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        我國海洋測繪產業:分類及應用

        2019-07-04 15:16:08 來源: 溪流之海洋人生
        聊聊
         

              海洋測繪是一門研究海洋、江河、湖泊以及毗鄰陸地區域各種幾何、物理、人文等地理空間信息采集、處理、表示、管理和應用的學科,是測繪學的一個重要分支,是一切海洋軍事、海洋科學研究及開發和利用活動的基礎。

         

        一、海洋測繪的專業細分

        海洋測繪在工程應用方面的主要細分專業包括:海洋遙感、水深測量、海洋重力測量、海洋磁力測量、海洋導航定位、海島礁與海岸帶地形測量、側掃聲吶掃測、海洋底質探測、海洋水文測量、海洋地理信息系統等。

        ⒈ 海洋遙感:包括衛星遙感和機載遙感。衛星遙感可得到海量的波浪、溫度、海冰及風力等海洋環境數據,對海洋進行實時、全方位的立體監測。機載遙感主要借助機載可見光相機、可見光攝像機、紅外相機、高光譜成像儀、LiDAR、SAR、合成孔徑雷達等開展海岸帶地形岸線、植被、水色等監測。

        ⒉ 水深測量:水深測量是海道測量和海底地形測量的基本手段。水深測量與水下地形測量有所不同,水深測量獲取的深度是指在理論深度基準面上的水深,屬于海道測量的重要內容;水下地形測量獲取的深度是以多年平均海水面或1985國家高程基礎為起算面,著重于海陸域基準的統一,用于海洋工程建設的需要,一般用在海洋工程的施工圖中。目前水深測量主要方法為單波束水深測量、多波束水深測量和機載激光測深。

        ⒊ 海洋重力測量:是為研究地球形狀和地球內部構造,勘探海洋礦產資源,保障航天和遠程武器發射等所需進行的測量。

        ⒋ 海洋磁力測量:海洋磁力測量是海洋地球物理探測的重要內容,它以巖石的磁性差異為前提,根據磁異常場的特征及其分布規律,了解海底巖石磁性不均勻性,進而推斷地殼結構和構造、洋底生成和演化歷史,以及勘查大陸邊緣地區的礦產分布。同時磁法探測不受空氣、水、泥等介質的影響,能準確檢測出鐵磁物質所引起的磁異常,因此也廣泛應用于水下小目標尤其是泥下磁性目標的探測,及光電纜、海底路由管線、沉船、鐵錨等探測。

        ⒌ 海洋導航定位:包括海上位置服務與水下聲學定位。海上位置服務目前主要借助于GNSS全球導航衛星系統定位來進行;水下導航定位多采用水下聲學定位系統,是指用水聲設備確定水下載體或設備的位置的聲學技術。

        ⒍ 海島礁與海岸帶地形測量:海島礁與海岸帶是陸地地形與海底地形的過渡地帶,是海洋空間資源的重要組成,對其進行測量也是海洋工程建設及海洋空間規劃的需要。傳統海岸帶地形測量多采用全站儀或RTK人工完成,但效率較低且部分區域施測困難,而利用遙感技術、機載LiDAR結合GNSS、水上水下一體化移動測量具有快速、動態和低成本等突出優勢,將是未來海島礁與海岸帶地形測量的發展趨勢。

        ⒎ 側掃聲吶測量:側掃聲吶系統是常用的條帶式海底成像設備,借助拖魚上左、右舷換能器陣列發射的寬掃幅波束,并在走航過程中對海底進行線掃描,進而形成可反映水體、海底目標分布和地貌特征的條帶圖像,是現在比較常用的掃海測量手段。

        ⒏ 海洋底質探測:海洋底質探測是進行海洋動力學研究、海洋礦產資源開發、船泊錨地選擇、海底管線鋪設、水下潛器座底、海洋工程建設等項目實施的基礎,海洋測繪中的海底底質探測主要針對海底表面及淺層沉積物性質進行。

        ⒐ 海洋水文測量:海洋水文測量是為了解海洋水文要素分布狀況和變化規律所進行的觀測,主要觀測要素包括:水深、水溫、鹽度、海流、泥沙、波浪、水色、透明度、海冰、海發光等。分大面觀測、斷面觀測和連續觀測三種方式,可利用衛星遙感、機載遙感、海洋浮標、岸基監測及船基測驗等方法實施。海流、泥沙等水文要素觀測可用于碼頭和航道區的選劃、海洋環境評價、灘涂演變分析等需要;多要素的水文觀測被廣泛應用在海洋溢油調查、危險化學品污染監測、赤潮監測、海岸侵蝕調查、海洋傾倒區選劃、海洋自然保護區選劃、海水增養殖區監測和陸源污染物排海監測等工作中。

        10. 海洋地理信息系統:海洋地理信息系統是海岸帶資源和海洋環境綜合管理的需要,也稱之為海洋地理信息系統(MGIS)或海岸帶地理信息系統(CGIS)。它以海底、海面、水體、海岸帶及大氣的自然環境與人類活動為研究對象,對各種來源的空間數據進行處理、存儲、集成、顯示和管理,進而為用戶提供綜合制圖、可視化表達、空間分析、模擬預測及決策輔助等服務,結合web技術可以實現海洋數據和相關MGIS功能的實時共享。

         

        二、海洋測繪的行業應用

        ⒈ 碼頭、航道、錨地等工程測量:包括碼頭前沿、碼頭后沿及底部、調頭區、回旋水域、進出港航道、待泊錨地等,碼頭前沿、調頭區、回旋水域、航道區域一般需要進行水深測量,確保船只在設計水深以上。對于一般水域測量可選擇單波束水深測量,對于疏浚、炸礁等整治區域或重要水域需要進行多波束全覆蓋水深測量。對于錨地區域除了進行水深測量外,還需要進行淺地層剖面測量和側掃聲吶掃海測量,以確保錨地區域底質符合錨抓力條件,無巖礁出露;對于海底底質環境復雜的錨地區域,還應該進行海洋磁力測量,并進行清障,以確保船只拋錨的絕對安全;碼頭后沿及底部采用單波束水深測量,其目的是研究海底不斷淤積對碼頭承載力安全所產生的影響,確保碼頭的運行安全。

        ⒉ 航道整治工程測量:航道整治測量除進行多波束全覆蓋水深測量外,還需要進行淺地層剖面測量、側掃聲納掃海測量和工程地質鉆孔,有條件下還建議進行海流測驗,以保障施工期的施工安全。用淺地層剖面測量、側掃聲納掃海測量和工程地質鉆孔來確定設計水深以上的底質類型分布,對巖礁區確定下一步炸礁方案,對泥沙質底質區域則實施航道工程疏浚。

        ⒊ 碼頭等水下構建物的檢測:目前常用的方法包括側掃聲吶掃側、多波束測深系統探測(調整探頭角度為斜向)、三維聲吶探測、水下激光掃描及水下機器人觀察等,可以采用多種方法結合。

        ⒋ 海底管線路由調查:海底管線路由調查包括施工前調查及施工后檢測,管線路由也包括光纜、電纜、光電纜、輸油管線、輸水管線等,一般需要進行水下地形測量、淺地層剖面測量、海底面狀況側掃、水文測驗、海水腐蝕分析、表層底質采樣和工程地質鉆孔等項目,同時開展海洋環境、海洋相關利益者、海洋功能區劃符合性及地震危險性等調查。

        ⒌ 灘涂演變分析:灘涂演變分析是海洋地質穩定性評價的重要依據,其中海港回淤測量也可列入其中,主要需進行周期性的水下地形測量和海流泥沙測驗。通過周期性的水下地形測量來給出沖涮或淤積速率,并地質穩定性進行評價;通過海流泥沙測驗,建立海區的海流泥沙數值模型,進行場區沖淤計算、評價和預測。

        ⒍ 海底聲學特性探測:海底聲學特性是海洋地質、水下工程地質、海底礦產資源、海洋漁業和水下通訊等領域重要的研究內容, 通過海底聲反射和聲散射等手段可以進行海底底質的聲學特征研究。

        ⒎ 海洋遙感應用:海洋遙感技術具有速度快、范圍廣等特點,可獲取海洋的整體情況,能提供更多的實時信息,開展海冰、溢油、綠潮、赤潮、海溫、水色、海洋漁業和風暴潮等方面的應用研究,將對我國海況預警報、海洋防災減災、海洋環境保護和海洋資源開發等領域產生積極影響。

         

         

        海洋測繪是人類認知海洋的重要手段,是海洋一切活動的基礎前提。海洋測繪的內容廣泛,應用領域也越來越多,相信隨著科技的進步與設備的更新,海洋測繪產業將為我們關心海洋、認識海洋、經略海洋,為我國海洋強國建設做出更大貢獻。    

         

         

         

         
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