海洋测绘论文范文

海洋测绘论文篇1

【关键词】海洋测绘；海图学；课程建设

0 引言

海图是一类国际性的特殊专题地图[1]。它以描述海洋及其毗连陆地区域为主，反映了制图范围内自然对象、社会对象的空间分布、相互关系及其动态变化特征[2]。海图学是研究海图理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学[3]，是古老地图学的一个重要分支。

20世纪60年代以后，海图学在理论、生产技术和使用方式等方面出现了一次由量变到质变的飞跃[4]，并随着计算机技术在海图领域的应用，出现了数字海图和电子海图等产品。与普通地图产品不同，海图的生产、、更新和应用执行由国际海道测量组织（IHO，International Hydrographic Organization）、国际海事组织（IMO，International Maritime Organization）、国际电工委员会（IEC， International Electrotechnical Commission）等制定的一系列国际规范和标准[5]，如：IHO S-57海洋测绘数据传输标准（IHO S-57 Transfer Standard for Digital Hydrographic Data）、IHO S-52海图内容和显示规范（Specifications for Chart Content and Display Aspects of ECDIS， Publication S-52）等。1996年以后， 电子海图开始全面替代纸质海图。2010年初，为了统一的地理空间框架，IHO又了S-100通用海道测量数据模型（IHO S-100 Universal Hydrographic Data Model），作为下一代海道测量数据源、数字产品以及服务的标准。

依据国际惯例，海图通常由各国海道测量官方机构（海军）负责生产、和更新[6]，虽然海图理论及生产技术历来是海洋测绘学科研究的核心内容之一，但是在民用领域对其研究不多。新中国成立后，中国人民海军司令部航海保证部（原海道测量部）与中国海事局（原交通部海运总局）共同承担了我国海洋测绘的管理职能，然而由于种种历史原因，海洋测绘形成了一个非常特别、独立的学科体系[7]。它横跨海洋学和测绘学二大学科，但又不从属于两者之一。60多年来，国内只有一所培养海洋测绘专门人才的院校――海军大连舰艇学院，一个科研单位――海军海洋测绘研究所，因而在我国民用海洋测绘领域留下了许多空白点。

随着建设海洋强国战略的实施，海洋测绘学科迎来了新的发展机遇。2010年，上海海洋大学开设了民用海洋测绘专业，并将《海图学》列入专业主干课程，也因此展开了相关课程的建设与实践。

1 课程建设策略

海洋测绘专业在上海海洋大学是一个新专业，《海图学》和其它主干课程一样，需要在坚持学科特色的前提下，与学校特色相结合，通过完善师资队伍、教学环境和教材体系，改革教学模式和教学方法，提高教学质量，实现“特色、创新和务实”发展。

1.1 坚持专业特色、学校特色，合理定位和规划海图学课程

海图是海洋地理空间信息的基础载体，它与海洋渔业、海洋环境、海洋科学、海洋技术等学科专业有着紧密联系。为了解决师资、教材等方面的困难，实现特色发展，需要以“聚焦、错位、合作”为原则，展开广泛的交流与合作，不断积累学术与科研成果，合理定位和规划海图学课程，形成具有特色的海图学课程体系。

1.2 提高专业教师素质和能力，保证海图学课程建设和可持续发展

树立专业教师“教书育人”、“爱岗敬业”的职业精神，采用人才引进，外出进修，解决缺少专业教师的困难；通过以老带新，个人钻研与集体讨论结合、集中备课等方法，提高海图学师资的学术水平、教学能力和科研能力，为课程建设和可持续发展打下坚实的基础。

1.3 注重教材建设，解决海图学课程建设的难点问题

高水平教材是海图学课程建设的基础，也是培育海洋测绘专业优秀人才所面临的一个难点问题。目前，国内公开出版的《海图学》书籍极少，距今最新的一本旧版教材已有20多年了。由于计算机信息技术的飞速发展，引领了海图理论、技术的巨大变革，凸显了旧版教材中“内容陈旧”、“专业面窄”、“方向单一”等问题。为此，我们参照IHO相关国际标准、国际海图制图师的培训大纲，翻译和引进部分国外教材，并融入现代海图学领域的新理论、新技术和新方法，编写一部适于我校教学大纲的《海图学》教材。

2014年，自编的《海图学讲义（试用版）》已经用于本科教学。今后将加快修订教材的体系结构，更新和完善教学内容，编写配套的实习教材，争取推出《海图学》系列教材，实现课程建设的“跨越式”发展。

1.4 改革教学模式和教学方法，提高海图学课程的教学质量

提高教学质量是《海图学》课程建设的目标和出发点，需要以理论基础、目标倾向、实现条件、操作程序和效果评价[8]等作为基本要素，来修订教学大纲、课程标准、考试大纲、教学计划等各类教学文档，改革和创新教学模式、教学方法，完善教学总结制度[9-10]，充分利用集体讨论、集中备课、发表教学论文等多种形式，交流教学经验，不断积累研究成果和实践成果。在教学工作中，坚持以学生为本，重视学生的实践活动和师生互动[11-12]，强化基础知识、基本技能的教育，提高学生在实践中自觉发现问题、分析问题和解决问题的能力，激发他们的创新潜能。

2 主要教学内容

《海图学》课程具有很强的理论性和技术性。依据课程特点，通过借鉴IHO国际海图制图师的培训大纲，以海图的科学性、技术性、文化性和艺术性为主线，制订了教学大纲和课程标准，内容涵盖：基本知识、海图学史、海图学理论、海图制图学、电子海图学等五大模块，并设定了“掌握”、“知道”、“了解”等三个教学层次。

2.1 基本知识模块

该模块主要以概论形式介绍海图和海图学的定义。要求学生初步了解海图和海图学理论，知道海图是海洋地理信息的基础载体，是人类现代海上活动的重要安全保障，知道海图国际化等基本特征，掌握海图的功能、分类和用途，知道海图制图的一般过程，以及对于建设“海洋强国”、发展海洋产业、海洋科学研究、构建“智慧渔业”等方面的重要意义。

2.2 海图学史模块

该模块基于现存的海（地）图实物、考古文献资料、古汉字等，从科学、技术、艺术（文化）的角度，揭示海图的起源与发展进程。通过比较古代中国人和西方人世界观的差异，介绍西方中世纪的海图、地理大发现时期海图、近代实测海图、国际海道测量机构的发展，尤其是古代中国地（海）图的起源、发展和新中国海图的成果，使学生了解世界观、方法论对于空间认知方法和结果的影响，知道海图内容、制图技术、载体形式等方面的演化特点和规律，知道空间认知是海图始终不变的基本功能。

2.3 海图学理论模块

该模块重点介绍海图学的理论基础――现代地图学理论，包括：地图信息论、地图传输论、地图模式论、地图认知理论、地图符号学和地图感受论等，是教学难点之一。

要求学生知道海图学理论与地图学理论的关系，了解信息论、控制论、系统论是现代地图学理论的重要基础，掌握现代地图学理论的主要内容，知道随着信息科学技术的发展，现代海图学作为地图学的重要组成部分，正在成为一门研究利用空间图形反映自然和社会经济现象空间分布、相互联系及其动态变化，并对空间地理环境信息进行获取、智能抽象、存储、管理、分析、利用和可视化，以及图形和数字形式传输空间地理环境信息的科学与技术[13]。

2.4 海图制图学模块

该模块以海图制图技术和方法为主，是教学的重点内容，包括：海图数学基础，海图制图综合、海图符号和海图表示方法等内容[14]。由于 “3S”技术、计算机图形学、图像处理等技术的发展与应用，改变了海图数据源及生产流程，所以合并或删除了纸质海图的设计、编制、整饰，印刷、复制等部分内容。

在海图数学基础部分，要求学生知道地球坐标系与大地控制原理，知道海图常用投影以及投影的选择和变换原理，掌握海图比例尺、海图坐标系、海图基准面等概念、海图的分幅和编号方法。在海图符号部分，要求学生知道海图符号视觉变量及其对视觉感受效果的影响，掌握海图符号、色彩和注记的设计及应用方法。在海图表示方法部分，掌握普通航海图的陆部和海部要素的表示方法。在海图制图综合部分，重点掌握海图制图综合的基本概念，以对及水系、居民地、交通线、陆地地貌、海岸、干出滩、岛屿、海底地貌、航行障碍物、助航设备等的综合原则与基本方法，了解海图自动制图综合技术的发展。

2.5 电子海图学模块

该模块主要培养学生对海图学基础知识、基本理论和基本技能的综合应用能力，是教学重点之一，包括：电子海图的总体设计、IHO国际标准海图规范和CARIS COMPOSER制图系统应用等三个部分内容。

要求学生知道数字海图、电子海图系统的基本概念；掌握海图投影、比例尺、图幅、编号、图名、图廓、图面配置的基本设计方法；知道IHO、IMO和IEC等国际性组织的主要国际海图标准与规范，掌握IHO S-57、IHO S-52、IHO S-58（电子航海图有效性检核规范）、IHO S-63（电子海图数据保护方案）的主要内容，知道海图物标分类及其编码规则，了解电子海图符号表达、数据检核与的基本知识；知道CARIS COMPOSER制图系统的基本功能、支持的主要海图格式，熟练掌握软件系统的使用方法，能够独立编辑和输出IHO S-57标准的电子海图。

3 教学实践

依据教学大纲、课程标准和教学计划，运用课堂授课、多媒体课件演示、讨论、参观、实作、第二课堂等多种教学方法和手段，达到教学内容及层次的要求。在教学中，精讲重点和难点内容；泛讲相对简单或次要的内容，并鼓励学生自学。

3.1 采用课堂授课为主，多媒体课件辅助的教学形式

课堂授课是海图学课程教学的主要形式。授课前，提出本次课的教学目的和要求，以及教学内容在课程中的地位和作用。精讲难点和重点内容，通过合理设计问题、提出问题，激发学生的兴趣性和主动性，引导学生独立思考寻求答案，由被动的“学答”到主动的“学问”，逐步提高学生自主发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而系统地掌握教学内容。

与此同时，还要充分利用互联网、校园网资源，通过多媒体课件、视频短片、电子海图系统等把抽象的概念、变化过程等具象化，有利于解决教学的重点和难点，提高课堂教学的质量和效率。如：利用海图投影课件，能够生动地演示出各种投影变换的变化过程和结果，使学生能够直观地理解各种海图投影特征，更好地掌握和使用海图投影知识。

3.2 应用讨论式教学方式，开展专题讨论，帮助学生学会学习

讨论式教学有利于加强教学互动性，形成和谐的教学环境，是创新教学和帮助学生学会学习的一种重要方法。如：引入一些国际上的海图理论和技术最新成果，组织学生开展专题讨论，引导学生基于现有专业知识及唯物辩证法的哲学思想，分析学科前沿问题的背景和实质，认识海图学理论发展的动力及其未来方向。既开阔了学生专业视野，又促进了理论与实际的结合，同时也克服了课本知识滞后于学科前沿发展的问题。

3.3 加强实作练习，提高学生的动手应用能力

组织学生实地参观海图生产单位（上海海事局东海航海保障中心），通过现场讲解，使学生建立起感性认识，并将海图学理论知识与生产实际结合起来。加强实作训练，合理安排阅读海图、应用海图和制作海图等实作练习，提高学生综合运用知识的能力。

3.4 重视课后作业，开展第二课堂教学

合理布置课后作业，巩固课堂教学成果，拓展课堂教学内容，引导学生查阅文献资料，培养学生自主学习、自主思考和自主解决问题的能力。

开展第二课堂教学，鼓励和帮助学生与海洋渔业、海洋环境、海洋科学等其他学科专业相结合，参加教师的研究项目以及全国、上海市、学校组织的大学生科技创新活动。在实习、实践中，使他们不断开拓视野，积累科研与实际工作经验，撰写研究报告、论文等。截至目前，学生们已在全国、省市级大学生科技创新活动中多次获奖，申报了多项软件著作权，有的学生已公开发表了学术论文。

此外，为全面考察学生综合素质，检验和完善课程建设成果，依据考试大纲，合理设置了考核内容、题型、分量、权重、时间及分数等，并建立了标准化题库，严格了考试管理制度，形成了完整的量化评价机制。

4 结束语

几年来，我们秉持“特色、务实和创新”思想，以“聚焦、错位、合作”为原则，以培养海洋测绘复合型人才为目标，不断提高师资队伍的学术水平、教学能力和科研能力，相继制订了海图学教学大纲、课程标准、教学计划和考试大纲等一系列教学文档，编写了《海图学讲义》教材，进行了教学模式和教学方法的探索与实践，保证和提高了教学质量。未来将以“重点课程建设项目”为契机，坚持改革和创新，为把《海图学》课程建设成为一门精品课程而努力。

【参考文献】

[1]郭立新.海图符号语言的语法规则构建与实现技术[D].郑州：信息工程大学，2012：1-2.

[2]郭立新，翟京生，陆毅.海图语言学的历史与演变[J].海洋测绘，2009，29（2）：78-81.

[3]张国坤，张洪岩，徐艳艳，等.现代地图学理论对地图学的影响[J].测绘科学，2007，32（2）：26-28，20.

[4]翟京生.现代海图学的变革[J].海洋测绘，2008，28（5）：73-76.

[5]郭立新，彭认灿，刘雁春.面向S-57电子海图显示与信息系统的研制开发[J].航海技术，2004（3）：24-26.

[6]郭立新，沈蔚，邱振戈.海洋测绘学科体系及其专业建设的探讨[J].测绘通报，2015（4）：129-132.

[7]翟京生.信息化或被信息化的海洋测绘[J].测绘科学技术学报，2013，30（4）：388-391.

[8]钟志贤.大学教学模式改革的十大走向[J].中国高教研究，2007（1）：88-91.

[9]赵军，武江民，赵生龙.我国地理信息技术普及教育现状与对策刍议[J].地理信息世界，2005，3（1）：39-41，50.

[10]党安荣，刘钊，贾海峰.面向应用的高校GIS教学探索与实践[J].地理信息世界，2007（4）：9-14.

[11]江南，吕晓华，郭延斌，等.精品课程持续性建设的策略与实践――以《地图学》部级精品课程建设为例[J].高等教育研究学报，2012，35（2）：27-29.

[12]边馥苓.我国高等GIS教育：进展、特点与探讨[J].地理信息世界，2004，2（5）：16-18，22.

[13]王家耀.信息化时代的地图学[J].测绘工程，2000，9（2）：1-5.

海洋测绘论文篇2

关键词: GPS技术；海洋测绘；应用；问题；方法

中图分类号：P2文献标识码： A

1 引言

海洋测绘是测量海洋底部的地球物理场的性质及其变化特征，以绘制成不同比例尺的海图和专题海图。海洋测绘主要包括海上定位、海洋大地测量和水下地形测量。海上定位通常是指海上确定船位的工作，主要用于舰船导航，同时又是海洋大地测量不可缺少的工作。海洋大地测量主要包括在海洋范围内布设的大地控制网，进行海洋重力测量。在此基础上进行水下的地形测量，测绘水下地形图，测定海洋大地水准面。此外海洋测绘的工作还包括海洋划、航道测量以及海洋资源勘探与开发、海底管道的铺设、近海工程、打捞、疏浚等海洋工程测量、平均海面测量、海面地形测量等。海上定位是海洋测绘中的最基本的工作。由于海域辽阔，海上定位可以根据离海岸距离的远近而采用不同的定位方法，其中就包括GPS卫星定位。

2 GPS技术的应用领域及测量原理

2.1 GPS技术的应用领域

GPS系统即全球定位系统，它的主要用途包括：

第一，陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等；

第二，海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；

第三，航空航天应用，包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。

GPS技术目前广泛应用与世界上的各个领域，而且应用也十分普遍。在GPS刚投入使用的时候，只是在军事上使用，很多领域并没有GPS的使用，而现在GPS已经普遍到每个居民用户。GPS技术的应用领域主要包括：测量、交通、救援、农业、娱乐消遣、导航、临时收频、军事等领域。

GPS技术给测绘界带来了一场革命，领用GPS中的技术可以使测量的精度达到厘米级以上，而且GPS技术与传统的手工测量技术相比有着很大的优势：测量精度高；操作简便，仪器体积小，便于携带；全天候操作;观测点之间无须通视；测量结果统一在WGS84坐标下，信息自动接收、存储，减少繁琐的中间处理环节。在当前，GPS技术已经广泛应用于大地测量、资源勘查、地壳运动、地籍测量等领域。

2.2 GPS技术的测量原理

GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。GPS是美国国防部组织并开发的一个全球性、全天候、高精度的导航定位和时间传递系统, 空间部分由24颗卫星组成, 是军民两用系统, 提供两个等级的服务。美国政府为了加强其在全球导航市场的竞争力, 撤销对的干扰技术, 标准定位服务定位精度双频工作时实际可提高到20米。授时精度提高到40纳秒, 以此抑制其他国家建立与其平行的系统, 并提倡以GPS和美国政府的增强系统作为国际使用的标准。

GPS的工作原理为：24颗GPS卫星在离地面12000km的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得地面上的任何一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，就可以得到接收机至GPS卫星之间的距离，利用三维坐标中的距离公式，用三颗卫星就可以组成三个方程，解出观测点的位置（X，Y，Z），考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和时差，因而需要引入第4颗卫星，形成四个方程式进行求解，从而得到观测点的经度、纬度和高度。

GPS卫星定位是以三角测量定位原理来进行定位的。它采用多星高轨测距体制，以接收机至GPS卫星之间的距离作为基本观测量。当地面用户的GPS接收机同时接收到3颗以上卫星的信号后，通过使用伪距测量或载波相位测量，测算出卫星信号到接收机所需要的时间、距离，再结合各卫星所处的位置信息，将卫星至用户的多个等距离球面相交后，即可确定用户的三维（经度、纬度、高度）坐标位置以及速度、时间等相关参数。

3现代GPS技术在海洋测绘领域的应用

3.1海洋测绘的特点

1)测站在船上，在动态下进行测量。2)同一空间结构网的各观测量(坐标、深度、重力等)必须同时测定，无法重复测量。3)观测受大气影响和海水物理性质影响，精度比陆地上大地测量低。

3.2 GPS在海洋测绘中的应用

3.2.1用GPS定位技术进行高精度海洋定位

为了获得较好的海上定位精度，采用GPS接收机和船上导航设备进行组合定位。如在进行GPS伪距定位时，用船上的计程仪(或多普勒声纳)、陀螺仪的观测值联合推求船位。对于近海海域，采用在岸上或岛屿上设立基准站，船上安置GPS接收机，采用差分技术或动态相

对定位技术确定船位，从而进行高精度海上定位。

3.2.2 GPS技术用于建立海洋大地控制网

建立海洋大地控制网，为海面变化和水下地形测绘、海洋资源开发、海洋工程建设、海底地壳运动的监测和船舰的导航等服务，是海洋大地测量的—项基本任务。海洋大地控制网，是由分布在岛屿、暗礁上的控制点和海底控制点组成的。海底控制点由固定标志和水声应答器构成。对于岛、礁上的控制点点位，可用GPS相对定位精度测定其在统一参考系中的坐标。我国已于1990年和1994年，在西沙和南沙群岛的岛、礁上，布设了GPS网。平均边长相对中误差为1／：387万；方位中误差为±Q06”、点位中误差为±13cm，并完成与海口、湛江、东莞等国家大地点的联测。而对于测定海底控制点的位置，则需要借助于船台或固定浮标E的GPS接收机和水声定位设备，对卫星和海底控制点进行同步观测而实现。船上GPS接收机的瞬时位置，可以通过GPS相对动态定位而精密确定。利用GPS接收机同步观测GPS卫星进行定位的同时，利用海底水声应答器同步测定船上GPS接收机与海底控制点间的距离，从而

测定海底控制点的位置。

3.2.3 GPS在水下地形测绘中的应用

水下地形图的绘制对于航运、海底资源勘探、海底电缆铺设、沿海养殖业和海上钻井平台等具有重要意义。海道测量是进行水下地形图测绘的基础，可以通过海底控制测量来测定海底控制点的空间坐标或平面坐标。除此以外，还需用水深仪器对水深进行测量。水深测线间距依比例尺不同而变化，水深仪器的定位除了在近岸区域使用传统的光学仪器采用交汇法定位外，其他较远区域多采用无线电定位。由于GPS可以快速、高精度的对目标物进行定位，可以对水深仪器进行单点定位，但其精度只有几十米，只能作为远海小比例尺海底地形测绘的控制：对于较大比例尺测图，可应用差分GPS技术进行相对定位。实际应用中常将GPS和水深仪器同时使用，前者进行定位测量，后者进行水深测量，再利用电子记录手簿，利用计算机和绘图仪组成水下地形测量自动化系统。

水下地形测量是海洋测绘的最基本的工作之一。由于海域辽阔，海上定位颗根据离海岸距离的远近而采用不同的定位方法，如光学交会定位、无线电测距、GPS卫星定位等。

水下地形测量主要是海道测量，海底控制测量是确定海底点的三维坐标或平面坐标，而水下地形测量还需要利用水深仪器测定水深。对于近海领域，采用在岸上会岛屿上设立基准站，采用动态相对位技术进行高精度海上定位。在船上安装差分GPS接收机和测深仪。测量船按预定航线利用差分GPS导航和定位，测深仪按一定距离或一定时间按照事先设定自动向海底发射超声波并接受海底的发射波，同时记录GPS的定位结果和测深数据。定位测量和水深测量的数据都有了之后，就可以利用这些电子手簿和计算机、绘图仪等组成系统，测绘水深图和水下地形图等。

4现代GPS技术在海洋测绘领域的应用中出现的问题及解决方法

4.1出现的问题

由于GPS技术是由美国军方制作并控制的，因此我们在使用GPS数据时就要考虑到数据的真实性和数据的实用性。美国军方可以随时修改我们使用的数据，如果数据不准确一切工作都没有任何用途。

另一方面，由于GPS定位系统是基于美国军方的国家战略研发的，所以其对外开放的彻底性还有所保留，加上整个系统本身研发时的局限性和民用领域的不断延伸，所以同其他测量手段一样，GPS测量误差也不可避免，因此在进行海洋测绘的时候需要注意出现的误差。

4.2 解决方法

在数据使用的问题上，我们目前还没有什么卫星定位系统可以和GPS卫星定位系统相比，不论是我国的北斗系列，还是GLONASS 全球导航卫星系统或Galileo系统总体功能现在都无法与GPS相比，因此我们要在研发新的系统的同时，还是要使用GPS的数据来解决我们目前的一些问题。

对于GPS测量时产生的误差，我们应该分析产生误差的原因，一般出现的都是系统误差。对于这些系统误差，我们不可避免，因此只能通过一些参数来进行数据结果的修正。另外，还有一部分误差是我们在进行数据转换的时候产生的。因为GPS卫星定位系统采用的是WGS-84坐标系统，而在我们国家一般使用的是北京54坐标系统，因此在使用GPS数据时就需要进行坐标系之间的转换。由于不同的地方的转换参数不同，因此坐标系之间的转换是一项浩大的工程，在转换构成中就会产生一些误差，对于这些误差我们也只能尽量避免。只有这些误差都减小了之后，我们进行海洋测绘的工作才能做的更精细，数据才能更准确。

5结论

GPS技术已经广泛应用于各个领域，在海洋测绘领域也不例外。对于海上定位，海洋的水下地形测量，GPS技术发挥了很大的作用，我们使用GPS技术让我们在海洋测绘领域的成果更进一步，建立了海洋测量平面控制网。GPS技术的引进改变了传统的测量方法，节省了很多人力物力。

目前，我国已经拥有了北斗系统，北斗二代也正在建设中，而且也与中欧签订了协议投资建设伽利略卫星系统。我国在今后海洋测绘领域中，必定朝着自主、高效的方向发展。

参考文献:

[1]朱道璋.浅析GPS测量的误差及应对措施[J].江西省水利规划设计院.2006.

[2]谢荣安.GPS RTK技术在海洋测绘中的应用[B].广东省地质测绘院.2007.

海洋测绘论文篇3

关键词:水位站；水位观测；平均海平面；理论最低潮位面；测深；GPS-RTK无验潮

Abstract: 1:10000 underwater topographic surveying and the deep-water shoreline surveying pre-production project in the Ningbo City are introduced. Some viable experience in pre-production process and key technologies are summarized and discussed.

Keywords: hydrometric gage；hydrometric observation；mean sea level；theoretically lowest tide level ；bathymetric survey；GPS-RTK without tidal observation

中图分类号：P332.3文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）

1 引言

为加快推进省委省政府关于“发展海洋经济，建设海上浙江”重大战略部署，省政府专门就海洋测绘下发了《关于切实做好全省海洋测绘工作的通知》，明确全省海洋测绘工作是省重点专项工作，明确全省海洋测绘工作由省测绘与地理信息局统一组织实施，统筹安排全省海洋测绘的项目实施，负责编制全省海洋测绘工作方案并对全省海洋测绘工作进行了全面部署。宁波市域海洋测绘工作是全省海洋测绘工作的重要组成部分，也是建设海洋经济强市的重要保障性工作。项目年度计划经省测绘与地理信息局批准后实施。为了更好的完成宁波市域海洋测绘与调查工作，采取有效的工作方法和手段，提供可靠数据，宁波市于2011年8月

开始启动了试生产，我公司本次的试生产项目为1:1万比例尺水下地形测量和深水岸线调查。

2 数量与时间参考

本次完成1:1万的水下地形测绘面积310.6km2，测线701条，检查测线21条，总长度2376.1km；深水岸线调查24.8km。本次作业时间为年9月3日至12月18日， 实际作业时

间约105天，其中外业45天，内业60天。外业数据采集可达到8 km2/日，其中水下地形测量10km2/日，潮间带测量2.6 km2/日；内业数据编辑约5 km2/日（不含入库）；海上岸线调查15天，岸线调查测2 km/日。

3 临时水位站的布设与观测

本次水域控制面积300多km2，含有内港、航道、外海，潮流复杂，海面受潮汐、气象等影响起伏较大，根据潮位站布设的密度能控制全测区的潮汐变化，相邻潮位站之间的距离满足最大潮高差小于1m，最大潮时差小于2h，潮汐性质基本相同的原则，共布设了12个临时水位站，平均相邻站之间距离约15km。临时水位站的水位观测采用自记水位仪或水尺、或同时使用两种方法进行观测，同时使用两种方法进行观测的，以自记水位仪的观测数据为准，以人工验潮作为检核修正。

本次测量区域包括金塘水道、大榭岛水域、蚂蚁岛水域和佛渡岛水道，临时水位站布设位置见图3.1。表3.1是对相近几个临时水位站的观测数据统计分析，关系中有的临时水位站在采用水位三角分带改正中并不具有一定的关联性，只是作为测绘整体区域临时水位站布设的分析。

图3.1 临时水位站位置布设图

表3.1 临时水位站数据统计分析

由表3.1可以看出，统计中最远的临时水位站之间距离约为80km（金塘大桥～三山大闸），最大潮高差相差最大的为0.72（白峰～三山大闸），最大潮时差相差最大的2h（金塘大桥～蚂蚁岛）。从对所布设的临时水位站的水位观测数据分析来看，本次用于三角分带水位改正的临时水位站布设均符合要求，从整个数据也可以看出，外海（水道）与内港、处于南北位置的潮时差变化比较大。

4 临时水位站基准面选择与理论最低潮面的确定

根据长期或短期水位站推算临时水位站的平均海平面，确定深度基准面（采用理论最低潮位面），是非常重要的一个工作。为统一各水位站的水位资料，本项目实施过程中将各水位站的水位资料（即水位观测起算基准）统一归算至1985国家高程基准。

本次收集了定海、镇海、湖头渡3个长期验潮站资料，并全部采用2年以上连续水位观测数据，采用同步观测水位平均值，计算与临时水位站同步观测时间内的平均海平面与其多年平均海面的差值，然后将此期间的短期平均海面加上改正数求得本期间的平均海平面，再根据临时验潮站与长期站同步观测的数据（本次各临时水位站同步观测时间不少于10天），采用同步传递法确定其平均海面。

根据定海站已知的理论最低潮位面，采用弗拉基尔法计算长期验潮镇海、湖头渡的理论最低潮位面，计算公式如下：

式中：表示求极小值运算符；

，为分潮相角；

负号“－”使求得的相对平均海面的深度基准垂直偏差表达为正值；

为分潮交点因子与分潮振幅的乘积；

和为、、、、、、、、、、、、等13个分潮的调和常数和节点因数；为分潮的相角，它的变化从0至360。

根据已知的3个长期水位站的理论最低潮位面，采用两点内插法确定临时水位站的理论最低潮位面，计算公式如下：

L=(DBLA+DALB)/(DA+DB)

式中：L-临时水位站深度基准面至其平均海平面的高度；

LA、LB-已知A、B两个水位站的深度基准面至其平均海平面的高度；

DA、DB-在同一比例尺图上分别量取的临时水位站到已知A、B站的垂足间距离。

5 水下地形测量

5.1定位与测深设备的选择

本项目定位利用NBCORS采用双频GPS接收机，测深全部采用单频数字测深仪，区域内最大深度达130多米，为验证单频数字测深仪对深度达到100米的测深精度，后用双频数字测深仪进行检查，其检测结果对比如下表：

由此可看，对比误差均小于0.02H，采用单频测深仪还是可行的。

双频GPS接收机在使用前进行了定位对比检查，单频数字测深仪进行了一致性检验和稳定性测试。测量时根据不同深度通过检查板对测深进行了检验。

5.2测量船只、船速的选择

为保证测量精度，增强船体平台稳定性，减少因海浪对船体产生纵、横摇，本次选择了30吨级的船舶作为测量船。

在一般的作业区船速选择在5节，在涨潮和退潮的潮流方向、深度大于30米地区，船速控制2～4节。

5.3数据处理

对采集数据的后处理是保证数据精度的一个最重要过程之一，本次项目主要进行了潮位改正、声速改正、动吃水改正、静吃水改正。初始声速改正在测量时进行了相应的改正，根据测量海水的不同深度，取其一中间值，设置为1517m/s。由于不同的海域，海水的温度、盐度、介质也不相同，所以应该在测量时根据不同的深度采用不同的声速进行改正，但此方法在实际作业过程中很难实现，因此本项目根据外业以不同深度，采集同声速进行测定改正数，按声速公式进行计算，在数据处理软件中进行水深批量改正。

依据检查线统计，本次测量在20米内的测深误差在0.2米内的占81.7%，粗差只占0.2%，在大于20米深度，深误差在0.4米内的占81.7%，84.1%，粗差占0.6%。

6 GPS-RTK无验潮水下地形测量

本项目在确定采用验潮方式进行测量时，也在采用无验潮方式进行检验，本次采用NBCORS直接记录测深点的三维坐标，高程转换采用NBCORS中心的坐标转换软件进行。

选择金塘水域、大榭水域及蚂蚁岛水域部分数据进行无验潮数据处理，数据处理时没有进行消浪处理，对测深数据进行了声速改正。高程对比精度统计如下表:

从15214个数据来看，剔除个别粗差，单从0.4米误差（水深大于20米时，对比误差与深度关系式ΔH ≤0.02H ）来看，98.6%数据满足规范要求，所以采用NBCORS以无验潮方式进行水下地形测量可以满足精度要求。

7 结束语

（1）本次试验区的水位站布设合理，在采用三角分带水位控制进行水位改正的情况下，根据一些相关的验潮站比较，所布设的临时水位站还可以适当再减少，但在外海与内港或航道等衔接处、地形变化区域（山嘴等）地方，应布设临时水文站。

（2）在水下地形测量时，应该选择合适的船只，过大在转弯、航道狭窄，礁石多等情况下行驶不方便，过小又由于风浪原因会造成不稳定。

（3）在水下地形数据采集时，根据风速、涨、退潮等情况，制定合理的行驶速度，以保证水深数据采集的准确性。

（4）在进行数据处理时，进行正确的声速改正、潮位改正、动吃水、静吃水的改正。

（5）在CORS快速发展的今天，扩展应用领域，更好的发挥利用此项资源。本次采用的无验潮与有验潮测深数据的比较来看，均可以达到精度要求，从数据的比较来看，两者的差值属于偶然误差（随机误差）并不具有一定的系统误差变化趋势。根据NBCORS的大地水准面精化的情况来分析，应该随着距离陆地远近的变化而造成高程精度也随同样的趋势而变化，但在本次实验过程中，高程误差的变化并不十分明显，并没有随着远离陆地而有明显的降低，这个原因也可能是由于测区边缘距离陆地（大约15km）还不够远，所以影响不大。

采用NBCORS进行无验潮水下地形测量，精度较高，可有效降低成本，提高工作效率。

测量时部分地区数据链信号不好，时断时续，针对对信号不好的区域采用不同时间段重新测绘的方法进行解决。

参考文献：

[1]水运工程测量规范；

[2]海道测量规范。

海洋测绘论文篇4

关键词：GPS技术；海洋测量；应用

中图分类号： C39 文献标识码： A

一、GPS技术应用原理及现状

GPS是由美国国防部主持研制的以空中卫星为基础的无线导航系统。该系统能为全球提供全天候持续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息，运动速度等信息，目前，GPS技术已经广泛应用于车辆导航，土地测绘等领域。GPS对于传统的测量技术是一次重大的技术改进，它使经典的测量方法产生了空前的变革，加强了测绘科学和其他科学之间的交流，从而促进了测绘技术的发展。GPS定位测绘技术有以下特点：①测量点之间无需通视；②定位精度高；③操作方便；④不受天气等环境的干扰。

GPS在地籍测量中的应用GPS快速静态定位能够满足地籍控制测量的精度要求，应用GPS进行地籍控制测量，点与点之间不要求相互通视，因为其布点灵活，不受天气因素的影响，测绘精度高，速度快，所以使GPS技术在全国各省市的城镇地籍建设中应用极其广泛。

在以往的测绘中，我们利用电子经纬仪，数字水化仪，激光扫描仪等测绘地籍，这些工具曾非常先进，支持了我国的测绘工程，自1994年美国建成GPS后，这项技术给测绘带来了本质的改变，其定位速度快，准确，节约人力成本，减少开支等优点，使GPS定位设备被广泛应用，在城市里有车载GPS导航仪，现在智能手机上基本上都有GPS功能，方便了人们出行。在最新型车辆上，GPS导航系统成为最新的标准配置，随着通信技术的发展，许多新技术涌现，例如，3G无线通讯技术，可以把现场测绘的实地数据迅速的传输到上位站点，在地籍测绘领域，随着GPS差分定位和RTK实时差分定位系统的发展，定位精度越来高，GPS技术在地籍绘制，地质勘探测量，石油矿藏探测定位等领域有非常广阔的应用前景。

二、GPS技术在海洋测量中的应用

1.海上定位

海上定位是海洋测量中的基本工作。由于我国海域辽阔,海上定位可以依据离岸距离的远近不同采取适当方法,如无线电测距定位、光学交会定位、GPS卫星定位、水声定位以及各种组合定位等。为了更好获得海上定位的精度,一般应用GPS接收机和船舶导航设备组合实现定位。例如,通过GPS伪距法进行定位时,利用船上的多普勒声纳或者计程仪、陀螺仪等测量的观测值联合起来计算船位。如果处于近海位置,还可在岛屿或者岸边建立基准站,采取动态相对定位技术或者差分技术实现高精度的海上定位。如果一个基准站可以覆盖150km的范围,那么我国沿海只需建立3-4个基准站,就可以保证近海海域的高精度定位。经过多年的研究,广域差分技术也日益成熟,并可实现一个国家或者多个国家的广大区域定位差分定位。

2.建立海洋大地控制网

建立海洋大地控制网,及时观测海面变化及水下的地形测绘工作,应用于海洋工程建设、海洋资源开发、海底地壳运动监测及船舶导航等服务中,是海洋测量中的基本任务。海洋大地控制网由分布在暗礁、岛屿等控制点以及海底控制点组成,海底控制点由水声应答器和固定标志构成,对于暗礁、岛屿的控制点点位,可采取GPS相对定位技术测定其统一参考系中的坐标。我国已在1990年和1994年,在西沙群岛和南沙群岛的暗礁、岛屿等,分别布置了GPS网,其平均变长的相对中误差是1/387万、方位中误差是±0.06″、点位中误差是±13cm,同时完成了对东莞、湛江、海口等国家大地点的联合测量。对于海底控制点的测定,则需要借助固定浮标或船台上的GPS接收机与水声定位装置,实现对卫星及海底控制点的同步观测。船舶GPS接收机的瞬间位置,可通过GPS技术的相对动态定位实现精密确定,利用GPS同步接收机观察GPS卫星实现定位的同时,还可利用海底水声应答器测量船上GPS接收机和海底控制点之间的距离,以获得海底控制点的具置。

3.水下地形测量

水下地形图的绘制对勘探海底资源、铺设海底电缆、航运、海上钻井、沿海养殖业等有重要意义。海道测量在水下地形图测绘中十分重要,可以通过海底控制测量获得海底控制点的平面坐标或者空间坐标,并利用水深仪对水深情况进行测量。水深测线的间距根据比例尺的不同而变化,水声仪器定位除了近海岸使用光学仪器之外,在较远区域还可采用无线电定位。由于GPS技术可以高精度、快速地定位目标物,并对水深仪器实现单点定位,但是其精度仅有几十米,因此只适用于远海小比例尺的海底地形测量控制。对于比例尺较大的测图,也可利用差分GPS技术进行定位。在实际测量中,多将GPS技术与水声仪器联合使用,前者用于定位测量,后者则用于水深测量,通过电子记录手薄的形式,利用绘图仪和计算机组成水下地形自动化测量系统。

4.海洋灾害监测

海洋灾害监测主要目的是研究灾害性海难的成因与发展,“灾害性海难”是对造成海洋灾害的巨浪、风暴、海啸、地震、海上强风、严重海水等海况的总称。这些灾害性海难除了来自大气影响外,有些还源于海底下陷或者海底隆起等动态反应。通过对灾害性海难的监测与预报,可有效减少其带来的生命财产损失。海洋灾害监测的主要途径有：在海底地层布测高精度、稳定可靠的大地测量控制网。通过长时间(一般2-3年)的重复性成果观测,研究海底地壳形变与海底模块运动情况,可以探测到更多的海况。GPS技术的全面应用,给海底大地测量控制网的建立提供了技术支持。现有的GPS技术海底大地测量控制网的主要方法是:利用GPS信号测量船载GPS信号接收天线的位置,通过同步测量海底声标及测量船之间的水下生距,计算出海底声标的精确位置。

三、对海洋测量的展望

1.服务对象将向全方位、多层次服务转化

21世纪海洋测量的服务目标主要是保障海面飞行船舶的安全，今后海洋测量的服务目标将不断扩大。海洋测量的基准面也将逐渐与陆地地势测量基准面一致，建立以海洋大地水准面为基准面势在必行。因而，未来海洋测量技能的主攻方向是：持续研发新式精细的测量仪器设备；一致陆地和海洋地势基准面；精化海洋大地水准面。随着信息化技能的高速开展，多种海洋测量数字商品、数据库和地理信息系统将集成一体，为多学科的多种运用意图供给全方位服务。

2.信息获取和信息表现将向集成综合式转化

未来无论是信息获取还是信息表现都会以多体系集成为主体。在信息获取范畴，一个体系多种功用的集成和多个体系的有机集成是未来海洋丈量开展的必然趋势，将各种丈量体系的长处集成在一起，会使海洋丈量技能发作日新月异的开展。在信息表明范畴，多源、多分辨率信息的有机集成也是开展的必然趋势，将经过各种路径获取的信息有机结合起来，从多角度、多层次、全方位地展示海洋的全貌。

3.信息服务形式将由三维静态向四维动态转化

随着科学技术的开展，将来社会对海洋测量效果的需要将趋向动态改变和实时性。因而，研讨海洋几何要素和物理要素的时变规则十分重要，尤其是对海洋现象全面、透彻的研讨。电子海图显现体系的开展，使电子海图的显现由开始的二维显现到三维显现，继而开展到迭加潮汐预报的实时四维动态显现。目前我国的电子海图还不具有迭加水文气象要素的功用，但可以预料，电子海图的功用将日趋完善。

结束语

GPS对推动测量领域的发展有着重要的作用，它使测量的方法更加简便和多样化，相信在未来的发展中，它将会更好地服务于社会的建设。

参考文献

[1]何明均,刘成,黄上.GPS技术在地质测量中的应用与分析[J].科技信息,2014.

[2]武化男,牛宝,李晓光.GPS在海洋测量精密定位中的运用[J].科技致富向导,2014.

海洋测绘论文篇5

关键词：海岛地名普查；测绘问题；问题探讨；3S技术

中图分类号：P281 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0207-02

根据《国务院办公厅关于开展第二次全国地名普查试点的通知》（[2009]58号）精神和《全国海域海岛地名普查实施方案》的要求，以及国家海洋局在各沿海省（直辖市、自治区）做出的部署和安排，辽宁省从2010年起开展了辽宁省海岛地名普查工作，要求通过实地调查和运用卫星、航空遥感相结合的方法，在确定全省海岛数量、查清全省海岛地名现状的基础上，对尚无名称的海岛按规定程序进行命名，对不规范的海岛名称进行标准化处理，除此之外，须在全部外业现场调查的基础上，掌握海岛的基础地理要素、社会属性和生态环境，包括海岛的地理位置、岸线长度、陆域面积、近陆距离、高程、居住人口、开发利用现状等，对重要海岛设置名称标志，建立海岛地名信息系统[1]。

辽宁省海岛地名普查作为一次大范围的区域性基础调查，运用3S技术取得了很好的效果，如运用RS技术解译遥感影像获取海岛的位置、面积、岸线长度、植被类型等基A信息，利用GPS技术在海上快速准确导航定位和测量海岛的特征地物以及岛上的开发利用现状、在GIS平台上进行海岛地名信息和地理基础数据的集成及数据信息化建设，为普查工作节省了大量人力和物力，提高了工作效率，保证了工作质量，实现了普查工作的科学化、规范化、数字化和信息化[2]。

但也因海岛地名普查项目的特点和相关规程规范的具体要求，以及海洋、海岛的特殊环境如海岛岸线长度、陆域面积测量过程中常受海洋潮差的影响，在前期数据整理、数字化的过程中，以及遥感影像应用和实地勘测等环节中遇到一些具体问题。

1 前期数据整理中存在的问题

为获取海岛地理实体的名称、地理位置和地名等相关信息，形成海岛现场实地调查名录以及制作外业调查底图，对前期搜集到的地名类、史志类、专项调查类、图件类和统计类等有关资料进行了对比分析和研究，在对这些数据、信息进行梳理的过程中，发现相关资料存在描述和记载不详尽、众说纷纭和信息化程度不高、测绘成果精度低以及坐标系不统一等问题。

1.1 测绘成果精度低

由于搜集的文字和图件等历史资料分属不同时期，上至明清时期的《辽东志卷一・地理》和《盛京通志卷九・山川志》、到近年出版的《大连掌故》（2007年）以及项目调查当年的考察报告等，很多资料中对海岛位置等信息的记载大多都没具体详尽的坐标，多为大致方位、距离等一些文字性的定性描述，随着测量技术等现代科学技术的进步与发展，到了近代逐步使用测量仪器进行定位，但由于受测量仪器精度的限制，测量成果精度也不高，如不接受差分信号的手持GPS使用的定位误差一般在几十米到几百米不等，这对于一些面积较小的海岛，特别是在同一区域有几个集聚分布的海岛时，就很难辨别和核查。另一方面，海岛历来作为维护国家海洋权益和海洋安全战略的前沿阵地，由于密级的限制，在对外出版的部分资料中往往进行了脱密处理，导致数据精度不高，以上种种原因造成资料中记载的海岛位置、地名等信息跟海岛实际情况不一致，在资料的实际整理过程中需要对这些信息进行分门别类，借助近期的遥感影像进行综合分析和现场调查来识别和判断。

1.2 坐标系不统一

因前期搜集到的图件资料，如海图、地形图、规划图等，来源于不同的部门，有海军、海洋、土地和民政等主管部门，而且图件绘制当时都是为了满足各自行业、领域的使用、管理和建设需求，都各自执行自己行业的有关规范，加上早期测绘手段和测绘技术的限制，导致在数据测量和成果编制的过程中采用不同的测绘标准，如坐标系就有北京54坐标系、西安80坐标系和WGS-84坐标系，甚至还有各地城建坐标系，对于同一海岛实体，不同的坐标系之间的测量成果，在平面上会有几十米、甚至百米的坐标差距，如采用这样的基础数据到实地勘测必然会错误的产生类似异点同岛数据，为了满足项目的总体要求和减少外业调查的工作量，通过在辽宁沿岸选择几种坐标系公共点和设置GPS控制点进行联测计算坐标系间的转换参数开发坐标系转换软件完成坐标转换[3]。

1.3 数据信息化程度不高

因搜集到的各种图件、文字等历史资料，多以纸质资料为主，大都陈旧不全，数据分散、信息化水平低，基本都停留在以前的纸质档案管理，很少有现代化信息管理系统，在实际工作过程中，对史志类的文献资料逐篇翻阅，进行地名数据的定位、提取地名信息，对海图、地形图、专题图等纸质图件资料，进行扫描配准和矢量化，建立了较高效、规范的数字化工作流程，先后处理了上万页书籍和近千张图纸，梳理辽宁全省海岛地理实体点位近4000个。另一方面，由于计算机技术和行业软件的不断发展，部分信息管理系统的电子数据资料，在使用的过程中其数据格式存在不同形式，有MapInfo的tab、AutoCAD的dwg和ArcGIS的shp等格式，为便于数据集成，使用ArcGIS软件的ArcToolbox模块、FME工具进行数据格式转换。

2 遥感影像使用中存在的问题

遥感技术具有观测面积大、定位精确和地物信息丰富等特点，特别在海岛识别定位，岸线、潮间带和植被等信息提取的方面具有优势，已成为资源环境调查的重要技术手段，但在普查过程中因受空间分辨率、影像更新速度、使用成本等影响在使用中受到了一定的限制。

2.1 受空间分辨率的影响

根据遥感影像的纹理、色调和形状等解译标志可以较好的判别海岛、量算面积和岸线长度、识别植被类型，但在实际调查过程中，由于使用的遥感影像精度不一，分辨率多为在1m至10m之间，甚至更低，受其影响，影像图上有许多相似的地物如舰船和较大面积的漂浮物干扰判断，仅仅依赖遥感影像不能准确地识别，导致大量疑似海岛的出现，增加外业实地核查的工作量，加上辽宁地处北方，夏冬季节分明，尤其是冬季有冰期，在解译植被类型如草丛、灌木、乔木的过程中受到一定的限制。另外一方面，由于遥感影像成像的瞬时性，落潮时的低潮高地可能被识别为岛屿，再就是因岛体形状受潮汐潮差的影响有所变化，在遥感影像图上量算海岛面积和岸线长度时，数据会存在一定误差。在实际工作中就需要结合海岛潮汐、海岛影像的实时水边线等资料进行综合分析和借助GPS导航定位到现场实地判别和勘测。

2.2 影像数据更新慢难反映现状

由于海域的范围广大，海洋数据的获取相对陆地资料耗时多，而且费用昂贵，更数据新慢，再加上海岛的无序分布，很难获取覆盖全省调查区域所有海岛的最新遥感影像，近年来随着辽宁沿海经济带发展规划等一系列战略规划的实施，沿岸各县市区各类产业园区、高新技术园区等临港产业园的兴起，沿海开发活动剧烈，岛上挖砂采石、围堰建港等建设开发活动对海岛改变较大，甚至存在填海连岛、炸岛炸礁等行为，再加上一些自然因素的影响，导致许多海岛人为和自然消失，部分遥感影像已不能反映当前海岛的现状，在外业实地核查中就要做到心中有数，部分岛屿的岸线长度、陆域面积需要核实勘测，对于灭失的海岛，加强外业调访，多问多咨询，做好海岛的注销登记。

2.3 使用成本较高

海岛特殊区位条件不像常规的海域使用活动基本上都是位于海岸线两侧一个相对有规则的狭长带状区域内，除了群岛、列岛聚团分布外，散布在辽东半岛及辽东湾浅海陆架上，东西横跨约340千米，南北纵跨约250千米，呈无序零星分布，如孤岛遇岩，离大陆最近距离约30千米，离附近岛屿最近距离约25千米[4]，根据遥感影像分幅的原则，有时可能一景遥感影像图只有一个岛屿，有的甚至不到一个岛屿，如果全部采用高精度遥感影像进行辽宁全省范围内的海岛相关调查，会导致其使用率不高，且成本费用昂贵，造成一定资金的浪费。

3 实地勘测中存在的问题

3.1 集聚分布海岛的位置难确定

所谓集聚分布海岛，一般指距离较近成群分布的海岛，因辽宁以基岩岸线为主且多基岩岛，在大陆海岸线或一些基岩岛附近三五成群分布着类似的岛屿，且无土壤和植被，仅由几块岩礁组成，岛与岛间距近，甚至不足1米。因岛体面积小，受遥感影像空间精度的影响无法量测海岛面积和岸线长度，甚至无法判别，再加上岛体陡峭，周边海域暗礁众多，无法靠近和登陆，很难准确测量其地理位置和相关空间属性数据，在外业调查时，通过绕岛记录整体航迹线，绘制外业调查草图，在图上标明各个岛屿的位置和大致方向，通过附近大岛或者大陆拍摄不同角度全景照和视频作为参照，推算出海岛的地理位置，估算出海岛面积和岸线长度。

3.2 特殊区域的岛岸线难测定

由于海洋的特殊性，在u岸线测量时，经常会遇到测绘人员无法达到的礁石、陡崖或者岬角等特殊区域，常规的GPS-RTK测量带来很大的困难，甚至无法实施测量，在实际工作中只能根据遥感影像和潮差等资料综合分析得出，甚至凭经验估计。

4 结语

随着计算机技术、数据库管理技术、测绘科学技术及相关交叉、边缘学科的不断发展与进步，必将带来测绘地理信息领域的巨大变革，出现新兴的技术理论和测绘仪器，以上问题必然会得到更好的解决，如地面三维激光扫描仪利用其非接触式测量等就能便捷的解决测绘人员不能达到区域的测量问题[5]。诚然，随着人们对测绘技术和测绘成果的应用与服务的要求不断提高，新兴的技术与仪器也必然会遇到新的问题，这就需要我们每个测绘人进行不断的实践与探索。

参考文献

[1]全国海域海岛地名普查工作领导小组办公室.《全国海岛地名普查工作手册》[Z].2010年，北京.

[2]雷利元，张笑，尤广然，等.3S技术在辽宁省海岛地名普查中的应用[J]，全球定位系统.2014，39（6）：90-93.

[3]夏浩铭，毕远溥，雷利元，等.辽宁省海岸带北京54、西安80与WGS-84坐标转换研究[J].海洋地质动态，2010，26（335）：50-54.

[4]毕远溥，刘林林.辽宁省海岛地名志[M].北京：海洋出版社，2014.

海洋测绘论文篇6

关键词：声场模型，简正波，水声学

 

1.引言

从不同的物理角度看待波动方程，可以建立不同的声场模型，对应不同的数值解算方法。随着波传播理论的发展，海洋声学领域中的多种数值模型应运而生。根据不同的声场模型选择不同的声场计算理论是提高声场计算精度和计算速度的重要方法之一。现有的声传播模型大致可分为简正波模型、射线理论模型、抛物方程模型、快速场模型和多途展开模型。这些模型是水声学相关理论研究的基础，不同的模型具有不同的优缺点，其中，简正波模型是比较经典的声场模型，它具有模型精度高，物理意义明确的优点，目前广泛应用于水声学研究。

2.简正波模型原理[1]

简正波模型假设声场环境与距离无关，然后利用分离变量法求解波动方程。首先把海洋看作硬质海底，水深为常数的水层。声速c(z)与介质密度r(z)是与深度有关的函数。点声源位于zs处，这样声场应满足非齐次赫姆赫兹方程，由于是圆柱对称的，非齐次方程可写为：

（1）

带入边界条件后，可以解出在远场条件下，声压场可以表示为

（2）

式中: kn为第n号简正波的波数，βn为简正波的指数衰减因子，un(z)为正交归一的本征函数，r为声源距离，z，zs分别为接收水听器和声源深度，w为声源角频率。简正波解是波动方程精确的积分解，它是用简正波(特征函数)来描述声传播，每一个特征函数都是波动方程的一个解，把简正波迭加起来，以满足边界条件和初始条件，就得到简正波解。

3.基于简正波模型的计算程序――KRAKEN程序[2]

简正波模型的精确解很难得到，目前工程上常用数值解法得到简正波模型的解。目前，基于简正波理论的声场计算软件有KRAKEN，SNAP，SNAPRD和ORCA，但是还没有能够快速解算三维声场的理论模型。下面介绍常用的一种简正波计算程序――KRAKEN程序。

KRAKEN是在直角坐标系和柱面坐标系下处理径向相关问题的简正波程序，其中与径向相关的解采用绝热耦合简正波方法给出。KRAKEN程序可以自由选择绝对软、绝对硬、均匀半空间等边界条件，能够处理分层介质环境，考虑了界面的粗糙度和弹性介质的情况，并可计算表面和底部平面反射系数。求特征值的方法有效的保证收敛。，水声学。

KRAKEN程序实际是由很多子程序组成，不同子程序完成不同的任务。按其功能主要完成下面3个任务：

（1）模式计算

模式计算程序包括KRAKEN、KRAKENC及KRAKENL，在处理实际问题时只要选择其中一个。它们的主要功能是读入环境文件（ENVFIL），计算出各阶简正波的波数，相速度以及深度方向的声场值等，并且存入到MODFIL和SHDFIL中。

（2）声场计算

FIELD：计算水平方向上各点的声场值。对于环境与距离有关的问题采用绝热近似或单向耦合模式。

FIELD3D：使用绝热近似理论计算三维可变环境问题的声场。需要输入一个附加的海底环境参数文件FLPFIL。，水声学。

（3）绘图程序

PLOTSSP:绘制对应声场环境的声速剖面图。

PLOTMODE:绘制计算出的各阶简正波模式。

PLOTTTLT:绘制某一确定深度上沿水平方向的传播损失。

PLOTTLD：绘制某一确定距离上沿着深度方向的传播损失。

POTFIELD：采用直角或极坐标绘制二维声场传播损失图。

PLOTXYZ:绘制声线图。

4.数值仿真

声场计算是水声学理论研究的前提。，水声学。下面分别给出几个典型的海洋声场环境，生成环境文件然后利用KRAKEN程序计算出海水声场的分布，并分析计算的结果。

假设某海水声场海深2000米，海面是绝对软边界，沉积层厚度为200米，海底是硬质海底。海水中声速、沉积层声速以及密度已知，声源位于440米处，声源频率50Hz。

利用生成的环境文件，用KRAKEN程序计算生成模式文件MODFIL，用模式绘图程序PLOTMOD将该声场的简正波模式绘制出来，如图所示。图1是第1、2、10阶简正波幅度随深度分布图，图2为所有的简正波模式，共有21阶。

图1 频率50Hz时第1、2、10阶简正波模式

图2 频率50Hz简正波模式分布图

利用计算出的模式文件和生成的FLP文件就可以将上述海洋环境下的声场分布绘制出来，如图3所示。由图可见这是一个典型的混合层声道，声波能量集中在声源深度440米的一个声道层内，这一仿真结果和声速梯度分析结果是一致的。

图3 声场分布图

5.结束语

简正波模型虽然精度较高但是也存在一些问题。第一，当简正波阶数较多时，简正波计算量增大，因此简正波不适合处理高频深海问题，而适合低频远距离求解，能够给出声场严格的解析解。，水声学。第二，求解宽带信号或脉冲信号时，简正波理论只能进行逐个频率单独计算再叠加合成，计算量很大。，水声学。第三，对于非水平分层介质问题，对海底地形、声速、密度等海洋环境参数变化剧烈的传播问题只能用耦合简正波方法，但其计算量非常巨大，对于实际应用是不可取的，只能做一些简单的理论计算，作为检验其它方法的标准。，水声学。第四，本征方程的求解是难以解决的问题，研究表明，只有几种特定的介质情况能够获得本征方程的严格的解析解，而在绝大多数海洋环境中只能通过数值近似方法求解。这些近似方法有WKB近似[3]、WKBJ近似、WKBZ近似等。由于这些原因，简正波模型在实际工程应用中受到限制，目前国内外学者正致力于研究快速精确的声场模型。

参考文献：

[1]刘伯胜，雷家煜.水声学原理[M]，哈尔滨工程大学出版社，1993

[2]PorterMB.TheKRAKENnormalmodeprogram[CP]，SACLANTUnderseaResearchCentreMemorandum(SM-245)/NavalResearchLaboratoryMem.Rep.6920(1991).

[3]HenrickRF，BrannanJR，WarnerDBandForneyGP.TheUniformWKBModalApproachtoPulsedandBroadbandPropagation[J].J.Acoust.Soc.Am,1983，74(1464-1473.

 

海洋测绘论文篇7

关键词：非计算机专业；程序设计；对策

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）34-7824-02

随着计算机技术的发展，随着信息化技术的发展，高等院校非计算机专业对计算机程序设计课程的需求非常强烈。需求可以分为三个方面：一是课程教育中的需求，比如一些课程中出现的部分内容可以用计算机编写程序进行相关的计算，即加深课程教学的深度，又锻炼学生的变成能力，比如《大地测量学》课程中，高斯正反算公式较为复杂，人工计算比较繁琐，容易出错，但是如果能够使用能够编写程序计算，那么就可以避免这些问题；另外一个是科研需求，目前高校教师都拥有较大的科研压力和科研任务，教师也比较喜欢具有编程功底的学生，这样很多教师的科研模型、算法，就可以通过计算机编程得到实现，取得良好科研成果；学生工作的需求：IT行业需要大量的程序设计开发人员，这些程序设计开发人员如果同时具备一定的专业背景，那么是非常受相关的软件公司欢迎的，比如基于GIS应用的行业软件系统在各行各业发挥着很大的作用，具有GIS专业知识背景的学生，如果有较深的编程功底，那么这些学生在求职时就会受到热烈的欢迎，无论是政府的国土、规划、交通等，还是IT软件公司都能够胜任工作。

1 海洋测绘专业本科生对计算机程序设计课程需求状况分析

具有良好专业背景、同时具有良好计算机程序开发能力的学生非常受欢迎，同样我们培养的海洋测绘专业学生，也是要具有相应的素质。

海洋测绘专业本科培养目标：本专业培养具备工程测量、大地测量、海道测量、地理信息系统、卫星定位、遥感以及海图编制等方面的基本知识，能在海洋测绘、海洋导航与定位、港口与海岸工程建设、海洋资源勘察、调查与管理、海洋制图与地理信息系统等领域从事工程、研究、管理等方面工作的高素质海洋测绘人才。海洋测绘专业的特色是需求迫切而供给量很少；实践性较强，学生需掌握较多的实践知识和动手能力，毕业生的就业方向有：国土、规划、电力勘察、资源勘察、海洋、测绘、海事、水利、交通、海军部队等部门及涉海类工程、设备、销售公司。海洋测绘专业包括的主要课程有：工程测量学、测量平差基础、大地测量学、海道测量学、空间测量与制图、海图学、地理信息系统、摄影测量与遥感、全球卫星定位系统、海洋地质学、港口与海岸工程（岛礁）等。

专业课程中：工程测量学课程中的坐标转换、土石方量计算、道路边桩放样坐标计算、测量机器人的自动监测程序实现，这些内容都可以进行编程实现；测量平差基础中各种网的平差均可以编程实现，大大简化计算工作量，尤其是矩阵的逆运算；大地测量学中大地主题计算、高斯投影正反算、投影换带计算也都可以编程实现，简化计算；海图学课程中投影的实现、地理信息系统课程中数据显示、存储、统计查询、分析等、摄影测量与遥感课程中内外方为元素、立体像对的三维实现、遥感数字图像处理课程中图像的各种处理算法，这些都可以编程实现。

相应的这些课程中可以编写程序实现的内容，也都是相应的企事业单位中会应用到的内容。所以说，为了提高本科生的程序开发能力、加大本科生的学习兴趣、提高毕业生的就业质量和就业率，在这些课程中加大编程能力是非常必要的。

2 当前课程中程序设计教学存在的问题

当前在课程教学中，我们已经加入了相应部分的程序设计教学内容。但是取得效果和预期还有很大的差距。造成这样差距的原因有几下方面。

第一是教学环节所用的程序设计语言与学生从计算机专业教师那里学习的程序设计语言不相符。例如，海洋测绘学生学习过C语言、java语言，但是在教学中各个任课老师使用的语言是、C#.NET、C++等。虽然，编程语言其本质都是一门工具，有较为相近的语法、循环控制结构、变量函数定义规则，但是有些语言是面向过程的，有些语言是面向对象的，比如C语言面向过程，java语言、、C#.NET、C++则是面向对象的编程语言，两者很大程度是编程思想不一致，这就造成了学生学习的困难。

第二是程序设计语言所使用的工具不同。比如java开发工具就有JDK、eclipse、VJ++ 等等14种之多，各个工具其实功能都相同，但是在各个平台之间进行转换，也会存在困难，这给本来编程功底并不深的非计算机专业的学生造成了不小的障碍。

第三是课程衔接不紧凑、课时较少。由于计算机编程是学生普遍反映较难的课程，尤其是女生。当学生学完计算机专业教师教授的程序设计课程，并不是紧接着学习专业课程，学习专业课程中的编程相关内容。这样的时间差，也给大部分学生的学习造成困难。课时较少主要反映在专业课程中如果加入程序设计内容，就会加大课时需求。而目前的课时都较少，对此部分内容教学的质量产生不利影响。

第四是教师队伍程序设计教学不一致，教学团队沟通较少。目前存在各个教师自身原因，所使用的编程语言也不一致。教学团队目前在这个问题上沟通较少，或者教师已经多年的习惯，达成一致存在较大困难。

第五是学生对程序设计的恐惧心理。在教学过程中，如果要求同学编程实现某些内容，同学中绝大数人会产生恐惧心理，比较排斥编程。

综上所述，在专业课程中执行程序设计确实存在着较多的困难，但是为了提高这部分的教学质量，我们必须克服困难，找到比较好的措施。

3 对策

经过认真的调研与分析，觉得可以从以下几个方面来应对上述问题。学生学习编程语言可以选两门：首先选一门编程语言经过学习，学生不会在对第二门编程语言产生抵触情绪；当然这两门编程语言的选择，要面向专业，因为不同的专业可能所需不一样。针对海洋测绘专业，建议选择C++语言和C#语言。C#语言和和JAVA语言比较像，但是其学习相对容易，但是这门语言相对起来学习容易，另外C#语言是面向对象的，属于微软公司重点打造的，具有很大的优势。同时要使用微软的开发工具，这样的在开发工具上进行统一，也为学生的学习减少障碍，避免了学生的抵触情绪。即使在工作中使用的平台进行了更换，但是如果学生已经具有良好的功底，那么变换开发工具，存在的困难相对也较小点。

第二，课程安排相对紧凑，加大课时量，教师之间加强沟通。保证学生在学习完一门程序设计语言之后，能够很快的进行应用，应用的地方就是专业课程，专业课程教师从容易到复杂的循序渐进过程开始教学，这样才能抓住学生的学习心情，不产生抵触情绪。各个环节的教师加强沟通，完善程序设计的整个大学期间的教学。把程序设计的教学生命周期延长至整个本科学习阶段。教师、教学团队、整个课程评估都应该考虑到这些问题，通过沟通达成语言学习、开发工具使用一致的目的，让教学中减少因为不一致而产生的教学障碍、学习障碍，从而提高教学质量。

第三，教学内容设计由容易到简单。教学内容先易后难，这样慢慢培养学生的兴趣，让学生从克服相对较小的困难中获得成就感，产生学习和编程解决专业课程中问题的兴趣，循序渐进的方式，逐步加大难度，提高学生的程序设计能力。

4 总结

当前非计算机专业教学中，对程序设计教学存在较大的需求。通过分析当前教学中存在的问题，总结出问题主要有五个方面，这些问题中既有教学课程设置的问题，也有教学团队沟通较少的问题，更有学生对程序设计存在的恐惧问题。针对这些问题，提出相应的对策，达到改善教学质量的目标。

参考文献：

[1] 李成良，顾美玲.大学教学理论与方法[M]. 贵阳：贵州教育出版社，2006.

[2] 汪艳丽.面向应用型人才培养的课程考试改革与创新[J].教育与职业，2010（20）：20-22.

[3] 刘娜娜.非计算机专业计算机教学改革的研究[J].黑龙江高校教育，2006（7）：105-106.

[4] 崔益安，李潇晨.项目教学法在非计算机专业计算机课程教学中的应用[J].当代教育论坛，2010（4）.

海洋测绘论文篇8

创建于1956年的东华理工大学，是一所核学科和地球资源勘探专业特色十分突出的军工院校。自2005年与海军合作培养国防生以来，他们情注万里海疆，用心托举海军人才培养事业。2013年10月1日，他们投资1500万元建造的海洋测绘科考船在赣江顺利下水，他们要实现一个新的梦想，就是要在大江大河上培养绘制世界海图的人才，共筑海洋强国梦。

有一种情怀叫拥军报国

上个世纪50年代，党中央作出发展原子弹的伟大决策。为解决寻找铀矿的人才培养问题，1956年，国家第二机械工业部在山西创立太谷地质学校，这就是东华理工大学的前身。

建校半个世纪以来，学校始终坚持服务国防的办学方向，励精图治，艰苦奋斗，成为我国核燃料循环工程人才培养的摇篮，为我国核军工事业的壮大、核大国地位的确立和国民经济建设做出了巨大贡献。2012年，教育部将“服务国家特殊需求博士人才培养单位”授予该校。

从太行山革命老区走来，到江西红土地深深扎根，无论世情发生了什么变化，学校拥军报国的情怀始终没有变，默默奉献的本色始终没有变。2005年，学校与海军建立合作关系，共同培养国防生。怀着老军工院校对军队的特殊感情，学校一直把国防生培养视为崇高的政治使命，举全校之力服务海军人才建设。

学校成立了由书记、校长亲自挂帅的国防生培养工作领导小组，建立了“海军后备军官选拔培训基地”，建起了国防生培养综合大楼――“问海楼”。在“问海楼”里，电脑室、图书室、科技创作室、业余活动室、娱乐室、游泳馆，一应俱全，形成了“军地齐心育英才”的一方净土。

学校扎扎实实对国防生开展理想信念和爱国主义教育。组织国防生上井冈访瑞金净化思想，进农村到基层锤炼意志，开论坛办讲座培育精神，在不断灌输“红思想”、补充“钙元素”中，树立国防生从军报国之志。

构建名师专家育雏工程。安排学科带头人、双聘院士、名师专家直接担任国防生的任课教员，用他们兢兢业业、一丝不苟的专业授课精神和深厚的文化底蕴，潜移默化地影响国防生。爱国奉献的相同情感使得学校教师和国防生情感上一接触就同频共振，国防生的表现也得到了教师们的特别爱护。该校87岁高龄仍坚持实验室工作的宋金茹老师是国防生的忘年交，“70后”国家杰青陈涣文博士则成了国防生的“好哥们”。

学校对军队的赤热情怀，也深深感染了国防生们。每当驻地人民遇到困难时，“海军蓝”总会伸出援助之手；每当驻地人民碰到灾情时，“海军蓝”总会第一个到达现场。在驻地人民心中，“海军蓝”早就成为了一个符号、一种象征、一张名片。

2010年6月，江西抚州遭遇特大洪涝灾害，国防生们临危不惧、冲锋在前，第一时间向校党委递交《抗洪救灾请战书》，先后转移安置受灾群众2万余人，得到当时正在灾区视察慰问的国务院领导高度评价。海军政治委员刘晓江也对国防生体现当代革命军人优良品质，积极支援地方抢险救灾的先进事迹，给予了充分肯定，并做出了专门批示。

有一种眼光叫眺望深蓝

关爱海军国防生，就是关爱海军的建设发展，关心他们的健康成长，就是关心国家未来海上的安危。缘于这样的认识，东华理工大学党委一班人郑重承诺，凡是有利于海军国防生发展的事，校党委都要坚决地做，凡是有利于海军国防生学业的事，校党委都无条件支持。

为加强国防生教育管理，学校专门设立了海军学院，为各年级安排了专职管理教师和辅导员；为改善国防生学习训练条件，学校修建了海军楼、海军文化广场和渡海登岛训练场；为拓展国防生素质，学校出资组建了“海军国防生军乐队”，开办了“海军国防生信息网”，在每年的“4・23”海军诞生日，举办全校性的海军文化周活动。

面对科学技术迅猛变化带来的世界范围激烈竞争，面对信息时代和海洋时代的浪潮，学校党委一班人居安思危，眺望深蓝。“我们能为海军发展做什么、我们怎么做”，时不我待、永不满足的叩问，仿佛吹响的战斗号角，催促着他们奋进的步伐。

只有把准军队人才建设的脉搏，才能抓住高校开展国防生培养的重点。为弄清海军人才建设的发展方向，找准人才培养的着力点，几年来，学校工作组多次到海军部队调研，探索“订单式培养”的崭新模式。

于是，《水面舰艇技术人才在地方高校培养的主要对策》《通信工程国防生如何与海军建设发展接轨》《数字化模拟系统在海洋水文领域的运用》《国防生思想政治教育如何适应基层主官发展的需要》等一批针对性、实用性较强的学科论文，相继成为指导学校做好国防生培养的锦囊妙计。

与此同时，学校立足自身在核物理、地质学、水文测量、资源勘测等学科领域的独特优势，瞄准海型建设对专业人才的新需求，提升招生层次，精选专业课程，更新教学内容，配强师资力量，对国防生进行重点培养。

下海之前先试水，学校与秦山核电站、江西3S产业基地、海军某驱逐舰支队、海军某海测船大队等建立密切联系，组织国防生专业实习。

眺望深蓝不仅是一种眼光，更是一种责任。为了扛起这个责任，学校把培养深蓝人才作为天大的事，全力支持海军国防生的培养。

2010年，在走访了海军测绘研究所和某海测大队进行当前海军在海洋测绘领域的建设发展情况专题调研后，学校果断决定，设立海洋测绘专业，订制科考船，在赣江、鄱阳湖上开展海洋测绘教学研究，为海军培养测绘专业的急需人才。

有一种胜利叫捷报频传

校党委对海军国防生的关心，犹如甘甜雨露，让一棵棵“幼苗”茁壮成长为一棵棵参天大树。

国防生们知道回报大学关爱最好的方式就是在本职岗位建功立业。无论是在战舰、在潜艇，还是在大洋、在机场，由东华理工大学培养的海军国防生，在万里海疆捷报频传，赢得了部队官兵的好评。

2005级测绘专业毕业国防生、海军某测绘船大队助理工程师刘刚，2011年在出海执行国家某重大测绘任务时，不幸光荣牺牲，被追认为革命烈士；2006级通信专业毕业国防生、海军某驱逐舰某支队通信参谋胡珍，2011年上舰参加亚丁湾护航任务，成为中国海军首批上舰任职并随主战舰艇护航的女军官；2007年毕业的国防生黄晓俊，现为南海舰队某潜艇基地保障大队中队长。他多次在恶劣环境下抢修潜艇故障，并立功受奖，被破格提拔。

测绘工程专业国防生吴井泉酷爱发明，在校期间就创造发明了“漂浮平台式激光水准仪”，获得国家专利，毕业后在部队科技岗位一线仍然十分活跃，分配下去不到一年就在该部队小有名气。

毕业国防生赵吉祥因素质全面，2012年初，单位领导安排他到后进单位担任教导员，到任一年间，他带领的中队由基地排名倒数第三到排名第一，个人2012年被某基地评为“优秀基层主官”和“优秀四会教员”，所在单位被基地评为“基层建设先进单位”和“思想政治建设先进单位”，2013年参加基地首届政工干部比武获得金奖，年底又被评“优秀四会教员”。

“东华理工大学国防生在我们部队很吃香，军政素质好，专业基础扎实，安心本职工作，我们希望每年能多分配几个过来。”正在调研中的某海测船大队负责人主动向东华理工大学要人。

对此，校党委书记徐跃进有自己独到的见解：“我们的国防生培养工作好不好，在于国防生专业技能过硬不过硬，毕业后在部队顶用不顶用，受不受欢迎。”顶用就是底气，受欢迎就是名气，部队反馈的信息最有发言权。截至目前，东华理工大学先后毕业7届国防生481人，绝大部分在一线基层部队从事技术保障工作，119人在基层主官岗位任职。