關于海洋測繪中測深技術的探討應用

林偉填

（廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500）

傳統海洋測繪中應用的是單波的測探儀，該種測探技術已經不能滿足社會的發展需求，多波束水深測量技術的出現，為海洋測量技術的發展帶來很大的便利。在當前社會發展的新時期，各種先進的技術不斷被開發和應用，在海洋測深技術中，需要將測繪技術不斷更新和調整，為海洋事業的發展提供更大的支持。多波束測深系統是當前比較熱門的水下測量技術，但是其很難實現全覆蓋測量的高效率，機載激光測深技術屬于主動測深系統，能夠高效率測量淺海、島礁和暗礁等不能到達的水域，可以有效確定信號射入的方向，通過對收到的信號進行處理和計算，可以判斷出目標的方位。機載激光測深技術是綜合雷達、衛星系統和計算機等復雜系統，通過對探測到的各種數據進行有效分析，得出有效的測量結果。

1 機載激光測深技術的內容闡述

機載激光測深技術是一種主動測深系統，是一種對水下地貌進行測量和測深的系統，是集激光系統、全球定位和導航定位等為一體的技術，其應用原理是由回波利用發射與接收器進行聲波的定向發射和接收，傳感器能夠對激光回波信號空間位置進行計算，能夠得到水深數據。測深系統能夠有效處理回波信號，其中，數字磁帶機可以按照規定的格式進行測量，能夠測得水深和船之間的相關數據。計算機技術的應用主要是可以設定一種程序，該種程序的應用主要是能夠進行實時處理；數字繪圖機能夠在船行進的過程中根據船航行的痕跡繪出等深線圖，對海底的地貌輪廓進行識別，能夠對更深度地剖面進行測量。機載激光測深技術的測量覆蓋面廣、測量效率高，與多波束測深系統相比較有著較大的優勢，能夠排除航行測量中的障礙，快速繪制出海底的三維圖，有時還可以在冰覆蓋區域使用。機載激光測深技術能夠一次給出平面內幾十個甚至上百個深度，對水下一定寬度內的目標大小、形狀、最高點和最低點進行測量，也能夠描繪出水下地形的精細特征，是當前應用較廣泛的一種測深系統。

2 機載激光測深技術的應用原理

機載激光測深技術能夠對海底的地形進行有效測量和測繪，機載激光測深技術是對多波束回聲測深儀的升級和發展。機載激光測深技術的測量需要利用船龍骨上的一條發射陣，發射出的超寬聲回波與船龍骨呈垂直狀，在經過適當處理之后會形成與發射回波垂直的很多接收波束，測深系統在完成一整個發射接收過程，會由一系列的反射峰形成排列的測深剖面。形成的波束主要呈現扇形排列，回波的方向是由中央波束向邊緣波束逐漸增大，回波信號也是由中央向兩邊的擴散，會逐漸形成散射波，針對海底信號的探測主要應用的是振幅檢測法，在指向腳不斷增大的同時，反射波的脈沖形態就會逐漸模糊。針對回波信號的檢測，還可以使用相位檢測法，是通過相位差的方法檢測波束的到達角。機載激光測深技術是一種大型的組合設備，其主要包括定位、聲速剖面儀和繪圖儀等配套設備，多波束系統和單波束系統相比較，在設備組成方面沒有很大的差別，在實際的工作中能夠同時發射和接收多個回波信號，對海底地形的測量呈帶式。

3 機載激光測深技術的發展

3.1 回波信號的跟蹤

對海底測量采用的聲速模型相對比較多，為海底更深層次的測量提供了理論依據，聲速模型的制定是進行對聲速的計算模型，計算所得的聲速之間存在一定的差異，也會給后期的歸位計算帶來困難。由于海洋水域面積的范圍比較廣，海域的水文因素變化比較復雜，需要通過建立一種多波束最優聲速模型。

3.2 深度數據測量濾波

在對海底進行測量的過程中，如針對噪聲和海況的相關數據參數設置不合理，會影響到測量數據的結果，出現假的信號，測量出來的地形都是虛假地形，導致繪制出的海底地形圖與實際的海底地形圖存在很大差異。因此，為了能夠確保測量成果的可靠性，需要及時消除假信號，需要對測深數據進行定位，做好對數據信息的及時編輯，能夠及時將一些假信號剔除掉，為后期的成圖工作奠定良好的基礎。

3.3 圖像處理技術

激光測量工作中反向散射強度是重要的測量參數，需要采集的數據量信息龐大，很多用戶在實際采集過程中都會減少對該種數據信息的采集，有關該方面圖像的研究也有很多文獻，多波束測深系統成像與遙感成像和雷達成像之間存在一定的差異，但是圖像的處理思想基本是相同的，多波束圖像的形成機理、環境噪聲等方面存在很大差異，在當前海底測深系統中激光測量處理是研究中的重要問題。

3.4 數字信息與側掃聲吶技術的融合應用

海底測深系統中的側掃聲吶技術能夠對海底進行全覆蓋式的測量，側掃聲吶測量也是目前掃海測量、掃側障礙物最重要的手段。其所具備的主要優點是其分辨率高能夠徹底反映海底地形，也是目前海底測量中尋找障礙物的最有效方法。能夠對海底的測量形成三維成像，對海底地貌的一些細微地形地貌構造進行測量，快速獲得等深線圖和地貌圖。將數字信息技術測量與聲吶技術的測量結合應用，對海底地形地貌的測量和認識有著十分重要的作用。多波束系統能夠獲得高密度和高精度的位置信息，也能夠精確獲得海底圖像信息，但是在實際測量的過程中，成像分辨率較低，導致成像質量較差。側掃聲吶技術主要是掃描成像技術，能夠獲得較高分辨率海底成像，對海底存在的地貌和地物能夠粗略的描述。多波束系統能夠對海底地物和大小等進行定量分析，但是在分析過程中還存在很大的不足。側掃聲吶技術的成像圖案能夠對海底的地質情況進行分析，對地質進行分類和定性分析，但是不能對位置信息進行更加精確的定位和分析。

4 海洋測繪測深的發展策略

4.1 提高GPS在海洋測繪中的測量精度

GPS定位系統在地面上的測量中應用較早，測量結果也比較準確，但是在海洋中的測量精度不高，海洋深度的基準面具有不穩定的特點，測量過程中存在很大的復雜性，將應用在大地測量中的垂直基準測量應用到水深測量中，能夠確保獲得較高的測量數值。

4.2 提高測深技術

海洋測繪在近些年的發展速度比較快，但是海洋測繪較陸地測繪起步比較晚，在技術方面的應用相對較差，我國當前海洋水深的測量中應用到多波束測量技術，能夠在一定程度上確保測量結果的精準性，但是存在一定的缺陷，使用的范圍也是比較小，需要將其在深海領域的測量精度不斷提高，確保實際的應用技術。

4.3 加快網絡信息服務的建設，提高測量精度

海洋測繪信息需要在海洋測繪、科研和管理等方面建立局域范圍內的信息共享，實現社會化的應用，通過與各級海事部門之間的聯網溝通，建立海事測繪公共服務信息站，能夠有效建立起信息服務系統，加強海洋測繪信息的共享服務。

5 結語

綜上所述，隨著我國當前科學技術的不斷發展，各種測量方法已經開始趨向于自動化發展。針對海上定位和探測海底地貌地形的測量技術也在不斷更新和發展，對測量出的數據信息進行處理，繪制出測量原圖，對海洋開發工作和科學研究起到十分重要的作用。