海洋地形測量

1、 5-1 5-1 海道測量海道測量5-2 5-2 航海圖及使用航海圖及使用5-3 5-3 海底地形測量海底地形測量5-4 5-4 其他海洋測量其他海洋測量5-5 5-5 水上測量軟件系統(tǒng)水上測量軟件系統(tǒng)5-6 5-6 海洋測量信息采集處理技術(shù)海洋測量信息采集處理技術(shù)第第5章章 海底地形測量海底地形測量一、海道測量的定義一、海道測量的定義 以以保證航行安全保證航行安全為目的而對海洋水體和水下地形進(jìn)行為目的而對海洋水體和水下地形進(jìn)行測量和調(diào)查的工作測量和調(diào)查的工作, ,也稱也稱水道測量水道測量或或航道測量航道測量。測量獲得的。測量獲得的水區(qū)的各種資料，可用于編制水區(qū)的各種資料，可用于編制航海圖航海

2、圖等。等。二、海道測量的內(nèi)容二、海道測量的內(nèi)容 海道測量的內(nèi)容包括控制測量、海道測量的內(nèi)容包括控制測量、岸線地形測量岸線地形測量、水深、水深測量、測量、海洋底質(zhì)探測海洋底質(zhì)探測、海洋水文觀測、助航標(biāo)志的測定、海洋水文觀測、助航標(biāo)志的測定、海海區(qū)資料的調(diào)查區(qū)資料的調(diào)查以及以及航行障礙物的測定航行障礙物的測定等。等。5-1 海道測量海道測量海洋底質(zhì)探測：海洋底質(zhì)探測：目的是識別水底表層結(jié)構(gòu)，為航船目的是識別水底表層結(jié)構(gòu)，為航船選擇選擇錨泊點(diǎn)錨泊點(diǎn)或潛艇或潛艇選擇座底點(diǎn)提供資料選擇座底點(diǎn)提供資料。在缺乏航行定。在缺乏航行定位手段的區(qū)域，還可通過底質(zhì)采樣位手段的區(qū)域，還可通過底質(zhì)采樣判斷船舶概位判斷船

3、舶概位。底質(zhì)。底質(zhì)結(jié)構(gòu)一般通過用機(jī)械采泥器（如柱狀采樣器）獲取底質(zhì)結(jié)構(gòu)一般通過用機(jī)械采泥器（如柱狀采樣器）獲取底質(zhì)樣品，或結(jié)合回聲測深儀、側(cè)掃聲吶和海底表層剖面儀樣品，或結(jié)合回聲測深儀、側(cè)掃聲吶和海底表層剖面儀的回波記錄，分析不同底質(zhì)的平面和剖面分布而獲知。的回波記錄，分析不同底質(zhì)的平面和剖面分布而獲知。海區(qū)資料調(diào)查：海區(qū)資料調(diào)查：對測區(qū)內(nèi)同航行有關(guān)的對測區(qū)內(nèi)同航行有關(guān)的氣象、交通氣象、交通等要素的現(xiàn)時和歷史情況作全面系統(tǒng)的調(diào)查研究和分析等要素的現(xiàn)時和歷史情況作全面系統(tǒng)的調(diào)查研究和分析整理。整理。5-1 海道測量海道測量三、海道測量的分類三、海道測量的分類 根據(jù)測區(qū)距海岸的遠(yuǎn)近、水下地形的復(fù)雜

4、狀況和制圖的根據(jù)測區(qū)距海岸的遠(yuǎn)近、水下地形的復(fù)雜狀況和制圖的要求，海道測量通常分港灣測量、沿岸測量、近海測量和遠(yuǎn)要求，海道測量通常分港灣測量、沿岸測量、近海測量和遠(yuǎn)海測量海測量4 4類類。 港灣測量、沿岸測量、近海測量和遠(yuǎn)海測量所得海圖的港灣測量、沿岸測量、近海測量和遠(yuǎn)海測量所得海圖的比例尺和精度要求逐漸降低。比例尺和精度要求逐漸降低。5-1 海道測量海道測量5-1 海道測量海道測量二二 測定航行障礙物測定航行障礙物 航行障礙物的種類：航行障礙物的種類：礁石礁石、淺灘、沉船、鉆井遺棄的、淺灘、沉船、鉆井遺棄的鋼管、戰(zhàn)時布設(shè)的水雷等。鋼管、戰(zhàn)時布設(shè)的水雷等。 航行障礙物測定的內(nèi)容：航行障礙物測定

5、的內(nèi)容：準(zhǔn)確位置、最淺深度、性質(zhì)準(zhǔn)確位置、最淺深度、性質(zhì)和延伸范圍和延伸范圍 航行障礙物測定的方法：航行障礙物測定的方法：掃海測量，即用機(jī)械掃海具掃海測量，即用機(jī)械掃海具或側(cè)掃聲吶，在一定的海區(qū)或側(cè)掃聲吶，在一定的海區(qū)內(nèi)進(jìn)行面的探測。內(nèi)進(jìn)行面的探測。三三 側(cè)掃聲納側(cè)掃聲納 側(cè)掃聲納測量是現(xiàn)階段掃海測量、應(yīng)急測量、掃測障礙物的重要手段。它具有分辨率高反映海底地形徹底等單波束多波束設(shè)備所不具備的優(yōu)點(diǎn)，是目前尋找水下障礙物最有效的方法之一。 隨著聲學(xué)、干涉技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在出現(xiàn)了新型測深側(cè)掃聲納，它能夠測量出海底的高分辨三維成像，能夠測量海底地形地貌的細(xì)微構(gòu)造，可以同時獲得等深線圖和地貌圖

6、的兩大類內(nèi)容。 側(cè)掃聲納測量系統(tǒng) 5-1 海道測量海道測量目標(biāo)定位(Target Location) 海底特征的確定(Determination of Seabed Configuration) 石油工業(yè)應(yīng)用(Petroleum Industry Applications)疏浚(Dredging)掃雷（Minehunting）環(huán)境應(yīng)用(Environmental Applications)漁業(yè)（Fisheries） 側(cè)掃聲納側(cè)掃聲納5-1 海道測量海道測量StarFish 405H 側(cè)掃聲納（英國Tritech公司） 側(cè)掃聲納側(cè)掃聲納側(cè)掃聲納技術(shù)運(yùn)用海底地物對入射聲波反向散射的原理來探測海底形

7、態(tài)，側(cè)掃聲吶技術(shù)能直觀地提供海底形態(tài)的聲成像，在海底測繪、海底地質(zhì)勘測、海底工程施工、海底障礙物和沉積物的探測，以及海底礦產(chǎn)勘測等方面得到廣泛應(yīng)用。 側(cè)掃聲納的基本工作原理與側(cè)視雷達(dá)類似，側(cè)掃聲納左右各安裝一條換能器線陣，首先發(fā)射一個短促的聲脈沖，聲波按球面波方式向外傳播，碰到海底或水中物體會產(chǎn)生散射，其中的反向散射波（也叫回波）會按原傳播路線返回?fù)Q能器被換能器接收，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成一系列電脈沖。 5-1 海道測量海道測量確定海岸線的位置確定海岸線的位置5-1海道海道測量測量海圖按內(nèi)容可分為：普通海圖、專題海圖和航海圖三大類。5-2航海圖及使用航海圖及使用海圖的描繪對象是海洋及其毗鄰的陸地，海洋

8、地形測量的常規(guī)方法則是利用船艇進(jìn)行海洋水深測量的方法，其測量定位精度相對于陸地來說要低得多，所用儀器主要是光學(xué)儀器，海洋測量的外業(yè)成果主要是記錄紙、磁帶、文字?jǐn)?shù)據(jù)海圖的內(nèi)容可歸結(jié)為六大要素：n海岸 n海底地貌 n航行障礙物 n助航標(biāo)志 n水文n及各種界線 5-2航海圖及使用航海圖及使用電子海圖 ECDIS5-2航海圖及使用航海圖及使用二二 航海圖印色航海圖印色普通海圖普通海圖 藍(lán)色表示水域 顏色從淺到深 表示水域也是從淺到深航海圖航海圖 藍(lán)色越深水域越淺，深藍(lán)色有提示作用5-2航海圖及使用航海圖及使用導(dǎo)航軟件 三三 航海圖的使用航海圖的使用5-2航海圖及使用航海圖及使用海底地形測量是確定海底地

9、形測量是確定海底地貌和海底地貌和海底地物海底地物情況，并將有情況，并將有關(guān)要素展繪在圖紙上。關(guān)要素展繪在圖紙上。海底地形測量所繪制的海底地形測量所繪制的地形圖地形圖是海洋研究、國防和經(jīng)濟(jì)是海洋研究、國防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)所必需的基礎(chǔ)資料。建設(shè)所必需的基礎(chǔ)資料。 5-3海底地形測量海底地形測量一、海底地形測量布點(diǎn)形式與定位方式一、海底地形測量布點(diǎn)形式與定位方式1 1、布點(diǎn)形式、布點(diǎn)形式測深線測深線2 2、定位方式、定位方式（1 1）交會定位）交會定位（2 2）GPSGPS定位定位5-3 海底地形測量海底地形測量二、海底地形測深線布設(shè)二、海底地形測深線布設(shè)測深線可以分：測深線可以分：主測深線、補(bǔ)充測深線和

10、檢查測深線主測深線、補(bǔ)充測深線和檢查測深線。（1 1）主測深線是測深線的主體，它擔(dān)負(fù)著探明整個測）主測深線是測深線的主體，它擔(dān)負(fù)著探明整個測區(qū)海底地形的任務(wù)，主測深線的間隔一般為圖上區(qū)海底地形的任務(wù)，主測深線的間隔一般為圖上1cm 1cm ；（2 2）補(bǔ)充測深線起著彌補(bǔ)主測深線的作用；）補(bǔ)充測深線起著彌補(bǔ)主測深線的作用；（3 3）檢查測深線是檢查以上測深線的水深測量質(zhì)量，）檢查測深線是檢查以上測深線的水深測量質(zhì)量，以保證水深測量的精度。以保證水深測量的精度。5-3 海底地形測量海底地形測量水流方向主測深線可采用如下方向布設(shè)主測深線可采用如下方向布設(shè)（1 1）垂直于水流軸線方向）垂直于水流軸線方

11、向測深線垂直于水流方向，使測深線正好通過測深線垂直于水流方向，使測深線正好通過地貌變化地貌變化比較劇烈和有代表性比較劇烈和有代表性的地方，有利于全面如實(shí)地反映測的地方，有利于全面如實(shí)地反映測區(qū)的海底地形。區(qū)的海底地形。 5-3 海底地形測量海底地形測量（2 2）與水流軸線成）與水流軸線成4545角方向角方向通常用于狹窄海道和可能存在礁石、水下沙洲或其它障通常用于狹窄海道和可能存在礁石、水下沙洲或其它障礙物地區(qū)的水深測量。礙物地區(qū)的水深測量。由于斜距大于平距，因而它比垂直于由于斜距大于平距，因而它比垂直于水流軸線的測深線容納的水深點(diǎn)更多，有利于反映狹窄海道水流軸線的測深線容納的水深點(diǎn)更多，有利于

12、反映狹窄海道的地形的地形。水流方向5-3 海底地形測量海底地形測量（3 3）輻射線方向）輻射線方向大多用于島嶼的延伸部分或孤立的島嶼周圍的水域。大多用于島嶼的延伸部分或孤立的島嶼周圍的水域。輻輻射線方向布設(shè)使測深線間距內(nèi)密外疏射線方向布設(shè)使測深線間距內(nèi)密外疏，近島部分水深點(diǎn)較密，近島部分水深點(diǎn)較密, ,這不僅有利于暗礁、淺灘的發(fā)現(xiàn)，而且，也有利于選擇適宜這不僅有利于暗礁、淺灘的發(fā)現(xiàn)，而且，也有利于選擇適宜的靠船及登陸地點(diǎn)。的靠船及登陸地點(diǎn)。5-3 海底地形測量海底地形測量在重要航道上布設(shè)補(bǔ)充測深線有兩種方法：在重要航道上布設(shè)補(bǔ)充測深線有兩種方法：（1 1）補(bǔ)充測深線方向與主測深線方向一致，間距

13、則根據(jù)需要）補(bǔ)充測深線方向與主測深線方向一致，間距則根據(jù)需要而定；而定；（2 2）補(bǔ)充測深線方向和主測深線方向垂直，即沿航道方向布）補(bǔ)充測深線方向和主測深線方向垂直，即沿航道方向布設(shè)。中間一條測深線應(yīng)和航道中心線重合，兩側(cè)的測深線則根據(jù)設(shè)。中間一條測深線應(yīng)和航道中心線重合，兩側(cè)的測深線則根據(jù)航道寬度均勻平行布設(shè)。航道寬度均勻平行布設(shè)。5-3 海底地形測量海底地形測量5-3 海底地形測量海底地形測量檢查測深線布設(shè)：檢查測深線布設(shè)：檢查測深線方向應(yīng)盡量與主測深線方向垂直，分布均勻，檢查測深線方向應(yīng)盡量與主測深線方向垂直，分布均勻，長度應(yīng)不少于主測深線總長的長度應(yīng)不少于主測深線總長的5%5%。三、導(dǎo)

14、標(biāo)放樣三、導(dǎo)標(biāo)放樣為了使測量船能沿著所設(shè)計好的測深線方向航行，為了使測量船能沿著所設(shè)計好的測深線方向航行，通常在岸上通常在岸上沿測深線方向設(shè)立兩個導(dǎo)標(biāo)沿測深線方向設(shè)立兩個導(dǎo)標(biāo)，以指示測量，以指示測量船航行。布設(shè)導(dǎo)標(biāo)時，可借助岸邊的控制點(diǎn)用極坐標(biāo)船航行。布設(shè)導(dǎo)標(biāo)時，可借助岸邊的控制點(diǎn)用極坐標(biāo)或用羅盤儀測定導(dǎo)標(biāo)位置，主要有兩種布設(shè)方法：或用羅盤儀測定導(dǎo)標(biāo)位置，主要有兩種布設(shè)方法：1 1、羅盤儀放樣導(dǎo)標(biāo)、羅盤儀放樣導(dǎo)標(biāo)：根據(jù)預(yù)先在圖板上量取的各測深線方位角，采用根據(jù)預(yù)先在圖板上量取的各測深線方位角，采用羅盤儀在實(shí)地按磁方位撥角，確定前、后導(dǎo)標(biāo)的位置。羅盤儀在實(shí)地按磁方位撥角，確定前、后導(dǎo)標(biāo)的位置。5

15、-3 海底地形測量海底地形測量2 2、經(jīng)緯儀配合放樣導(dǎo)標(biāo)、經(jīng)緯儀配合放樣導(dǎo)標(biāo)三、導(dǎo)標(biāo)放樣三、導(dǎo)標(biāo)放樣5-3 海底地形測量海底地形測量四、水位測量和測船定位四、水位測量和測船定位1. 1. 水位觀測水位觀測 水位觀測的目的為計算確定深度基準(zhǔn)面以及為水深測水位觀測的目的為計算確定深度基準(zhǔn)面以及為水深測量提供水位改正值。量提供水位改正值。2. 2. 測深船的定位測深船的定位 海底地形測量時，測船以均勻的速度行駛在測深線上，海底地形測量時，測船以均勻的速度行駛在測深線上，并按規(guī)定的間距進(jìn)行水深測量和確定點(diǎn)的平面位置。并按規(guī)定的間距進(jìn)行水深測量和確定點(diǎn)的平面位置。5-1 海底地形測量海底地形測量五、海底

16、地形測量數(shù)據(jù)處理五、海底地形測量數(shù)據(jù)處理1.1.水深改正水深改正由觀測深度得到海圖深度即圖載水深。由觀測深度得到海圖深度即圖載水深。2.2.等深線勾繪等深線勾繪勾繪等深線的目的：在于了解海底地貌的形狀，分析勾繪等深線的目的：在于了解海底地貌的形狀，分析水下探測的完善性，從而確定是否需要補(bǔ)測和加密探測等。水下探測的完善性，從而確定是否需要補(bǔ)測和加密探測等。因此，勾繪等深線時，要仔細(xì)、全面和盡可能地反映出海因此，勾繪等深線時，要仔細(xì)、全面和盡可能地反映出海底地貌的變化情況。底地貌的變化情況。5-3 海底地形測量海底地形測量勾繪等深線遵守原則：勾繪等深線遵守原則：（1）應(yīng)將等于或小于等）應(yīng)將等于或小于等深線數(shù)值的深度點(diǎn)劃入淺的深線數(shù)值的深度點(diǎn)劃入淺的一邊；一邊；（2）等深線要勾繪平滑、）等深線要勾繪平滑、自然；自然；（3）個別淺灘的深度點(diǎn)）個別淺灘