簡介：測繪學(xué)概論,趙建虎,第六章海洋測繪,§61概述,海洋面積占地球總面積的70，是人類生命的搖籃、現(xiàn)代社會(huì)的交通要道，也是地球上的資源寶庫。隨著人口的增加，環(huán)境的惡化，陸上資源的逐漸枯竭，今天，海洋已成為人類生存和發(fā)展的重要空間。由于海洋的重要戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)地位，瀕海國家間爭奪海洋勢力范圍的斗爭日趨尖銳，各海洋大國相繼提出了海洋研究和開發(fā)計(jì)劃，并投入了大量的資金發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)，海洋事業(yè)出現(xiàn)了前所未有的繁榮景象。,611海洋與海洋測繪,我國是一個(gè)海洋大國。在東、南面有長達(dá)18萬公里的海岸線，與之相鄰有渤海、黃海、東海和南海，為西北太平洋陸緣海。按照聯(lián)合國海洋法公約，我國轄屬的內(nèi)水、鄰海、大陸架、專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的面積約為300多萬平方公里，島嶼6500個(gè)，還擁有許多優(yōu)良的港灣。因此，海洋開發(fā)和利用對(duì)我國的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有戰(zhàn)略性意義。,一切海洋經(jīng)濟(jì)、軍事或科研活動(dòng)（如海上交通、海洋地質(zhì)調(diào)查和資源開發(fā)，海洋工程建設(shè)、海洋疆界勘定、海洋環(huán)境保護(hù)、海底地殼和板塊運(yùn)動(dòng)研究等），均需要海洋測繪為其提供不同種類的海洋地理信息要素、數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)圖像。海洋測繪是一切海洋活動(dòng)的前提和基礎(chǔ)。,海洋測繪與陸地測繪中相關(guān)的理論和方法具有密切的聯(lián)系，但又有其獨(dú)特的一面；現(xiàn)代海洋測繪技術(shù)是建立在海洋物理知識(shí)基礎(chǔ)上的多學(xué)科的綜合；海洋測量環(huán)境相對(duì)陸地復(fù)雜，測量手段也比較獨(dú)特；現(xiàn)代海洋測繪已發(fā)展為潛載、船載、機(jī)載和星載測繪技術(shù)于一體的、多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科。,612海洋測繪的特點(diǎn),§62海洋測繪內(nèi)容,海洋測量包括海洋大地測量水深測量海洋定位海底地形地貌測量海洋工程測量海洋重力測量海洋磁力測量海洋水文測量,海洋信息管理包括海洋地理信息的管理、分析、處理、應(yīng)用以至數(shù)字海洋。,海洋測繪包括海洋測量、各種海圖的編繪及海洋信息的綜合管理和利用。,海圖繪制包括各種海圖、海圖集、海洋資料的編制和出版；,§621海洋大地測量,建立海洋控制網(wǎng)，為水面、水體、水底定位提供控制點(diǎn)服務(wù)。海洋控制測量主要包括海上控制網(wǎng)的布設(shè)和施測。海上控制網(wǎng)包括海岸、島陸、島島控制網(wǎng)。海底控制網(wǎng)的布設(shè)和施測,海上控制網(wǎng)的布設(shè)與測量,海岸控制網(wǎng)主要包括島嶼與島嶼、島嶼與陸地間控制網(wǎng)，這些控制網(wǎng)的布設(shè)與陸地基本相同，但選點(diǎn)時(shí)，需要考慮海洋測繪的具體要求。海岸島礁、島嶼島嶼GPS控制網(wǎng)的布設(shè)，可方便的將陸地平面基準(zhǔn)及坐標(biāo)引入遠(yuǎn)離陸地的島嶼。目前，海岸控制網(wǎng)的施測主要采用GPS來實(shí)現(xiàn)。,,海底控制網(wǎng)的布設(shè)主要采用三角形和正方形圖形結(jié)構(gòu)。,海底控制網(wǎng),海底控制網(wǎng)的控制點(diǎn)為海底中心標(biāo)石。聲波在海水中具有很好的傳播特性，因而，觀測目標(biāo)的照準(zhǔn)標(biāo)志通常采用水聲照準(zhǔn)標(biāo)志（如水聽器或應(yīng)答器），而觀測手段采用聲學(xué)測距技術(shù)。,雙三角錐測量,海底控制網(wǎng)測量和計(jì)算思想雙三角錐測量是首先利用正三角錐測量，獲得浮標(biāo)或者船體的平面位置，即通常的GPS動(dòng)態(tài)測量，依目前的定位技術(shù)，采用非差單點(diǎn)定位，可獲得分米甚至厘米級(jí)的平面定位精度。正三角錐測量是聲學(xué)測量，利用超短基線或長程超短基線確定各個(gè)水聽器之間的距離，進(jìn)而獲得水底水聽器的位置。正倒三角錐測量實(shí)際上利用了GPS測量技術(shù)和超短基線定位技術(shù)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)海底控制點(diǎn)的確定。測量和計(jì)算思想仍為傳統(tǒng)的邊交會(huì)。,海底控制點(diǎn)的解算原理,OUVW地固坐標(biāo)系。在測定GPS接收機(jī)與衛(wèi)星間距離RIJ的同時(shí)測量浮標(biāo)或船載聲納設(shè)備到水下水聽器之間的距離RJM,并組建如下方程,上述數(shù)學(xué)模型為1測次倒三角錐和正三角錐的模型求解。當(dāng)1測次包含的衛(wèi)星數(shù)或應(yīng)答器多于4個(gè)，這樣的解具有很好的圖形強(qiáng)度。當(dāng)方程組隨著IJ和JM的增大而增大時(shí)，通過最小二乘將獲得不同水聽器位置的解。,水深測量經(jīng)歷了如下幾個(gè)發(fā)展階段測繩重錘測量（點(diǎn)測量）單頻單波束測深（點(diǎn)測量）雙頻單波束測深（點(diǎn)測量）多波束測深（面測量）機(jī)載激光測深（面測量）,§622水深測量,（1）測繩重錘測量（點(diǎn)測量）,安裝在測量船底的發(fā)射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)反射返回，被接收換能器所接收，若往返傳播時(shí)間為△T。則水深H為,（2）單頻單波束測深（點(diǎn)測量）,,,（3）雙頻單波束測深（點(diǎn)測量）,換能器垂直向水下發(fā)射高、低頻聲脈沖，由于低頻聲脈沖具有較強(qiáng)的穿透能力，因而可以打到硬質(zhì)層；高頻聲脈沖僅能打到沉積物表層，兩個(gè)脈沖所得深度之差便是淤泥厚度ΔH。,,,（4）多波束測深（面測量）,多波束測深系統(tǒng)是從單波束測深系統(tǒng)發(fā)展起來，能一次給出與航線相垂直的平面內(nèi)的幾十個(gè)甚至上百個(gè)深度。它能夠精確地、快速地測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)了海底地形的面測量,,,多波束測深系統(tǒng)主要由發(fā)射器基陣、發(fā)射子系統(tǒng)，信號(hào)接收系統(tǒng)及聲納處理系統(tǒng)，圖形處理及顯示子系統(tǒng)，后處理工作站等組成。,多波束測深儀的換能器基陣精密安裝在船底或拖曳在船尾。因?yàn)槠錅y深的聲線是斜距，聲速剖面的精確性和船航行時(shí)的搖擺、升降對(duì)觀測精度影響特別大。因此多波束測深儀要配置姿態(tài)傳感器或涌浪濾波補(bǔ)償儀及聲速剖面儀。姿態(tài)傳感器能測出橫滾、俯仰、偏航參數(shù)，采用這些參數(shù)對(duì)水深值和位置進(jìn)行改正，涌浪濾波補(bǔ)償儀能對(duì)因波浪運(yùn)動(dòng)而引起的誤差源進(jìn)行校正補(bǔ)償，輸出數(shù)據(jù)包括涌浪、未校正深度、校正后深度和可選擇的橫擺、縱擺數(shù)據(jù)。,聲速剖面儀能測出海水沿垂直方向的分層聲速，進(jìn)而可對(duì)聲線彎曲進(jìn)行改正。以獲得波束腳印的船體坐標(biāo)。設(shè)換能器在船體坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為X0,Y0,Z0，則波束腳印的船體坐標(biāo)X，Z為,,,激光測深的原理與雙頻回聲測深原理相似，從飛機(jī)上向海面發(fā)射兩種波段的激光，一種為紅光，波長為1064NM，另一種為綠光，波長為523NM。紅光被海水反射，綠光則透射到海水里，到達(dá)海底后被反射回來。這樣，兩束光被接收的時(shí)間差等于激光從海面到海底傳播時(shí)間的兩倍，由此可算得海面到海底的深度。,,（5）機(jī)載激光測深（面測量）,,,,激光測深系統(tǒng)目前測深能力一般在50M左右。測深精度在03M左右。機(jī)載激光測深具有速度快、覆蓋率高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。有廣闊的應(yīng)用前景。缺陷是對(duì)水質(zhì)的要求比較高，一般適合于近岸海域。,按照定位的對(duì)象，海洋定位可分為海面定位水下定位,623海洋定位,（1）海面定位,海面定位目前可采用如下定位方式天文定位陸基無線電定位GPS及其他衛(wèi)星定位局域差分GPSRTK、偽距差分、相位平滑偽距廣域差分GPSWASGPS非差PPP定位,2）水下定位,水聲定位系統(tǒng)測定聲波在海水中傳播的時(shí)間及相位變化，計(jì)算出水下聲標(biāo)到載體的距離或距離差，從而解算出載體的位置。按照定位距離的長短可分為長基線定位；短基線定位；超短基線定位,長基線定位,,長基線定位原理是船底換能器發(fā)射詢問信號(hào)，同時(shí)接收布設(shè)在水下的3個(gè)以上相距較遠(yuǎn)的聲標(biāo)應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行測距，進(jìn)而計(jì)算出船位。如測4條以上聲距，用間接平差可求出船位坐標(biāo)（XU，YU，ZU），其中ZU為水深。如只觀測了三條聲距，換能器深度ZU已知，可列出三個(gè)方程，從而解出平面坐標(biāo)XU，YU。長基線法定位的精度取決于測距的精度和定位的幾何圖形，目前精度一般為5～20M。,,短基線定位短基線定位系統(tǒng)的船上設(shè)備除控制、顯示設(shè)備外，還在船底安置一個(gè)水聽器基陣和一個(gè)換能器，在水下部份僅需一個(gè)水聲應(yīng)聲器，其工作原理是測定聲脈沖到不同水聽器之間的時(shí)差或相位差，從而計(jì)算出船位。,超短基線定位超短基線系統(tǒng)與短基線系統(tǒng)的區(qū)別僅在于，船底的水聽器陣以彼此很短的距離（小于半個(gè)波長，僅幾厘米）按直角等邊三角形布設(shè)，裝在一個(gè)很小的殼體內(nèi),測量海底起伏形態(tài)和地物的工作。是陸地地形測量在海域的延伸。按測量區(qū)域可分為海岸帶、大陸架和大洋三種海底地形測量。特點(diǎn)是測量內(nèi)容多，精度要求高，顯示海底地物、地貌詳細(xì)。測量內(nèi)容包括海底地貌、各種水下工程建筑、底質(zhì)、沉層厚度、沉船等人為障礙物、海洋生物分布區(qū)界和水文要素等。通常對(duì)海域進(jìn)行全覆蓋探測，確保測圖比例尺所能顯示的各種地物和地貌，是為從事各種海上活動(dòng)提供重要資料的海洋基本測量。,§624海底地形地貌測量,水下地形測量是利用聲納技術(shù)、激光技術(shù)和攝影技術(shù)，獲得海底的地形特征?，F(xiàn)有的主要手段有（1）船載聲納設(shè)備水下地形測量（船載）（2）機(jī)載激光水深測量（機(jī)載）（3）水下機(jī)器人測量（潛載）（4）激光雷達(dá)三維水下地形測量（岸載）（5）遙感反演海底地形（星載）,無論采用何種手段，海底地形測量通常需要如下幾個(gè)過程來實(shí)現(xiàn)首先，進(jìn)行海岸或海底平面、高程控制測量。其次，野外探測/掃測海底地物、地貌及其相關(guān)信息，并采集潮位等輔助測量信息。該步處理獲得載體坐標(biāo)系下的相對(duì)地形地貌、瞬時(shí)基準(zhǔn)和反映瞬時(shí)基準(zhǔn)與固有平面和垂直基準(zhǔn)間關(guān)系的參數(shù)等。最后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即對(duì)瞬時(shí)測量信息進(jìn)行質(zhì)量控制、獲取測量深度，再根據(jù)瞬時(shí)基準(zhǔn)與固有基準(zhǔn)間的關(guān)系，獲得海底地形地貌在固有基準(zhǔn)下的表達(dá)。,傳統(tǒng)水下地形測量模式（有潮模式）定位采用GPS差分定位技術(shù)（僅獲取平面位置）測深單波束、多波束潮位驗(yàn)潮站潮位測量及時(shí)空內(nèi)插船位處水位（傳統(tǒng)方法）現(xiàn)代水下地形測量模式（無潮模式）定位采用RTK/PPK/PPP技術(shù)（獲取平面和高程坐標(biāo)）測深單波束、多波束,（1）船載聲納設(shè)備水下地形測量,常規(guī)水下地形測量,,（2）機(jī)載激光水下地形測量,類似于船載聲納設(shè)備水下地形測量系統(tǒng)。水深由機(jī)載激光提供水面高程基準(zhǔn)由潮位測量來提供平面位置由DGPS提供,,（3）水下地形測量機(jī)器人（AUV/ROV）,,由機(jī)器人深潛水下，在接近水底時(shí)用水下攝影的方式獲得水下目標(biāo)的圖像。隨著海洋光學(xué)的研究及其技術(shù)的發(fā)展，不斷有水下攝影系統(tǒng)、海洋探測激光雷達(dá)系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)用于水下工程測量。水下電視攝像系統(tǒng)、水下數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)是目前獲取在水下環(huán)境清晰圖像的主要方法，掃海測量中，配置水下數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)有助于障礙物性質(zhì)的判斷，提高掃測能力。水下攝影系統(tǒng)對(duì)水域環(huán)境要求較高。在水質(zhì)渾濁，水流較急的地方適用性差。同時(shí)由于水下機(jī)器人的平面位置和高程難以準(zhǔn)確確定，因而，這種方法僅適合于特定目標(biāo)形狀的獲取，難以應(yīng)用于大面積的地形測量。,,,,（4）測掃聲納,側(cè)掃聲納測量是現(xiàn)階段掃海測量、應(yīng)急測量、掃測障礙物的重要手段。它具有分辨率高反映海底地形徹底等單波束、多波束設(shè)備所不具備的優(yōu)點(diǎn)，是目前尋找水下障礙物最有效的方法之一。,,,傳統(tǒng)的側(cè)掃聲納有兩個(gè)缺點(diǎn)首先，它正下方附近的測深精度很差；其次，當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上由不同方向同時(shí)到達(dá)的回波入射到聲納陣列上時(shí)，它不能正常工作。因此只能得到二維的回波聲納圖，測深側(cè)掃聲納的作用距離、測量精度不高。隨著聲學(xué)、干涉技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在出現(xiàn)了新型測深側(cè)掃聲納，它能夠測量出海底的高分辨三維成像，能夠測量海底地形地貌的細(xì)微構(gòu)造，可以同時(shí)獲得等深線圖和地貌圖的兩大類內(nèi)容，可應(yīng)用于海洋工程、海洋開發(fā)、海上油田區(qū)域和海底油管敷設(shè)路徑的海底地形測量，航道和港灣水下地形測量。配置足夠的先進(jìn)的側(cè)掃聲納測量系統(tǒng)，并整合其它測量手段，是提高應(yīng)急掃測能力的關(guān)鍵。,,,（5）遙感海底地形測量,空間遙感技術(shù)應(yīng)用于海底地形測量是20世紀(jì)后期海洋科學(xué)取得重大進(jìn)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。遙感海底地形測量具有大面積、同步連續(xù)觀測及高分辨率和可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)。微波遙感器還具有全天候的特點(diǎn)，這些都是傳統(tǒng)的測量手段所無法比擬的。遙感設(shè)備包括可見光多譜掃描儀、成像光譜儀、紅外輻射計(jì)和微波輻射計(jì)以及高度計(jì)、散射計(jì)和成像雷達(dá)。這些遙感器能夠直接測量的海洋環(huán)境參數(shù)有海色、海面溫度、海面粗糙度和海平面高度。在這些參數(shù)的基礎(chǔ)上可以反演或計(jì)算出若干其他海洋環(huán)境參數(shù)，其中包括葉綠素和懸浮粒子濃度、上混合層溫度、海面風(fēng)場、有效波高、海浪方向譜、海流、潮汐、波動(dòng)（包括內(nèi)波）、峰面、渦波、上升流、鹽度、海冰、海洋降水、海底地形、海洋重力場和海洋污染等。,,水深遙感的基本思路,水深遙感的物理基礎(chǔ),衛(wèi)星傳感器接收水體信息示意圖,在大氣和水體中，光線以指數(shù)形式衰減,,,水深遙感的計(jì)算機(jī)遙感圖象處理,,,上海市,崇明島,研究區(qū)域,長江口位置圖（TM4,5,1假彩色合成圖象，1995）,長江口南支數(shù)字化水下地形圖,為海洋工程建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測進(jìn)行的測量。海洋工程是與開發(fā)利用海洋直接有關(guān)的所有工程的總稱。早期的海洋工程多指碼頭、堤壩等土石方工程。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，海洋工程的內(nèi)容不斷擴(kuò)大，可分為海岸工程、近海工程、深海工程、水下工程等。按照用途又分為海港工程、堤壩工程、管理工程、隧道工程、疏浚工程、救撈工程以及采礦、能源綜合利用工程。海洋工程測量仍以海洋定位、測深等手段為基礎(chǔ)，在不同海洋工程勘測設(shè)計(jì)、施工和管理階段所進(jìn)行的測量工作，例如，海上鉆井的鉆頭歸位，港口、碼頭的施工放樣，等等。,§625海洋工程測量,海洋重力測量可歸屬于海洋大地測量。它為研究地球形狀，精化大地水準(zhǔn)面提供重力異常數(shù)據(jù)。為地球物理和地質(zhì)方面的研究提供重力資料。在軍事方面，可為空間飛行器的軌道計(jì)算和慣性導(dǎo)航服務(wù)，提高遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的命中率。重力測量分為空中重力測量和海上重力測量。空中重力測量又可分為衛(wèi)星重力測量和航空重力測量；海上重力測量分海底重力測量和航海重力測量。,§626海洋重力測量,海底重力測量一般是離散的點(diǎn)狀測量，海面重力測量是連續(xù)的線狀測量。海底重力測量就是把重力儀用沉箱沉于海底，用遙控及遙測方法進(jìn)行，多用于沿海，其測量方法和所用儀器與陸地重力測量基本相同，測量的精度比較高，但必須解決遙控，遙測以及自動(dòng)水平等一系列的復(fù)雜問題，且速度很慢。,海面重力測量是將儀器安裝在船只上，在勻動(dòng)中連續(xù)進(jìn)行觀測，因此儀器除了受重力作用外，還受船只航行時(shí)很多干擾力的影響。這些干擾力不僅超過了重力觀測誤差，有的達(dá)到了幾十伽，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力異常。為此必須進(jìn)行改正和消除。重力測量主要受6個(gè)方面的干擾力徑向加速度，航行加速度周期性水平加速度周期性垂直加速度，旋轉(zhuǎn)影響，厄缶效應(yīng)的影響，,近年來衛(wèi)星重力測量取得了較大的進(jìn)度。利用衛(wèi)星手段獲取海洋重力資料的精度和分辨率越來越高，與海洋重力儀所達(dá)到的精度和分辨率間的差距越來越小。未來海洋重力場的精細(xì)結(jié)構(gòu)，可以利用衛(wèi)星測高、衛(wèi)星重力梯度測量和海洋重力測量相結(jié)合的方法獲得。,衛(wèi)星重力學(xué)是繼GPS之后，大地測量學(xué)研究的又一重大科學(xué)進(jìn)展。利用衛(wèi)星重力資料將使確定地球重力場和大地水準(zhǔn)面的精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，還可測定高精度的時(shí)變重力場。因此，對(duì)研究地球的形狀及演化及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制、地球參考系及全球高程系統(tǒng)、地球的密度及地幔物性參數(shù)、洋流和海平面變化、冰融和陸地水變化、地球各圈層的變化及相互作用等，有其他地球物理方法不可替代的作用,重力測量分絕對(duì)重力測量和相對(duì)重力測量。測定重力值可以利用與重力有關(guān)的許多物理現(xiàn)象，例如在重力作用下的自由落體、擺的擺動(dòng)、彈簧伸縮、弦振動(dòng)，等等。由此，重力測量方法分為兩類一類是動(dòng)力法，它是根據(jù)物體受力后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測定重力；另一類是靜力法，它是根據(jù)物體受力后的平衡狀態(tài)測定重力。絕對(duì)重力測量測定重力場中一點(diǎn)的絕對(duì)重力值，一般采用動(dòng)力法。主要利用兩種原理，一種是自由落體原理（伽利略1590；另一種是擺的原理惠更斯1673。這兩種原理一直沿用至今。近幾年來由于激光干涉系統(tǒng)和高穩(wěn)定度頻率標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，使自由落體下落距離和時(shí)間的測定精度大大提高，所以許多國家又采用激光絕對(duì)重力儀進(jìn)行絕對(duì)重力測量，其測定精度可達(dá)幾個(gè)微伽。,相對(duì)重力測量測定兩點(diǎn)的重力差值，可采用動(dòng)力法和靜力法?，F(xiàn)在普遍采用靜力法的彈簧重力儀測定重力差值。國際上對(duì)這種儀器研究甚多，發(fā)展很快，不論是測定精度還是使用的方便程度都已達(dá)到很高水平。一般精度可達(dá)幾十微伽，甚至幾微伽。野外工作時(shí)，在一個(gè)測站只需幾分鐘就可觀測完畢。為了克服彈性重力儀因彈性疲勞而引起的零點(diǎn)漂移，1968年又出現(xiàn)了超導(dǎo)重力儀。這種重力儀對(duì)重力變化具有很高的分辨力，零點(diǎn)漂移極小，所以特別適合于固定臺(tái)站上的潮汐和非潮汐重力變化觀測。,是測量海上地磁要素的工作。海底下的地層是由不同的巖性地層組成。不同的巖性具有不同的導(dǎo)磁率和磁化率，因而產(chǎn)生不同的磁場，在正常磁場背景下出現(xiàn)磁異常。主要采用海洋核子旋進(jìn)磁力儀或海洋磁力梯度儀，探測海底的磁力分布，發(fā)現(xiàn)構(gòu)造引起的磁力異常。海洋磁力測量主要目的是尋找石油、天然氣有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造和研究海底的大地構(gòu)造。此外，海洋工程測量中，為查明施工障礙和危險(xiǎn)物體，如沉船、管線、水雷等，也常進(jìn)行磁力測量發(fā)現(xiàn)磁性體。,§627海洋磁力測量,F為磁場總強(qiáng)度，H為磁場為水平強(qiáng)度，Z為垂直強(qiáng)度，X為H在北向的分量，Y為H在東向分量，D地理子午面與磁子午面之間的夾角，稱為磁偏角，I為磁傾角。F、H、Z、X、Y、D、I七個(gè)物理量稱為地磁要素。已知其中三個(gè)要素就可以求出其他的要素。在實(shí)際觀測中，目前只有I、D、H、Z和F的絕對(duì)值能夠直接測量。,海洋磁力測量測出的地磁要素，可以在地圖上繪制地磁要素的等值線，稱為分布圖。,通常利用拖曳于工作船后的質(zhì)子旋進(jìn)式磁力儀或磁力梯度儀，對(duì)海洋區(qū)域的地磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，將觀測值減去正常磁場值，并作地磁日變校正后得到磁異常。,海洋磁力測量成果有多方面的用途對(duì)磁異常的分析，有助于闡明區(qū)域地質(zhì)特征，如斷裂帶展布、火山巖體的位置等。磁力測量的詳細(xì)成果，可用于編制海底地質(zhì)圖。世界各大洋地區(qū)內(nèi)的磁異常，都呈條帶狀分布于大洋中脊兩側(cè)，由此可以研究大洋盆地的形成和演化歷史。也是研究海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造的資料。磁力測量是尋找鐵磁性礦物的重要手段。在海道測量中，可用于掃測沉船等鐵質(zhì)航行障礙物，探測海底管道和電纜等。在軍事上，海洋地磁資料可用于布設(shè)磁性水雷，對(duì)潛艇慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行校正。用各地的磁差值和年變值編成磁差圖或標(biāo)入航海圖，是船舶航行時(shí)，用磁羅經(jīng)導(dǎo)航不可缺少的資料。,海洋水文測量是觀測海水物理、動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測量活動(dòng)。海洋水文要素主要包括海水溫度、鹽度、密度、海流、潮汐、潮流、波浪等。海洋水文測量是為水下地形測量、水深測量以及定位提供必要的海水物理、化學(xué)特性參數(shù)的工作。,§628海洋水文測量,主要涉及的測量內(nèi)容有波浪測量儀器潮汐測量儀器海流測量儀器海水溫鹽測量儀器海洋深度測量儀器海冰測量儀器水色及透明度測量儀器綜合測量儀器其他,1）海水溫度、鹽度、密度的測定,測定海水的溫度、鹽度、密度可以計(jì)算聲波在水中傳播的速度，為聲學(xué)測深系統(tǒng)、聲學(xué)定位系統(tǒng)提供聲速測量精度的保證。海水的溫度、鹽度、密度可以利用溫鹽深計(jì)通過物理或化學(xué)方法測定。,海水的溫度、鹽度、密度是確定水中聲速的重要參數(shù)，同時(shí)，聲速還可以通過直接測量的方式獲得。聲速剖面儀SVP（SOUNDVELOCITYPROFILE）可完成聲速的直接測量。,2）海水中聲速的直接測定聲速剖面儀,潮汐觀測值在水下地形測量中扮演著提供垂直參考面的重要角色。,3）潮位測量,驗(yàn)潮井,浮子式驗(yàn)潮儀可連續(xù)記錄江河、湖泊、水庫、潮汐及地下水水位變化的，適用于有水位測井的場合。,超聲波懸掛式驗(yàn)潮儀,超聲波懸掛式驗(yàn)潮儀一般固定于岸邊通過超聲波測距實(shí)施潮位測量。,4）流速流向測量,海水/河水中的流速流向可通過ADCP（ACOUSTICDOPPLERCURRENTPROFILE）來測量。它是利用海流/河流與ADCP幾個(gè)超聲波聲柱的DOPPLER效應(yīng)而計(jì)算流速的。同時(shí)根據(jù)34個(gè)聲柱的位置計(jì)算流向的。根據(jù)作業(yè)方式不同，ADCP又可分為靜置式和走航式。,靜置式,海洋水文測量主要提供海洋水文圖。具體表示各海洋水文要素水平分布和垂直分布的一般規(guī)律，顯示各要素隨時(shí)間變化的一般性質(zhì)或該要素的基本特點(diǎn)。,海洋鹽度分布,鹽度剖面,ADCP剖面,流場分布,潮汐變化,海圖以海洋及其毗鄰的陸地為描繪對(duì)象的地圖，其描繪對(duì)象的主體是海洋，海圖的主要要素為海岸，海底地貌，航行障礙物，助航標(biāo)志，水文及各種界線。海圖還包括為各種不同要素繪制的專題海圖。海圖是海洋區(qū)域的空間模型，海洋信息的載體和傳輸工具，是海洋地理環(huán)境特點(diǎn)的分析依據(jù)，在海洋開發(fā)和海洋科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域都有著重要的使用價(jià)值。海圖是通過海圖編制完成的。,§629海圖編制,海圖編制是設(shè)計(jì)和制作海圖出版原圖的工作。作業(yè)過程通常分為編輯準(zhǔn)備、原圖編繪和出版準(zhǔn)備三個(gè)階段。編輯準(zhǔn)備階段是根據(jù)任務(wù)和要求確定制圖區(qū)域的范圍、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；確定圖的分幅、編號(hào)和圖幅配置；研究制圖區(qū)域的地理特點(diǎn)；分析、選擇制圖資料；確定海圖的內(nèi)容、選擇指標(biāo)與綜合原則、表示方法；制定為原圖編輯和出版準(zhǔn)備工作的技術(shù)性指導(dǎo)文件。,原圖編繪階段是根據(jù)任務(wù)和編輯文件進(jìn)行具體制作新圖的過程，使海圖制作的核心。包括數(shù)字基礎(chǔ)的展繪；制圖資料的加工處理。當(dāng)基本資料比例尺與編繪原圖比例尺相差較大時(shí)，須作中間原圖，資料復(fù)制及轉(zhuǎn)會(huì)；各要素按綜合原則、方法和指標(biāo)進(jìn)行內(nèi)容的取舍和圖形的概括（綜合），并按照規(guī)定圖例符號(hào)和色彩進(jìn)行編繪；處理各種圖面問題，包括資料拼接、與鄰圖接邊、接幅，圖面配置等。編繪方法按照海圖內(nèi)容的繁簡、制圖技術(shù)、設(shè)備條件而選定，有編稿法、連編帶繪法、計(jì)算機(jī)編繪法等。為保證原圖的質(zhì)量，在正式編繪前作試編原圖或草圖。運(yùn)用傳統(tǒng)方法進(jìn)行圖形編繪后還需作清繪或刻繪原圖的工作，即出版前的準(zhǔn)備工作。,出版準(zhǔn)備階段是將編繪原圖復(fù)制加工成符合圖式、規(guī)范、編圖作業(yè)方案和印刷要求的出版原圖；制作供制版、印刷參考的分色樣圖和試印樣圖。隨著制圖技術(shù)的進(jìn)步，原圖編繪和出版準(zhǔn)備工作可在電子計(jì)算機(jī)制圖系統(tǒng)上完成。,水下地形色澤填充、等值線圖,水下地形三維立體圖,,海圖,§6210海洋地理信息系統(tǒng)MGIS,一個(gè)海洋地理信息系統(tǒng)MGIS（MARINEGEOGRAPHICINFORMATIONSYSTEM）可以為遙感數(shù)據(jù)、GIS和數(shù)字模型信息提供協(xié)調(diào)坐標(biāo)、存儲(chǔ)和集成信息的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。另外，它也可以提供工具來分析數(shù)據(jù)、可視化變量之間的關(guān)系和模型。,由此看來，MGIS是一個(gè)集成系統(tǒng)的概念，需集成GIS、數(shù)據(jù)庫和實(shí)用數(shù)字模型，對(duì)空間海洋信息進(jìn)行輸入、查詢、分析、表達(dá)和管理等，具有友好人機(jī)交互環(huán)境，大大提高工作效率的綜合系統(tǒng)。,海岸帶管理最初的一些研究者只是簡單的把GIS直接應(yīng)用海洋數(shù)據(jù)的管理上，如前文提到的的一些研究。隨著MGIS技術(shù)的發(fā)展和研究的深入，其在海岸帶管理方面應(yīng)用也越來越廣泛和深入,尤其是在專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)EXCLUSIVEECONOMICZONE的管理上。美國的夏威夷大學(xué)的太平洋制圖中心為開發(fā)、管理和發(fā)展美國太平洋島嶼的專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)而設(shè)計(jì)和開發(fā)了一個(gè)集成的海洋信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)著重開發(fā)了空間海洋數(shù)據(jù)的處理、GIS和制圖系統(tǒng)的集成、三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、海洋數(shù)據(jù)的模擬和動(dòng)態(tài)顯示等功能。這里搜集的海洋數(shù)據(jù)主要有海洋測深數(shù)據(jù)、重力數(shù)據(jù)和磁力數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)量很大。該海洋信息系統(tǒng)是以ARC/INFOV70為軟件平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)的。,MGIS應(yīng)用,海洋環(huán)境監(jiān)測評(píng)價(jià)隨著MGIS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其在海洋環(huán)境的污染監(jiān)測和保護(hù)等方面的應(yīng)用也越來越廣泛。美國環(huán)境保護(hù)組織EPA派遣一個(gè)調(diào)查隊(duì)DACAREYETAL,1992，對(duì)ASSACHUSETTS海灣內(nèi)采礦現(xiàn)場的放射性和危險(xiǎn)廢料進(jìn)行調(diào)查。其研究就是建立在一個(gè)區(qū)域性的相關(guān)海洋地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行處理，從而得出相應(yīng)的規(guī)劃和管理決策。該數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)主要來源于其在馬薩諸塞海灣MASSACHUSETTSBAY進(jìn)行的一次側(cè)視聲納調(diào)查。據(jù)該調(diào)查結(jié)果充分肯定了其海洋數(shù)據(jù)庫的作用。國內(nèi)，也有研究者應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)海洋環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。如國家海洋局海洋環(huán)境保護(hù)研究所的趙玲等人1998,趙玲等在大連海域內(nèi)采用GIS技術(shù)，通過開發(fā)和利用海域資源綜合信息，解決了資源與環(huán)境的合理利用與保護(hù)方面的問題，對(duì)海域環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在該項(xiàng)研究中，是利用ARCVIEW軟件平臺(tái)提供的SCRIPT語言實(shí)現(xiàn)了模型的連接和評(píng)價(jià)結(jié)果與地理空間數(shù)據(jù)的綜合。,海洋漁業(yè)西班牙圣第亞哥大學(xué)的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室利用專家知識(shí)建立有效的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和專家系統(tǒng)，已初步完成了一個(gè)實(shí)用的漁業(yè)信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)已被一個(gè)政府支持的項(xiàng)目所證實(shí)，系統(tǒng)預(yù)測結(jié)果與實(shí)際調(diào)查結(jié)果基本一致。該系統(tǒng)主要借助衛(wèi)星通過交通船提供信息服務(wù)，用以獲取魚群活動(dòng)信息和環(huán)境變化信息，開發(fā)和改善漁業(yè)策略，提高最終漁業(yè)的產(chǎn)量。,目前，國內(nèi)已經(jīng)有一些研究單位在進(jìn)行嘗試性工作。例如，中科院地理所等單位周成虎等,1998，近年來在海洋863計(jì)劃818專題中，通過集成遙感、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、專題分析模型和專家系統(tǒng)，來為海洋漁業(yè)開發(fā)GIS平臺(tái)。該漁業(yè)GIS由幾個(gè)子系統(tǒng)組成，主要應(yīng)用在中國東
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