海洋測繪考試提綱.doc

1.海洋地形分為:海岸帶、大陸邊緣和大洋底。海岸帶:是海陸交互的地帶,是在波浪潮汐和海流等作用下形成的。組成:海岸、海灘及水下岸坡。大陸邊緣:是大陸和大洋連接的邊緣地帶。組成：大陸架、大陸坡、大陸隆及海溝。大洋底:是大陸邊緣之間的大洋全部部分。組成：大洋中脊，大洋盆地。海岸:就是陸地和海洋相互作用,相互交界的地帶。海岸線:是近似于多面平均大潮高潮的痕跡所形成的水陸分界線。2.海洋資源:海洋能；海洋礦物資源，海洋生物資源。3.海洋測繪:是海洋測量和海圖繪制的總稱，是一門對海洋表面及海底的形狀和性質參數進行準確的測定和描述的科學。主要內容:海洋大地測量、水深測量、海洋工程測量、海底地形測量、障礙物探測、水溫要素釣場、海洋重力測量、海洋磁力測量、海洋專題測量、海區(qū)資料調查；以及各種海圖、海圖集、海洋資料的編制和出版，海洋地理信息的分析處理及應用。海洋測繪的任務:科學任務:1.為了研究地球形狀提供更多的數據資料;2.為研究海底地質的構造運動提供必要的資料;3.為海洋環(huán)境研究工作提供測繪保障。實用性任務:主要指的是對各種不同的海洋開發(fā)工程，提供它們所需要的海洋測量服務工作。服務對象：海洋自然資源的勘測和離岸工程；航運；救援與航道；濟南工程；漁業(yè)捕撈；其他海底工程（海底電纜）；海上劃界；海洋地理信息系統(tǒng)。4.海洋測量分為：海洋重力測量，海洋磁力測量，海水面的測定，大地控制與海底控制測量，定位、測深、海底地形勘測和制圖等海洋測量的特點:海洋測量中垂直坐標（即船體之下的深度）是和船體的平面位置同步測定的;海洋控制點設置相當困難，海洋測量中的測量作用距離比陸地長得多;海上測站點是在運動中測定的,采取連續(xù)觀測方式,并隨時將結果轉換成點位,精度不如陸上的;在海水中采用聲波作為信號源，且此時聲波受海水溫度、鹽度和深度的影響;海上測定的結果是海底某點低于大地水準面的多少，所測水深受潮汐、海流和溫度的影響;由于測量工作必須在不斷運動中進行，因此就點而言，無法進行重復觀測。為提高精度，常在一條船上采用不同的儀器系統(tǒng)或同一系統(tǒng)的多臺儀器進行測量；必須將時間當做另一維坐標來考慮，或用同步觀測法消除。5.海洋控制網包括:以固定浮標為控制點的控制網,海岸控制網,島嶼控制網,島嶼-陸地控制網。海面大地測量控制網布設:采用的幾何圖形于陸地上大地網基本相同，通常采用三角形網，四邊形網，中點多邊形網等。海底控制點：由固設與海底的中心標石和水聲照準標志組成。海底控制點坐標的測定的步驟：海底控制點的定標:當水聲聲標按布設網設計方案投入海底后，要對控制點的深度，相互間距離以及方位進行測定。1.海底控制點深度的測定;2.海底控制點間距離的測量;3.海底控制點方位的測定.海底控制點坐標的測定:1.單個海底控制點坐標的測定:a）兩點交會法;b）最近路徑點測定法;c）三點空間交會法;d）距離差法.2.利用GPS實現(xiàn)海底控制點坐標的聯(lián)測。已知控制點,確定目標須滿足:測量船必須位于作為海底控制點的水聲聲標的有效位置;至少需要三個這樣的控制點6.與海洋測量密切相關:海水溫度、鹽度、密度、海水透明度、水色、抄襲、潮流以及海洋波動。1.潮汐：受月球和太陽吸引力的作用，海水產生一種規(guī)律性的升降運動。產生原因：由于地球上各點距離月球和太陽的相對位置不同引起海綿升降現(xiàn)象。潮高：從某一基準面量至海綿的高度。 潮差：兩個相鄰的高潮和低潮的水位高度差。潮汐觀測：通常稱為水位觀測，又稱驗潮。目的：是為了了解當地的潮汐性質，應用所獲得的潮汐觀測資料，計算該地區(qū)的潮汐調和常數、平均海平面、深度基準面、潮汐預報以及提供不同時刻的水位改正數，供給有關軍事、交通、水產、鹽業(yè)、測繪等部門使用。方式:水尺驗潮;井式自記驗潮儀驗潮;超聲波潮汐計 ;壓力試驗潮儀 ;GPS在航潮位測量。2.海洋聲學:主要是研究聲波在海洋中傳播的特性，規(guī)律和利用聲波探測海洋的科學。是海洋學和聲學的邊緣科學，也是物理海洋學的分支。基本內容：聲在海水中傳播的規(guī)律和海洋環(huán)境條件對聲傳播的影響，包括不同水文和地質條件下聲波的傳播規(guī)律，海水對聲的實收，聲波的起伏，散射和海洋噪聲等；利用聲波探測海洋；海洋聲學技術和儀器海水中的聲速：隨溫度、鹽度和壓力而,是壓力或深度的線性函數,溫度、鹽度的非線性函數。可以用聲速剖面來描述。3.海水表層:低緯度海區(qū)水溫高，高緯度海區(qū)水溫低，水溫一般隨深度的增加而降低。聲速剖面:亦稱“聲速垂直分布”，反映的是聲速沿深度的變化規(guī)律。聲速梯度:聲速隨著深度的相對變化率，即單位深度的聲速的相對變化量。聲波減弱的因素：幾何衰減，散射衰減；海水對聲波的吸收。4.聲波傳播特性：聲波在兩種介質的界面上或同一種介質性質發(fā)生變化時會發(fā)生發(fā)射和折射，且符合反射、折射定律；由于海洋中每點的溫度、鹽度以及壓力是不同的，因而聲波在海水中的傳播聲速也是變化的，聲波穿過不同的水層而產生折射和反射現(xiàn)象，且服從折射定律。折射后的聲線是向聲速減小的方向彎曲。聲波在兩種介質的界面處也會發(fā)生反射。5.聲速獲得方法：直接法，間接法。直接法：就是利用聲速剖面儀直接測定聲速。凡通過測量聲速在某一固定距離上傳播的時間或相位，從而直接計算該深度層海水勝訴的方法均稱為直接聲速測定。有：脈沖時間法，干涉法，向違法和脈沖循環(huán)法等。6.深度基準面:定義在當地平均海平面之下,使得瞬時海平面可以但很少低于該面,在海道測量中比較常用的基準一般采用當地深度基準面,我國目前法定的深度基準面是理論深度基準面。常采用深度基準(起算面）:海圖深度基準面(保守水深）;平均深度基準面（平均水深）。垂直基準:陸地高程與海洋深度都需要固定的起算面，統(tǒng)稱這些垂直坐標的參考面為垂直基準。包括：高程基準和水深基準。平均海平面：指某一海域一定時期內海水面的平均位置。是大地測量中的高程起算面。7.水位改正：是將測得的瞬時深度轉化為一定基準上的較為穩(wěn)定數據的過程，是海道測量測深數據處理的一項重要工作。目的:盡可能消除側身數據中的海洋潮汐影響,將測深數據轉化為以當地深度基準面為基準的水深數據。8.聲納:是利用水下聲信息進行探測,識別,定位,導航和通信的系統(tǒng).分為:主動聲吶,被動聲吶工作流程基本組成：聲信號，傳播介質，被探測目標，聲納設備。主動聲納流程：發(fā)生系統(tǒng)發(fā)射攜帶一定信息的聲信號，在海水中傳播時如遇到障礙物，產生回聲僧信號；在某一方向上的回聲信號傳到接收基陣，并將其轉為電信號，經處理器處理后送到判決其，根據預先確定的原則，最后顯示判斷結果。被動聲納流程：通過接受被探測目標的輻射噪聲，來實現(xiàn)水下目標探測。1.水聲定位系統(tǒng):通常由船臺設備和若干水下設備組成。船臺設備:有發(fā)射接收和測距功能的控制顯示設備,置于船底或船后“拖魚”內的換能器以及水聽器陣。水下設備：主要是聲學應答器基陣。換能器:是一種聲電轉換器,根據需要使聲振蕩和電振蕩相互轉換,為發(fā)射(接受)信號服務，起水聲天線的作用。水聽器:本身不發(fā)生聲信號,只接受聲信號。只接受信號,通過換能器將接受的聲信號變?yōu)殡娦盘?輸入接收機中。應答器:既能接收聲信號,還能發(fā)生不同于所接受聲信號頻率的應答信號,是水聲定位系統(tǒng)的主要水下設備。定位方式：測距定位方式：船臺發(fā)射機通過船底轉換器向水下應答器發(fā)射聲脈沖信號，應答器接受后即發(fā)回一個應答聲脈沖信號，接收機記錄兩信號的時間間隔，以此計算船至水下應答器間距測向定位方式：船臺上除換能器外,還在船的兩側各安置一個水聽器。先由換能器發(fā)射詢問信號,應答器接受后,發(fā)射應答信號,水聽器和換能器均可接受。如果船首線在應答器正上方,信號相位差為零。2.回聲測深儀:利用聲波在水中的傳播特性測量水體深度的技術。設時間為t,換能器吃水深D,水深H=0.5Ct+D。原理：聲波在均勻介質中做勻速直線傳播，在不同界面上產生反射，利用這一原理，選擇對水的穿透能力最佳、頻率在1500Hz附近的超聲波，在海面垂直向海底發(fā)生聲信號，并記錄從聲波 發(fā)生到信號由水底返回的時間間隔，通過模擬或直接計算，測定水體的深度。 過程:安裝在測量船下的發(fā)生換能器,垂直向水下發(fā)射一定頻率的聲波脈沖，以聲速C在水中傳播到水底,經反射或散射返回,被接收機換能器所接收。組成：發(fā)電機，接收機，發(fā)射換能器，解說換能器，顯示設備，和電源部分。3.側掃聲納：將轉換器向船的一側傾斜,形成扇形測區(qū)覆蓋,其水平波束寬度很窄(1-2),垂直平波束寬度很寬(40左右),以這樣的波束對海底掃描。原理：利用回聲測深原理探測海底地貌和水下物體的設備。其換能器陣裝在船殼內或拖曳體中，走航時向兩側下方發(fā)射扇形波束的聲脈沖。波束平面垂直于航行方向，沿航線方向束寬很窄，垂直于航線方向較寬。工作時發(fā)射的聲波投射在海底的區(qū)域呈長條形，換能器陣接受來自照射地區(qū)各點的反射信號，經放大、處理和記錄，在記錄紙上顯示海底圖像?；夭ㄐ盘枏姷哪繕藞D像較黑，照不到的影區(qū)圖像很淡。根據影區(qū)的長度可以估算目標高度。目的:大洋底勘探;海底地貌和底質探測。海底地貌的探測通過海底地貌探測儀來實現(xiàn)，常采用側掃聲納系統(tǒng)。4.機載激光測深原理：從飛機上海面發(fā)射兩種波段的激光，其中一種為波長1064nm的紅外光，另一個為532nm的綠光，紅外光被海面反射，綠光則投射到海水中，到達海底后被反射回來。兩種反射激光被接收的時間差等于激光從海面到海底傳播時間的2倍。5.測線布設考慮因素:測線間隔、測線方向。測深密度:指同一測深線上水深點之間所取的間隔。測深線的間隔:主要根據對所測海區(qū)的需求,海區(qū)的深度、底質、地貌起伏的狀況,以及測深儀器的覆蓋范圍而定。主測線間隔為圖上10mm,螺旋形一般為圖上2.5mm,輻射形10mm,大于圖上2.5mm布設方向基本原則:有利于完善的顯示海底地貌;有利于發(fā)現(xiàn)航行障礙物;有利于工作。多波束測深,側掃聲納,激光測深和其他掃海系類還要考慮：測量載體的機動性,安全性,最小的測量時間等問題。1.海洋磁力測量:是測定海上地磁要素的工作，主要采用:磁力儀或磁力梯度儀。形式:在無磁性船上安裝地磁儀器;用普通船只拖曳磁力儀在海洋上測量;把海底磁力儀沉入海底進行測量.2.衛(wèi)星海洋遙感:以海洋及海洋帶作為檢測對象的遙感技術,包括電磁波遙感和聲波遙感。衛(wèi)星海洋遙感是以為衛(wèi)星平臺觀測和研究海洋的分支學科。聲波遙感應用于:海洋動力學、海洋天氣與氣候，漁業(yè)研究以及海洋服務和污染檢測。電磁波遙感應用于:測得海水中葉綠素等的濃度，測量淺海海底地貌和島礁，探測海洋溫度、海流、鹽度等性質與現(xiàn)象。3.海洋工程測量包括：海岸工程、近岸工程、深海工程、水下工程