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海洋测绘

发布时间:2019-07-06 03:29 来源:未知 编辑:admin

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  以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制工作统称为海洋测绘。它既是测绘科学的一个重要分支,又是一门涉及许多相关科学的一门综合性学科,是陆地测绘方法在海洋的应用与发展。

  占全球面积71%的海洋(面积约三亿六千万平方公里),蕴藏着极为丰富的生物和矿产资源,随着世界对海洋开发的迅猛发展和海上军事活动的日益加强,作为海上一切经济和军事活动基础的海洋测绘,已处于一个新的发展、变革时期。其主要特点是:

  1、海洋测绘的内容与范围不断扩大,测绘精度与可靠性比以往要求更高。如测绘工作范围由近海浅水区向大洋深水区发展;从测量航海要素为主,发展到获取各种专题要素的信息和建立海底地形模型的全部信息。

  2、电子计算机和计算技术的开发应用,促使海洋测绘工作逐步由手工方式向自动化方向转化。如目前为海洋测量而建造的大型综合测量船,可以同时获得位置、水深底质、重力、磁力、水文、气象等资料。

  以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制工作统称为海洋测绘。它既是测绘科学的一个重要分支,又是一门涉及许多相关科学的一门综合性学科,是陆地测绘方法在海洋的应用与发展。

  海洋测绘的主要内容包括:海洋大地测量、海道测量、海底地形测量、海洋专题测量、以及航海图、海底地形图、各种海洋专题图和海洋图集等的编制。

  ①20世纪30~50年代中期,开始对海洋进行地球物理测量,包括海洋地震测量海洋重力测量等。这阶段利用回声探测数据绘制海底地形图,揭示了海洋底部的地形地貌;利用双折射地震法获取大洋地壳的各种地球物理性质,证明大洋地壳与大陆地壳有显著的差异。

  ②1957~1970年,实施了国际地球物理年(1957~1958)、国际印度洋考察(1959~1965)、上地幔计划(1962~1970)等国际科学考察活动,发现了大洋中条带磁异常,为海底扩张说提供了强有力的证据,揭示了大洋地壳向大陆地壳下面俯冲的现象,观测了岛弧海沟系地震震源机制。

  海洋测量的基本理论、技术方法和测量仪器设备等,同陆地测量相比,有它自己的许多特点。主要是测量内容综合性强,需多种仪器配合施测,同时完成多种观测项目;测区条件比较复杂,海面受潮汐、气象等影响起伏不定;大多为动态作业,测者不能用肉眼通视水域底部,精确测量难度较大。一般均采用无线电导航系统、电磁波测距仪器、水声定位系统、卫星组合导航系统、惯性导航组合系统,以及天文方法等进行控制点的测定和测点的定位;采用水声仪器、激光仪器,以及水下摄影测量方法等进行水深测量海底地形测量;采用卫星技术、航空测量以及海洋重力测量和磁力测量等进行海洋地球物理测量。

  测量方法主要包括海洋地震测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海底热流测量、海洋电法测量和海洋放射性测量。因海洋水体存在,须用海洋调查船和专门的测量仪器进行快速的连续观测,一船多用,综合考察。基本测量方式包括:①路线测量。即剖面测量。了解海区的地质构造和地球物理场基本特征。②面积测量。按任务定的成图比例尺,布置一定距离的测线网。比例尺越大,测网密度愈密。在海洋调查中,广泛采用无线电定位系统和卫星导航定位系统。

  海洋测量的对象是海洋,而海洋与陆地的最大差别是海底以上覆盖着一层动荡不定的、深浅不同的、所含各类生物和无机物质有很大区别的水体。

  由于这一水体的存在,使海洋测量在内容、仪器、方法上有如下明显不同于陆地测量的特点:由于这一水体,使目前海洋测量只能在海面航行或在海空飞行中进行工作,而难以在水下活动。因而在海洋水域没有居民地,也没有固定的道路网,除浅海区外,也没有植被。因此海洋测量的内容主要是探测海底地貌和礁石、沉船等地物,而没有陆地那样的水系、居民地、道路网、植被等要素,而且海底地貌也比陆地地貌要简单得多,地貌单元巨大,很少有人类活动的痕迹。但这并不是说海洋测量比陆地测量要简单得多,相反,海洋测量在许多方面比陆地测量要困难。

  首先,水体具有吸收光线和在不同界面上产生光线折射及反射等效应,在陆地测量中常用的光学仪器,在海洋测量中使用很困难,航空摄影测量、卫星遥感测量只局限在海水透明度很好的浅海域。海洋测深主要使用声学仪器。但是超声波在海水中的传播速度随海水的物理性质,如海水盐度和温度等的变化而不同,这就增加了海洋测深的困难。

  其次,由于水体的阻隔,肉眼难以通视海底,加上传统的回声测深只能沿测线测深,测线间则是测量的空白区,海底地形的详测需要进行加密,或采用全覆盖的多波束测深系统,这就会大量地增加测量时间和经费。

  最后,目前海洋测量的载体主要是船舶,而船舶的续航力很有限,出测又受到天气和海况的限制,全球海域又如此广大,因此详测全球海域需要漫长的时日。

  关于海洋测量的实用性任务,主要指的是对各种不同的海洋发开工程,提供它们所需要的海洋测量服务工作。主要包括:海洋自认资源的勘探和离岸工程;航运;救援与航道;近岸工程;渔业捕捞;其他海底工程。

  早在上古时代,人类在海上捕鱼、航行,就产生了对海洋进行测绘的需要。公元前 1世纪古希腊学者已经能够绘制表示海洋的地图。公元 3世纪,中国魏晋时期,刘徽所著《海岛算经》中已有关于海岛距离和高度的测量方法的内容。1119年中国宋代朱彧所著《萍洲可谈》记载:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针或以十丈绳钩取海底泥嗅之,便知所至。”说明当时已有测天定位和嗅泥推测船位的方法。

  现存最早的直接为海上活动服务的海图,是1300年左右制作的地中海区域的“波特兰”(航海方位)型航海图。这种图上绘有以几个点为中心的罗经方位线世纪中叶,中国航海家郑和远航非洲,沿途进行了一些水深测量和底质探测,编制了航海图集(见《郑和航海图》)。15、16世纪航海、探险事业的活跃,大大促进了海洋测绘的发展。1504年葡萄牙在编制海图时,采用逐点注记的方法表示水深,这是现代航海图表示海底地貌的基本方法的开端。1569年G.墨卡托采用等角圆柱投影编制海图。此方法被各国沿用至今。

  17世纪以后,海洋测绘的范围日益扩大,航海图的内容不断增加。18世纪欧洲许多国家相继成立了海道测量机构,开始对本国沿岸海区进行系统的海道测量,编制了一系列航海图。这一时期还出现了以等深线世纪海洋测绘从沿岸海区向大洋发展,大洋测量资料的不断增加,为编制世界大洋水深图提供了条件。1899年在柏林召开的第 7届国际地理学大会上决定出版《大洋地势图》,并于1903年出了第一版。20世纪20年代,在水深测量中开始使用回声测深仪,大大提高了工作效率。

  1921年国际海道测量局成立后,开展学术交流活动,修订《大洋地势图》,并陆续出版国际航海公用的《国际海图》,促进了国际合作。40年代开始,在海洋测绘中试验应用航空摄影技术。50年代以来,海洋测绘在应用新技术和扩大研究内容方面又取得了重大的进展。测深方面,除了使用单一波束的回声测深仪外,已开始使用侧扫声呐和多波束测深系统海洋遥感测深也取得初步成功。定位手段,由采用光学仪器发展到广泛应用电子定位仪器。定位精度由几千米、几百米提高到几十米、几米。测量数据的处理已经采用电子计算机。

  70年代以来,各主要临海国家已有计划地利用空间技术进行海洋大地测量和各种海洋物理场的测量(如海洋磁力测量)。特别是应用卫星测高技术对海洋大地水准面重力异常海洋环流海洋潮汐等问题进行了比较详细的探测和研究。在海图成图过程中已广泛采用自动坐标仪定位、电子分色扫描、静电复印和计算机辅助制图等技术。海洋测量工作已从测量航海要素为主,发展到测量各种专题要素的信息和建立海底地形模型的全部信息。为此建造的大型综合测量船可以同时获得水深、底质、重力、磁力、水文、气象等资料。综合性的自动化测量设备也有所发展。例如1978年美国研制的960型海底绘图系统,就能够搜集高分辨率的测深数据,探明沉船、坠落飞机等水下障碍物,以及底质和浅层剖面数据等,并可同时进行海底绘图和水深测量、海底浅层剖面测量。海图编制除普通航海图的内容更加完善外,还编制出各种专用航海图(如罗兰海图台卡海图)、海底地形图、各种海洋专题图(如海底底质图、海洋重力图、海洋磁力图海洋水文图),以及各种海洋图集。

  中国有色金属工业总公司矿产地质情报网测绘专业站编辑,当代地质科技情报——测绘分册,第151页

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