海岛测绘工程

1、海岛（礁）测绘工程摘 要：本文主要论述了国家海岛（礁）在维护国家权益及海域划界、海洋资源开发、 保卫国家安全和旅游资源的开发等诸方面的作用和地位。从而论述了海岛（礁）位置和面积 是国家重要的基础地理信息数据，获取该数据是测绘工作者光荣职责和神圣使命，是历史赋 予测绘工作者在21世纪为国家经济社会持续发展而做出的最显著的工作之一。关键词：海岛（礁）测绘基础地理信息“数字中国”是基于地理信息的中国国民经济和社会的信息化，是指对中国的一切自然 资源与人文社会现象在空间位置上的统一的数字化表示，对于全面、深刻地了解国情，更科 学地制定经济发展战略具有十分重大的意义。“数字中国”是一个庞大而复杂的信息系

2、统， 需要全国陆地、海洋和领空的地理空间数据以及与人类知识与活动相关的非空间经济社会数 据。海岛（礁）测量数据在构成“数字中国”中占有极其特殊的地位，是国家重要的基础地 理信息。根据1982年发布的国际海洋法公约规定:“海岛是四面环水并在高潮时高于水 面的自然形成的陆地区域”。我国2010年3月1日实施的中华人民共和国海岛保护法定 义海岛“是指四面环海水并在高潮时高于水面的自然形成的陆地区域”，海岛属于陆地，海 岛是茫茫大海中的陆地。当我们从高空俯视我国的渤海、黄海、东海和南海时，会发现在这 浩瀚无垠的海洋中，有这样众多突出海面的陆地。它们大小不一，星罗棋布，形态各异，姿 态万千，这就是我国海

3、洋中的岛屿，简称海岛。它们巍然矗立在我国的海面上，形成一道海 上的“万里长城”，是海上天然的屏障。这些海岛是国防的前哨，是海洋资源开发的基地， 也是对外开放的“窗口”。海岛（礁）是划分海域疆界的重要依据海岛（礁）是领海基点最理想的设置点。领海基线是国家内水与领海的分界线，领海基 线向大陆的一侧为内水，领海基线向海域方向一侧12海里是领海。领海基点的设置关系到 国家的主权。依照联合国海洋法公约的规定，领海基线确定一般分为正常基线法和直线 基线法。采用直线基线法确定的领海基线，即在大陆沿岸向海最突出的地方，或海岸附近的 岛屿外缘确定若干个点作为基点。将相邻两点连为直线，从而形成一条沿着海岸一般走向

4、的 折线，故又称为折线基线。我国就是采用直线基线法确定的领海基线。1996年5月15日， 发表的中华人民共和国领海基线声明有关大陆领海部分49个基点，绝大部分就是用海岛 （礁）作为基点的。领海基线又是划分专属经济区的起算线。随着新的国际海洋法律制度的建立，已彻底打 破了以往领海以外为公海的传统海洋格局，从而形成了领海基线以内的水域为内水（内海）， 基线以外依次为领海、毗连区、专属经济区和大陆架、公海、以及国际海底区域的世界海洋 新格局1。联合国海洋法公约第五十七条规定：“专属经济区从测算领海宽度的基线起， 不应超过二百海里”。在专属经济区内，沿海国家享有一切自然资源，包括生物资源和非生 物资源

5、的主权权利；从事经济性开发和勘探，如海水、海流和风力生产能的其他权利，以及 人工岛屿、设施和结构物的建造和使用，海洋科学研究、海洋环境保护等方面的管辖权。岛屿在海域划界中具有重要的地位，联合国海洋法公约根据其岛屿面积大小，自然 地理位置，以及是否适合人类居住等因素，分别赋予岛屿拥有各类海域的权利。联合国海 洋法公约第121条规定：岛屿可拥有自己的领海和毗连区，并且除不能维持人类居住或其 本身的经济生活的岩礁之外，还可以拥有自己的专属经济区和大陆架。正是海岛（礁）在海域划界中占有极其重要的地位，海岛（礁）逐渐成为各国争夺海洋 权益、扩大资源开发的焦点。2007年，美国、俄罗斯、加拿大、挪威、丹麦

6、等国将海洋权 益争夺扩大到了北冰洋海域。近三十年来，越南、菲律宾、马来西亚陆续武装占据了我国南 沙群岛44个海岛（礁），其目的就是侵占分割我南沙海域，以便非法掠夺我南沙海域资 源。日本为了在海上“圈地”，在距日本东京西南1740千米的无人居住的珊瑚礁冲之鸟岛， 实施人工造岛，并在人工岛上建生活设施和大型港湾。我国主张管辖的海域约300万平方千 米，其中相当大一部分是以海岛（礁）为基点来确定的。国际海洋法及海域划界实践表明， 除非相邻国家之间另有协议，在划中间线时所有海岛（礁）应予以考虑。我国南海诸岛特别 是南沙群岛的主权不仅关系到群岛的岛、洲、礁、沙、滩的主权归属，而且关系到南沙群岛 周围广阔

7、海域的管辖权及其自然资源权益的获得。为此，建立与陆地一致的海岛（礁）测绘基准，精确测定海岛（礁）位置，测制海岛大 比例尺地图，准确掌握我国海岛（礁）的总体分布及其周边资源环境地理特征，是解决领海 及海洋资源争端和外交谈判，维护国家主权和海洋权益的基本依据。二海岛（礁）是海洋资源开发的基地在整个地球上，海洋覆盖着整个地球面积的71%，它蕴藏着极其丰富的资源可供人类使 用。据专家预测，按年耗量2.5%累计，陆地主要资源只够用百年左右。海洋无疑将成为未 来人类生存和发展的主要开发领域。据测算，在深海和大洋底，蕴藏着约3Tt的金属结核 资源。仅太平洋内，锰的矿藏量相当于陆地储量的52倍；镍的矿藏量相当

8、于陆地储量的83 倍；铜的矿藏量相当于陆地储量的9倍；钻的矿藏量相当于陆地储量的359倍。海洋上的石 油储量更是令人鼓舞，现已探明的就接近全球储量的一半。本世纪初，海洋石油的产量将达 到1.3Gt，占全球石油总产量的40%以上。另外，由海水流动产生的能量和海洋生物资源更 是取之不尽。丰富的海洋资源是解决诸如人口膨胀、陆地资源匮乏和环境污染等人类目前所面临的一 系列问题的重要途径之一。开发和利用海洋资源已成为人类的共识，21世纪将是全世界大 规模开发利用海洋资源、扩大海洋产业、发展海洋经济的新时期。我国位于太平洋西岸，东、南两面濒临渤海、黄海、东海、南海，海岸线总长度超过 32000km，其中大

9、陆海岸线长超过18000 km，岛屿岸线长14000km，面积在500m2以上的海 岛（海南岛本岛和台湾、香港、澳门等所属岛屿外）共有近7000个。中国专属经济区和大 陆架处在中、低纬度，南北纵跨热带、亚热带、温带三大气候带，自然环境和资源条件优越。 我国主张管辖的海域面积约300万平方千米，中国近海及管辖海域蕴藏着丰富的海洋资源。 党的十六大提出了 “实施海洋开发”3战略，正是为我国现代化建设和经济、社会可持续发 展而做出的英明决策。人类开发利用海洋的过程，是一个由海岸向近海，再由近海向外海及大洋的推进过程， 在这一过程中，海岛（礁）就成为海洋开发的重要基地和走向外海及大洋的“岛桥”。在茫

10、茫的大海中，海岛（礁）无疑是海洋各类资源开发最理想的生产、生活基地或资源深加工基 地。精确测定海岛（礁）位置，测制海岛地形图，是发展海岛经济的前提条件，是实施海洋 开发的重要保证。准确掌握海岛（礁）位置、分布及其他基础地理信息，有利于加强对海洋 国土资源利用的调控能力，科学把握海洋强国战略的整体布局，对促进海洋资源科学、合理 的分配，推动海洋经济快速、有序、可持续发展具有深远的影响和重要的战略意义。三海岛（礁）是国家安全的屏障海岛（礁）不仅是海上航行船只的参照物和地标，控制海洋交通线及其附近海域，还可 以屯驻大量兵力，成为不沉的航空母舰。荒岛荒礁可以用于武器试验。第二次世界大战中太 平洋战争几

11、乎就是一场海岛争夺战。这场战争开始于岛屿的战略偷袭，结束于对海岛的战略 轰炸。中国近代史是一部中华民族屈辱史，1840年至1940年的100年中，帝国主义列强从海 上入侵我国479次，规模较大的84次，入侵舰船1860多艘，兵力47万多人，迫使清朝政 府签订不平等条约50多个。帝国主义列强从海上打破国门后进行烧杀掠抢，成千上万的中 国人残死在它们的屠刀下，中华民族几千年的文明遭到践踏、数不尽的财富被掠夺。历史的 教训告诫我们，在广阔的海域建立牢固的钢铁长城，是国家安全的需要。我国星罗棋布的众多海岛（礁）是国家安全的天然屏障，是控制海洋、支撑海洋战略通 道的骨干，是军事活动的有力依托。海岛（礁）

12、既可作为军事训练、武器试验和军事基地建 设的理想场所，也是军事斗争的前沿阵地。由海岛组成的岛弧或岛链，恰如日夜镇守海防的 卫士，构成了我国海上的天然国防屏障。如长山列岛、庙岛群岛、舟山群岛、万山群岛和南 海诸岛，都是现代化国防要塞。海岛也是反击侵略和战略追击的前沿阵地。精确的海岛（礁）位置及地理信息对国防建设起着举足轻重的作用，对海上军事行动决 策、武器装备作战运用等具有重要影响，是保障国家制海权所必需的基础信息，是提高海防 现代化水平的重要保证。按照现代国防的特点，以海岛（礁）及海岸带基础地理信息为框架的海域数字战场环境是现代军事指挥自动化、武器攻击、战场监控、航行安全必备的信息平 台，也是

13、三军协同与部队机动的重要依据。海岛（礁）具有丰富的旅游资源随着经济高速发展，人们的生活质量普遍提高。大多数国家的企事业单位，现已普遍采 取了更加人性化的管理，带薪休假逐渐成为制度，度假旅游已成为人们生活中不可缺少的内 容。据国家旅游局发布2009年旅游经济运行报告，2009年，持续受金融危机影响，全球入 境旅游者人数下降5%左右，但我国旅游业总体保持较快增长，旅游总收入实现较大幅度增 长，预计全年旅游总收入约为1.26万亿元，比上年增长9%。其中，国内旅游市场持续快速 增长，2009年前三季度，国内旅游人数为14.3亿人次，比上年同期增长9.4%；国内旅游收 入7673亿元，增长15.4%。据

14、此预测，全年国内旅游人数约为19亿人次，比上年同期增长 11%；国内旅游收入有望突破1万亿元，增幅超过15%。2009年1月至11月，我国入境旅游 人数为1.15亿人次；入境过夜人数4645万人次；旅游外汇收入362.3亿美元。据此预测， 全年入境旅游人数约为1.26亿人次，外汇收入约为390亿美元。海岛（礁）具有丰富的旅游资源，如泰国普吉岛每年接待游客100多万人次，收入外汇 折合泰币70多亿铢，解决了大量人员就业，是泰国旅游业的重要支柱之一。澳洲大堡礁作 为巨大的海洋生物博物馆，奇异的水下公园而招来世界各地的游客，每年带来42亿澳元、 约合33亿美元的旅游收入。专家估算一旦大堡礁里的珊瑚礁

15、严重受损，澳洲失动了这一水 下公园，到2020年将会造成80亿澳元的经济损失，以及丢失1.2万个就业机会。我国海岛众多，且地处热带、亚热带和温带，大部分岛屿冬无严寒、夏无酷暑、四季分 明，这种气候对开展游览、海洋游泳、垂钓和其它海上活动十分有利。我国海岛气候宜人、 沙滩洁净、山石奇特、还有天然的生物乐园，这些都是发展海岛旅游业得天独厚的条件。我 国海岛自然旅游资源的特色是海岛景色风光秀丽，海湾沙滩水碧沙洁。如：大鹿岛、长山列 岛、蛇岛、菊花岛、曹妃甸诸岛、长岛列岛、烟台和威海市诸岛、青岛诸岛、海州湾诸岛、 长江口诸海岛、金山三岛、嵊泗列岛、岱山岛、普陀山、桃花岛、台州湾诸岛、洞头列岛、 南麂列

16、岛、海坛岛、湄州岛、厦门市诸岛、东山岛、南澳岛、珠江口海岛、湛江海岛、北部 湾海岛、海南省沿海诸岛和南沙群岛等，仅海南岛就有风景名胜资源点241处5。如果对这 些具有旅游价值的海岛资源进行开发整合，实现海陆联动、以岛带海，不但拓展了旅游市场， 带动国家旅游产业快速发展，为国民经济发展注入更大的活力，而且会改善和提高人民生活 质量，为构建和谐社会发挥巨大的作用。海岛（礁）基础地理信息有利于促进沿海经济社会的协调发展，对保护海洋和沿海地区 生态环境，缓解沿海地区人口、资源和环境压力，推进海洋环境灾害防治信息化具有重要的 现实意义，也是保障人民群众海上生产生活安全，发展海洋科技文化，拓展海洋旅游，改

17、善 和提高人民生活质量，构建和谐社会的重要保障。五获取海岛（礁）地理信息是测绘工作者的职 责由于我国海域辽阔，海岛（礁）众多，海岛（礁）精确的坐标和面积用常规的测绘方法 又无法准确的获取，致使建国60年来，我国对所管辖海域的岛（礁）从未进行全面测绘， 没有摸清国家海岛（礁）详细家底。1999年笔者参加南沙综合科学考察，采用GPS测量技 术对渚碧礁、永署礁、华阳礁、赤瓜礁和南熏礁等岛礁进行了精确定位们，经数据处理和坐 标化算，将测量成果转绘到1996年由国家测绘局、国家海洋局共同编制出版的南海海域最 新1:50万地形图上，发现测量成果与图上表示的岛礁位置相差较大，有的达1700m以上， 各岛（礁

18、）方位变化且无规律。因此，可以排除在编图中存在平移或系统误差的可能性。经 对产生的原因进行分析：空间大地测量技术是近二十年才得到广泛应用，而在未采用空间大 地测量技术之前，对于远离大陆的海岛，最精确的定位测量也只能采用简易天文测量方法。 由于海上测量不论从经费开支，还是测量困难程度都比陆地要大的多，获取测量数据很困难。 所以，在海岛实测资料很少的情况下，编制海洋地形图，只好大量采用以前有关海图资料， 有的海域图件资料可能还沿用上一世纪30年、40年代由航海者采用简易天文方法测量的成 果，由此产生较大的误差也就成为必然。上述例子不仅仅是几个海岛在海洋地形图上位置不 准确的问题，它反映出了我国没有

19、建立海洋大地控制网，绝大部分海岛没有实测，缺少精确 坐标的现实状况口。20世纪80年代，GPS测量技术的出现，给大地测量带来了革命性的变化，可以实现对 远离大陆的岛（礁）精确、快捷的定位。多年来我国测量工作者积极地跟踪、研究GPS技术， 并在导航、精确定位、形变监测、气象预报等领域广泛地应用了GPS测量技术。在测绘基准 建设方面，已完成了大陆GPS2000大地控制网的建设。当前，我国大地测量工作者完全有能 力采用GPS测量技术手段，在海岛上布设GPS大地控制网，并与大陆GPS大地网进行联测， 从而建立覆盖国家陆海国土面积的大地控制网，统一国家大地测量基准。卫星测高技术在我国多个单位进行了研究和

20、应用。卫星测高技术可获得2X2高分辨 率和厘米级高精度的海洋大地水准面，由此可反演出1至2毫伽精度的海洋重力异常，其精 度高于陆地重力测量推算的相应格网的平均重力异常。卫星测高技术为海域大地水准面的确 定及其与陆海大地水准面的拼接提供了必要的手段，可以保障各海岛与大陆具有统一的高程 起算系统。GPS辅助空中三角测量技术在我国已成熟并得到广泛应用，该项技术可以大大减少甚至 免除地面控制测量工作，从而为海岛航空摄影测量提供强有力的技术手段。此外，卫星像片 的获取，为海岛小比例尺测图提供了必要的资料来源。高光谱、高分辨率的卫星影像，为不 易/不宜到的岛礁周边浅水区域和海岸带区域的水深反演提供了基础。

21、机载LIDAR系统和无人机航摄系统的出现，使大范围大比例尺测图技术产生了历史的飞 跃。机载LIDAR系统是一种主动式对地观测系统，是20世纪90年代初投入使用的一门新兴 技术，该系统在三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破，为获取高时空分辨率地球空 间信息提供了一种全新的技术手段。LIDAR系统集激光测距技术、计算机技术、惯性测量装 置（IMU）/DGPS差分定位技术于一体，通过激光雷达传感器发射的激光脉冲经地面发射后 被LIDAR系统接收，能直接获取高精度三维地表地形数据，是对传统摄影测量技术的重要技 术补充。机载LIDAR系统与其他遥感技术相比具有自动化程度高、受天气影响小、数据生产 周

22、期短、精度高等特点，是目前最先进的能实时获取地形表面三维空间信息和影像的航空遥 感系统。无人飞机航摄系统是传统航空摄影测量手段的有力补充，在小区域和飞行困难地区 的高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，特别是小岛，即使在能见度差的情况下，“无 人机”能充分发挥全自动无人飞行、低空作业的高技术优势，获取高清晰数字影像。多波束测深和机载LIDAR测深系统的出现，完全改变了海洋地理环境测量的作业模式。 与传统的单波束测深仪相比较，多波束测深系统具有测量范围大、速度快、精度高、记录数 字化以及成图自动化等诸多优点，它把测深技术从原先的离散点线状扩展到面状，并进一步 发展到立体测图和自动成图，从而使海底

23、地形测量技术发展到一个较高的水平。多波束测深 技术经过二十多年特别是最近几年的飞速发展，其仪器设备不论是结构设计还是观测精度， 都已经达到相当成熟和相对稳定的阶段，不同类型仪器之间的性能差异也越来越小，目前在 国际市场上,几乎所有的商用多波束测深系统的观测精度都能达到甚至超过IHO S-44标准。作为浅水海底地形测量技术的一种补充手段,机载海洋测深系统将与传统的声学方法结 合使用，标志着我国未来航空遥感测量技术在海洋测量领域的应用和发展。测深和定位是海洋测量最基本的两项工作内容，随着卫星导航定位技术的快速发展和精 密测深系统的推广使用，海洋环境测量精度已经得到大幅提高。新技术不仅为海洋测量提供 高精度定位和深度信息，同时也拓展了获取海洋环境测量信息的技术途径。近年来，GIS技术在我国得到广泛应用，数字省区、数字城市的建设进展很快，这为海 岛基础地理信息系统的建设奠定了技术基础。综上所述，以GPS为代表的空间定位导航技术、多波束为代表的水深测量技术、机载 LIDAR为代表的海岸带地形测量技术，以