海洋测量学 第四章 海底地形测量.ppt

第四章海底地形测量 4 1海图基本知识4 2海底地形测量4 3航行建筑物测定及扫海测量4 4海图制作 第四章海底地形测量 海底地形测量是测量海底地物和地貌 并将有关要素展绘在图纸上的测量工作 是陆地地形测量向海域的延伸 海底地物主要指礁石 沉船 海底障碍物及人工构筑物等天然或人工形成的各种固定物体 海底地貌指高低起伏的海底形状 包括浅滩和深沟等 测量的内容包括水下工程建筑 沉积层厚度 沉船等人为障碍物 海洋生物分布区界和水文要素等 通常要对海域进行全覆盖测量 确保详细测定测图比例尺所显示的各种地物地貌 是为海上活动提供重要资料的海域基本测量 通过海洋地形测量获得的数据可绘制海域水深图 编绘海底地形图和航海图 4 1海图基本知识 海图是表示海洋区域自然要素和社会经济要素的地图 供航海 军事 经济建设和科学研究使用 一般按用途和内容分为下列三类 普通海图 较详细地表示海区各种自然要素和社会经济要素 具有较广泛用途的海图 按用途 内容及比例尺可分为海洋地势图和海洋地形图两种 专用海图 又称专题海图 突出表示某专题要素 供各专业单位使用 或为某种用途选择某些专题要素而制作的海图 按用途 内容还可分为海洋科研用图 工作专用图和航行参考用图三种 航海图 直接用于航海定位 保证航行安全的海图 航海图属专用性质的海图 可归入专用海图之中 4 1海图基本知识 航海图 直接用于航海定位 保证航行安全的海图 航海图属专用性质的海图 可归入专用海图之中 航海图按用途 内容和比例尺还可分为海区总图 航行图 港湾图三种 海区总图 包括世界海洋总图 大洋总图和海区总图 航行图 供海上航行使用 比例尺一般为1 5万 1 300万 较详细显示海底地貌 航行标志 航行障碍物及与航行有关的其他要素港湾图 包括港口图 港区图 港池图 航道图 狭水道图 供进出港湾 选择驻抛锚地 研究港湾地形 进行港湾建设 进行港口管理等使用 4 1海图基本知识 4 1 1海图的比例尺航海总图比例尺一般为1 300万或更小 以完整显示某个海区的范围及其地理特点和航行特点为原则 必要时总图的比例尺可大于1 300万 航行图比例尺一般为1 10万 1 299万 其中远洋航行图为1 100万 1 299万 近海航行图为1 20万 1 99万 沿岸航行图为1 10万 1 19万 港湾图的比例尺一般大于1 10万 可视港湾 狭水道的具体情况灵活确定 如航道和港池图常采用1 5000比例尺 4 1海图基本知识 4 1 2海图投影1 2万及更大比例尺的图 必要时可采用高斯 克吕格投影 比例尺小于1 2万的海图采用墨卡托投影 成套航海图采用统一基准纬线30 不连续的单幅图取本图中纬为基准纬线 单位取至度和分 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号航行图的分幅和编号 航行图一般采用自由分幅的方法 根据需要确定图幅的具体范围 分幅的基本原则是在保证航行安全和方便使用的前提下 尽可能减少图幅的数量 分幅的具体要求是 总图要保持制图区域的相对完整 航行图要保持航线的相对完整 图幅内要有比较充分的航行区域和足够的航行目标 并尽量避免在复杂航行区域拚接邻图 港湾图应相对完整地表示出港口 海湾 海区或锚地区域 出口要有较充分的水域 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号分幅的具体要求 1 总图要保持制图区域的相对完整 航行图要保持航线的相对完整 图幅内要有比较充分的航行区域和足够的航行目标 并尽量避免在复杂航行区域拚接邻图 港湾图应相对完整地表示出港口 海湾 海区或锚地区域 出口要有较充分的水域 2 海岸线应尽可能保持连续 图内海域面积比例适当 一般情况下 陆地面积不宜大于图幅总面积的三分之一 3 同比例尺成套航行图相邻图幅之间的叠幅宽度一般保持在100 150mm为宜 但在广阔平坦的外海区域可窄于100mm 甚至边接边 4 图幅尽量设计成横幅 必要时可设计成直幅图 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号世界海洋分为九个大区 每个大区视情况划分为5 9个二级区 围绕大陆顺时针方向编号 如图5 2 中国海区为 1 下分8个二级区 渤海及黄海北部 黄海中部及南部 东海北部 东海南部 南海北部沿岸至琼州海峡西口 海南岛沿岸及北部湾 西沙 中沙群岛海域 南沙群岛海域 比例尺小于1 1000万的世界总图及大洋总图用二位数字编号 按地理顺序编排 1 300万 1 1000万海区总图用三位数字编号 首位数字代表海图所在大区号 后两位数字为出版序号或地理顺号 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号比例尺大于1 300万的航行图 港湾图用五位数字分区编号第一位数字代表海图所在大区区号 第二位数字的意义 1 0 0 用于该大区内1 100万 1 299万的航行图 后三位为大区内的地理顺号 2 1 9 代表比例尺大于1 100万的航行图 港湾图所在的二级区区号 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号比例尺大于1 300万的航行图 港湾图用五位数字分区编号第三位为0 0 的图号 用于二级区内的1 50万 1 99万的航行图 如11000 12000或11001 12002 第四位为0 0 的图号 用于二级区内1 20万 1 49万航行图 如12100 12200或12101 12102 第五位为0 0 的图号 用于二级区内1 10万 1 19万航行图 如34510 34520 五位数字中均不带0 的图号 用于港湾图 当某港湾图位于另一港湾图范围内时 先编较小比例尺的 后编较大比例尺 当港湾图互不套合时 按地理顺号编排 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号海底地形图的分幅 以基本比例尺1 100万图为基础 1 1 100万图的分幅从0度经线起 向东以经差10度的间隔分为36列 从赤道起至北 南纬60度止 以纬差6度的间隔 各分为10行 每幅图的范围是经差10度 纬差6度 2 1 100万图等分为4行4列共16幅1 25万图 每幅图的范围是经差2 30 纬差1 30 3 1 25万图等分为5行5列共25幅1 5万图 每幅图的范围是经差30 纬差18 4 非基本比例尺图的分幅 根据制图区域大小和图幅的比例尺确定 原则上一套图中各图幅应按相同的经差和纬差分幅 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号海底地形图的编号 海底地形图的编号采用行列编号法及数字码编号法 以阿拉伯数字前跟英文字母b bathymetricchart 进行编号 若制图区域位于南半球时 则在编号后加注s southlatitudes 1 100万图编号 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号海底地形图的编号1 25万图采用6位数编号 前4位数字为该图所在1 100万图的编号 后两位数字为自然序数 自然序数的确定方法为 自1 100万图内左上角每一幅1 25万起 从左至右 从上到下依次为01 02 03 16 1 25万图的编号 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号海底地形图的编号 1 5万图的编号 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号海底地形图的编号1 5万图采用8位数字编号 前6位数字为该图所在1 25万图的编号 后两位为自然序数 自然序数的编号方法为 自1 25万图内左上角第一幅1 5万图起 自左至右 从上到下依次为01 02 03 25 图中晕线所表示的图幅图号为b13060501 1 5万图的编号 4 1海图基本知识 4 1 3海图分幅与编号海底地形图的编号非基本比例尺图的编号根据图幅的比例尺和出版序数等用7位数编号 前3位为图幅比例尺分母除以1万所得商的整数部分 商的整数部分不足3位数的 前面用 0 不足3位 如1 50万图的编号前三位数为 050 比例尺小于1 999万的图 编号的前三位数为 000 比例尺大于1 1万的图 编号的前三位均为001 第四 五位数为该图的出版先后序数 第六 七位数为图幅在该套图中的自然序数 4 1海图基本知识 4 1 4海图注记每幅海图均应配置图名 编号 比例尺 投影说明 资料使用截止时间 出版机关等标题内容 图名基本比例尺海底地形图 图名以海区名称统一命名 如 东海海底地形图 非基本比例尺海底地形图 以所表示的地理区域名称命名 如 珠江口海底地形图 航海图图名应确切表明图幅的范围或包括的主要航线 4 1海图基本知识 4 1 4海图注记图名 1 总图以海洋区域名称命名 如 渤海及黄海北部 2 航行图一般用图内较重要的海域地名作起讫名来命名 如 汕头港至碣石湾 邻接图最好用叠幅处的地名作图名 使图名相互衔接 如 烟台港至石岛港 石岛港至乳山口 当航行图包括的地理单元相对完整时 也可以区域命名 如 长江口附近 3 港湾图一般以其表示的港湾 锚地 水道 岛屿等命名 如 秦皇岛港 石城列岛 当港湾图表示的使一狭长区域时 也可采用两个地名作为起讫点来命名 如 吴淞口至高桥港 4 1海图基本知识 4 1 5地貌符号等高线和等深线测量工作中常用等高线或等深线来表示地貌 等高线是地面上高程相同的相邻各点所连接而成的闭合曲线 等深线是深度基准面下深度相同的相邻各点所连接而成的闭合曲线 4 1海图基本知识 4 1 5地貌符号等高线和等深线 4 1海图基本知识 4 1 5地貌符号等高线和等深线等高距和等高线平距 i 坡度h 等高距d 等高线平距 4 1海图基本知识 4 1 5地貌符号等高线和等深线等高线的分类 1 首曲线 在同一幅图上 按规定的基本等高距描绘的等高线称为首曲线 也称基本等高线 它是宽度为0 15mm的细实线 2 计曲线 凡是高程能被5倍基本等高距整除的等高线 称为计曲线 为了读图方便 计曲线要加粗 线宽0 3mm 描绘 3 间曲线和助曲线 当首曲线不能很好地显示地貌的特征时 按二分之一基本等高距描绘的等高线称为间曲线 在图上用长虚线表示 有时为显示局部地貌的需要 按四分之一基本等高距描绘的等高线 称为助曲线 一般用短虚线表示 4 1海图基本知识 4 1 5地貌符号等高线和等深线等高线的特性1 同一条等高线上各点的高程相等 2 等高线是闭合曲线 如果不在本幅图内闭合 则必在图外闭合3 除在悬崖和绝壁处外 等高线不能相交也不能重合4 等高线的平距小 表示坡度陡 平距大表示坡度缓 平距相同表示坡度相同 5 等高线与山脊线 山谷线都正交 4 1海图基本知识 4 1 5地貌符号等高线和等深线 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作1 测深水域的确定在进行海底地形测量前 需确定要测量水域的范围 通常应用陆地控制点 采用常规陆地测量方法 测取需测深海域和海滩外围的范围 也可以先测定海岸及沿海地形图 这样 就可以圈定测深线布设的范围和设计测量方法 也可以实现海洋地形和陆地地形的拚接 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作2 测深线的布设测深线又称计划线 是测量仪器及测量仪器载体的计划探测路线 测深线可以分主测深线 补充测深线和检查测深线 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作测深线的间隔测深线的间隔是主要根据对所测海区的需求 海区的水深 底质 地貌起伏的状况 以及测深仪器的覆盖范围而定的 国内外具体处理方法一般有两种 一种是规定图上主测深线的间隔为10mm的情况下 根据上述原则确定海区的测图比例尺 另一种是根据上述原则先确定实地上主测深线的间隔 再取其图上相应的间隔 如6mm 8mm 10mm 最后确定测图比例尺 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作测深线的间隔 我国 港地以及一些面积较小但较重要的岛屿周围 以1 5000比例尺施测 港湾 锚地 狭窄水道 岛屿附近及其他有较大军事价值的海区 以l 10000比例尺施测 开阔的港湾 地貌较复杂的沿岸海区及多岛屿海区 以1 25000比例尺施测等 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作测深线的间隔 单波束测深仪测线间隔 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作测深线的布设方向布设原则 有利于完整地显示海底地貌有利于发现航行障碍物有利于工作 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作测深线的布设方向测深线垂直于水流方向测深线与水流轴线成45 方向测深线成辐射线方向 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作测深线的布设方向 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作测深线的布设方向 补充测深线主要用于局部重要海域的加密测深和对礁石 沙嘴 沉船等的探测 4 2海底地形测量 4 2 1海底地形测量前的准备工作导标放样为了使测量船能沿着所设计好的测深线方向航行 通常在岸上沿测深线方向设立两个导标 一般用两不同颜色的大旗 以指示测量船航行 布设导标时 可借助岸边的控制点用极坐标或用罗盘仪测定导标位置 4 2海底地形测量 4 2 2海底地形测量野外工作海底地形测量野外工作主要包括 海底地形点三维数据的采集水位观测 4 2海底地形测量 4 2 2海底地形测量野外工作海底地形点的数据采集海底地形测量时 测深船以均匀的速度行驶在测深线上 并按照规定的间距或时间间隔进行水深测量和确定点的平面位置 其中地形点的平面坐标通过测深船的定位获得 水深数据通过测深仪测深获得 4 2海底地形测量 4 2 2海底地形测量野外工作水位观测1 观测时间水位观测的时间间隔 视测区水位变化大小而定 当水位日变化量 10cm时 每次测深前 后各观测一次 取平均值作为测深时的工作水位 在常驻潮汐影响的水域 一般每隔10min 30min观测一次水位 测深时的工作水位 根据测深记录纸上记载的时间内插求得 另外当测区有显著的水面升降时 应分段设立水尺进行水位观测 4 2海底地形测量 4 2 2海底地形测量野外工作水位观测2 观测方法为保证观测精度 应使观测视线尽量平行于水面 每次均应读出相邻波峰与波谷的水位各两次 取其平均值作为最后结果 水位一般读至厘米 水急浪高海域可适当放宽 测区附近若有水文站 可将观测时间与水文站水位观测资料一致 按规定时间观测 4 2海底地形测量 4 2 3数据处理 1 将同一天观测的位置和水深数据汇总 然后逐点 或旗号 核对 对于遗漏的测点或记录不全的测点应及时组织补测 2 根据水位测量成果进行水深改正 包括仪器改正 声速改正 动态吃水改正和水位改正 并计算各测点的高程 3 在图纸上展绘各控制点和各测点的位置 并注记相应的高程 4 根据各测点的高程 勾绘海底等深线 提供完整的海底地形图 4 2海底地形测量 4 2 3数据处理水位改正在海底地形测量中 测点的高程等于工作时的水位减去水深 同一瞬间的水面是起伏不平的 严格地讲 每个测点的高程应该用测量该点时的工作水位计算 但在实际工作中 只能在有效控制范围内 采用有关观测站的水位资料进行水位改正 其误差不超过测深精度 如超过有效控制的范围 则要用相邻两个水位站的观测资料内插得到的工作水位进行水位改正 4 2海底地形测量 4 2 3数据处理绘制海底地形图或海道断面图目前海底地形成图都采用数字化成图的方法 4 3航行建筑物测定及扫海测量 4 3 1航行建筑物探测航行障碍物探测的主要方法有单波束测深仪加密探测 侧扫声呐探测 多波束探测等 具体实施仍然要按照 海道测量规范 进行 各种障碍物位置 必须至少有一个多余观测 其位移不得大于5m 取中数作为其位置 明礁及干出礁的高度 高程 应登礁测定 干出礁的干出高度也可观测适淹时间测定 同时测定其范围 4 3航行建筑物测定及扫海测量 4 3 1航行建筑物探测特殊深度按水深变化率分为三级 弱级10 20 中级20 30 强级30 以上 对特殊深度及浅地的探测 应在已测资料的基础上 首先进行搜索探测 即以特殊深度为中心 布设三四条相互交叉或平行的测深线 以大体探明其延伸范围及判断更浅水深的走向 如发