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海洋测绘信息处理的新技术探讨

摘要:着重对当前海洋测绘信息处理技术的几个研究热点进行了介绍,内容包括海

陆基准的统一海洋遥感图像的精校正、卫星测高和遥感测深技术,并对海洋测量信

息处理与多元化表示作了简要的讨论。

关键词:海洋测绘;海陆基准;遥感图像;卫星测高;遥感测深;信息处理

引言1

海洋测绘经过长期的发展,目前已从开始的单一水深测量和编制航海图发展到

海岸地形测量、水深测量、底质探测、扫海测量、水文测量、重力测量、磁力测

量、工程测量、编制航海图、专题图、航海书表等。伴随着海洋测绘项目的扩展,

海洋测绘的手段更加多样化,测量船只从吨位小、数量少、性能差、效率低向具备

多要素测量能力的大型综合测量调查船方向转变;从获取海洋测量单一信息向获取

海面、海底综合几何信息和海洋物理信息的方向发展;从以船载方式获取信息发展

到航天、航空、潜艇等多种测量平台和多种传感器相结合的方式转变。机载激光

测深和航空多光谱摄影测量的应用,改变了传统的岛礁、滩涂等浅水区域以及海岸

带的测量方法,且具有机动灵活、速度快、效率高等优点;卫星测高和海洋遥感技

术的发展,实现了大范围、周期性地探测海洋信息场的任务。一系列新技术的发展,

使海洋测绘步入了一个崭新的时代,海洋测绘信息更加丰富,从而也带动了海洋测

绘信息处理技术水平的不断提高,其理论和方法不断地得到充实和发展。

海陆基准的统一2

海陆基准的统一是目前海洋测绘信息处理迫切需要解决的关键技术之一。随

着科学技术的提高,海洋测绘的技术手段不断更新,几十年来,经过海洋测绘工作者

的不懈努力,已积累了大量的海洋测绘信息,但这些信息由于施测年代不同,测量对

象不同,所采用的坐标系统、高程基准、深度基准也不一致,如1954北京坐标系、

1980西安坐标系、全球大地测量系统(WGS84)、国际地球参考系统(ITRS)、1956

黄海平均海面、1985国家高程基准、理论深度基准面(海图基准面)、当地平均海

面、大地水准面、平均大潮高潮面等。另外,海图、陆图还使用不同的

地图投影。与高程基准比较,深度基准要复杂得多,没有统一的定义。由于存在海

面地形、不同海区采用的深度基准面是不同的。不但各国基准不统一,而且同一个

国家的不同海域也不统一,同一海域的不同时期也不统一。海图的深度基准以潮位

面为依据,不但没有统一的起算面,而且还随时间而变化。我国的平均海面由南向

北倾斜高差可达016m,与大地水准面之差部分海域可达118m。目前深度基准的现

状,不但妨碍大量有效信息的使用和收集积累,而且还直接危害国际水域的航行安

全。精化海洋高程基准使其能和陆地高程基准统一,在海陆交接区具有连续性,以

保证在海岸带区域的大、中比例尺海底地形图可以和陆地相应比例尺的国家地形

图有良好的可拼接性,不同海域的海图可以实现无缝拼接,以及实现我国与周边国

家的基准转换和海陆图的拼接,已是目前急需要解决的问题。

在国外,20世纪60年代以来,发达的海洋国家,如美国、英国、加拿大、日本

和前苏联,就开始对海洋大地定位控制网进行研究和试验。20世纪60年代英国、

挪威等国率先在富产石油的北海海域建立了局部海域的海洋大地测量控制网;随后

美国、加拿大等国在阿拉斯加湾和墨西哥湾进行了类似的工作;前苏联于20世纪

70年代完成了本国海洋大地控制网的布设;日本从1980年开始在其西太平洋海域,

以5b@5b方格一点的密度布设了海底控制点。卫星定位技术的发展,特别是GPS

定位技术的普及,为在大地坐标系中统一全球定位基准提供了最

有效的技术手段。但以平均海面为参考面的高程基准的统一问题目前还是一个待

解决的难题之一,全球现有100多个不同的高程基准,每个国家根据选定的验潮站

所确定的平均海面确定本国的高程基准。由于平均海面不是重力等位面,不同基准

之间存在1~2m的高差。20世纪70年代以来,对全球高程基准的连接和统一问题

进行了大量的研究试验。主要有两种统一方案,一种是欧洲学者RRummel和B

Heck等提出的联合各类空间大地测量和地面数据定义一个和平均海面相联系的最

优高程系统,其统一高程参考面是某一个/最优0等位面;另一个是美国RHRapp和

MKumar等提出的以大地水准面为全球统一高程参考面的方案。两个方案都要求

精确求定局部高程基准和统一高程参考等位面之间的位差。海洋深度基准问题则

是一个更为复杂的问题,传统深度基准是根据选择某种潮高面的数学模型来定义,