常規(guī)海洋測繪方法及原理

股票代碼：831607海洋測繪2019廣東邦鑫數(shù)據(jù)科技股份有限公司-海洋測繪部前言隨著陸地資源的匱乏，人類將資源開發(fā)和利用的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了海洋21世紀(jì)是海洋世紀(jì)，我國已經(jīng)制定了21世紀(jì)海洋強(qiáng)國策略海洋測繪：海洋測量與海圖繪制，是對海洋及其鄰近陸地和江河湖泊進(jìn)行測量和調(diào)查，獲取海洋基礎(chǔ)地理信息，編制各種海圖和航海資料，為航海、國防建設(shè)、海洋開發(fā)、管理和海洋研究服務(wù)海洋海洋是地球表面包圍大陸和島嶼的廣大連續(xù)的含鹽水域，是由作為海洋主體的海水水體、溶解和懸浮其中的海洋生物、鄰近海面上空的大氣、圍繞海洋周緣的海岸和海底等部分組成的統(tǒng)一體。海洋的中心部分為洋，邊緣部分為海。洋占89%，平均深度3000m以上，其中溫度、鹽度等水文要素不受大陸的影響。有獨(dú)立的風(fēng)、潮汐和洋流系統(tǒng)。海洋中的儲存資源（1）海洋能

海潮的漲落、潮流和由風(fēng)引起的波浪中都蘊(yùn)藏者巨大的能量海洋中的礦物資源（2）海洋礦物資源海洋礦物資源是指海水中包含的礦物資源、海底表面沉積的礦物資源和海底各種地質(zhì)構(gòu)造中埋藏的礦物資源的總稱，其中有各種金屬礦物、石油、天然氣和錳結(jié)核礦等。海洋中的生物資源（3）海洋生物資源海洋中有大量的魚類和海藻類植物可供人類食用。海洋測繪海洋測繪定義

海洋測繪是海洋測量和海圖繪制的總稱，其任務(wù)是對海洋及其鄰近陸地和江河湖泊進(jìn)行測量和調(diào)查，獲取海洋基礎(chǔ)地理信息，編制各種海圖和航海資料，為航海、國防建設(shè)、海洋開發(fā)、管理和海洋研究服務(wù)?，F(xiàn)代海洋測繪在已有的海洋測繪定義的基礎(chǔ)上，更加具有現(xiàn)代特色：測繪內(nèi)容更加廣泛，技術(shù)手段更加先進(jìn)。海洋測繪技術(shù)衛(wèi)星定位水深測量技術(shù)衛(wèi)星測高技術(shù)GIS地理信息系統(tǒng)海洋測繪內(nèi)容海洋大地測量海洋工程測量海底地形測量水文要素調(diào)查海洋重力測量海洋磁力測量海洋專題測量海洋地理信息的分析，處理及應(yīng)用等等海底地形測量海底地形測量是測量海底起伏形態(tài)和地物的工作。是陸地地形測量在海域的延伸。按照測量區(qū)域可分為海岸帶、大陸架和大洋三種海底地形。水深測量的發(fā)展階段

1、測深重錘測量（點(diǎn)測量）

2、單頻單波束測深（點(diǎn)測量）3、雙頻單波束測深（點(diǎn)測量）4、多波束測深（面測量）

5、機(jī)載激光測深（面測量）單頻單波束測深回聲測深原理單頻單波束測深安裝在測量船下的發(fā)射機(jī)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(jīng)反射或散射返回，被接收機(jī)換能器接收，經(jīng)歷時間為t,換能器吃水深度D,則水深H為：H=(Ct)/2+D雙頻單波束測深回聲測深原理雙頻單波束測深安裝在測量船下的發(fā)射機(jī)換能器，垂直向水下發(fā)射高、低頻率的聲波脈沖，低頻脈沖具有較強(qiáng)的穿透能力，可以打到硬質(zhì)層，高頻僅能打到沉積物表層，兩個脈沖所測得的深度之差便是淤泥厚度。

?h=H低-H高多波束測深系統(tǒng)多波束測深系統(tǒng)是從單波束測深系統(tǒng)發(fā)展起來，能一次給出與航線向垂直的平面內(nèi)的幾十個甚至上百個深度，能夠精確地、快速地測定沿航線一定寬度內(nèi)水下目標(biāo)的大小、形狀、最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，從而較可靠地描繪出水下地形的精細(xì)特征，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了海底地形的面測量與單波束相比，多波束測深系統(tǒng)具有測量范圍大、速度塊、精度和效率高、記錄數(shù)字化和實(shí)時自動繪圖等優(yōu)點(diǎn)。多波束測深系統(tǒng)多波束系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)組成的綜合系統(tǒng)，對于不同的多波束系統(tǒng)，雖然單元組成不同，但大體上可將系統(tǒng)分為：

1、多波束聲學(xué)系統(tǒng)（MBES）

2、多波束數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（MCS）

3、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和外圍輔助傳感器多波束測深系統(tǒng)多波束測深系統(tǒng)多波束測深與單波束測深的比較多波束測深數(shù)據(jù)處理多波束測深數(shù)據(jù)處理多波束測深數(shù)據(jù)處理多波束測深數(shù)據(jù)處理機(jī)載激光測深原理

水深測量主要工作內(nèi)容控制測量水位觀測水深測量海岸地形測量資料編輯整理海洋測繪基準(zhǔn)測量的參考框架：

大地基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、深度基準(zhǔn)、重力基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)：近海CGCS2000，遠(yuǎn)海WGS-84投影：高斯投影（陸地）,墨卡托（近海，大于1：25萬）,Lambert蘭博特（遠(yuǎn)海，小于1：25萬）高程基準(zhǔn)：海岸帶：1985國家高程基準(zhǔn)；遠(yuǎn)海：當(dāng)?shù)仄骄Ｆ矫嫔疃然鶞?zhǔn)：理論最低潮面，與平均海平面的差距量，需與國家高程基準(zhǔn)面聯(lián)測平面控制測量原則：

滿足水下、岸線地形測量方法：三角測量、導(dǎo)線測量、GPS測量等級及采用的方法：

海控一（H1）：GPS、導(dǎo)線、三角測量

?？囟℉2）：與H1相同

測圖點(diǎn)（Hc）：GPS快速測量、導(dǎo)線、支導(dǎo)線、交會法高程控制測量方法：幾何水準(zhǔn)、三角高程測量、GPS測高技術(shù)要求：主要采用三角高程測量、GPS測高三角高程測量可代替四等和等外水準(zhǔn)，三角高程測量應(yīng)對向觀測三角高程測量起算點(diǎn)：?？攸c(diǎn)、測圖點(diǎn)、水尺零點(diǎn)、工作水準(zhǔn)點(diǎn)及主要水準(zhǔn)點(diǎn)，起算點(diǎn)均應(yīng)與水準(zhǔn)聯(lián)測驗潮站零點(diǎn)：等外水準(zhǔn)聯(lián)測GPS高程應(yīng)考慮高程異常平坦地貌：控制點(diǎn)不少于4個，距離小于15km困難地區(qū)：控制點(diǎn)不少于3個水深基面關(guān)系水位控制驗潮站的類型

長期驗潮站，應(yīng)有一年或一年以上連續(xù)觀測資料

短期驗潮站，最少連續(xù)觀測三十天

臨時驗潮站，在水深測量時候設(shè)置驗潮站選址原則水尺前方無淺灘阻隔，海水可自由流通，低潮不干出，能充分反映當(dāng)?shù)睾^(qū)潮波傳播情況水尺設(shè)立原則設(shè)立的水尺要牢固，垂直于水面，高潮不淹沒，低潮不干出，兩水尺相銜接部分至少有0.3m重疊。水尺零點(diǎn)可按圖根水準(zhǔn)測量要求與工作水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測。水深測量測深線布設(shè)主測深線方向，單波束時應(yīng)垂直等深線的總方向，多波束時應(yīng)平行等深線的總方向。狹窄航道，測深線方向可與等深線成45度角。水深測量測深線間隔原則上測深線間隔圖上為1cm-2cm;測點(diǎn)間距測點(diǎn)間距一般為圖上1cm；檢查線布設(shè)檢查線的方向應(yīng)盡量與主側(cè)線垂直，分布均勻，能普遍檢查主測深線。檢查線的長度應(yīng)占主測深線總長的3%-10%。水深測量測深定位

水深測量測深定位?信標(biāo)差分技術(shù)：利用現(xiàn)有的海用無線電信標(biāo)臺，在其所發(fā)射的信號中加一個副載波調(diào)制，以發(fā)射差分修正信號，提供導(dǎo)航定位服務(wù)。（沿海地區(qū)22座RBN-DGPS基準(zhǔn)臺）

水深測量測深定位信標(biāo)機(jī)天寶sps361

水深測量測深定位RTK-實(shí)時動態(tài)差分測量

特點(diǎn)高精度動態(tài)測量，提供厘米級的平面和垂直定位解應(yīng)用大比例尺水下地形測量無驗潮模式下的水下地形測量

GPS潮位等高精度測量

水深測量聲速改正

聲速在海水中的傳播特性

1、聲波穿過不同的水層產(chǎn)生折射和反射現(xiàn)象，且服從折反射定律。

2、改變聲音在海水中傳播的最重要的一個現(xiàn)象是折射，它是由于海水溫度，鹽度，壓力不均勻造成的空間變化引起的。由于鹽度引起的變化在那些不同鹽度混合處以及那些降水和蒸發(fā)具有最大效應(yīng)的表面處最為明顯。

水深測量聲速改正

影響海洋中聲波傳播速度的因素

海水溫度；海水鹽度；壓強(qiáng)（深度）

其中溫度的變化對聲速的影響最大。實(shí)際測定的影響值

水深測量聲速改正

海洋聲速測量海水聲速是溫度、鹽度和壓力的函數(shù)。因此只要測出海水的水溫、鹽度和壓力，就可以根據(jù)經(jīng)驗公式算出海水中的聲速。

威爾遜（Wilson）公式:

溫度、鹽度和壓力這三個基本量可以在海洋觀測中測量出來。

水深測量聲速改正

聲速剖面儀水深測量測深儀器中海達(dá)HD310全數(shù)字PC平臺測深儀水深測量水深測量數(shù)據(jù)處理水深測量數(shù)據(jù)處理水深測量數(shù)據(jù)處理水深測量水深成圖海岸地形測量灘涂及岸邊地形干出灘涂范圍：海岸線至水深零米線（潮間帶）

方法：陸地地形、水下地形、攝影測量

方法：水深、攝影、RTK相結(jié)合海岸地形

范圍：岸線位置、海岸性質(zhì)、沿岸陸地及海灘地形測量方法：陸地地形測量、攝影測量測深精度測深等級依測量精度要求、覆蓋率不同、有四種海道測量等級：

一級測量：適用海道測量部門明確規(guī)定的重要海區(qū)；要求測線間距要小、100％的海底覆蓋率。

二級測量：適用于其港口、入口航道、一般的沿岸和內(nèi)陸航道，限于水深小于100m的海區(qū)使用。三級測量：適用于水深淺于200m且不被一、二級測量覆蓋的海區(qū)。四級測量：適用于水深超過200m且不被一、二、三級海道測量所覆蓋的其它所有海區(qū)。測深精度影響測深精度因素水深精度應(yīng)理解為改正后水深的精度，水深精度主要受系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差影響。測深精度影響測深精度因素①與聲信號傳播路徑(包括聲速剖面)有關(guān)的聲速誤差；②測深與定位儀器自身的系統(tǒng)誤差；③潮汐測量和模型誤差；④船只航向與船搖誤差；⑤換能器安裝不正確引起的定位誤差；⑥船只運(yùn)動傳感器的精度引起的誤差，如縱橫搖的精度、動態(tài)吃水