遙感技術及其在海洋測繪領域中的應用

摘" 要：遙感技術是隨著航空攝影技術發展起來的新型空間探測技術，目前在海洋測繪領域中也取得了較為顯著的應用效果。海洋遙感測繪技術的專業性比較強，需要做好深層次分析與探索，才能夠保證這項技術發揮預期效果。該文先闡述海洋遙感測繪技術的基本原理和應用優勢，接著結合海洋測繪領域的實踐經驗，立足于海洋灘涂、海洋環境監測、海洋要素觀測、海洋活動監測、海洋動力監測和海洋災害監測等多個方面，探討遙感技術的具體應用內容，最后分析遙感技術在海洋測繪領域中的應用保障措施。

關鍵詞：遙感技術；海洋測繪；技術應用；技術創新；海洋監測

中圖分類號：TP79" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）14-0185-04

Abstract： Remote sensing technology is a new space exploration technology developed with aerial photography， and it has also achieved remarkable application results in the field of marine surveying and mapping. The specialty of marine remote sensing surveying and mapping technology is relatively strong， and it is necessary to do a good in-depth analysis and exploration in order to ensure that this technology can achieve the desired results. This paper first expounds the basic principles and application advantages of marine remote sensing surveying and mapping technology， and then combined with the practical experience in the field of marine surveying and mapping， based on marine tidal flat， marine environmental monitoring， marine element observation， marine activity monitoring， marine dynamic monitoring， marine disaster monitoring and other aspects， the specific application contents of remote sensing technology are discussed. Finally， the application safeguard measures of remote sensing technology in the field of marine surveying and mapping are analyzed.

Keywords： remote sensing technology; marine surveying and mapping; technological application; technological innovation; marine monitoring

在時代發展過程中，海洋測繪工程的地位變得越來越高，同時整個行業領域也涌入了較多新技術。由于海洋測繪的工作范圍比較大，并且測繪過程中也缺乏立足點，在很多時候都是使用無人機、無人船等工具協助測繪，或者直接使用遙感技術進行測繪。遙感技術應用到海洋測繪領域以后，可以顯著提高海洋測繪工作的綜合效率，并較好降低了海洋測繪的難度與成本，有效增強了測繪數據的精準度。通過使用高質量的遙感技術，可以獲得更加全面的海洋測繪數據，給后續海洋資源的開發與保護提供較好的數據支撐。下面也以此為切入點，談一談遙感技術在海洋測繪領域中的具體應用。

1" 海洋測繪領域中遙感技術的應用概述

1.1" 技術原理

遙感技術是指使用無人機等空中載體，布設相應的遙感設備，通過電磁波信息開展一系列探測工作。遙感技術在具體應用中，分為信息采集、信息處理和信息整合等多個環節，可以提供全面完善的信息內容，給環境工作帶來較好的支撐。在海洋測繪領域中，遙感技術可以分為2大類，即使用光電為信息載體和使用聲波為信息載體。前者在測繪領域比較常見，主要是通過發射激光等方式獲取海洋測繪信息，完成相應的測繪工作，在陸地測繪等事務中也可以取得較好的使用效果。后者則是使用聲學遙感技術獲取測繪信息，通常僅用于海洋測繪領域，比如海底地形測量、海洋動力現象觀測和海底地形剖面測量等。

1.2" 技術特點

海洋遙感測繪技術具有多個方面的特點，使得這項技術相較于其他技術來說具有較多不同。第一，海洋遙感技術可以較好地反映地物變化。這是因為遙感探測能夠對同一片區域進行周期重復觀測，在提取遙感測繪數據的同時，也能夠展示階段性的動態變化情況。這也給海洋遙感技術應用于海洋天氣、自然災害、軍事目標觀測等多項事務，帶來了較好的支撐。第二，海洋遙感技術可以獲得綜合性的數據信息。海洋遙感測繪活動獲得的數據信息基本上都為同一時間段的大范圍數據，數據種類與數量比較多，可以綜合展現測量范圍內地物關系和人文現象，明確各個事物之間的關聯。這種綜合性的數據信息可以較好提高海洋測繪的質量，拓展海洋測繪的應用范圍。

1.3" 技術優勢

海洋遙感測繪技術也具有較為顯著的優勢，這里也從幾個方面入手進行綜合闡述。第一，測繪覆蓋面大。海洋遙感測繪技術在使用過程中可以同時覆蓋很大范圍的測繪面。比如使用航天飛機進行遙感測繪時，飛機飛行高度達到了10" km，可以輻射較多的海洋區域。而使用陸地衛星時，衛星軌道高度達到了910" km，這也使得陸地衛星遙感測繪覆蓋范圍超過了3萬km2。第二，信息獲取速度比較快。海洋遙感測繪技術可在短時間內獲得大量的遙感信息，并且能夠結合不同測繪任務，選擇相應的設備與波段完成信息采集工作。這種高效的信息獲取方式使得海洋遙感測繪技術具有較為突出的應用成效，充分保證了測繪工作的開展質量。第三，動態分析能力較強。海洋遙感測繪技術在實踐應用過程中，還能夠通過對原本資料的對比分析，實現動態監測，這也是其他很多測繪手段無法實現的。

1.4" 應用現狀

在二十世紀六十年代，遙感技術開始在陸地信息收集與測量工作中發揮作用。在七十年代時，隨著激光技術、多光譜掃描、攝影技術等多項技術的創新更迭發展，遙感技術開始進入海洋測繪領域，使得海洋遙感測深技術有了更好的發展。目前海洋遙感測繪技術主要可以分為主動遙感測深、被動遙感測深和主動被動相結合的遙感測深。其中，主動遙感測深依托于激光技術，計算激光到達海面與到達海底的時間，測量海水的深度，并完成水下環境測繪等工作。而被動遙感測深則使用多光譜掃描等技術掃描水下斷面影像。主動被動相結合的遙感測深技術使用了脈沖激光器等設備，不僅可以測定水深數值，同時也能夠獲得不同深度的影像圖形，獲得更加詳盡的海底地形資料。目前這三類技術在海洋測繪領域中都已經取得了較好的應用效果，同時在未來時間里也具有較為廣闊的發展前景。

2" 遙感技術在海洋測繪領域中的具體應用

遙感技術在海洋測繪領域中已經取得了較為顯著的應用效果，可以用于多項海上業務，對我國海上事業的發展產生了較為顯著的推動作用。這里也結合海洋遙感測繪技術的具體內容，結合多項海洋測繪工作展開深入全面的分析，探索遙感技術在海洋測繪實踐活動中的有效應用方式。

2.1" 海洋灘涂

我國海岸線是比較長的，很多沿海地區的地形情況比較復雜，無法進行控制點的測量，使用傳統航拍方式很難完成測繪工作。與此同時，沿海淺灘的水位比較淺，不具備船只航行條件，導致很多海洋測繪技術都無法得到較好應用。在這種情況下，使用主動式遙感技術就可以取得較好的測繪效果。主動式遙感技術使用了激光測繪的原理，能夠在薄霧、夜間等多種天氣條件下完成測繪作業，同時也能夠根據海洋潮汐情況選擇航測時間。特別是在無地面基站的情況下，可以較好滿足大部分沿海地區淺海測量的相關要求，同時測繪精度也有所保證。特別是在海岸線、堤壩的動態變化監測活動中，主動式遙感技術可以發揮較好的作用，在保證動態數據分析成果的同時，也能夠提供高精度的數字高程模型（DEM）斷面數據，給淺海地區海洋測繪工作提供較好的基礎支撐。

2.2" 海洋環境監測

在海洋測繪領域中，海洋環境監測也是一項重要工作，可以掌握海洋環境的變化情況，具體有大洋環流、海洋表層流場、近岸工程、海冰、淺灘地形、海洋氣象、海洋動力和海洋污染等。在這些海洋環境監測項目中，遙感技術都可以發揮較好的作用，同時也成為了海洋環境監測與海洋帶監測中的有效手段之一。在海洋環境遙感監測中，通常都要使用到遙感飛機。衛星遙感雖然具有全球性、連續性、大持續等多種優勢，但是在周期短和尺度小的海洋環境監測中無法取得較好效果。而航空飛機則可以較好規避上述劣勢，在海洋污染監測、海洋減災等多種領域都可以發揮較好作用。在具體進行海洋環境監測的時候，需要保證遙感設備的精準度，這是因為海洋作為時刻運動的水體，導致很多環境要素都是瞬息萬變的，使得海洋遙感活動具有顯著的時域特性。因此在海洋環境遙感測繪時，需要相關人員保證遙感測繪的動態性，才能夠充分提高海洋環境監測的質量。

2.3" 海洋要素觀測

海洋要素觀測也是海洋測繪領域的重要工作，可以明確海洋要素的變化情況。在具體使用遙感技術時，結合需要觀測的海洋要素選擇合適的傳感器，通過遠程感應探索的方式，可以獲得相對完整的海洋要素數據。接著通過對這些數據的深層次處理，再使用高質量的人機交互方式，就能夠使用圖表直觀呈現這些信息。海洋本身就會朝著四周輻射電磁波，根據這個原理就可以引入一些特定的傳感器，配合空中載體，接受這些電磁波信號。接著使用特定軟件對這些數據進行加工處理，得到高質量的海洋圖像與數據資料。海洋要素觀測的內容比較多，測繪人員需要明確不同海洋要素所對應的測繪工具與方式，同時還要使用一些高精度的測繪設備。與此同時，測繪人員還要充分保證傳感器設備的智能化水平，能夠自動處理多種海洋元素數據，充分保證海洋要素的豐富性與整體質量。

2.4" 海洋活動監測

海洋是國家或地區開展經濟與軍事活動的重要場所，而在這類活動進行過程中需要對海洋現場數據進行有效、全面的記錄。遙感技術在海洋活動監測中具有探測面積大、探測距離遠及全天候探測等優點，目前已經取得了較好的應用效果。特別是基于高頻低波雷達的遙感技術，可以在海洋經濟活躍的區域發揮較好作用。但是在海洋活動監測過程中，需要監測人員結合具體的監測內容，針對性使用差異化設備與技術。比如在海洋重力場、海洋大地水準面等監測過程中，可以考慮使用衛星高度計獲取相應資料。在海底地形、海底內波等監測過程中，可以考慮使用合成孔徑雷達獲取相應資料。在構建海洋風場分析模型時，則需要使用光學和微波遙感信息配合多源信息復合技術獲取相應資料。

2.5" 海洋動力監測

海洋動力主要是指潮流、風力和波浪等元素，綜合展現了海洋環境中的各種力。通過遙感技術可以較好捕捉海洋動力信息，給各類海洋活動提供較好的數據支持。比如在監測海洋風場變化時，使用遙感技術可以獲得海平面20 nm位置的海面風變化情況，這些數據可以給臺風預報和波浪預報等活動提供較好的參考。除此之外，在海浪監測過程中，可以使用合成孔徑雷達對波浪方向譜進行反演，或者使用對應的動力模式進行表面波長問題的處理。總體來看，由于海洋中的洋流會受到風力、引潮力多種因素的影響，測繪活動通常都需要使用雷達高度計等設備，必要時也可以借助于衛星定位裝置和海流浮標工具，提供更高質量的觀測數據。

2.6" 海洋災害監測

使用遙感技術可以獲得海洋環境中的多種信息，在對這些信息進行綜合處理以后，就能夠形成針對于海洋災害的完備監測體系，給后續進行海洋災害處理提供較好的參考與指引。目前遙感技術已經在這個領域取得了較為顯著的應用效果，顯著提高了海洋災害的處理效率。在實踐應用中，這類技術可以分為5大類。第一，海浪遙感監測。即通過微波波段對海洋表面的波動情況進行實時觀測，在發現較大風浪和涌浪時發出預警，給航運、港口等多個領域提供較好的支撐，避免海浪帶來不可挽回的損失。第二，赤潮遙感監測。赤潮是指在特定海洋環境中，部分浮游植物或細菌呈現爆發式增長，并在海域中高度聚集引發水體變色的生態災害。這類災害會給海洋漁業、旅游業等多個產業的發展帶來直接打擊。鑒于赤潮水體的光譜特征和水溫特性，可以使用衛星遙感技術獲取大范圍海面的赤潮災害信息。比如我國使用GF-1衛星數據配合遙感技術，發現了廣東陽江市南部海灣的赤潮災害。第三，綠潮遙感監測。綠潮跟赤潮比較類似，主要是指特定海洋環境中大型綠藻的爆發性增長并集中聚集的現象。目前我國海域綠潮災害的主要藻類就是滸苔。綠藻本身無害，并且繁殖過程中還能夠起到水質清潔的作用，但是綠藻在近海死亡后會腐爛發臭，影響海水水質。針對于綠潮災害的遙感監測跟赤潮類似，主要通過衛星光學遙感技術就可以取得較好效果。第四，海冰遙感監測。海冰是指氣溫降低導致海面結冰的災害現象，同時也包括河冰、湖冰等。海冰災害會導致航運中斷等多種問題，給沿海地區的生產活動帶來較大影響，同時還會造成人員傷亡。通過衛星遙感技術可以快速觀測海水結冰情況，同時也可以在較長時間內連續觀測，在發現海冰災害時及時預警，給海上安全生產與海上交通提供相應信息。第五，溢油遙感監測。溢油是指石油開發全過程中由于意外事故、操作失誤等因素造成原油泄漏，在海面上形成油膜的災害。通過使用衛星遙感技術，可以盡快獲取大范圍的溢油信息，跟蹤油污的擴散方向，制定最合適的油污清除方案。與此同時，衛星遙感技術在應用過程中，可以結合實時信息引導船只進行執法監察，提高了溢油災害處理的靈活性。

3" 遙感技術在海洋測繪領域中的應用保障措施

遙感技術在海洋測繪領域中可以取得較好的效果，但是大部分遙感技術都是比較專業的，在具體應用時需要關注多個方面的細節內容。這里也結合海洋遙感測繪技術的實踐應用經驗，從多個角度探索充分發揮海洋遙感測繪技術的有效措施，提高海洋測繪工作的質量。

3.1" 建立完善技術應用方案

測繪單位在使用海洋遙感測繪技術時，應該構建完善的技術應用方案，保證海洋測繪活動可以順利進行。這也要求測繪團隊可以結合測繪任務進行全面分析，并做好測繪區域的詳盡調查，設計多個測繪技術應用方案。接著測繪團隊立足于經濟、技術及工期等多個角度進行方案評價，選出最合適的技術方案。在形成最佳方案以后，測繪單位的技術人員還要做好技術交底工作，保證測繪人員可以充分了解測繪技術方案的各項內容，并且在發生爭議問題時提前進行處理，保證測繪技術方案的質量水平。

3.2" 積極進行技術細節管控

海洋遙感測繪技術是比較復雜的，在具體應用過程中也應該做好細節管控工作。這也要求測繪單位可以結合技術應用內容，完成各項技術流程的質量管控。在海洋遙感測繪過程中，測繪單位也要做好全過程動態管控工作，明確每一個測繪人員的崗位工作情況，以及測繪數據的誤差處理內容，保證各個環節的測繪活動都可以滿足相應的質量要求標準。在遙感測繪完成以后，測繪單位還應該深入測定測繪結果的精度情況，保證遙感測繪技術可以取得預期效果。

3.3" 做好突發事件管理工作

海洋測繪工作進行過程中可能會發生一些突發情況，導致遙感技術方案很難正常實施，同時也有可能帶來一些不必要的損失。因此測繪單位在應用海洋遙感技術時，也應該對可能發生的突發事件進行深入分析，并建立對應的應急預案體系。在突發事件發生以后，測繪單位可以結合應急預案體系快速介入其中，將突發事件的影響降到最低。

3.4" 全面推動技術創新更迭

在當前海洋測繪行業領域發展過程中，遙感技術處于高速發展與快速更新的階段。因此各個測繪單位也要全面推動技術創新更迭工作，提高自身技術的先進性。這也要求測繪單位在平時應該積極關注海洋遙感測繪技術領域的發展動態，明確各類前沿技術的研發情況與應用效果，結合自身資源情況有針對性地引入一些先進技術。除此之外，測繪單位也要切實提高自身的技術研發能力，積極推動海洋遙感技術的創新拓展，使得各項新技術可以得到更加全面的應用。

4" 結束語

綜合來看，遙感技術能夠在海洋測繪領域發揮較好作用，能夠獲得高質量的海洋測繪數據，給多種海上事務提供相應的資料支持。對于測繪單位來說，也應該充分明確海洋遙感測繪技術的要點，并制定相對完善的技術應用方案，細化技術后續應用的各項制度內容，保證測繪活動可以順利進行。除此之外，測繪單位還要積極推動海洋遙感測繪技術的創新拓展，加強這類技術的創新研發力度，并提高內部員工對于創新技術的掌握水平。這樣以來，海洋遙感測繪技術就可以取得更好的成效，推動海洋測繪行業實現高質量發展。

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