常規(guī)海洋測(cè)繪方法及原理

股票代碼：831607海洋測(cè)繪2019廣東邦鑫數(shù)據(jù)科技股份有限公司-海洋測(cè)繪部前言隨著陸地資源的匱乏，人類(lèi)將資源開(kāi)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(guó)已經(jīng)制定了21世紀(jì)海洋強(qiáng)國(guó)策略海洋測(cè)繪：海洋測(cè)量與海圖繪制，是對(duì)海洋及其鄰近陸地和江河湖泊進(jìn)行測(cè)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(guó)防建設(shè)、海洋開(kāi)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(chǔ)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(chēng)，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(yú)類(lèi)和海藻類(lèi)植物可供人類(lèi)食用。海洋測(cè)繪海洋測(cè)繪定義

海洋測(cè)繪是海洋測(cè)量和海圖繪制的總稱(chēng)，其任務(wù)是對(duì)海洋及其鄰近陸地和江河湖泊進(jìn)行測(cè)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(guó)防建設(shè)、海洋開(kāi)發(fā)、管理和海洋研究服務(wù)?，F(xiàn)代海洋測(cè)繪在已有的海洋測(cè)繪定義的基礎(chǔ)上，更加具有現(xiàn)代特色：測(cè)繪內(nèi)容更加廣泛，技術(shù)手段更加先進(jìn)。海洋測(cè)繪技術(shù)衛(wèi)星定位水深測(cè)量技術(shù)衛(wèi)星測(cè)高技術(shù)GIS地理信息系統(tǒng)海洋測(cè)繪內(nèi)容海洋大地測(cè)量海洋工程測(cè)量海底地形測(cè)量水文要素調(diào)查海洋重力測(cè)量海洋磁力測(cè)量海洋專(zhuān)題測(cè)量海洋地理信息的分析，處理及應(yīng)用等等海底地形測(cè)量海底地形測(cè)量是測(cè)量海底起伏形態(tài)和地物的工作。是陸地地形測(cè)量在海域的延伸。按照測(cè)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(cè)量的發(fā)展階段

1、測(cè)深重錘測(cè)量（點(diǎn)測(cè)量）

2、單頻單波束測(cè)深（點(diǎn)測(cè)量）3、雙頻單波束測(cè)深（點(diǎn)測(cè)量）4、多波束測(cè)深（面測(cè)量）

5、機(jī)載激光測(cè)深（面測(cè)量）單頻單波束測(cè)深回聲測(cè)深原理單頻單波束測(cè)深安裝在測(cè)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(shí)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(cè)深回聲測(cè)深原理雙頻單波束測(cè)深安裝在測(cè)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(gè)脈沖所測(cè)得的深度之差便是淤泥厚度。

?h=H低-H高多波束測(cè)深系統(tǒng)多波束測(cè)深系統(tǒng)是從單波束測(cè)深系統(tǒng)發(fā)展起來(lái)，能一次給出與航線向垂直的平面內(nèi)的幾十個(gè)甚至上百個(gè)深度，能夠精確地、快速地測(cè)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(cè)量與單波束相比，多波束測(cè)深系統(tǒng)具有測(cè)量范圍大、速度塊、精度和效率高、記錄數(shù)字化和實(shí)時(shí)自動(dòng)繪圖等優(yōu)點(diǎn)。多波束測(cè)深系統(tǒng)多波束系統(tǒng)是由多個(gè)子系統(tǒng)組成的綜合系統(tǒng)，對(duì)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(cè)深系統(tǒng)多波束測(cè)深系統(tǒng)多波束測(cè)深與單波束測(cè)深的比較多波束測(cè)深數(shù)據(jù)處理多波束測(cè)深數(shù)據(jù)處理多波束測(cè)深數(shù)據(jù)處理多波束測(cè)深數(shù)據(jù)處理機(jī)載激光測(cè)深原理

水深測(cè)量主要工作內(nèi)容控制測(cè)量水位觀測(cè)水深測(cè)量海岸地形測(cè)量資料編輯整理海洋測(cè)繪基準(zhǔn)測(cè)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(wàn)）,Lambert蘭博特（遠(yuǎn)海，小于1：25萬(wàn)）高程基準(zhǔn)：海岸帶：1985國(guó)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(guó)家高程基準(zhǔn)面聯(lián)測(cè)平面控制測(cè)量原則：

滿(mǎn)足水下、岸線地形測(cè)量方法：三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、GPS測(cè)量等級(jí)及采用的方法：

海控一（H1）：GPS、導(dǎo)線、三角測(cè)量

?？囟℉2）：與H1相同

測(cè)圖點(diǎn)（Hc）：GPS快速測(cè)量、導(dǎo)線、支導(dǎo)線、交會(huì)法高程控制測(cè)量方法：幾何水準(zhǔn)、三角高程測(cè)量、GPS測(cè)高技術(shù)要求：主要采用三角高程測(cè)量、GPS測(cè)高三角高程測(cè)量可代替四等和等外水準(zhǔn)，三角高程測(cè)量應(yīng)對(duì)向觀測(cè)三角高程測(cè)量起算點(diǎn)：?？攸c(diǎn)、測(cè)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(cè)驗(yàn)潮站零點(diǎn)：等外水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)GPS高程應(yīng)考慮高程異常平坦地貌：控制點(diǎn)不少于4個(gè)，距離小于15km困難地區(qū)：控制點(diǎn)不少于3個(gè)水深基面關(guān)系水位控制驗(yàn)潮站的類(lèi)型

長(zhǎng)期驗(yàn)潮站，應(yīng)有一年或一年以上連續(xù)觀測(cè)資料

短期驗(yàn)潮站，最少連續(xù)觀測(cè)三十天

臨時(shí)驗(yàn)潮站，在水深測(cè)量時(shí)候設(shè)置驗(yàn)潮站選址原則水尺前方無(wú)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(méi)，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(cè)量要求與工作水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。水深測(cè)量測(cè)深線布設(shè)主測(cè)深線方向，單波束時(shí)應(yīng)垂直等深線的總方向，多波束時(shí)應(yīng)平行等深線的總方向。狹窄航道，測(cè)深線方向可與等深線成45度角。水深測(cè)量測(cè)深線間隔原則上測(cè)深線間隔圖上為1cm-2cm;測(cè)點(diǎn)間距測(cè)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(cè)深線。檢查線的長(zhǎng)度應(yīng)占主測(cè)深線總長(zhǎng)的3%-10%。水深測(cè)量測(cè)深定位

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

水深測(cè)量測(cè)深定位信標(biāo)機(jī)天寶sps361

水深測(cè)量測(cè)深定位RTK-實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分測(cè)量

特點(diǎn)高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量，提供厘米級(jí)的平面和垂直定位解應(yīng)用大比例尺水下地形測(cè)量無(wú)驗(yàn)潮模式下的水下地形測(cè)量

GPS潮位等高精度測(cè)量

水深測(cè)量聲速改正

聲速在海水中的傳播特性

1、聲波穿過(guò)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(gè)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(cè)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(duì)聲速的影響最大。實(shí)際測(cè)定的影響值

水深測(cè)量聲速改正

海洋聲速測(cè)量海水聲速是溫度、鹽度和壓力的函數(shù)。因此只要測(cè)出海水的水溫、鹽度和壓力，就可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(gè)基本量可以在海洋觀測(cè)中測(cè)量出來(lái)。

水深測(cè)量聲速改正

聲速剖面儀水深測(cè)量測(cè)深儀器中海達(dá)HD310全數(shù)字PC平臺(tái)測(cè)深儀水深測(cè)量水深測(cè)量數(shù)據(jù)處理水深測(cè)量數(shù)據(jù)處理水深測(cè)量數(shù)據(jù)處理水深測(cè)量水深成圖海岸地形測(cè)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(cè)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(cè)量方法：陸地地形測(cè)量、攝影測(cè)量測(cè)深精度測(cè)深等級(jí)依測(cè)量精度要求、覆蓋率不同、有四種海道測(cè)量等級(jí)：

一級(jí)測(cè)量：適用海道測(cè)量部門(mén)明確規(guī)定的重要海區(qū)；要求測(cè)線間距要小、100％的海底覆蓋率。

二級(jí)測(cè)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(jí)測(cè)量：適用于水深淺于200m且不被一、二級(jí)測(cè)量覆蓋的海區(qū)。四級(jí)測(cè)量：適用于水深超過(guò)200m且不被一、二、三級(jí)海道測(cè)量所覆蓋的其它所有海區(qū)。測(cè)深精度影響測(cè)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(cè)深精度影響測(cè)深精度因素①與聲信號(hào)傳播路徑(包括聲速剖面)有關(guān)的聲速誤差；②測(cè)深與定位儀器自身的系統(tǒng)誤差；③潮汐測(cè)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(dòng)傳感器的精度引起的誤差，如縱橫搖的精度、動(dòng)態(tài)吃水