劉紅丹 金信飛

（寧波市盛甬海洋技術(shù)有限公司 浙江寧波 315000）

1 引言

近年來，大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能處理高新技術(shù)的快速發(fā)展和在測繪領(lǐng)域的不斷滲透，使得海洋測繪數(shù)據(jù)獲取方式、信息處理技術(shù)、產(chǎn)品供應(yīng)形態(tài)、分發(fā)服務(wù)模式發(fā)生了重大變革。海洋測繪是以水域活動為載體，具有國際性、全局性和基礎(chǔ)性等特點(diǎn)。不僅為航行安全和軍事行動提供保障，也為開展地球形態(tài)研究、海底地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動和海洋環(huán)境科學(xué)研究、以及開展海洋資源開發(fā)和實(shí)施海洋工程建設(shè)提供基礎(chǔ)資料。現(xiàn)代海洋測繪技術(shù)正呈現(xiàn)出多方位、高精度、高分辨率、高效的信息獲取、處理和應(yīng)用的態(tài)勢[1]。本文就從海底地形地貌測量技術(shù)、海陸一體化測繪技術(shù)、電子海圖制作與數(shù)字海洋信息四個海洋測繪技術(shù)方向進(jìn)行探討并提出未來海洋測繪技術(shù)的發(fā)展方向與改進(jìn)措施。

2 海底地形地貌測量技術(shù)

海底地形是人們了解地球外部形狀、海底構(gòu)造運(yùn)動、海底演化的直接依據(jù)，也是海洋經(jīng)濟(jì)開發(fā)、海洋科學(xué)研究和海洋軍事應(yīng)用等方面的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。海底地貌是地球自身形成的地貌，也是一部海岸與海底發(fā)展的“天書”。隨著高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、聲學(xué)探測技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊、計算機(jī)數(shù)據(jù)處理與可視化、圖像學(xué)和圖形學(xué)以及現(xiàn)代測量數(shù)據(jù)處理理論和方法等相關(guān)領(lǐng)域的成熟，利用重力梯度變化的海底地形大尺度反演技術(shù)與可見光的水色遙感技術(shù)，通過可見光在水體中傳播和放射的光譜變化構(gòu)造反演模型，實(shí)現(xiàn)了大面積水域的海底地形地貌信息獲取，這項(xiàng)技術(shù)已在一些重點(diǎn)水域開展了初步的試用階段。深海高分辨率地形地貌測量信息的獲取一直是深海測量的難點(diǎn)，目前以高精度多光譜、側(cè)掃聲吶和淺地層剖面等技術(shù)為代表，能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率海底地形地貌探測，也使得了傳統(tǒng)海底地貌向高分辨率和量化方向發(fā)展，特別在大陸架劃界、海底資源調(diào)查、海洋工程建設(shè)等方面有新技術(shù)支持。側(cè)掃聲納系統(tǒng)在水位觀測及歸算、聲速測定及改正量精度計算、測量載體狀態(tài)測定和表示等方面提高了海底地形地貌的精度和數(shù)據(jù)處理的效率；進(jìn)一步改正了深度基準(zhǔn)面和多光譜側(cè)身數(shù)據(jù)處理方法，制定了多光譜測深成果質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，提出了側(cè)掃聲吶系統(tǒng)分段匹配方法，實(shí)現(xiàn)了多條側(cè)掃聲吶圖像的拼接以及高質(zhì)量海底地貌圖的生產(chǎn)。

3 海陸一體化測繪技術(shù)

海陸一體化是當(dāng)今海洋測繪領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，它也是維護(hù)國家主權(quán)、保障國家安全以及沿海城市的海洋開發(fā)、海洋管理城市發(fā)展、規(guī)劃決策等提供環(huán)境支持。而實(shí)現(xiàn)海陸一體化的最直接的問題就是海陸空無縫垂直基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的構(gòu)造。海洋基準(zhǔn)的構(gòu)造采用深度基準(zhǔn)面與地球橢球面差異的數(shù)值模型。深度基準(zhǔn)分離模型再將陸海兩類大地水準(zhǔn)面各自外推形成陸海邊界區(qū)域重疊帶，對重疊帶兩類大地水面的差值進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，并利用擬合多項(xiàng)式對海洋測高大地水準(zhǔn)面的系統(tǒng)進(jìn)行校正，提出根據(jù)各海域潮汐特點(diǎn)分別選取適宜的垂直基準(zhǔn)面，并在領(lǐng)海建立過度模型，最終確定適用于全部海域的海洋垂直基準(zhǔn)[2]。對于水深測量采用GNSS 無潮水深測量技術(shù)，該技術(shù)主要特點(diǎn)就是利用精密單點(diǎn)定位技術(shù)模式與雙頻差分模式模式獲取無驗(yàn)潮水深測量成果。通過陸海大地水準(zhǔn)面精化研究，解決了高程異常對無驗(yàn)潮水深測量成果的影響。

4 電子海圖制作技術(shù)

隨著計算機(jī)技術(shù)與航海技術(shù)飛速發(fā)展產(chǎn)生了以數(shù)字形式表達(dá)的電子海圖。電子海圖主要以海域地理信息和航海信息為表現(xiàn)形式。電子海圖內(nèi)容涉及到海洋及海洋周邊的陸地，并詳細(xì)記載了岸行、島嶼、礁石、淺灘、沉船、水深、地質(zhì)、助航標(biāo)志、潮流、海流等海域資料信息。電子海圖的符號制作是依照IHO 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制作，但在符號描述方面一般采用文本描述法，也就是“所見所得”的海圖符號表示方法[2]。IHO 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是也是目前對于海圖水深注記表示的主要方法。海礁表示方法主要海島礁符號分類及海礁編碼。“所見所得”的海圖符號是一種能確立海島礁符號設(shè)計的一般方法，并且開發(fā)了適用于海島礁圖制作軟件的符號庫系統(tǒng)。英版航海通告信息自動搜集與處理技術(shù)在海圖配準(zhǔn)、電子海圖中數(shù)字接邊、數(shù)字化海圖制作中點(diǎn)狀要素注記、自動配置和航海圖書生產(chǎn)流程中的色彩管理方案等問題，進(jìn)一步完成了電子海圖的生產(chǎn)工藝。

5 數(shù)字海洋信息技術(shù)

數(shù)字海洋是應(yīng)用遙感RS 技術(shù)、地理信息技術(shù)系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS 技術(shù)構(gòu)造多分辨率、多時相、多類型的動態(tài)海洋時空數(shù)據(jù)平臺，通過3S 技術(shù)對海洋各種信息實(shí)時采集、有序處理、快速傳輸、多維顯示和逼真描述的綜合性的數(shù)字化平臺[3]。傳統(tǒng)的海洋信息數(shù)據(jù)采集大多以歷次海洋專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)為主，這種信息最大缺點(diǎn)是長期靜態(tài)不變，很難形成有效的管理。而現(xiàn)代數(shù)字海洋數(shù)據(jù)采集建立在以太空、空中、海面、海底、陸上等多維立體信息采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，形成了對海域全方位直播。同片區(qū)海域海底與海面同步采集分片管理一直是現(xiàn)行海洋管理的難點(diǎn)?！昂Ｍ軟_浪技術(shù)”為現(xiàn)行的管理提供了新的技術(shù)支持。該技術(shù)將智能化傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在海底鋪開，這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由兼具供電和通信功能的海底光纜構(gòu)成，光纜在一定區(qū)域形成一個網(wǎng)格，網(wǎng)格之間各自分區(qū)分片，它們長出的觸角，可上浮或沉底，分分秒秒記錄，回傳大地的一舉一動，且?guī)в姓障喙δ?，可像海洋生物那樣工作?shù)十年之久，通過海底機(jī)器人進(jìn)行維護(hù)。海洋各種信息技術(shù)將在海洋防災(zāi)、減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、海上救援等領(lǐng)域幫助人們更準(zhǔn)確地把握海洋規(guī)律，提高風(fēng)控能力。

6 海洋測繪工作發(fā)展的措施與建議

首先國家規(guī)劃設(shè)計要對海洋測繪給予更多的關(guān)注；在國家建設(shè)海洋強(qiáng)國與“一帶一路”的大背景下加強(qiáng)地方與軍隊(duì)測繪領(lǐng)域兩級合作；在學(xué)科學(xué)術(shù)上要加強(qiáng)學(xué)科之間的整合，構(gòu)建和豐富發(fā)展海洋大地測量學(xué)、海底地形測量、海洋地球物理學(xué)、海洋水文測量學(xué)、海圖學(xué)、海洋地理信息學(xué)等有關(guān)海洋測繪科學(xué)化知識體系建設(shè)，在技術(shù)領(lǐng)域建設(shè)中重點(diǎn)發(fā)展海洋科學(xué)、地球物理學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)和海洋物探技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)相互之間的聯(lián)系，理順不同分支體系的科學(xué)邏輯，為技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用服務(wù)奠定基礎(chǔ)。

其次加強(qiáng)與相關(guān)領(lǐng)域行業(yè)的跨界協(xié)同合作。尤其近年來，海洋立體監(jiān)測、物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)等高速發(fā)展，在一定程度上為海洋測繪，特別是海洋基礎(chǔ)測繪提供了加速發(fā)展的機(jī)遇。要增強(qiáng)海洋測繪技術(shù)裝備的制造能力，加大相關(guān)裝備的投入，進(jìn)而推動海洋測繪技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新[4]。目前人們對深海技術(shù)關(guān)注度不高，人類對海洋開發(fā)還未觸及到深海區(qū)域，要加強(qiáng)發(fā)展深海技術(shù)。充分利用智能無人機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)與成果，制定我國無人機(jī)海洋測繪計劃。

7 結(jié)束語

本文系統(tǒng)地介紹了海底地形地貌測量技術(shù)、海陸一體化測繪技術(shù)、電子海圖制作與數(shù)字海洋信息當(dāng)前技術(shù)與發(fā)展現(xiàn)狀，認(rèn)為當(dāng)前的海洋測繪技術(shù)正呈現(xiàn)出立體、高精度、高分辨率、高效的信息獲取、處理和應(yīng)用的發(fā)展態(tài)勢。目前我國海洋測繪事業(yè)任重道遠(yuǎn)，雖然海洋測繪技術(shù)與海洋調(diào)查業(yè)務(wù)體系日趨完善與提高，但仍有一些涉海部門資源沒有充分利用，軍民兩級海洋測繪有廣闊的合作空間，為了提高海洋測繪技術(shù)需要進(jìn)一步拓寬海洋測繪軍地合作，創(chuàng)新合作新方式，爭取標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共用，信息成果互聯(lián)互通，技術(shù)裝備協(xié)同創(chuàng)新，人員力量相互支持。