)膬x器設(shè)備進(jìn)行水文要素測量(為海洋測量數(shù)據(jù)處理提供改正參數(shù)，為海圖編輯出版、海洋水文氣象預(yù)報(bào)、海洋工程設(shè)計(jì)與建設(shè)以及海洋科學(xué)研究提供基礎(chǔ)信息資料。)。內(nèi)容包括：水深、潮位、海流、波浪、鹽度、水溫、泥沙、海冰、水色、海水透明度和海發(fā)光等。觀測方法可分為：①直接觀測。以船舶、浮標(biāo)、潛標(biāo)和水上平臺等為載體，利用儀器設(shè)備中感應(yīng)元件在水文要素變化時(shí)產(chǎn)生的物理、化學(xué)性質(zhì)相應(yīng)變化，利用兩者間的變化關(guān)系和技術(shù)手段直接測量水文要素特性。②遙感觀測。以岸基平臺、飛機(jī)、衛(wèi)星等為載體，利用雷達(dá)、攝影設(shè)備，無接觸、遠(yuǎn)距離地探測并記錄海洋的電磁輻射信息，利用電磁輻射信息與海洋水文要素和環(huán)境條件之間的內(nèi)在關(guān)系，提取或反演海洋水文要素特性。

⑻海洋聲速測量

測定水面至水底垂直剖面上聲波傳播速度的技術(shù)，為研究聲波在海洋中傳播規(guī)律、分析其對聲納設(shè)備的影響提供技術(shù)手段。用于構(gòu)建聲速剖面圖和水聲環(huán)境模型，聲速剖面圖為聲納系統(tǒng)測得的距離(深度)提供聲速改正，提高聲納系統(tǒng)測距(深)精度；水聲環(huán)境模型可預(yù)報(bào)海區(qū)水聲傳播條件、分析聲納作用距離(盲區(qū))以及水聲環(huán)境影響，提高聲納系統(tǒng)工作效能。聲速剖面測量按測量元素可分為直接法和間接法。直接法由聲速測量儀直接測出不同深度層的聲速；間接法由聲速測量儀在下沉過程中不斷測出溫度、鹽度和深度，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，即可計(jì)算出不同深度層的聲速。按海上作業(yè)方式可分為定點(diǎn)式和走航式。定點(diǎn)式聲速剖面測量，是在預(yù)先選定的聲速剖面站位上進(jìn)行聲速剖面測量；走航式聲速剖面測量，是船只在走航過程中實(shí)施聲速剖面測量。

⑼海區(qū)資料調(diào)查

海道測量中為證實(shí)、補(bǔ)充測區(qū)內(nèi)所測資料的真實(shí)情況而進(jìn)行的調(diào)查。內(nèi)容側(cè)重搜集礙航物、助航標(biāo)志、港口設(shè)施、水文氣象等自然地理環(huán)境，通信、交通、運(yùn)輸、錨地、補(bǔ)給等保障條件的詳實(shí)資料，為編制海圖、航海書表和兵要地志等提供參考資料。

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海洋工程測量

海洋工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營等階段的測量工作，為利用、開發(fā)和保護(hù)海洋提供基礎(chǔ)支撐。按區(qū)域可分為海岸工程測量、近岸工程測量和深海工程測量等；按類型可分為海港工程、海底構(gòu)筑物、海底施工、海洋場址、海底路由、海底管線、水下目標(biāo)、疏浚工程、吹填工程、施工定位、水下基槽施工、水工變形與泥沙測量等；按建設(shè)過程可分為①規(guī)劃階段測量。主要提供地形資料和配合地質(zhì)勘探、水文觀測。②工程可行性研究階段測量。測圖比例尺比規(guī)劃階段大，具體技術(shù)指標(biāo)有所提高。也可與規(guī)劃階段測量同時(shí)進(jìn)行。③設(shè)計(jì)階段測量。確定平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程(深度)基準(zhǔn)，測繪較大比例尺地形及水深圖，并提供其他較詳細(xì)的測量資料。④施工階段測量。主要任務(wù)是按照設(shè)計(jì)要求，在實(shí)地準(zhǔn)確標(biāo)定建筑物各部分的平面和高程位置，作為施工和安裝的依據(jù)。⑤竣工驗(yàn)收階段測量。工程驗(yàn)收前的測量，主要內(nèi)容包括水深測量、地形測量、橫斷面測量及固定地物點(diǎn)坐標(biāo)的測定等。⑥運(yùn)營階段測量。進(jìn)行周期性的重復(fù)觀測或自動(dòng)化持續(xù)觀測，即變形監(jiān)測。

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海洋專題測量

針對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)或國防建設(shè)某一專項(xiàng)工程需求開展的海洋測量及調(diào)查工作，為利用、開發(fā)、保護(hù)海洋與維護(hù)海洋主權(quán)等提供基礎(chǔ)支撐。

⑴領(lǐng)海基點(diǎn)測量

為領(lǐng)海基點(diǎn)的選劃、建設(shè)、維護(hù)開展的海岸帶地區(qū)控制測量、海底地形測量、海岸地形測量等工作。包括領(lǐng)海基點(diǎn)選劃和領(lǐng)海基點(diǎn)建設(shè)、維護(hù)等內(nèi)容。主要測定中小比例尺的水深圖和地形圖，用于確定領(lǐng)海基線的整體走勢和擬選劃領(lǐng)海基點(diǎn)的概略位置；在擬選劃領(lǐng)海基點(diǎn)的海岸帶(或島礁)附近，測量大比例尺的水深圖和地形圖，用于精確選取領(lǐng)海基點(diǎn)的位置。

⑵海洋劃界測量

海岸相鄰或相向國家之間為劃分領(lǐng)海、專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)或大陸架邊界開展的海底地形測量。測定擬劃界海域海底地形地貌形態(tài)、主要航道位置、大陸架邊界等地理信息，為海洋劃界提供依據(jù)。

⑶海域使用測量

對涉海項(xiàng)目用海位置、界址、權(quán)屬、面積和用途等進(jìn)行的實(shí)地核定、調(diào)查和測量，為海域管理和海域確權(quán)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是海域使用管理的基礎(chǔ)工作。測量內(nèi)容包括海域使用界址點(diǎn)測量、海域權(quán)屬測量、面積量算及海域使用現(xiàn)狀圖繪制。海域使用測量工作過程分為技術(shù)設(shè)計(jì)、前期準(zhǔn)備、外業(yè)測量與實(shí)地核查、內(nèi)業(yè)整理及成果歸檔五個(gè)階段。

⑷兵要地志調(diào)查

根據(jù)軍事需要對確定地區(qū)自然地理?xiàng)l件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行的勘測和考察，為編寫兵要地志收集和整理資料。調(diào)查項(xiàng)目包括地形、地質(zhì)、交通、通信、水文、氣象，政治經(jīng)濟(jì)狀況，人口、民族、民俗、宗教和歷史，軍事實(shí)力等。主要工作內(nèi)容包括現(xiàn)地考察和調(diào)查研究，對要地察看、勘測和繪圖，人文地理資料收集，內(nèi)業(yè)分析整理，搜集、查閱旁證和歷史資料，必要的計(jì)算、圖形圖像處理，地名、位置和數(shù)據(jù)的核實(shí)確認(rèn)，建立數(shù)據(jù)庫和各類檔案。

⑸海籍測量

對宗海界址點(diǎn)位置、界線和面積等開展的測量工作，為海域使用規(guī)劃、海洋經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、海洋環(huán)境保護(hù)等管理決策提供基礎(chǔ)資料。測量內(nèi)容包括：①平面控制測量。建立高精度的海籍測量平面控制網(wǎng)，滿足常規(guī)測量儀器對沿岸項(xiàng)目用海測量的需要。②宗海界址測量。一般采用GNSS定位法、全站儀極坐標(biāo)法、信標(biāo)差分法、GNSS廣域差分法、GNSS RTK等方法獲取界址點(diǎn)坐標(biāo)。③面積計(jì)算。基于測量海域界線拐點(diǎn)的坐標(biāo)值，利用坐標(biāo)解析法或采用計(jì)算機(jī)專用軟件計(jì)算海域面積。④編制或修訂海籍圖。反映所轄海域內(nèi)的宗海分布情況。⑤繪制宗海圖。宗海圖是海籍測量的最終成果之一，也是海域使用權(quán)證書和宗海檔案的主要附圖，包括宗海位置圖和宗海界址圖。

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海洋遙感測量

遠(yuǎn)距離感知與測量海岸與海洋物質(zhì)性質(zhì)、位置及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的技術(shù)和方法。通過專門的光學(xué)、電學(xué)和聲學(xué)等探測儀器，獲取不同地物對電磁波、聲波的輻射或反射信號，處理并轉(zhuǎn)換為可識別的數(shù)據(jù)、圖形或圖像，從而揭示所探測對象性質(zhì)及變化規(guī)律，可快速高效獲取和更新海洋地理空間數(shù)據(jù)，具有大面積、同步性、整體性、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性等優(yōu)勢。根據(jù)傳感器工作方式劃分為主動(dòng)式遙感和被動(dòng)式遙感；根據(jù)傳感器搭載平臺可分為航天遙感測量、航空遙感測量、海岸遙感測量、海面遙感測量和水下遙感測量等；按照技術(shù)性質(zhì)可分為可見光、多(高)光譜、紅外、微波、海洋聲波遙感測量等。遙感遙測傳感器包括可見光攝像機(jī)、激光雷達(dá)、紅外輻射計(jì)、合成孔徑雷達(dá)、微波散射計(jì)、微波輻射計(jì)、雷達(dá)測高儀等；船載水面或水下遙測設(shè)備尚有浮標(biāo)、聲納、多參數(shù)水文測量與分析儀器等。

⑴航天遙感測量

以衛(wèi)星為載體，通過搭載各種傳感器及GNSS、POS等輔助設(shè)備，獲取海岸、海面、水體和海底地形要素及目標(biāo)信息的技術(shù)方法。通常包括衛(wèi)星遙感海岸地形測量、衛(wèi)星激光掃描海岸地形測量、海洋目標(biāo)衛(wèi)星探測等。

a)衛(wèi)星遙感海岸地形測量

利用航天攝影測量技術(shù)實(shí)施海岸地形測量的理論和技術(shù)。主要用于海洋與陸地相互鄰接地帶大范圍地物地貌的測繪，為編制海岸帶地形圖和海圖提供基礎(chǔ)資料，特別適用于境外乃至全球海岸地形測量。海岸地形衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)包括全色、多光譜、高光譜、合成孔徑雷達(dá)(SAR)等，其測量方式主要包括：①衛(wèi)星遙感測圖：以單片衛(wèi)星影像為主，經(jīng)過幾何糾正、融合增強(qiáng)、鑲嵌配準(zhǔn)等處理，生成正射影像，通過影像判讀、量測、信息提取，制作測繪產(chǎn)品，常用于修編海岸地形圖和海圖；②衛(wèi)星攝影測量：以立體影像為基礎(chǔ)，經(jīng)過影像定向、模型安置、立體測圖、制圖編輯、產(chǎn)品制作等工序，編制測繪產(chǎn)品，用于海岸地形圖測繪和海圖編繪；③合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR)：以SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主，通過多幅SAR影像相位解纏、地理編碼、圖像配準(zhǔn)、干涉相位濾波和高程信息提取等處理，提取高精度ＤＥM數(shù)據(jù)和地表形變信息，支持海岸地形圖編繪和海圖編繪。

b)衛(wèi)星激光雷達(dá)海岸地形測量

利用衛(wèi)星平臺搭載激光雷達(dá)(LiDAR)實(shí)施海岸地形測量的理論和技術(shù)。作為主動(dòng)式遙感的一種目標(biāo)三維空間信息探測方式，通過測定激光在傳感器與目標(biāo)物體之間的傳播距離，結(jié)合衛(wèi)星平臺位置及激光束方向信息，獲得目標(biāo)的精確測定，可為海島、灘涂、境外海岸帶等困難區(qū)域提供高質(zhì)量、高精度的激光多波束點(diǎn)云數(shù)據(jù)。激光雷達(dá)根據(jù)工作模式不同分為線性體制(多為掃描式脈沖全波形探測)激光雷達(dá)和單光子體制(光子計(jì)數(shù)探測)激光雷達(dá)。傳統(tǒng)線性探測體制激光測高儀(如美國ICESat的地球科學(xué)激光高度計(jì)系統(tǒng)GLAS)獲取的數(shù)據(jù)已在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但其探測體制技術(shù)特點(diǎn)限制了星載激光測高儀測繪性能的進(jìn)一步提升，難以滿足更高精度、更高密度的測繪要求。單光子激光雷達(dá)采用高重頻、微脈沖、窄脈寬、低能量的激光器，其靈敏度相比于傳統(tǒng)線性探測器提高了2～3個(gè)數(shù)量級，具有多波束、高精度、小體積、輕質(zhì)量等諸多優(yōu)勢，已成為目前國際上最先進(jìn)的主動(dòng)式激光雷達(dá)探測技術(shù)。2018年美國發(fā)射ICESat-2衛(wèi)星，其搭載的先進(jìn)地形激光測高儀系統(tǒng)(ATLAS)便是采用微脈沖多波束光子計(jì)數(shù)的激光雷達(dá)技術(shù)。

c)海洋目標(biāo)衛(wèi)星探測

利用衛(wèi)星上的遙感設(shè)備對海面和水下物體目標(biāo)進(jìn)行探測的技術(shù)。依托我國自研的“天繪”“資源”“高分”“海洋”等系列對地觀測衛(wèi)星以及國外公開的各類衛(wèi)星資源，利用衛(wèi)星搭載的可見光、多光譜(高光譜)、SAR、紅外等探測器獲取的圖像數(shù)據(jù)，快速、高效地探測水下天然和人工物體、船舶和船只尾跡等目標(biāo)。

⑵航空遙感測量

以有人飛機(jī)、無人機(jī)等為移動(dòng)載體，通過搭載各種傳感器及GNSS、POS等輔助設(shè)備，獲取海岸、海面、水體和海底地形要素及目標(biāo)信息的技術(shù)方法。

a)海岸地形航空攝影測量

利用航空攝影測量技術(shù)實(shí)施海岸地形測量的理論和技術(shù)。包括常規(guī)陸地地形航空攝影測量和雙介質(zhì)淺海地形航空攝影測量，主要用于海洋與陸地相互鄰接地帶大范圍地物和地貌的測繪，為編制海岸帶地形圖和海圖提供基礎(chǔ)資料。測量工序包括：①航空攝影：包括測區(qū)踏勘、資料收集、技術(shù)設(shè)計(jì)、飛行作業(yè)、數(shù)據(jù)質(zhì)檢、補(bǔ)攝等作業(yè)環(huán)節(jié)，攝影航線布設(shè)以海岸線走勢為主，增加航向重疊度和旁向重疊度，保證像片間連接點(diǎn)數(shù)量與立體像對覆蓋性，航攝時(shí)間盡量選擇低潮期。②控制測量：包括像控測量方案設(shè)計(jì)、首級控制測量、像控點(diǎn)測量等環(huán)節(jié)，根據(jù)海岸地形特征布測相應(yīng)控制點(diǎn)。③像片調(diào)繪：側(cè)重海岸線、干出灘、航行方位物、岸灘性質(zhì)等要素調(diào)繪，對重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤└叱虦y量、淺海水下地形測量。④水位控制：航空攝影時(shí)進(jìn)行水位觀測，獲取瞬時(shí)水邊線高程信息，增加空中三角測量的約束條件。⑤空中三角測量：結(jié)合控制測量獲取的控制點(diǎn)與航攝瞬間的水位線，通過相對定向與絕對定向構(gòu)建立體模型。⑥立體測圖：對定向后立體模型實(shí)施立體測圖，采集地物、地貌信息，突出海圖要素，繪制高精度測繪產(chǎn)品。海岸地形航空攝影測量以GNSS輔助的稀少控制測量模式為主。

b)海岸地形機(jī)載激光探測

以有人飛機(jī)、無人機(jī)等為移動(dòng)載體，利用激光脈沖對陸地和水體進(jìn)行測量的技術(shù)。其原理是應(yīng)用激光相干性、單色性及其脈沖窄、功率大、散度小等特性，通過紅綠兩束激光分別測量飛機(jī)到海面(地面)和海底的距離，通過計(jì)算距離差來獲得陸地和水深信息。機(jī)載激光探測屬于全覆蓋測量技術(shù)，飛機(jī)底部預(yù)留有激光掃描窗口，以便發(fā)射器發(fā)射和接收激光脈沖。為確保全覆蓋測量，相鄰兩條測帶應(yīng)有一定重疊。其探測能力主要受水質(zhì)透明度、激光器的平均功率、飛行高度等因素影響，有效測量深度取決于光束在海水中的衰減程度(海水混濁度)、測深精度、激光脈沖持續(xù)時(shí)間和發(fā)射功率等因素。其技術(shù)優(yōu)勢是效率高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，主要適用于淺水區(qū)大面積的高效率、高精度的海底地形地貌測量，特別適應(yīng)于船只無法到達(dá)危險(xiǎn)海區(qū)實(shí)施測量，并具有在岸線附近同時(shí)進(jìn)行水下和岸線地形測量能力，可實(shí)施陸海一體化無縫測量，是多波束測深技術(shù)的有力補(bǔ)充。

⑶海岸遙感測量

以車載平臺、單兵便攜平臺等為移動(dòng)載體，通過搭載CCD相機(jī)、LiDAR等傳感器及GNSS、POS等輔助設(shè)備，獲取海岸地形要素及目標(biāo)信息的技術(shù)方法。車載海岸遙感測量平臺以無控方式沿設(shè)計(jì)路線進(jìn)行快速機(jī)動(dòng)測繪作業(yè)，測量區(qū)域覆蓋車輛可以到達(dá)的沿岸陸地、海岸及部分干出灘，獲取沿跡DEM、DLG、DMI、激光點(diǎn)云及方位物等測量成果。基于單兵背負(fù)和手推車等方式搭載輕便易攜的單兵測量傳感器，可靈活實(shí)現(xiàn)人可到達(dá)的海岸帶區(qū)域海岸、干出灘、海岸線及碎部點(diǎn)等地物與野外調(diào)繪作業(yè)，可獲取控制點(diǎn)、碎部點(diǎn)、調(diào)繪成果與可量測全景影像，是車載海岸遙感測量平臺的有效補(bǔ)充。

⑷海面遙感測量

以海面(有人/無人)船只等為移動(dòng)載體，通過搭載各種傳感器及GNSS、POS等輔助設(shè)備，獲取海岸、海面、水體和海底地形等要素及目標(biāo)信息的技術(shù)方法。利用遙感設(shè)備非接觸、面掃測特點(diǎn)，集成多波束、激光掃描儀、穩(wěn)定平臺、POS等于一體，安裝在測量船或氣墊船上，形成水上水下一體化移動(dòng)測量系統(tǒng)，同步實(shí)現(xiàn)水深及岸邊地形的測量，尤其適應(yīng)于堤壩、碼頭等水域，但在一般淺灘地帶則存在測量盲區(qū)。

⑸水下遙感測量

以水下潛器(AUV)、單兵便攜平臺等為移動(dòng)載體，通過搭載各種傳感器及定位、定姿等輔助設(shè)備，獲取海底地形、底質(zhì)等測量要素及水體目標(biāo)信息的技術(shù)方法。水下遙感測量可抵近目標(biāo)物實(shí)施探測，是海面遙感測量的有效補(bǔ)充手段。海面聲納成像雖可滿足對近場目標(biāo)和環(huán)境信息獲取的需要，但存在分辨率低、對細(xì)微特征難以捕捉等不足，聲納成像系統(tǒng)常與水下光學(xué)成像系統(tǒng)(相機(jī))配套使用，即利用二維聲納成像系統(tǒng)快速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，再利用光學(xué)成像系統(tǒng)接近目標(biāo)，獲取分辨率和清晰度更高的目標(biāo)圖像，但水下光學(xué)成像質(zhì)量受水質(zhì)影響較大，只能在清澈海水環(huán)境下應(yīng)用。

⑹遙感信息反演

利用光學(xué)、微波等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)按照一定的數(shù)學(xué)模型反演海洋幾何(水深、地形)信息的技術(shù)方法，用于海岸帶、海島礁周邊淺水區(qū)域概略水深及大洋大尺度水下幾何信息的探測，是常規(guī)測量技術(shù)的有效補(bǔ)充。反演方法主要有：①基于物理光學(xué)的多光譜(高光譜)遙感影像淺水深反演。利用光波通過水體呈指數(shù)衰減的規(guī)律，構(gòu)建遙感圖像與不同水深回波強(qiáng)度之間的映射關(guān)系，通過建立相應(yīng)模型來反演水深。②基于合成孔徑雷達(dá)(SAR)圖像和海洋流體動(dòng)力學(xué)的水深反演。利用SAR圖像探測的海面后向散射強(qiáng)度與海表層流場、淺海地形的相關(guān)關(guān)系，構(gòu)建SAR圖像與淺海水下地形之間的映射方程，通過建立相應(yīng)模型來反演水深。③基于衛(wèi)星測高技術(shù)的大洋海底地形反演。將衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)經(jīng)過改正、濾波、平差、頻譜分析等處理，獲取海面高度數(shù)據(jù)，計(jì)算海洋大地水準(zhǔn)面和海面地形，反演海洋重力異常，進(jìn)而反演大洋海底地形，可用于200m以深大尺度海底地形探測。由于受水體特性復(fù)雜、環(huán)境動(dòng)態(tài)變化等因素影響，水深反演模型的普適性與精度有待于提高。

結(jié)束語

學(xué)科發(fā)展是科技進(jìn)步的重要基礎(chǔ)，是國家科技競爭力的重要體現(xiàn)。海洋測量學(xué)作為人們認(rèn)知海洋的基礎(chǔ)學(xué)科，在海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略推進(jìn)實(shí)施過程中其地位愈發(fā)重要、作用愈發(fā)凸顯。本文在分析海洋測量學(xué)科內(nèi)涵與探測要素基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了海洋測量學(xué)科體系構(gòu)架，建立了海洋測量專業(yè)能力分析方法，為全方位、多視角描述分析學(xué)科專業(yè)體系提供方法指導(dǎo)。

根據(jù)海洋測量作業(yè)要求，梳理分析了通用測量流程與涉及的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，并按照學(xué)科體系以信息感知獲取為重點(diǎn)詳細(xì)評述了海洋測量學(xué)各專業(yè)的概念定義、研究意義及測量技術(shù)方法，系統(tǒng)展示了海洋測量學(xué)科全貌以及專業(yè)研究內(nèi)容與技術(shù)方法，為明晰海洋測量學(xué)科專業(yè)內(nèi)涵、拓寬理論視野、提升思維層次、促進(jìn)學(xué)科建設(shè)以及推動(dòng)事業(yè)發(fā)展提供理論參考和技術(shù)支撐。

END

來源：溪流之海洋人生；文章來自《海洋測繪》（2021年第2期）

作者簡介：申家雙，河南新鄉(xiāng)人，正高級工程師，博士生導(dǎo)師，主要從事海洋測量與遙感測繪技術(shù)研究