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海洋测绘装备

/hydrographic surveying and charting equipment/
条目作者丁继胜赵俊生
条目作者丁继胜

丁继胜

赵俊生

赵俊生

最后更新 2024-12-03
浏览 157
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海洋测绘业务专用的载体、设备、器材和软件系统的统称。

英文名称
hydrographic surveying and charting equipment
所属学科
测绘学

多配置于专业测绘部门,主要应用于实施海洋、内陆水域和沿岸陆地测量,海图与航海资料编制、印刷复制和分发,应急测绘保障的各项活动。海洋测绘装备的合理选配、使用和维护,是完成各项专业任务的基本条件。

19世纪以前,海洋探测多利用普通船只,采用岸标定位、测杆和水砣测深,开展沿岸水深测量。深海则依靠商船、探险船只收集资料。1807年开始,科学家开始利用声波反射测量水深的实验。1872年,英国海军将木制帆船改建为“挑战者”号测量船,测量深海使用绞车和绳索,以罗经、六分仪等实施天文定位。

20世纪初期,无线电定位系统问世,可为远海水深测量实施定位。为适应远海和大洋测量,各国陆续建造大吨位测量船。1904年,美国海道测量机构开始用软式扫海具开展港口扫海测量。1920年后,回声测深仪普遍投入使用,水深测量由点到线,效率和精度逐步提高。1923年,荷兰科学家使用摆仪,第一次在潜水艇上成功地进行了海洋重力观测。20世纪40年代,海底重力测量已发展到可通过连接电缆遥控操作的模式。20世纪中期以后,为提高测深精度,发展了窄波束测深仪、多波段测深仪,或应用换能器并联的条带测深仪。70年代开始,多波束测深系统用于水深测量,使单条测线变为高分辨率的面状测量,是回声测深仪发明以来的又一次重大进展。1967年,美国发射了第一颗海上定位试验卫星。80年代以后,机载激光测深系统达到实用化;一些集成测量设备出现,例如可同步测量水深和海底图像的干涉声呐,组合式的深海侧扫声呐、浅地层剖面仪、干涉条带测深系统等。90年代,美国建立了全球卫星定位系统(GPS),成为海洋测量的重要定位手段。

21世纪,全球导航卫星系统(GNSS)定位普遍应用,各种卫星定位增强系统、差分定位系统引入海洋测量定位。通过卫星定位和声学定位的结合,创建水下工程测量的高精度定位手段。多波束测深系统广泛应用于沿岸和大陆架水域测量。海洋重力、海洋磁力测量设备不断完善,动力法海洋重力测量设备取得长足进展;现代海底重力仪已实现自动控制和自动记录,通过便携式计算机遥控读取数据。

20世纪50年代,中国开始设计制造测深仪、无线电定位仪。70年代研制成功海洋重力仪。至21世纪初,已具备包括大型综合测量船在内的各种类型测量船艇,回声测深仪的系列产品;开展了多波束测深、机载激光测深设备的研制与实验。1998年,海军“李四光”号测量船列编,该船为中国第一艘自行设计制造的5000吨级远洋测量船,装备有海底地形地貌、水文气象和地球物理等多项调查测量系统。

海图编制长期以手工作业完成。主要使用绘图笔、写字仪、直尺、平行尺、模板、刻图用具等,资料复制和转绘仪器有缩放仪、展点仪、照相翻版等机械装置等。20世纪60年代开始,海图制图的数字化仪、扫描仪、绘图机、自动绘图系统等陆续被应用。至21世纪,随着计算机及数字地图制图的发展,数字海图制图系统、海图数据库系统和海图印前处理系统等投入使用。

海图复制设备的发展经历了数个世纪。14、15世纪,用雕刻木版、金属版的印刷方式少量复制海图。石印技术自18世纪末发明,19世纪至20世纪初,海图印刷业普遍使用石印设备。1912年,世界上第一台轮转胶印设备面世,经过逐步改进的多色胶版印刷机,一直为海图印刷所广泛使用。20世纪末,计算机直接制版(CTP)系统的诞生,使胶印机的工作效率和应用程度达到前所未有的水平,海图印刷的自动化程度和质量有效提高。

包括天基、空基、岸基、海基、潜基等测量设备载体,常用的载体主要有:海洋测量船、测量艇、无人水面测量船、水下潜器等。

完成海域探测、获取基础海洋地理数据的船舶。主要用于水深、海底浅层剖面、海底地形、海洋重力和海洋磁力测量,以及潮汐、潮流和海流调查等。按吨位可分为:①中远海测量船。排水量3000吨以上,比较典型的为5000吨左右。可进行大洋水域综合性测量。②近海测量船。排水量600~3000吨。主要作业范围为大陆架近海海域。③沿岸测量船。排水量50~600吨。主要在沿岸水域,如港湾、水道实施测量作业。

吨位较小的测量船只。主要用于浅水、礁区或其他危险水域的测量作业。有些小艇装载在大型测量船上,在需要时吊放至水面实施机动测量。

又称无人测量艇。无载人的遥控水上测量平台和系统。主要用于水域的水下地形地貌高精度测量,并可同时获取温度、盐度和酸碱度等水体要素数据。可辅助常规测量船艇作业。

潜行于水面以下的航行测量设备。通过搭载水下摄影、声呐等设备,能完成水下地形测量、科学考察和其他水下施工作业任务。可分为:①有缆水下机器人(ROV),实施水面遥控式操作,由操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等水面设备和潜水器本体等水下设备组成。潜水器本体上装有观测和作业设备。②无缆水下机器人(AUV),自身拥有动力能源和智能控制系统,可依靠自身的智能控制系统进行决策和控制,实现自主航行和完成指定任务。

主要包含:①海洋定位设备。为海洋测量提供空间位置信息。按照工作原理不同,又分为星站差分定位系统、无线电定位系统、无线电指向标-差分全球定位系统、天文定位系统、水声定位系统、卫星-声学组合定位系统等多种类型。②测深设备。用于海洋、江河湖泊等水域的水深测量,获取测量区域水深数据。主要是声学水深测量设备,单波束测深仪对测量区域进行点线式测量,多波束测深仪对水底进行面状全覆盖测量。机载激光测深仪,利用飞机搭载激光扫描测深仪实现水深测量。③水位观测设备。用于获取测量水域水面瞬时位置在所要求的特定高程系统中的实际高程的设备。常用的有水位计、验潮仪及全球定位系统(GPS)浮标系统等。④扫海测量设备。用于海底地形地貌、障碍物探测等的条带式测量,生成海底表面相关数据图像。包括常规侧扫声呐、多普勒声呐、相干声呐、磁力仪阵列和水下成像系统等。⑤海洋底质测量设备。通过直接或间接方法,获取海底底质类型的设备。常用的有浅地层剖面仪、海底采样器、海底表层底质探测系统等。⑥水文测量设备。用于采集水体的各种水文要素数据。主要包括声速测量仪(表层声速计、声速剖面仪)、海流计、声学多普勒流速计等。⑦姿态测量设备。用于测量各类设备、载体等的实时空间三维姿态(横摇、纵摇、起伏和方位)。如姿态测量传感器、罗经等。⑧海洋重力测量设备。用于获取海洋重力场要素数据,包括海底重力仪、海洋重力仪、海洋重力梯度仪。⑨海洋磁力测量设备。用于获取海洋磁场或磁异常数据的设备,主要有海洋磁力仪、海洋磁力梯度仪和磁力仪阵列。

海洋大地测量、海岸或岛屿地形测量中,测绘通用仪器设备如全球导航卫星系统(GNSS)接收机、经纬仪、全站仪和水准仪等。

海洋制图的基本仪器设备为通用或改进的图形输入、处理和输出设备,栅格和矢量图形处理软件,图形数据库等。按数字制图作业流程中的应用,海图制图设备可分为:①制图资料处理设备。用于完成各类制图资料信息采集、原图扫描、纠正定位处理等。包括:信息处理工作站,平板复照仪、滚筒复照仪和高拍式复照仪,数据库设备如各类服务器和数据存储磁盘阵列、磁带库及软件系统等。②海图编制作业设备。用于完成海图编辑设计、数字化、编绘等制图过程以及数据成果管理、更新等。包括计算机网络系统支持下的制图工作站、数字海图生产系统、纸质海图生产系统、航海图书编辑系统、航海通告改正信息自动制版系统、海图数据质量检查系统,以及图形显示设备,用于样图输出的绘图仪、打印机等。③海图制印设备。用于完成海图印刷原图处理、制版、印刷,书表装订等。包括:印前处理系统,平版胶印机、激光数码印刷机和特种材料印制机,平装胶订机、锁线机、折页机和配页机等。

  • 翟京生,苏振礼.数字海图生产的技术体系.海洋测绘,1998,(4):43-47.
  • 张晓娟,王斌,陈京京,等.基于海图数据库的纸质海图生产系统.海洋测绘,2006,26(1):54-56.

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