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海洋测绘前沿技术及应用研究

所属分类:建筑论文 阅读次 时间:2022-02-26 11:22

本文摘要:摘要:无论是沿海智慧城市建设,还是智慧海岸带建设,都需要通过海洋测绘提供基础数据。海洋测绘前沿技术包括海洋大地测量、海洋导航定位技术等。海洋测绘的应用主要在海岸带生态修复、环境保护与海洋预警减灾系统、陆海统筹与用地用海分类、海域管理、海洋国土空间规

  摘要:无论是沿海智慧城市建设,还是智慧海岸带建设,都需要通过海洋测绘提供基础数据。海洋测绘前沿技术包括海洋大地测量、海洋导航定位技术等。海洋测绘的应用主要在海岸带生态修复、环境保护与海洋预警减灾系统、陆海统筹与用地用海分类、海域管理、海洋国土空间规划与生态治理、航道整治工程测量、码头、航道、锚地等工程测量、海底管线路由调查、海洋遥感应用、海底声学特性探测、海岸滩涂演变分析、电子海图应用等方面。

  关键词:海洋;测绘;应用

海洋测绘论文

  0 引言

  随着我国经济的快速发展和综合国力迅速提升,新型智慧城市建设已经步入具体实施阶段,许多沿海省份和沿海城市还提出了智慧海岸带建设、智慧海洋管理等。沿海智慧城市建设、智慧海岸带建设以及智慧海洋管理,都必须通过海洋测绘技术获取海洋测绘地理信息成果作为基础数据。而从国家层面考虑,为加强我国海洋战略的实施,进一步拓展蓝色发展空间,有效提升国家海洋综合治理能力,减少沿海城市由于快速发展带来的陆域资源紧张问题,有效缓解环境承载压力,为经济发展进一步提供资源保障等,这些都要求我们加快培育海洋测绘市场,加快发展海洋测绘产业,加快开展海洋测绘工作。

  测绘论文范例: 浅谈数字化测绘技术在工程测量中的应用

  1 海洋测绘前沿技术简述

  海洋测绘是海洋空间地理信息测量与表达的总称,是研究海洋、江河、湖泊以及毗邻陆地区域各种几何、物理、人文等地理空间信息采集、处理、表示、管理和应用的专门学科,是测绘学的重要分支,是所有海洋军事、海洋科研以及海洋开发利用活动的基础。[1]

  1.1 关于海洋大地测量海洋大地测量是陆地大地测量在海域、海区的延展,作为测绘基础,海洋大地测量为海洋测绘建立重力、磁力、平面、高程基准体系。除海洋物理大地测量(海洋重力、磁力测量),还包括建立海洋基本控制。平面控制是陆地坐标系统向海洋的拓展延伸;海洋垂直基准包括陆地高程基准、平均海平面和深度基准面。近年来,卫星测高、GNSS系统等相关技术快速进步并迅速普及,海洋垂直基准数据源与表达方式产生了深刻变革。[6]

  1.2 关于海洋导航定位所有的海洋活动基本上都需要基于位置的服务。目前,主要是借助GNSS联合系统(中国北斗、美国GPS以及俄罗斯、欧盟卫星定位系统)提供海上位置的服务。船舶、其他海上航行器等导航大多采用GNSS单点定位技术;中小比例尺水下地形测量的导航定位一般采用GNSS广域差分或星际差分技术;高精度测量的定位则主要采用GNSSRTK、PPK、PPP定位技术[7]。

  水下导航定位多采用水下声学定位系统,如LBL(longbaseline)、SBL(shortbaseline)和USBL(ultra-shortbaseline),上述系统均应用交会定位方法,并且经常将其组合在一起使用[8]。在具体作业时还经常组合使用声学定位技术、惯性导航系统、航位推算系统等,这样既可以保证水下导航定位精度,还能提高稳健性。近年来,为加强水下潜器导航的隐蔽性、长时性和连续性,经常会将惯导系统与海底地形、地貌等几何场、重力、磁力等物理场相关导航技术进行选择性匹配,实现合理组合、形成(无源)自主导航定位系统,服务于水下潜器导航。

  1.3 关于海洋遥感技术海洋遥感技术主要包括以下几个类别:利用各种卫星资源(包括国内和国外的),对海洋工作区进行全方位、立体的实时监测,以获取波浪、温度、海冰以及风力等海洋环境第一手数据,从而获得长期、稳定、可靠海洋观测资料的卫星遥感;依靠机载可见光照相机和摄像机、红外线照相机、高光谱成像仪、雷达以及合成孔径雷达等进行海岸带地形测量,实施海岸线、植被、水色等监测的机载遥感测量技术;带状海底成像设备侧扫声呐系统、多波束成像技术、合成孔径声呐等声呐遥感;还有清澈海水环境下所采用的光学近景摄影技术等。

  1.4 关于海洋工程测量海洋工程测量是海洋工程建设中实际勘查、设计与预算、施工与检查、建造与运行管理过程中所应用测量技术的总称。由于其内容比较宽泛,所以几乎涵盖了海洋测绘的方方面面。随着“走向深蓝”的推进,海洋工程日渐增多,复杂程度也越来越高,海洋工程测绘技术不断更新。水下声学定位、三维声呐和水下激光扫描仪用于水工建筑物检测、水面无人船巡检和水下潜器定姿、智能水下机器人搭载多波束水深测量等创新理念和创新技术层出不穷,以应对海洋科学考察、海洋资源调查、海洋工程建设、单一要素测量、多要素综合测量、“多测合一”等不同领域的工作要求,并取得了良好的效果。

  1.5 关于水深测量、水下、海岛礁与海岸带地形测量

  目前,水深测量多采用单波束、多波束测深系统和机载激光(LiDAR)全覆盖测深等方法。水深测量是海道测量的基本要求和手段,通过水深测量获取理论深度基准面上的水深,从而保障船舶航行安全;水深测量还应用于海底地形测量;水深也是海图制图的重要依据。

  水深测量的高程起算面多基于历年观测获取的平均海水面数据,或者是采用1985国家高程基准。GNSS一体化水深测量技术是现代船基水深测量的代表,可在航行中综合采集多源信息,经过数据加工,削弱、减少各种误差产生的影响,提升海底地形测量精度和作业效率。在进行海底、海岸带地形测量时,还会经常应用反演技术,如卫星遥感反演水深(借助可见光在水中传播和反射后的光谱变化,结合实际测得的直接水深数据,构建反演模型,实现大面积水深反演,再结合遥感成像时刻水位反算获取海底地形[9])、反演海底地形(依据重力异常和海底地形在一定波段内存在高度相关,反演出大尺度海底地形)、SFS(shapefromshading)方法(基于声呐图像实现海底高分辨率地形反演)等。

  岸上与海底地形相互连接的部分,亦即海岸带与海岛礁陆地地形与海底地形的过渡地带,是海洋空间资源不可分割的重要组成,毫无疑问,它是海洋测量的重点,而对其实施测绘的海岸带一体化地形测量技术目前受到高度重视,因为对海岸带、海岛礁陆地地形与海底地形进行测量也是编制海洋空间规划、实施海洋工程建设的需要。传统海岸带地形测量一般采用全站仪、RTK进行,但对特殊区域,如海浪冲刷陡崖、高差较大或复杂地形等而言,施测难度很大,效率也比较低。

  目前,GNSS与机载Li⁃DAR结合、航摄、遥感、水下近岸一体化测量技术迅速普及并得以应用。如在码头、堤坝等水域应用效果很好,水上水下一体化移动测量的特点是快速、动态和低成本,未来必将广泛应用于海岛礁与海岸带地形测量。总体而言,当今使用的水下、水深、海岸带测绘技术更为先进,体现了高精度、立体化,且效率更高。

  1.6 关于海洋水文测量

  海洋水文测量是海洋测量不可或缺的组成部分。海洋水文测量包括海流、波浪、泥沙、海水的温度与含盐度、水色、透明度、含沙量、浑浊度、海发光以及海冰等,其目的是了解水位和流速等与其他海洋测量有直接关系的内容,了解海洋水文要素分布状况和变化规律。海洋水文测量项目是根据调查任务确定的,海流、泥沙等水文要素观测应用于码头和航道区的选划、海洋环境评价、滩涂演变分析等;多要素的水文观测广泛应用于赤潮监测、危险化学品污染监测、海洋溢油调查、海岸侵蚀调查、海洋倾倒区选划、海洋自然保护区选划、特殊海区发展规划、海水增养殖区监测和陆源污染物排海监测等工作中。海洋水文测量的观测手段大多利用卫星遥感、机载遥感、海洋浮标、岸基监测及船基测验等,观测方式大致可以分为大面观测、断面观测以及连续观测等。

  1.7 关于海洋底质探测

  海洋底质探测是海洋测量的重要组成之一。海洋底质探测的目的是为海洋动力学研究、各种海洋资源的开发利用、船只停泊锚地的选择、设计布设各类海底管线、水下潜器座底、海洋工程建设等海洋科学、海洋经济以及军事等提供准确的基础数据。海底底质探测主要针对海底表面及浅层沉积物性质进行,以获取海床表面及浅表层沉积物类型、质地、分布等有关信息。

  目前,常用的方法有表层采样、取样、柱状采样、浅地层剖面测量和单道反射地震等。表层采样、取样大多用采样器取样;柱状采样则利用水下钻探技术,钻孔取芯,以此分析结果。采用表层采样和柱状采样这两种方法虽然具有直观、可直接接触样本的优点,但效率低下、成本较高;浅地层剖面测量根据声波回波特征与底质的相关性完成底质探测,分辨率精度较高、效率也比较高;单道反射地震可以满足地质构造研究、航道疏浚、填海工程、海上基建项目选址等可研依据的需求,当然还可以应用于海底管线、隧道和各种掩埋物等的勘测、调查和研究。

  1.8 关于侧扫声呐测量

  侧扫声呐测量技术也是海洋测绘的重要手段。侧扫声呐系统主要是借助船只等各种海上航行器的左舷、右舷换能器阵列发射的宽扫幅波束,在走航过程中不间断地对海底进行线性扫描,从而形成可反映海底目标分布情况、地貌特征以及水体的条形带状图像。目前,侧扫声呐测量是比较常见的条带式海底成像设备和扫海测量手段,侧扫声呐测量也应用于码头等水下构建物检测。随着科技的不断进步,侧扫声呐系统向多频段、多脉冲、多波束等方向发展的同时,又增加了测深及成像等功能,尤其是深度、精度、分辨率也不断提高,越加广泛地用于各种水下目标探测、扫海测量、裸露海底管线调查、海底障碍物探测等。

  1.9 关于合成孔径声呐探测

  合成孔径声呐(syntheticaperturesonar,SAS)以虚拟孔径取代真实孔径,能更好地解决方位向分辨率问题。与传统侧扫声呐相比,SAS的最大优势是具有很高的方位向空间分辨能力而与距离不相关。通过高、低频换能器组合,同时获取高频和低频声呐图像,进而相对清晰地呈现出海底地貌和海床下一定深度的目标。利用SAS搭载平台动态测量获取的信息并生成地理信息系统,可以自动定位目标,同时,还支持自主作业航迹规划(如由于特殊情况带来的随机决策或临时确定)。

  该GIS对条带成像后的声图进行拼接(亦称之为镶嵌),即可生成大范围的图像。因此,SAS探测可以应用于海底地形测量、水下勘察及水下考古探查、水下军事目标识别等,特别是对海底管线路由调查、泥下小目标探测等是比较有效的。随着需求的增加和技术进步,合成孔径声呐技术将在以下几个方向迅速发展:

  SAS系统集成技术,尤其针对多频段(高、中、低)和多平台(舷侧、拖曳、UUV等)等应用;结合实时处理系统框架结构,借助现代信息技术研发出快速、精准、高效成像的算法,进一步提高性能,进而提升SAS系统实时处理能力。惯导和移动测量技术的不断进步也将促进SAS运动补偿技术升级;集合各方面相关技术,结合水声物理理论研究,促进SAS研究不断进步。1.10 关于海洋地理信息系统海洋测绘技术还包括海洋地理信息系统(MGIS)建设(当然也包括CGIS———海岸带地理信息系统构建)。

  由于MGIS的关注重点和研究对象主要是海面海底、岩石岛礁、水体水质、海岸带以及大气等涉海自然环境,同时还关注、研究人类所进行的各类活动,对由此产生的不同来源的、复杂的、登台的空间数据进行采集、处理、集成、存储、分析、显示和管理,为不同用户提出的不同需求提供诸如电子海图绘制、综合制图服务、可视化表达、空间分析、模拟预测及决策支持等不同类型的多种服务。

  随着互联网技术的进一步成熟,应用Web技术还能够实现海洋数据和相关MGIS功能的实时更新与实时共享。MGIS为一应涉海管理部门的规划设计、评估评价、监测监管、决策支持、综合管理以及各类需求提供支持,实现涉海单位的信息资源共享,进而满足海岸带资源和海洋环境综合治理、管控的需要,以及航道整治工程测量、针对海底地形环境复杂地区的海洋磁力测量等。

  2 海洋测绘在海洋工程建设等方面的应用

  由于海洋测绘装备与海洋测绘新技术迅速发展,海洋测绘技术手段更加丰富,因此,在不同领域的应用越来越多,服务范围也越来越广。未来“多测合一”,即多种测量方法的有机融合,更加广泛地与信息技术、水下机器人技术(包括观测及水下机器人、水下爬行机器人等)、智能定位技术、空化射流技术、自治式潜水器搭载多波束深海地形测量技术、多元海底特性多波束一体化声学探测装置等深入融合,将是未来海洋测绘的发展趋势。这也意味着未来将更好地服务广大用户,满足其需求。

  2.1 航道整治工程测量

  不同航道有不同的等级之分,因此,有不同的设计水深要求。为了确保进出船只的通航安全,除了个别天然深水航道外,大都需要进行航道整治,尤其是河道入海口的航道整治。

  航道整治工程测量经常会应用测量定位技术(包括确定定位模式),如导堤放样定位或半圆筒导堤的抛射定位,需要用动态分差(RTK-GPS)等技术。有的航道整治必须进行多波束全覆盖水深测量、浅地层剖面测量、侧扫声呐扫海测量和工程地质钻探勘查。有的航道整治工程测量还需要进行海流测验,以确保施工安全。应用上述海洋测绘技术还可以确定设计水深以下的底质类型分布,对泥沙质的底质区域实施航道工程疏浚,针对岩礁区炸礁制订方案与炸礁实施等。

  2.2 码头、航道、锚地等工程测量

  码头、航道、锚地等工程测量包括码头前沿、码头后沿及底部、调头区、回旋水域、进出港航道、待泊锚地等,码头前沿、调头区、回旋水域、航道区域一般需要进行水深测量,确保船只在设计水深以上。一般水域测量可选择单波束水深测量,疏浚、炸礁等整治区域或重要水域需要进行多波束全覆盖水深测量。对于锚地区域,除了必须进行水深测量外,还需要进行海底清障工作。

  为了确保锚地区域底质符合锚抓力条件,没有岩礁出露,还需要进行浅地层剖面测量和侧扫声呐扫海测量工作。有些海底底质环境复杂的锚地区域,清障工作完成后还需要开展海洋磁力测量,掌握第一手资料,确保船舶抛锚的安全。码头后沿及底部通常采用单波束水深测量并定期进行观测,通过持续监测海底不断生成的淤积,了解对码头承载力安全所产生的影响,准确分析数据,从而保证码头安全运行。

  此外,还要对码头等水下构建物进行定期(或不定期)检测,常用方法主要有侧扫声呐系统扫测、多波束测深系统探测(调整探头角度为斜向)、三维声呐探测、水下激光扫描以及水下机器人观察等,实际工作中可以根据具体情况综合使用多种方法,获取准确地数据,从而满足工程管理的需要,确保码头运行安全。

  2.3 海底管线路由调查

  海底管线路由调查一般是指对石油天然气管道的铺设、通信光(电)缆的铺设、近海岸排污管道、水下隧道的建设等各类工程的设计、施工,以及针对竣工后安全防护所进行的调查与评价。目前,国内外通常采用的物探设备有回声探测仪、水声设备有旁侧声呐扫描仪、水下声波探测系统、浅层地表剖面仪以及海洋磁力仪等。调查内容有施工前调查及施工后检测。电缆、光缆、光电缆、输油管线、输水管线等管线路由调查,一般需要开展水下地形测量、海底面状况侧扫、浅地层剖面测量、水文监测、海水腐蚀分析、表层底质采样和工程地质钻探等工作。

  综合使用各种仪器设备,相互配合作业,可以提供场区内海底表面和海底下一定深度内,埋藏于沉积物中的不同种类地质灾害现象的形态、规模、强度等特征。如结合使用高精度定位导航系统,即可获得场区内相对准确的地质灾害发育位置和发展方向。近年来,在进行海底管线路由调查的同时,还综合开展海洋环境调查,海洋相关利益者、海洋功能区划符合性调查,以及地震灾害强度以及危险性调查等。

  3 海洋测绘在海洋科研综合管理等方面的应用

  3.1 海岸带生态修复、环保与海洋预警减灾系统

  我国的海岸线较长。然而,部分海岸带环境目前已经出现了一定的污染,海岸带生态也遭到了不同程度的损坏。为此,国家明令必须加强海岸带环保,加大海岸带生态修复、治理力度,这就需要周期性地、持续开展岸滩演变监测,深入分析研究,而要完成这项任务,必须由海洋测绘技术提供支撑。如开展滩涂演变分析、海港回淤测量,需要周期性的水下地形测量,然后进行海泥流沙数值建模、场地冲淤计算以及评价、提供预测等。这些工作均需要海洋测绘提供技术支持,如单波束、多波束、机载激光(LiDAR)全覆盖测深等技术获取成果数据。而海洋预警减灾体系、海洋防灾减灾、生态预警监测系统的建立、运行与维护,也都离不开海洋测绘技术的支持。

  3.2 陆海统筹与用地用海分类

  2020年12月10日,自然资源部发布了《国土空间调查、规划、用途管制用地用海分类指南(试行)》,明确指出陆海统筹是统一用地用海分类的重要原则。《指南》将海域海岛资源利用的用途分为6个一级类,并在此基础上细分了16个二级类。无论是陆海统筹还是海域海岛管理、用海用岛用途管制,无论是审批出让、使用金征缴,还是监测评价、统计分析等,每一个环节、每一个步骤都必须依靠海洋测绘技术,乃至陆海联合测绘技术的支持。所有基于位置的服务,包括定位测量、控制测量、地形测图、海底地形测量等。实践证明,自治式潜水器搭载多波束深海地形测量技术、多元海底特性多波束一体化声学探测装置等将会有广泛的应用前景。

  3.3 海域管理、海洋国土空间规划与生态治理

  无论是海域管理,还是海岸带管理,海岸带及延伸海域生态治理,都需要海洋测绘技术从不同角度提供技术支撑。如用海规划和海籍权属测量、不同海区、海域的确权测量与复测等,都需要依据海洋测绘技术提供基础数据,应用不同比例尺的地形图进行作业。海岸带的生态治理,尤其是延伸海域的生态治理,首先要编制实施规划,其次是实施,然后是长期的管控。这些都必然依据海洋基础测绘、各类海洋测绘技术和不同比例尺地形图、专题图,持续的岸滩演变观测分析、滩涂变化轨迹、程度分析等。而海洋国土空间规划的编制与实施,更是离不开海洋测绘成果、各种数据信息与图件的支撑。

  3.4 海洋遥感应用

  海洋遥感要求必须具备宇宙空间和高空遥感平台,这样才可能实现信息采集的同步、大面积、全覆盖;由于微波能够应对不同的天气条件,穿透云层获得全天候、全天时海洋信息,且海洋微波信息中还包含海面温度、海水盐度、海面形态结构等大量的、多种有用信息,故以微波为主;电磁波与激光、声波三者的结合与应用,在很大程度上拓展了海洋遥感深度(即纵向延伸)。

  此前,尽管海洋遥感将可见光、红外线、微波都利用起来了,但仅仅是海表面,而利用激光这一光源及技术,则向下延展了遥感水层的深度,换言之,利用声波遥感进一步将遥感技术应用延伸到了海底;海洋遥感结合其他海洋调查手段,再加上海面实测数据(海洋调查船、海上浮标、潜水器等常规海洋调查手段获得的第一手资料),能够更加有效地发挥作用。海洋遥感技术具有速度快、范围广等优势,能够获取海洋的整体情况,可提供更丰富的实时信息,助力开展海温、水色、海冰、溢油、绿潮、赤潮、海洋渔业和风暴潮等方面的应用研究。应用海洋遥感技术将进一步促进我国海洋环保、生态治理修复、海况预警预报、海洋防灾减灾、海洋资源开发等领域不断进步。

  海洋系列卫星的应用将推动海洋遥感快速发展,如海面形态和大地水准面的测量:应用海洋卫星的雷达高度计(ALT)这一设备,可测得精度为±10cm的卫星在海洋上空的高度。通过精确测量重力和卫星轨道,获取海面形态参数,再通过相应的技术手段,削弱乃至剔除波浪等带来的干扰因素,进而测算出海面大地水准面。此外,关于海面温度和水色的研究:利用微波和红外影像产生的不同色调差异,绘制出等温线图,直观地标示海面温度的分布状况;而水色,它的影响因素是浮游生物(叶绿素浓度)、沉积物含量(海水混浊度)、营养盐(黄质浓度)、污染物及底形、水深等。

  水温、水色与海洋渔业、海洋污染直接相关。我国高度重视海洋污染,在海上交通日益发达的今天,人们更加关注海面上的热污染和油污染,海洋卫星的热红外与X微波段是监测上述两项污染的利器。由于被油膜覆盖,污染的海面、温度和辐射亮度都比正常海面略高一些,应用微波雷达很容易监测、识别,故效果更好。浅海水深测定:运用海洋卫星合成孔径雷达(SAR)测量海面波浪情况的实际应用效果比较好,由于重力波(包括波形、波长、波高等)状况和水深的关系非常密切,因此,可以通过对重力波的分析获得水下地形状况,实施浅海制图[10]。

  洋流:利用海洋卫星图像可以识别并大致确定洋流的边界,还可以确定海洋涡旋和洋流运状况。应用ALT测定海面坡度,即可确定地转流速。深入了解、科学认识洋流,提供真实、可靠的信息,对海上航行、寻找并确定渔场、海上作业与施工等大有裨益。

  海冰:通过微波资料呈现给人们的海冰、冰山亮度、温度差异等信息,既可以识别出它的分布状态,还可以据此分析、判断出海冰的类型、结构、含水量等,甚至还可以分析、判断出海冰、冰山的形成时间(冰龄)。海面风场:海洋卫星Seasat的雷达散射计(SASS)探测风场,风场探测意义重大,这项工作有助于人们对海与气相互作用的研究,进而提高海浪预报的精确度,其原理是通过微波测风生成的浪以及粗糙海面进而推知海面风速(精度为±2m/s)、风向(精度可达±20°),从而获得海面风场图。

  3.5 海底声学特性探测

  海洋工程建设过程中大量应用海底底质探测成果,以全面了解海底底质状况。对海底沉积物的属性识别和结构探测,常用方法是海底声学探测。其原理是利用声学换能器产生的连续、高效声波,并向海底发射,通过观测记录分析海底观测对象对声波的不同反应。利用海底声反射和声散射等手段研究海底声学特性,对海洋渔业、海底通信、海洋地质、水下工程地质、海底石油矿产资源等领域有重要意义。

  3.6 海岸滩涂演变分析

  海岸滩涂一般指的是潮间带以及邻近的水下浅滩,通常是指5m等深线以上至海堤部分。近几年的工作实践让人们更深切地体会到海岸滩涂既是宝贵的自然资源,又是潜在的土地资源。滩涂的持续淤涨为沿海居民拓展了生产、生活和生态空间,是土地资源承载力增长扩大的重要来源之一,在进行适宜性评价时这是重要内容之一。进行海洋地质稳定性评价时,滩涂演变分析是重要的依据,而海港回淤测量是获取分析数据的重要手段,具体包括海流泥沙测验(建立海区的海流泥沙数值模型,进行场区冲淤计算、评价和预测)和周期性水下地形测量(获得冲涮或淤积速率,并进行地质稳定性评价)等。

  4 电子海图应用

  航海的要求是船舶安全、迅速地到达目的地,现代航海需要利用先进的导航设备,同时,还需要了解国际水运相关法规、世界各国海上交通管理制度,因此,它具有多学科融合、综合性强的特质。在测绘地理信息技术不断发展的今天,电子海图的发展也很快。从纸海图初级电子复制品到过渡性电子海图系统(ENS),再到今天的ECDIS(电子海图显示与信息系统,符合有关国际标准的船用电子海图系统),电子海图已发展成为新型的船舶导航系统和辅助决策系统,它既能连续提供出船位,还能综合并提供与航海有关的各种信息,提醒且有效防范各种险情。

  在实现船舶航行集成化和智能航海过程中,船舶定位方法、航海资料集成、物标识别手段、航行记录方式、航行值班要求的进步等具有划时代的重大意义,而这些都离不开电子海图。这是因为电子海图具有信息内容更为丰富、信息显示更符合实际需求、更便于船舶导航使用、海图改正更为便捷、发行成本更低、发行更快的明显优势。目前,许多人海上出行都选择e-航海,借助互联网获取云数据中心提供的最新海图、实时潮位、气象情况、航行警告、各类通告等大量信息,实现船舶智能导航。目前,我国已着手e-航海航保信息标准化以及应用技术的研究,提供海图改正、数字航标、动态潮汐等信息,提供数据的在线发布与实时更新,总结探索全新的航海应用模式[11]。

  此外,水下机器人和水面无人艇等新技术在海洋领域应用越来越广泛。随着科技的进步,水下机器人已经用于应急水下监测、海底观光旅游、码头等构建物观察等;水下爬行机器人则用于海底油气管线的检测和维修;水下清洗机器人与水下机器人、智能定位技术、空化射流技术有机结合,较好地解决了吸附、定位、清理困难等问题;深海作业区域,自治式潜水器(AUV)搭载多波束声纳实施深海地形测量,是当今海洋科考的首选,适于深海水下大面积探测和数据获取,可以获取分辨率更高的多波束数据。随着技术的进步和智能化水准的不断提升,我国积极参与的水面无人艇已经实现了环境感知—目标识别—数据融合—航线规划的跨越式发展,应用范围更加广泛。水面无人艇能够在相对极端的海洋环境中作业,可在海洋测绘、海洋调查与应急响应、海洋环境监管、海上军事活动等方面发挥重要作用。[1]

  5 结束语

  海洋测绘是人类在海洋一切活动的前提和基础,是认知海洋的重要手段。海洋测绘的内容和应用领域非常广泛,如海洋国土空间规划的编制、实施与监管,海洋资源开发、利用与区域协调,海岛、海礁的合理开发、利用与总体布局,海洋工程建设、海洋工业发展,海洋运输与海洋旅游,海洋灾害预警与救援,用海需求与海洋权属的确定,各类海域及海洋产业的开发、管理等,都需要海洋测绘、海洋地理信息、电子海图等各种海洋测绘地理信息成果支撑。

  因此,从客观上对海洋测绘提出了新的、更高的要求。海洋测绘是为智慧海洋、智慧海洋中心城市建设提供基础地理信息底层数据的;海洋测绘也是海洋资源开发、海洋生态保护、海岸线保护与管理、海域管理必不可少的、最基础的工作。随着时代发展与科技进步,海洋测绘将为人们认识海洋、研究海洋、经略海洋,为我国蓝色经济、海洋生态建设作出新贡献。

  参考文献:

  [1] 周兴华,付延光.海洋测绘产业发展报告[M].中国地理信息产业发展报告(2020),北京:测绘出版社,2020.

  [2] 龚强.我国海洋测绘市场、海洋测绘技术综述[J].信息技术,2021,45(1):12-17,22.

  [3] 杨元喜,徐天河,薛树强.我国海洋测量大地基准与海洋导航技术研究进展与展望[J].测绘学报,2017,46(1):1-8.

  [4] 赵建虎,陆振波,王爱学.海洋测绘技术发展现状[J].测绘地理信息,2017,42(6):1-10.

  [5] 吴自银.高分辨率海底地形地貌[M].北京:科学出版社,2017.

  [6] 龚强,李德江,龚天慧,等.论构建地理信息共享平台的计算思维[J].测绘工程,2018,27(1):1-4.

  作者:龚强1,张仁斌2,王丽欣3

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