海洋測量技術的研究進展與展望

刁克山

【摘要】近幾年來，我國在海洋測量技術方面取得了較大的進展，對于海洋測量技術的關注也愈加深入。本文將著重介紹海洋測量技術的概念、現狀，研究進展以及對于未來前景的展望。

【關鍵詞】海洋測量；測量設備；數據處理

引言

地球——別稱為藍星，緣于地球表面的十分之七都被湛藍的大海所籠罩。海洋不僅占據著廣闊的地球面積，也孕育古老的生命。也有說法說人類亦是起源于海中的。大海儲藏著人們所必需的各類資源，也蘊含了許多未曾發現的秘密。自古以來，人類對于大海的探索腳步就不曾停歇。到了當代社會，伴隨科技的快速發展，對于大海的探索手段日新月異。這些探索手段覆蓋了許多專業的科研領域——包含生物學、化學、地質地貌學、氣象學和物理學在內的種種學科。

海洋測量就是基于探索海洋的目的而生的一門技術。海洋測量屬于測繪科學研究，是當中的一個重要構成元素。測繪是對地域和空間分布的有關數據進行采樣、量測、處理、分析、解釋、描述、分發、利用和評價，海洋測量也正是對海洋幾何場和物理場參數進行采集、精密量測和描述，目的就是探索海洋，為人類提供來自海洋空間的信息。計算機技術以及信息獲取手段的進步令海洋測量技術也獲得了成長與改進。

與此同時，海洋測量的內容也愈加廣泛，運用到的學科和技術也愈來愈多。計算機技術、空間技術、通信技術這些學科和海洋測量交叉相融，給予了海洋測量全新的活力；海洋水文——包括風暴、潮汐、海上龍卷風等對海洋測量的影響越來越大；衛星遙感、掃測技術、水下攝影以及水下電視這些新興的遙感技術亦應用于海洋測量。海洋測量已經不是一項單獨的技術，而是一項混合多種手段的技術。

一、海洋測量技術的研究進展

（一）新興海洋測量的技術研究

1.多波束測深技術

多波束測深技術源自二十世紀七十年代，是一項海底地形測量技術，具有效率高、精度準確、分辨率清晰這些特點。

同過去傳統的單波束測深技術有所差異，多波束測深技術量測的范圍更加大，測量的速度也更加快，并且準確度高，能夠將記錄數字化，成圖自動化。多波束測深技術比起將測深改進成了面狀（原本只是點線狀），而且深入發展成了立體測圖和自動成圖。海底地形測量技術因此提升到了一個比較高的水平上。

二十世紀八十年代，我國就開始著力于研發多波束測深技術，受限于某些因素，并未投入實際使用。等到二十世紀九十年代，我國研發出了具有實用價值的多波束測深系統來進行實際使用，并且還從國外引入了一些多波束測深系統，應用于海洋工程測量、海洋資源調查和水下考古眾多領域。

2.機載激光測深技術

二十世紀七八十年代間，澳大利亞的科研所首次在海洋測量中使用了激光，這是海洋測量技術歷史上的一個里程碑——這項工作開辟了一個新領域，即機載激光測深技術。機載激光測深技術能夠以非常快的速度來進行淺水測深，非常具有發展潛力。并且這項技術使用起來比較靈活方便，效率也十分高。

二十世紀八十年代中期，我國進行了機載激光測深的原理實驗，當時并沒有投入實際應用當中，一直等到九十年代才開始實際應用。當前，我國在機載激光測深技術研發上的著力點是提高激光器的發射頻率，以及研究最淺測深能力。

（二）海洋測量的現狀

1.物理海洋測量

物理海洋測量，是運用物理學相關的測量手段，來測量海洋底部的地質構造、礦物分布等等物理場性質。物理海洋測量的手段有海洋重力測量，海洋磁力測量，海洋水文測量和海水面的測定。

海洋重力測量，顧名思義，是測量重力加速度，只不過和一般的重力測量不同，是運用GPS、光纖陀螺技術等測量海上的重力。

海洋磁力測量則是要使用衛星 、航空飛行器和海上航船等方法，來測定海上的地磁要素。通過這種手段測量得到的地磁數據有助于找尋深海之下的磁性礦物，研究海下的基質組成以及海底擴張這些問題。

海洋水文觀測包含了海洋水文要素的分布情況以及變化規律，通俗來講，就是水深多少，水溫多少，鹽度如何等等。這是在探索海洋時必須得到的數據信息，也直接影響了海洋測量。

海水面的測定即是測量海面的形態，以及明確平均水平面的信息。測量海面形態有助于深入地海洋測量和相關的海洋研究，確定平均海平面則是有助于測量大地平均面。

2.幾何海洋測量

幾何海洋測量所包含的項目則相對更多，例如海洋大地測量 、海洋定位 、海底地形地貌測量等。

海洋大地測量是一項主要應對海面形狀變化的研究。海洋定位則依據在海面上和海水中的不同，分別采用衛星定位和水聲定位兩種不同的方法。海底地形地貌的精確測量得益于多波束測深技術，以及水下GPS的高精度運用。

二、對海洋測量技術的展望

隨著社會進入信息化、自動化時代，對于各類地理信息的獲取得到了越來越多的重視，海洋測量這個能夠有效獲取、分析海洋空間信息的方法自然也是受到了很多關注，投入許多研發資金與時間。當前我國在海洋測量技術的研發上已經獲得了較好的成果，但是與國外領先的國家比較的話，尚有差距，仍然需要長足的進步，主要在測量技術裝備方面、數據分析和處理方面、基礎設施建設方面、信息產品開發應用方面這些方面都應當加大研究。

海洋測量技術未來的總體發展趨勢必然是向著高精度 、全覆蓋 、全過程自動化這些方向發展。根據我國的實際情況和國內外的研究現狀，未來有以下這些方面可以加大研究力度，以求得更大的進步：海洋大地測量基準 、大地水準面及海洋無縫垂直參考基準面的研究；水下綜合定位與導航技術；AUV/ ROV 關鍵測繪技術；海洋遙感信息技術；多源多傳感器信息的融合技術研究；數字海洋技術；海平面變化 、海洋災害監測及預報技術。雖然離發達國家的水平尚有差距，但相信假以時日，我國的海洋測量技術也當躋身世界科研前列。

而海洋測量技術作為一門方興未已的技術，它的發展代表了人類自古以來對于大海的探索精神，是人類對于陸地之外的海洋版圖的好奇心的具象化。海洋與人類息息相關，它不僅僅是人類一個未開發的資源儲存地，而是地球上數以億計的生物的家，也是人類的一個家。因此海洋測量技術除了需要進行技術研究、創新和發展，還需要兼顧人文、環保等各個方面，不能涸澤而漁。只有這樣，海洋測量技術才能夠真正長久地得用于全人類。

參考文獻：

[1]黃謨濤，翟國君，歐陽永忠，陸秀平，王瑞，申家雙，任來平，徐廣袖. 海洋測量技術的研究進展與展望[J]. 海洋測繪，2008，05：77-82.