《海底地形测量》PPT课件.ppt

第十三章海洋地形测量 概述海底地形测量海底地形图 一 海图的内容海岸海底地貌航行障碍物助航标志水文及各种界线 海图主要服务于 航海 渔业 海洋工程 国际交往 国防事业 海图历史研究等 第一节概述 海图图形要素分为 海域要素 陆地要素海图主要有 纸质海图 电子海图 二 海图的分类 地图投影的种类很多 通常以投影的变形性质 正常位置下经纬线形状或投影面与地球椭球的相关位置不同为标志进行分类 按变形性质分类 等角投影 角度相等 但长度和面积有变形等距投影 投影前后的长度相等 但角度和面积有变形 等面积投影 投影前后的面积相等 但角度和长度有变形 三 海图的投影 海图通常选择 墨卡托投影 等角投影 高斯 克吕格投影 等角投影 墨卡托投影 又称等角正切圆柱投影 其原理是假设有一个与在赤道与地球相切的圆柱面 先把球面映射到这个圆柱面 再把这个圆柱面展开成为一个平面 1 墨卡托投影 墨卡托投影的地图上长度和面积变形明显 但标准纬线无变形 从标准纬线向两极变形逐渐增大 但因为它具有各个方向均等扩大的特性 保持了方向和相互位置关系的正确 在地图上保持方向和角度的正确是墨卡托投影的优点 墨卡托投影地图常用作航海图和航空图 如果循着墨卡托投影图上两点间的直线航行 方向不变可以一直到达目的地 因此它对船舰在航行中定位 确定航向都具有有利条件 给航海者带来很大方便 2 高斯克吕格投影中央经线和赤道为互相垂直的直线 其他经线均为凹向并对称于中央经线的曲线 其他纬线均为以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线 经纬线成直角相交 在这个投影上 角度没有变形 中央经线长度比等于1 没有长度变形 其余经线长度比均大于1 长度变形为正 距中央经线愈远变形愈大 最大变形在边缘经线与赤道的交点上 面积变形也是距中央经线愈远 变形愈大 为了保证地图的精度 采用分带投影方法 即将投影范围的东西界加以限制 使其变形不超过一定的限度 3 普通海图的投影选择 1 海底地势图此类图一般比例尺较小 包含的地理区域较大 为便于指挥联络 海底地势图与航海图采用统一的投影是合适的 同时 考虑到地势图对投影的变形要求不高 因此 各国出版的海底地势图 绝大多数采用墨卡托投影 2 海底地形图此类图比例尺相对较大 要求有较高的量测精度 这类图可供选择的投影较多 各个国家常常根据本国的地图位置 区域形状 投影使用习惯 以及与陆地地形图协调一致等来选择投影 四 海图符号及要素表示 1 海图符号的概念及分类海图把海域及沿海陆地的各种信息依靠海图符号表达给用户 海图符号是海图作为信息传递工具所不可缺少的媒介 具有 能对客观事物进行不同程度的抽象 概括和简化 赋予海图极大的表现能力 提高海图的应用效果 按分布范围 海图符号可分为 点状符号 线状符号 面状符号按符号的尺寸与海图比例尺的关系 海图符号可分为 依比例尺符号 半依比例尺符号 不依比例尺符号 2 海图图式世界各国航海图的生产都对海图符号有统一的的规定 即 海图图式 它包含了绘制航海图的全部符号和缩写 也是绘制其它海图的基本符号 海底地貌 大陆边缘 大洋盆地 大洋中脊 海底地貌单元表 第二节海底地形测量 海底地貌组成 1 大陆架大陆架是指从海岸起 在海水下向海底延伸的一个地势平缓的海床 大陆架范围内海水的深度一般在20 550米之间 全世界大陆架的面积约占地球面积的5 3 约占海洋总面积的7 5 大陆架的地质结构与相邻的大陆一致 其海底地貌是由原来陆地上的地貌沉溺于海水之下构成的 大陆架上大多蕴藏着丰富的石油 天然气和其他矿物资源 一 海底地貌组成 2 大陆坡大陆坡是大陆架外缘以下坡度较陡的区域 在地形上 它是大陆的边缘 是大陆向大洋过渡的地区 它的坡度为4 7 有时可以达13 14 在大河口外的大陆坡 坡度较缓 仅为1 2 左右 大陆坡的深度为200 2400米 其平均宽度为40 50千米 世界上大陆坡的面积占海底总面积的12 左右 大陆坡上最特殊的地形是海底峡谷 3 海沟和海盆海沟是位于两个板块之间的俯冲带上的海底深渊 它平行于两个板块的边界 多位于俯冲板块一侧 延长很远 如太平洋板块的周围就被深度达7000 11000米的海沟所环绕 海沟是大洋板块与大陆板块的汇聚边界 海盆是洋底下凹部分 并为海岭或海底隆起所分隔的盆地 盆地内覆盖着海底沉积物 主要是化学沉积物和生物沉积物 海盆海底地貌 4 海底火山和平顶山海底火山和平顶山都是一些深海底部相对孤立的区域 海底火山是岩浆物质沿着大洋壳的薄弱点向上喷发而形成 随着喷发的进行 火山不断增高 如果露出水面 就形成火山岛 如果海底火山出现于海面附近 其顶部被波浪夷平 成为平顶山 平顶山大量出现在太平洋中部 在印度洋底也有 海底地形测量是测量海底起伏形态和地物的工作 是陆地地形测量在海域的延伸 按照测量区域可分为海岸带 大陆架和大洋三种海底地形 特点是测量内容多 精度要求高 显示内容详细 二 海底地形测量 海底地形测量的程序 测线布置 海上定位测量 水深测量 1 测线布设测线是测量仪器及其载体的探测路线 分为计划测线和实际测线 一般布设为直线 海上测线又称测深线 确定测线布设的主要考虑因素是测线间隔和测线方向 布置测线目的 1 能够采集到海区内足够的海底地形测量数据 2 反映海底地形地貌起伏状况 3 发现海底特殊目标 1 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 总之 以满足需要又经济为原则 我国是规定图上主测深线的间隔为10毫米的情况下 根据上述原则确定海区的测图比例尺 2 测深线方向测深线方向是测深线布设所要考虑的另一个重要因素 测线方向选取的优劣会直接影响测量仪器的探测质量 选择测深线布设方向的基本原则如下 有利于完善地显示海底地貌 有利于发现航行障碍物 有利于工作 依据不同的水域情况测深线可以有三种布设方式 垂直于水流轴线方向 侧深线垂直于水流方向 使测深线正好通过地貌变化比较剧男和有代表性的地方 有利于全面如实地反映测区的水下地形 这是最常用的方法 与水流轴线成45 通常用于狭窄水道和可能存在礁石 水下沙洲或其它障碍物地区的水深测量 由于斜距大于平距 因而它比垂直于水流轴线的测深线容纳的水深点更多 有利于反映狭窄水道的地形 辐射线方向 大多用于岛屿的延伸部分或孤立的岛屿周围的水域 图中所示的是岛屿的山峡角周围的测深线布设成辐射线的形式 幅射线方向布设使测深线间距内密外疏 不仅有利于暗礁 浅滩的发现 而且近岛部分水深点较密 也有利于选择适宜的靠船及登陆地点 3 测深线上水深点的间距总的原则是以较少的水深点 能最大限度地如实反映测区水下地形 水深点间距一般意义上0 6 1 0cm 岸边及深度变化显著的地段 可以加密到图上的0 4 0 6cm 平坦且变化小的地区可放宽到图上的1 0 1 5cm 2 水位观测内于水面是不断变化的 所以在测量水深的同时 须进行水位观测 确定深度基淮面与航行基准面以及为水深测量提供水位改正值 1 水位站的设立水位站可分长期站 短期站和临时站三种 长期站指诸如吴澈 青岛等地长期进行水位观测的水位站 短期站一般进行一月或数月的水位观测 临时站一般进行一天或数天的水位观测 水位站宜选择风浪较小 来往船只较少能牢固树立水尺的地方 这样可提高水位观测的精度 也可避免水尺被风浪刮倒 被船撞倒的情况出现 2 水位观测和水准联测 水位观测观测时间 为计算深度基准面提供水文资料的水位观测 必须昼夜连续观测30天以上 水深测量时 水位观测应与测量水深同时进行 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 l0cm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 在受潮汐影响的水域 一般每隔10 30min观测水位一次 水准联测在水位站附近一般都布设有一个或若干个水准点作为水位站的水尺零点高程的引测和定期检核的基准 水尺零点高程的引测 视其精度一般可按四等水准或图根水准联测 3 垂直基准 海洋垂直基准分类高程基准高程基准是陆地高程的起算面 它通常取为某一特定验潮站长期观测水位的平均值 长期平均海面 即定义该面的高程为零 因此具有参考面的意义深度基准海洋测量中常采用深度基准面 深度基准面是海洋测量中的深度起算面 不同的国家地区及不同的用途采用不同的深度基准面 水深测量通常在随时升降的水面上进行 因此不同时刻测量同一点的水深是不相同的 这个差数随各地的潮差大小而不同 在一些海域十分明显 为了修正测得水深中的潮高 必须确定一个起算面 把不同时刻测得的某点水深归算到这个面上 这个面就是深度基准面 深度基准面通常取在当地多年平均海面下深度为L的位置 求算深度基准面的原则 是既要保证舰船航行安全 又要考虑航道利用率 由于各国求L值的方法有别 因此采用的深度基准面也不相同 有理论深度基准面 平均海面 平均低潮面 最低低潮面等 中国在1956年以后采用理论深度基准面 即理论最低潮面 理论深度基准面又称理论上可能最低潮面 其计算方法是由弗拉基米尔斯基提出的由八个分潮叠加计算相对于长期平均海面可能出现的最低水位 4 水位改正在水下地形测量中 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 这一要求难以做到 在实际工作中 只能利用附近水位站观测的水位在保证测深精度的前提下 控制一定的范围 在有效控制范围内 采用有关站的水位资料进行水位改正 其误差不超过测深精度 这种方法称直接改正法 直接改正法当测区在某一水位站的控制范围内时 可根据该站的水位资料进行直接改正 3 测深点的定位 海底地形测量时 测船以均勾的速度行驶在测深线上 并按规定的间距进行水深测量 用GPS或无线电 声纳等确定点的平面位置 4 海底地形成图 1 海底地形图是用等深线表示海底起伏状况且详细表示海底底质 礁石 海底管线等人工地物和其他基本地理要素的海图 海底地形图的表现形式一般可分为二维等深线图和三维海底地形立体图 2 比例尺海底地形图的基本比例尺为1 5万 1 25万 1 100万 根据需要也可制作其他非基本比例尺的图幅 3 投影1 25万及更小比例尺图采用墨卡托投影 基本比例尺图采用统一基准纬线30 非基本比例尺图以制图区域中纬为基准纬线 基准纬线取至整度或整分 4 海底地形图主要内容 控制点及高程点在各种比例尺图上 表示等级较高的控制点和高程点 中国大陆地区控制点不区分等级 均以高程点符号表示 港 澳 台及外国地区控制点按资料表示 高程不足10m的 注记精确到0 1m 大于10m的 注记整米数 小数舍去 位于干出滩上的控制点或高程点不表示时 应保留地物 陆地方位物a 在比例尺大于1 25万的图上 应表示突出建筑物 烟囱 纪念碑 宝塔 水塔 碉堡 电视塔等 b 在1 50万及更小比例尺图上 陆地方位物一般不表示 c 陆地方位物尽量用符号表示 如无相应的符号 可用圈形符号加类别名称注记表示 水系在各种比例尺图上 表示较大的通海江河和作为国境线的河流 以及较大的运河 沟渠 湖泊 图上面积大于100mm2的盐田以及大于600mm2的沼泽地 陆地地貌 在比例尺大于1 25万图上 表示沿海的下列地貌要素 a 沙地 岩峰 独立石 火山石 b 图上面积大于200mm2的分熔岩流 冰川 c 图上长度大于10mm的陡石山 陡崖 1 25万及更小比例尺图上 上述地貌要素不表示 海岸和岛屿a 海岸线在各种比例尺图上 都应详细 准确地表示海岸线 海岸线的化简 应在保持主要特征点位置准确并能反映出其自然弯曲程度的前提下 遵循扩大陆地 缩小海域的原则 对图上直径小于0 5mm的弯曲可以概括 对于突出的角 嘴 头等 应正确保持其原有特征 表示困难时可夸大表示 在1 25万及更大比例尺图上 应区分实测岸线和草绘岸线 并区分海岸性质 其他比例尺图上 均以实