注冊測繪師海洋測繪案例講義

1、海洋測繪案例講義斑點(diǎn)牛一.海洋測量案例分析： 1 準(zhǔn)備工作：資料收集，設(shè)備調(diào)試，測線布設(shè)，多波束校準(zhǔn)，動 吃水測定 2 測量過程：水深測量，潮汐測量，聲速測量 3 數(shù)據(jù)處理：多波束數(shù)據(jù)處理，水深改正，質(zhì)量控制，歸位計(jì)算 4 質(zhì)量評估：主檢比對 5 圖形繪制：對測點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)和水深轉(zhuǎn)換，根據(jù)比例尺設(shè)計(jì)圖幅，繪制水下地形圖。 6 成果提交：資料整理、匯編和提交。 注：水深改正主要涉及水位改正、聲速改正、姿態(tài)改正、吃水改正，其中姿態(tài)改正由定姿系統(tǒng)自動完成，吃水改正為測量實(shí)施前準(zhǔn)備工作內(nèi)容。1.準(zhǔn)備工作-測線布置 測線布置：主要因素有方向和間隔。分為計(jì)劃測線和實(shí)際測線，測深線分為主測深線和檢查測深線。

2、單波束：主測深線間隔圖上1cm； 多波束：海底全覆蓋且有重疊度，保持20%重疊。 測線方向布置原則：有利于顯示海底地貌，有利于發(fā)現(xiàn)障礙物，有利于工作。多波束還要考慮機(jī)動性，安全性，最小測量時(shí)間。 測線方向：多波束測深測線與等深線平行，單波束與等深線垂直，狹長地區(qū)可以布設(shè)成45。 檢查測線：應(yīng)至少與每條測線相交一次，檢查定位，測深，水位改正的精度。1.準(zhǔn)備工作-測線布置 測線方向： (1)沙嘴岬角、石陂延伸處，一般應(yīng)布設(shè)輻射線，如布設(shè)輻射線還難以查明其延伸范圍時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)布設(shè)平行其輪廓線的測深線。 (2)重要海區(qū)的礁石與小島周圍應(yīng)布設(shè)螺旋形測深線。 (3)鋸齒形海岸，測深線應(yīng)與岸線總方向成45角

3、。 (4)應(yīng)從碼頭壁外12 m開始，圖上每隔2 mm平行碼頭壁布設(shè)23條測深線。 (5)使用多波束測聲系統(tǒng)全覆蓋測深時(shí)，應(yīng)根據(jù)水深、儀器性能，保證測線間有10%的重疊來布設(shè)測線。 (6)其他海洋工程根據(jù)實(shí)際的需要可采用其他布設(shè)方式。1.準(zhǔn)備工作-多波束校準(zhǔn) 按順序分為： 時(shí)延校正：精確到0.1秒 橫搖校正：精確到0.01 縱搖校正：精確到0.05 羅經(jīng)校正：精確到0.05，檢校時(shí)對孤立點(diǎn)進(jìn)行兩次測量，測線重疊50%。1.準(zhǔn)備工作-動吃水測定 靜態(tài)吃水：幾何求解吃水改正數(shù) 動態(tài)吃水：當(dāng)動態(tài)吃水大于5cm時(shí)要考慮改正，選擇水深為靜態(tài)吃水七倍的水域，岸上架儀器，換能器處立尺，使各速度通過與靜止時(shí)讀數(shù)

4、對比，兩次水準(zhǔn)讀數(shù)之差減去潮汐影響，三次觀測求平均。2 測量過程-水深測量 測深桿：水深小于5m， 測深錘：8-10m， 單波束:吃水改正，基線改正，轉(zhuǎn)速改正，聲速改正。通常采用綜合改正：校對法（水深小于20m），水文資料法（計(jì)算水文數(shù)據(jù)加以改正，大于20m）。 多波束:單頻或多頻測深儀。（此例題采用多波束測深） 機(jī)載激光測深系統(tǒng)：能測到水下50m, 當(dāng)有海草及其他植被覆蓋海底的海區(qū)，必須用測桿、水鉈測深。2 測量過程-多波束測深 船跡方向開角窄，垂直方向開角寬的波束，單個(gè)波束與接受波束交叉區(qū)域叫腳印。一個(gè)聲脈沖獲得的腳印寬度為一個(gè)測幅。 流程：測前試驗(yàn)，測前準(zhǔn)備，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理。（檢查設(shè)

5、備，啟動主機(jī)，裝入聲納參數(shù)，聲速剖面，輸入導(dǎo)航數(shù)據(jù)，估算起始水深，啟動測深系統(tǒng)，航前航后測量換能器吃水，現(xiàn)場聲速剖面測量輸入系統(tǒng)，勻速航行，數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)預(yù)處理和后處理） 數(shù)據(jù)處理：為了消除噪音，數(shù)據(jù)處理方式分為 投影法：前進(jìn)方向投影，正交方向投影，垂直正投影； 曲面擬合法：為了清除躍點(diǎn)，貝濟(jì)埃法，B樣條法，最小二乘 擬合法。2 測量過程-聲速測量 影響聲速的水文要素包括鹽度，深度，溫度影響，其 中溫度影響最大。溫度變化1，聲速變化0.35%，鹽度增加1，聲速增加1.14m/s，深度增加100m，聲速增加1.75m/s。 聲速測量分為吊放式（適合漂泊）和消耗式（適合航行） 聲速測量儀原理：脈沖

6、時(shí)間法，干涉法，相位法，脈沖循環(huán)法。 多波束要實(shí)測聲速剖面，數(shù)據(jù)后處理改正方法分為：改變聲速剖面和幾何改正。 相鄰聲速剖面差值不大于2m/s。2測量過程-潮汐測量 驗(yàn)潮：為了確定驗(yàn)潮站多年平均海面、深度基準(zhǔn)面、各分潮調(diào)和常數(shù)，獲得測深水位改正數(shù)。 傳遞：長期驗(yàn)潮站可以沿用已有的深度基準(zhǔn)由陸地水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測；也可以利用連續(xù)1年以上水位觀測資料分析調(diào)和13個(gè)主分潮用弗拉基米爾法計(jì)算。 短期驗(yàn)潮站和臨時(shí)驗(yàn)潮站：可采用幾何水準(zhǔn)，潮差比法（3天平均潮差和3天平均海平面比值），最小二乘曲線擬合，四個(gè)主分潮與L比值法，由鄰近長期驗(yàn)潮站或具有深度基準(zhǔn)面數(shù)值的短期驗(yàn)潮站傳算，測區(qū)兩個(gè)以上驗(yàn)潮數(shù)據(jù)要按照距離加權(quán)平均。

7、 短期驗(yàn)潮站的平均海面，一般用鄰近的兩個(gè)長期驗(yàn)潮站的平均海面轉(zhuǎn)測求得，轉(zhuǎn)測誤差不得大10cm。2測量過程-潮汐測量 潮位站布設(shè)：相鄰之間距離應(yīng)滿足潮高差1m，最大潮時(shí)差不大于2h，潮汐性質(zhì)基本相同，不能滿足的地方可在灣頂、河口、水道口、無潮點(diǎn)增設(shè)臨時(shí)水位站。 潮位觀測實(shí)施：觀測間隔至少每30min一次，取整點(diǎn)或者半點(diǎn)讀數(shù)，高低平潮及其前后1h和水位異常時(shí)，每10min測量一次，取值分米，時(shí)間取自整分，觀測誤差不大于2cm，采用雙站或多站改正水位時(shí)，潮位觀測時(shí)長應(yīng)比水深測量作業(yè)時(shí)間前后各延長1h。2測量過程-潮汐測量 水位改正：將瞬時(shí)海平面歸算到平均海面、深度基準(zhǔn)面。 方法主要有：線性內(nèi)插，假設(shè)

8、條件是兩站間瞬時(shí)海面線性； 時(shí)差法內(nèi)插，假設(shè)兩站間潮波傳播均勻，潮高和潮時(shí)和距離 成比例； 分帶內(nèi)插，分帶界線方向和潮波傳播方向垂直； 最小二乘參數(shù)法，由潮差比、潮時(shí)差、基準(zhǔn)面偏差空間內(nèi)插而得。 潮汐比較參數(shù)：潮差比：放大因子；潮時(shí)差：平移因子；基準(zhǔn)面偏差：垂直移動因子。 按站數(shù)多少分為：單站改正，一個(gè)驗(yàn)潮站范圍內(nèi)，按整點(diǎn)或半點(diǎn)水位數(shù)據(jù)內(nèi)插出改正數(shù)；雙站，用兩個(gè)站水位數(shù)據(jù)分帶改正；多站，用三個(gè)站水位數(shù)據(jù)分帶改正。3數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量評估 數(shù)據(jù)處理：多波束數(shù)據(jù)處理，水深改正，質(zhì)量控制，歸位計(jì)算 多波束檢查：1 船體坐標(biāo)系和設(shè)備安裝是否正確；2 系統(tǒng)校準(zhǔn)是否正確；3 測線布設(shè)方向和有效掃寬是否符合要求

9、；4 邊緣波束虛假信號是否得到抵消；5 船速和聲速剖面是否符合要求；6 人機(jī)交互、測線模式、可疑信號處理是否正確；7 水深改正和水深點(diǎn)抽稀是否正確。 單波束補(bǔ)測：1 測深線間隔超過規(guī)定間隔1/2；2 兩定位點(diǎn)間測深線漏測在定位圖上超過3mm，復(fù)雜海區(qū)漏測；3 回波信號不正常，不能正確測量水深；4 等深線不能正常勾繪或海底地貌探測不完全；5 驗(yàn)潮工作時(shí)間不符合要求。 主檢比對：檢查線總長度應(yīng)不少于主測線總長的5%。抽查定位點(diǎn)一般不少于 20%。主、檢點(diǎn)位水深比對時(shí)，重合深度點(diǎn)應(yīng)符合一定的限差，超限的點(diǎn)數(shù)不得超過參加比對總點(diǎn)數(shù)的25%。 相鄰圖幅拼接處至少重疊測設(shè)了一條測深線。圖形繪制和成果提交

10、對測點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)和水深轉(zhuǎn)換，根據(jù)比例尺設(shè)計(jì)圖幅，繪制水下地形圖 成果提交：資料整理、匯編和提交。二海圖繪制案例分析 1 編輯準(zhǔn)備：即總體設(shè)計(jì)，確定海圖規(guī)格、內(nèi)容、表示方法 2 數(shù)據(jù)輸入：把圖形資料、數(shù)字資料、文字資料輸入電腦 3 數(shù)據(jù)處理：一是數(shù)據(jù)預(yù)處理，二是新編海圖的數(shù)據(jù)處理 4 圖形輸出總體設(shè)計(jì) 海圖設(shè)計(jì)：海圖圖幅設(shè)計(jì)； 確定海圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)； 構(gòu)思海圖內(nèi)容及表示方法。 分幅設(shè)計(jì)：海圖一般根據(jù)制圖區(qū)域情況采用自由分幅，陸域面積 不宜大于圖幅總面積的1/3。自由分幅。設(shè)計(jì)為全張，標(biāo)題配置在圖廓外時(shí)，縱圖廓應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)小25mm。 航海圖命名方法：1 總圖：以海洋區(qū)域名稱命名；2 航行圖：以海域地名做起

11、止點(diǎn)命名；3 港灣圖：以港口或者島嶼名稱命名。數(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)輸入：把圖形資料、數(shù)字資料、文字資料輸入電腦 海圖資料包括：控制測量資料； 海測資料；成圖資料； 遙感資料；其他。數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)預(yù)處理：包括投影、比例尺與坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，基準(zhǔn)面改算 新編海圖的數(shù)據(jù)處理：包括新編海圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)建立、制圖綜合、圖形處理、符號化、拓?fù)潢P(guān)系處理。 制圖綜合：定額法，資格法，平方根定律法圖形輸出 電腦上顯示， 噴繪， 通過激光照排機(jī)輸出菲林片， 通過數(shù)字式直接制版機(jī)輸出印刷版， 通過數(shù)字式直接制版機(jī)直接輸出海圖。2012年海洋測量相關(guān)例題第三題（18分）某地區(qū)為海島綜合開發(fā)建設(shè)，利用現(xiàn)有二等大地控制網(wǎng)成果，布設(shè)于覆蓋

12、沿海島嶼的C級GPS網(wǎng)，并與驗(yàn)潮站網(wǎng)進(jìn)行了水準(zhǔn)聯(lián)測。1、測區(qū)條件：該地區(qū)島嶼地理環(huán)境復(fù)雜，海陸交通困難，個(gè)別海島驗(yàn)潮站位于地勢陡峭的岸邊，有些驗(yàn)潮站臨近碼頭的大型作業(yè)設(shè)施或高壓輸電線。為使GPS點(diǎn)盡量靠近驗(yàn)潮站水準(zhǔn)點(diǎn)，給GPS點(diǎn)位的選擇造成一定的困難。2、執(zhí)行規(guī)范：全球定位系統(tǒng)GPS測量規(guī)范等3、外爺觀測與數(shù)據(jù)處理：(1)新測C級GPS點(diǎn)若干個(gè)，外業(yè)利用雙頻大地型GPS接收機(jī)（標(biāo)準(zhǔn)精度5mm+1ppm）進(jìn)行了同步觀測?；€解算后，對所有三邊同步環(huán)的坐標(biāo)閉合差Ws和各坐標(biāo)分量閉合差Wx,Wy,Wz進(jìn)行檢核。Ws= 限差為 （ 為基線測量中誤差，按實(shí)際水平變長計(jì)算，固定誤差和比例誤差系數(shù)采用GPS

13、接收機(jī)標(biāo)稱精度）。其中某三邊同步環(huán)的坐標(biāo)閉合差Ws限差為6mm.(2)利用本地區(qū)已經(jīng)建立的覆蓋沿海島嶼的高精度區(qū)域似大地水準(zhǔn)面模型，將國家高程基準(zhǔn)傳遞到海島上，以得到海島上GPS點(diǎn)的國家高程基準(zhǔn)的高程，將GPS點(diǎn)與驗(yàn)潮站水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測，以同時(shí)得到基于當(dāng)?shù)厣疃然鶞?zhǔn)面的高程。其中，某海島驗(yàn)潮站附近GPS點(diǎn)A基于國家高程基準(zhǔn)的高程為1.986m,基于當(dāng)?shù)厣疃然鶞?zhǔn)面的高程為4.434m,該區(qū)域高程異常0.77cm.該驗(yàn)潮站附近海域中有一暗礁B，海圖上標(biāo)注的最淺水深為1.2m. 問題： 在海島驗(yàn)潮站附近選擇GPS點(diǎn)點(diǎn)位應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？ 計(jì)算該三邊同步環(huán)的平均邊長（結(jié)果取至0.01）及各坐標(biāo)分量閉合差Wx,W

14、y,Wz的限差（結(jié)果取至0.1mm） 計(jì)算暗礁B的大地高和基于國家高程基準(zhǔn)的高程（列出計(jì)算步驟，結(jié)果取至0.001m）分析： 第一問要加上和驗(yàn)潮站通視，其他同大地測量GNSS站點(diǎn)要求。 第二問：B點(diǎn)基于國家高程基準(zhǔn)的高程=A點(diǎn)基于國家高程基準(zhǔn)的高程-當(dāng)?shù)厣疃然鶞?zhǔn)面的高程-B點(diǎn)水深 =1.986-4.434-1.2=-3.648m B點(diǎn)大地高= B點(diǎn)基于國家高程基準(zhǔn)的高程+高程異常 =-3.648+0.776=-2.872m2013年海洋測量相關(guān)例題某沿海港口在航道疏浚工程完成后，委托某測繪單位實(shí)施航道水深測量，以檢驗(yàn)疏浚是否達(dá)到15m的設(shè)計(jì)水深要求。有關(guān)情況如下：測量基準(zhǔn)：平面采用2000國家

15、大地坐標(biāo)系，高程采用1985國家高程基準(zhǔn)，深度基準(zhǔn)面采用當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵妗?. 測區(qū)情況：附近有若干三等、四等和等外控制點(diǎn)成果，分布在山丘、碼頭、建筑物頂部等處，港口建有無線電發(fā)射塔、燈塔等設(shè)施。3. 定位：采用載波相位實(shí)時(shí)動態(tài)差分GPS定位，選擇港口附近條件較好的控制點(diǎn)A作為基準(zhǔn)臺，測量船作為流動臺，基準(zhǔn)臺通過無線電數(shù)據(jù)鏈向流動臺播發(fā)差分信息。測量開始前收集了A點(diǎn)高程hA和在1980西安坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)（xA，yA），以及A點(diǎn)基于1980西安坐標(biāo)系參考橢球的高程異常值A(chǔ)。另外還收集了4個(gè)均勻分布在港口周邊地區(qū)的高等級控制點(diǎn)，同時(shí)具有1980西安坐標(biāo)系和2000國家大地坐標(biāo)系的三維大地坐標(biāo)。通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到A點(diǎn)2000國家大地坐標(biāo)系的三維大地坐標(biāo)（BA，LA，HA）。驗(yàn)潮：在岸邊設(shè)立水尺進(jìn)行驗(yàn)潮，水尺零點(diǎn)在深度基準(zhǔn)面下1m處。5. 測深：在測量船上安裝單波束測深儀，經(jīng)測試，測深儀總改正數(shù)Z為2m。在航道最淺點(diǎn)B處，測深儀的瞬時(shí)讀數(shù)為16.7m，此時(shí)驗(yàn)潮站水尺讀數(shù)為4.5m。 問題： 簡述A點(diǎn)作為差分基準(zhǔn)臺應(yīng)具備的條件。 2、根據(jù)已知點(diǎn)成果資料，本項(xiàng)目最多可以計(jì)算得到幾個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)？分別是什 么參數(shù)？ 3、簡述將A點(diǎn)已知高程hA轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標(biāo)系大地高HA的主要工作步驟。 4、計(jì)算航道最淺點(diǎn)B處的水深值，并判斷航道疏浚是否達(dá)到設(shè)計(jì)水深。分析： 4 最淺點(diǎn)B點(diǎn)的水