關于海洋測繪信息處理技術的探討

陸川

【摘要】測繪科學技術中海洋測繪是一個極為關鍵的門類，隨著國家科技水平的不斷進步，它的設備技術取得了更深層次的提高。目前，衛(wèi)星通信技術和網(wǎng)絡技術的普及發(fā)展，以及海洋地理信息集成系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化，為海洋測繪信息處理技術提供了更廣闊的發(fā)展空間，促進著海洋地理信息產(chǎn)品服務功能的提高。本文主要闡述海洋測繪信息處理的相關技術。

【關鍵詞】海洋測繪；信息處理；技術探討

海洋測繪隨著時代發(fā)展而發(fā)展，不再局限于既往單純的航海圖編制和水深測量，還包括測量海岸地形、地質(zhì)、掃海、水文水深、重力磁力、工程，以及航海圖、航海書表、專題圖的編制等。而鑒于這些新技術的出現(xiàn)，促進著海洋測繪的全面發(fā)展，也使得測繪信息越來越豐富，提高了海洋測繪信息處理技術的水平，推動著其方法理論的發(fā)展與充實。

一、海洋測繪基本特征

第一，陸地上點三維坐標的測量即高程，是采取不同儀器裝置和方法分別測量。而海洋測量中的垂直坐標即船體下深度，則需要與船體平面位置一同測定。第二，海洋中不易建立控制點，需盡可能選擇海島，或在海底建立控制點，其相隔距離較大。因此，海洋測量與陸地測量的測量作用距離相比明顯更長，一般5km～30km為普通陸地測量作用距離，最長不超過50km；但普通海洋測量則為50km～500km，甚至還有超過1000km的距離。第三，海面測站點相比陸地測站點，無固定性易改變，屬于持續(xù)運動狀態(tài)，故而，測量策略普遍為不間斷觀測，需隨時將觀測結果裝換成點位，但陸地測量則無需如此。鑒于海洋測量持續(xù)運動的特性，所以，比較起陸地觀測而言其觀測精度性較低。第四，由于不同的作用距離，海洋測量和陸地測量期間選擇的傳播信號具有差異性。通常海洋測量普遍應用的是低頻電磁波信號，其傳播速度無法單純地做勻速處理，但在海水中必須選擇聲波做為信號源，為此，海水的鹽度、深度及溫度均會影響聲速。第五，陸地測量主要為高程，即測量位置大于大地水準面的距離；海洋測量卻是海底位置深度，即小于大地水準面的距離。但海水面受到溫度、潮汐以及海流的束縛，因此將影響到所測水深。要提高探深精度，有必要深入研究這些因素，并積極糾正水深觀測結果。

二、測繪信息處理技術

（一）海洋測繪信息網(wǎng)絡保障體系

所謂海洋測繪信息網(wǎng)絡保障體系，主要指以網(wǎng)絡上的專業(yè)海洋測繪數(shù)據(jù)庫，該系統(tǒng)通過用戶操作界面的設置，提供給不同用戶更便捷的海洋信息查詢服務。海洋測繪信息網(wǎng)絡保障體系由前臺管理和后臺管理組成，而前者包括海洋整體信息發(fā)布及測繪信息WebGIS和在線視頻會議三個子系統(tǒng)；后者則包括監(jiān)管用戶及數(shù)據(jù)、管理系統(tǒng)等。其中所謂海洋測繪信息查詢，指的是網(wǎng)絡上對關鍵海域測繪數(shù)據(jù)的定位顯示和及時查詢，涵蓋信息瀏覽、四周信息及最近等查詢和定位。

例如，查詢定位地點名時，若該區(qū)域存在于系統(tǒng)中，用戶只需輸入需要查詢的準確地點、模糊字段及區(qū)域名，系統(tǒng)便會針對信息進行及時定位，直至定位到所需地點名；查詢周邊信息時，用戶只需根據(jù)距離構建相應的緩沖區(qū)，隨后逐漸將查詢內(nèi)容縮小到設定的緩沖區(qū)內(nèi)，即可方便快捷地查詢信息滿足需求；查詢附近信息時，根據(jù)用戶輸入地名構建相應緩沖區(qū)，系統(tǒng)便會自動將用戶所查詢信息縮小到緩沖區(qū)內(nèi)，提供給用戶最值得參考的搜索標準，進而實現(xiàn)對相關信息的查詢；還有輸出地圖報表，主要指系統(tǒng)根據(jù)用戶實施查詢過程給出的數(shù)據(jù)種類和實際位置等查詢條件，即普通思想，自行輸出符合標準的地圖數(shù)據(jù)，并以報表形式呈現(xiàn)出來，以供用戶參考。

（二）海洋測繪信息偏差處理技術

針對改正聲速方面，我國近幾年也積累了大量近海海水鹽度及溫度的相關資料，且有學者通過水文統(tǒng)計法取證了關于中國近海海域改正回聲測深聲速數(shù)。而在改正潮汐方面，有學者提出以信號處理為理論基礎的時差解算法，在部分潮汐改正中起到了巨大的作用。就歸算基準面方面，潮差比計算法及潮位擬合法的提出，也達到了傳遞深度基準和平均海面的目的。另外，對于誤差的處理，在定位粗差問題上，有學者提出在海洋測繪數(shù)據(jù)處理技術中引入抗差估計理論，以促進海洋測繪統(tǒng)計檢驗異常數(shù)據(jù)抗差能力的提升。

從解決系統(tǒng)誤差補償問題來說，我國在初期研究便提出采取方差分析法，建立顯著性的海洋測繪系統(tǒng)誤差檢驗標準，并針對其特征規(guī)律，分別導出計算補償側線系統(tǒng)差及測區(qū)系統(tǒng)誤差的具體公式；在第二研究階段，則以幾何場角度為出發(fā)點，提出先采取濾波處理定位數(shù)據(jù)，為測量船位提供最佳估計，然后再提出整體的側線平差模型，該模型集參量觀測噪聲及直接或間接位置觀測誤差影響為一體；最后第三研究階段，則基于物理場基礎之上，提出具有更廣泛意義補償系統(tǒng)差的方法，通過假定系統(tǒng)誤差模型的建立，構建自檢校平差補償模型，其涉及海洋測繪物理場與幾何場及表征的誤差影響。同時，為適應工程化應用需求，根據(jù)補償驗后誤差理論，自檢校平差補償模型解算方法必須分作兩個步驟。

對于海洋測繪明顯的實時性、動態(tài)性特征，在處理其數(shù)據(jù)的過程中，還應增加改正多項環(huán)境效應的處理。而改正各項環(huán)境不足或過多，則會導致系統(tǒng)性偏差現(xiàn)象，也就是說目前海洋測繪信息處理工作中最亟待解決的問題，就是深入地研究各項測繪環(huán)境效應。通常需要加強的測繪環(huán)境改正研究主要涉及：改正水深測量波束角效應及波浪、多波束測深的聲速剖面、機載激光測深及磁力測量的波浪與川磁等。

結束語

綜上所述，隨著近年來信息技術的進步發(fā)展，數(shù)字化海洋測繪體系不斷的完善，以及更深層次的宣傳使用，有效實現(xiàn)了我國普通測繪的數(shù)字化、信息化發(fā)展，可以說信息化測繪使其轉變過程中最關鍵的環(huán)節(jié)，發(fā)揮著無法預料的巨大推動作用，同時相關網(wǎng)絡系統(tǒng)的建設使用，促進著測繪工作服務能力的提高，而海洋測繪信息誤差的處理技術的應用，最大程度地保障了海洋測繪數(shù)據(jù)的準確性，為我國海洋測繪工作持續(xù)發(fā)展奠定了堅定的基礎。

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