《海洋测绘技术》课件 第1章 海洋测绘概述

第一章海洋测绘概述海洋与海洋测绘海洋海洋概述世界海洋新格局中国近海概况我国海洋开发的历史及现代海洋开发的现状

海洋测绘涵义、地位及作用特点及精度要求海洋测量与其它学科的关系海洋测绘任务、内容及技术要求海洋测量的发展及现状二十一世纪建设海洋强国的内涵及其对测绘保障的需求

海洋是地球表面包围大陆和岛屿的广大连续的含盐水域。由作为海洋主体的海水水体、溶解和悬浮其中的物质、生活于其中的海洋生物、邻近海面上空的大气、围绕海洋周缘的海岸和海底等部分组成的统一体。但通常人们所称的海洋，仅是指作为海洋主体的广大连续水体。海洋的中心部分称为“洋”，边缘部分称为“海”。1.1海洋

海洋面积占地球总面积的71%，海洋是人类的生命摇篮、现代社会的交通要道，也是地球上的资源宝库。地球表面海陆分布极不平衡：地球表面总面积=5×108km2

海洋面积=3.61×108km2

比例=70.8%

陆地面积=1.49×108km2

比例=29.2%

海陆面积之比=2.5：1南北半球海洋和陆地占全球面积的比例见下表。海洋比例%陆地比例%北半球60.7（42.1）39.3（66.1）南半球80.9（57.9）19.1（33.9）1）括号内数字为南、北半球的海洋和陆地分别占其总面积的比例

2）无论如何划分地球，任一半球海洋比例均大于陆地比例

3）海洋是相通的，而陆地则是相互分离的地球上的海陆分布海洋的分布特征海洋面积是陆地面积的2.5倍；海水体积是地球体积的1/800；海洋平均深度是地球半径的1/1600；北半球海洋面积占60.7%，南半球占80.9%；北半球45-70°N之间，陆地面积大于海洋面积；南半球只有80°S以南为大陆，其余绝大部分为洋；北半球以北冰洋位为中心，大陆环形分布，南半球以南极洲为中心，海洋环形展布。海洋的中心部分称为“洋”边缘部分称为“海”。海洋中心主体叫洋，边缘附属部分称海海洋海洋海的面积小得多，只占海洋总面积的11%；海的水深平均较浅，平均水深一般小于3000米，有的甚至只有几十米深海受大洋流系和潮汐的支配；海与陆地接边，受大陆影响大，海洋要素随季节变化大，海水透明度较差。海底地壳为陆壳性质；大洋的面积大；约占海洋总面积的89％，大洋深度大，平均水深一般都在3000米以上，大洋有独立的洋流和潮汐系统，大洋离陆地较远，受陆地影响小，水温、盐度等要素比较稳定，海水的透明度大；洋底地壳为洋壳性质；海的分类海边缘海：一边以大陆为界，一边以岛屿、半岛为界与大洋分开。陆间海：界于大陆之间，有海峡与外海或大洋相连。内陆海：深入大陆内部的海，海洋状况受大陆影响。边缘海陆间海与内陆海全球四大洋太平洋大西洋印度洋北冰洋四大洋及其分布四大洋的分布图与海洋相关的概念海湾海湾是指洋或海延伸进入大陆部分的水域。其深度逐渐减小。海湾中海水的性质与其相近的洋或海中水的状况相似。由于海湾不断变窄、变浅，因此容易发生最大的潮汐。海峡海峡是指海洋中相邻海区之间宽度较窄的水道。海峡地区海洋状况的最大特点是潮流速度很大。海峡有深有浅、有宽有窄，它们是连接洋与洋、洋与海、海与海的咽喉。

海岸:是陆地与海洋相互作用、相互交界的地带。海岸可分为海、陆之间现今正在相互作用着的现代海岸，和过去曾经相互作用过的古代海岸两种。海岸，海岸带，海岸线海岸带海陆交互的地带，其外界应在15—20米等深浅一带，这里既是波浪、潮流对海底作用有明显影响的范围，也是人们活动频繁的区域。海岸带的内界，海岸部分为特大潮汐（包括风暴潮）影响的范围。河口部分则为盐水入侵的上界。海岸线：近似于平均大潮、高潮的痕迹所形成的水陆分界线。海岸线可根据海岸植物的边线、土壤、植物的颜色、湿度、硬度以及流木、水草、贝壳等冲积物来确定。在地图上，人们为了明显起见，把海洋和陆地用一条界线截然分开，并亦把这条海水和陆地相交的界线称之为“海岸线”。

海洋概貌海底两个主要组成部分图大陆与大洋连接的边缘地带。大陆周围被海水淹没的浅水地带，是大陆向海洋底的自然延伸。陆架外缘陡倾的全球性巨大斜坡，其下限为坡度突然变小的地方从大陆坡下界向大洋底缓慢倾斜的地带。海洋地形通常分为海岸带、大陆边缘和大洋底三个部分。

海岸带海岸：海滩：水下岸坡：高潮线以上狭窄的陆上地带，大部分时间里裸露于海水面之上，仅在特大风暴潮时才被淹没，故又称为潮上带。高低潮之间的地带，高潮时被水淹没，低潮时露出水面，故又称为潮间带。低潮线以下直到波浪作用所能到达的海底部分，又称为潮下带。大陆边缘是大陆与大洋连接的边缘地带也是是大陆与大洋之间的过渡带，通常由大陆架、大陆坡、大陆隆及海沟等组成。大陆边缘海沟深度通常大于6000米，多数海沟分布在太平洋四周海沟：大陆边缘底部狭长的海底陷落带。大洋底是大陆边缘之间的大洋全部部分，由大洋中脊和大洋盆地构成。大洋底大洋中脊大洋中脊：是贯穿世界四大洋、成因相同、特征相似的巨大海底山脉系列。大洋盆地：大洋中脊和大陆边缘之间的宽广洋底。海洋资源以及与人类生存和发展的关系海水是一种密度比空气大得多，且有较大热容量、流动性和反射率很低的物质、因此地球上的海洋，实际上起到了巨大的太阳能“吸收器”、“分配器”和地理外壳的“调节器”的作用。海洋中储存了丰富的海洋能、矿物资源和生物资源。比高出海平面的陆地的体积大14倍的海水，它控制着自然界的水循环，对地球上的生态环境产生绝对的影响。

海洋潮汐发电

海潮的涨落、潮流和由风引起的波浪中都蕴藏着巨大的能量。海洋能指海水中包含的矿物资源、海底表面沉积的矿物资源和海底各种地质构造中埋藏的矿物资源的总称。海洋矿物资源海底石油的储藏量可能和陆上石油的储藏量相等，且近年来在增加。除石油之外，值得注意的是在大洋底广泛蕴藏着锰结核矿，其埋藏量大于陆上的埋藏量若干数量级，况且其埋藏量还逐年在增长。元素名埋藏量（吨）与陆地埋藏量之（倍）结核生长量（吨/年）Mn358

101240001.3

104Fe207

101241.4

104Co5.2

101250000.36

104Ni14.7

101215000.102

104Cu7.9

10121500.105

104海底锰结核矿蕴藏量

海洋生物资源海洋中有大量的鱼类和海藻类植物可供人类食用，而水产生物资源的一大特点是即使进行高效率的捕获，也不致于导致资源的枯竭，因为鱼种是一种自新生的资源。海藻类植物的繁殖速度也是相当快的，它们也可以为人类提供数量可观的食品。综上所述，海洋的存在对人类的生存产生着巨大的影响，尤其是随着世界人口不断的增长，陆上资源日渐枯竭，因此人类必须到大陆以外寻求新的资源来源。

世界海洋新格局随着人类文明、科学技术的发展，人们逐渐认识到在海洋中储藏着无数的海洋生物资源、海洋矿产资源和海洋中可被利用的各种能源。一些沿海国家纷纷提出扩大领海范围的要求。即使—些内陆国家也提出了海洋资源的共有问题，鉴于上述情况，有关海洋法的制订工作，就成为当今世界上一项严重的政治任务。自第二次世界大战以来，经历了将近30年的时间，终于在1982年11月由联合国组织有关国家和组织，起草的《海洋法公约》已在牙买加蒙得哥湾开放签字，自此，世界海洋的新格局已经形成。内海：亦称内水，指领海基线以内的水域。领海：为沿海国的主权及于其陆地领土及其内水以外邻接的一带海域，在群岛国情形下则及于群岛水域以外邻接的一带海域。毗连区：为一种毗连国家领海并在领海外一定宽度的、供沿海国行使关于海关、财政、卫生和移民等方面管制权的一个特定区域。大陆专属经济区：为领海以外并邻接领海，介于领海与公海之间，具有特定法律制度的国家管辖水域。公海：指沿海国内水、领海、专属经济区和群岛国的群岛水域以外不受任何国家主权管辖和支配的全部海域。国际海底区域：国家管辖海域范围以外的海底、洋底及其底土。大陆架：指沿海国陆地向海的自然延伸部分，又称陆架、陆棚、大陆棚。我国海洋开发的现状在世界航运界，不单有万吨级的远洋海轮，现在已发展到具有几十万吨甚至上百万吨级的超级远洋海轮。深潜的潜艇研制成功并投入使用。深水钻探的能力和提取海底石油的能力在迅速的提高。已有精确定位的技术。海底电视、水下相机、多波束技术和高精度测深侧扫声纳技术的发展和应用这些新技术，极大的促进了我国海洋勘测和调查事业的发展。谢谢！

一切海洋活动，无论是经济、军事或科学研究，像海上交通、海洋地质调查和资源开发、海洋工程建设、海洋疆界勘定、海洋环境保护、海底地壳和板块运动研究等，都需要海洋测绘提供不同种类的海洋地理信息要素、数据和基础图件。因此，可以说，海洋测绘在人类开发和利用海洋活动中扮演着“先头兵”的角色，是一项基础而非常重要的工作。1．2

海洋测绘海洋测绘是海洋测量和海图绘制的总称，其任务是对海洋及其邻近陆地和江河湖泊进行测量和调查，获取海洋基础地理信息，编制各种涉海工程图、海图和航海资料，为航海、国防建设、海洋开发和海洋研究服务。海洋大地测量、水深测量海洋工程测量海底地形测量障碍物探测水文要素调查海洋重力测量海洋磁力测量海域使用测量海洋专题测量和海区资料调查各种海图、海图集、海洋资料的编制和出版，海洋地理信息的分析、处理及应用。海洋测绘的主要内容有：海洋测绘的现状水深测量(单波束，模拟记录，人工量取，手工定位，人工绘图—数字式测深，自动导航定位，数据采集，内外业处理一体）。多波束，侧扫声纳，浅地层剖面仪。定位(双曲线，光学，人工—卫星定位，GPS，GLONASS，双星，GALLIO）。海岸地形测量(平板测量，平板+全站仪，RTK/DGPS，航空摄影方法）。重力测量、控制测量1.实现了从模拟测绘到数字化自动化测量作业模式的根本变化海洋测绘的现状

2.水深测量方式实现了由点到面的飞跃

回声测深（20世纪30年代，测杆测锤—50年代，回声测深仪—90年代，多波束测深系统）。遥感测深（SAR，可见光）

机载激光测深（1968年美国，1976年加拿大，1980年瑞典，1972年澳大利亚，1996年华中科技大学，2002年上海光机所）。海洋测绘的现状3.从单一要素测量发展到综合性测量,测量要素越来越多样化

20世纪70年代以前(测深)。

80年代以后(水深、重力、侧扫声纳)。近年来（双频测深仪，淤泥质海港适航航道）目前(中远海测量船，综合调查船，水深、重力、磁力、侧扫声纳、浅地层剖面仪、水文气象设备)。传统（船载，速度慢、效率低、耗费大）。80年代以后（航空摄影测量，机载激光测深；卫星遥感测图、海洋遥感、气象遥感、卫星测高，）。目前（船载测量，卫星遥感，航空摄影测量，机载激光测量）。海洋测绘的现状建国以来，尤其是80年代以后，成绩斐然，理论成果与应用研究成果大量出现。专著日多，论文俱增。主要体现有：水位改正方法、声速改正方法、基准面建立与传递、异常数据定位与剔除、重力场研究、多波束数据处理、侧扫声纳数据处理、等等。海洋测绘的现状4.基础理论与应用研究迅速发展综合测量船的出现—实时、规范。水深测量、GPS验潮。海洋重力测量实时处理系统。海洋磁力测量。海岸地形测量海洋测绘的现状5.信息获取趋向实时化、规范化

数字重力模型分为格网模型、球谐模型、质点模型。

20世纪90年代初，沿海与太平洋西北部5′ⅹ5′

格网。目前全球海洋2′ⅹ2′格网。球谐模型：20、22、50、180、360、720、1440、1880。质点模型：虚拟分布于Bjerhammar球上的扰动质点类等效地代替地球的实际异常场源。海洋测绘的现状6.海洋重力场数字型信息产品趋于多样化7.测量设备向智能化、数字化方向发展，测量搭载平台向多功能、大型化、综合型发展。海洋测绘的现状

数字式深海智能化测深仪、验潮仪、声速仪、中远海测量船，海洋综合调查船。

8海图生产完成了由手工绘制向机助制图的转化传统的海图制图完全由手工作业完成，随着机助制图技术的不断完善，已在很大程度上提高了机械化的水平。目前，扫瞄技术、模式识别技术和栅/矢变换的一系列先进技术进一步推动了海图生产的自动化步伐。

海洋测绘的现状

9海洋测绘数据库已经建成海洋测绘第一期数据库经过多年的建设已经完成。共建成1：15万到1：100万比例尺海图数据库7个，此外还有航海通告数据库、航标数据库、海域地名数据库、控制点数据库等。发行500多套数字海图。目前，海洋测绘数据库第二期工程已经开展，主要是应用国际S-57格式，对一期数据库进行更新完善，建立专题数据库。海洋测绘的现状海洋测绘的特点（1）海洋测量中三维坐标（X、Y、H）须同步测定，即平面位置和深度同步测定（2）海洋测量中作业距离较大，海洋无线电测距一般必须采用低频电磁波，水下测量采用声波作为信号源（3）海洋测深受潮汐、海流和温度的影响，必须考虑这些因素对测量结果的改正（4）海洋测量在不断运动着的海水面上进行，具有动态性，必须考虑四维性（5）海洋测量无法进行重复观测，为了提高测量精度，必须采用多套不同的仪器系统进行测量，从而产生同步多余性（6）采用的垂直基准不同（7）海洋测量观测条件比较复杂，观测精度相对较低海洋测绘与其他学科的关系科学性任务一是为研究地球形状提供更多的数据资料。二是为研究海底地质的构造运动提供必要的资料。三是为海洋环境研究工作提供测绘保障。1海洋测绘的任务和分类2、实用性任务关于海洋测量的实用性任务，主要指的是对各种不同的海洋开发工程，提供它们所需要的海洋测量服务工作。主要包括：海洋自然资源的勘探和离岸工程；航运、救援与航道；近岸工程；渔业捕捞；其它海底工程。海洋测绘的任务和分类海洋测绘任务科学性任务实用性任务海洋磁力测量海洋重力测量海水面测定海洋控制测量海洋定位测量海洋测深海底地形勘测海洋制图研究地球形状研究海底地质构造运动海洋环境研究的测绘保障海上划界其他海底工程渔业捕捞近岸工程航运救援航道自然资源勘探和离岸工程物理海洋测量几何海洋测量海洋测绘的任务和分类根据不同的工作内容，可将海洋测量分成如下8种：海洋重力测量；海洋磁力测量；大地控制与海底控制测量；定位；测深；海底地形勘测和制图等。海洋测绘的任务和分类海洋重力测量海洋重力测量的目的在于研究地球的形状和内部构造、勘测海洋矿产资源和保证远程导弹发射提供海洋重力数据。海洋重力测量可分为：海底重力测量；航海重力测量；卫星重力测量。（1）海洋重力测量重力测量即在海上测量重力加速度的工作。海洋重力测量的目的在于研究地球的形状和内部构造、勘测海洋矿产资源和保证远程导弹发射提供海洋重力数据。海洋测绘的任务和分类（2）海洋磁力测量海洋磁力测量是测定海上地磁要素的工作，是研究地球物理现象、海洋资源勘探以及海底宏观地质构造的有力手段之一。。海底磁力测量的主要目的在于寻找与石油、天然气有关的地质构造和研究海底的大地构造。海水面的测定海水面的测定包括海面形态的测定和平均海水面的确定。前者对海洋测量和海洋科学的研究有着重要意义，而后者却对大地测量有着重要的意义。大地控制和海底控制测量大地控制测量与以往所用的理论和原理相同，而海底控制点的布设一般使用3个或4个一组的应答器通过声学测距的办法来建立海底控制。定位精确地确定海洋表面，海水中和海底各种标志的位置称为海洋定位。在海洋中对航行中的船舶的定位主要采用GPS卫星定位的方法。测深在船体上进行海底地形测量，主要问题是如何测出水体的深度。目前根据海水的物理特性，一般采用以船上发射声波，使其传递到海底再反射回来，在船上接收，以获得测量成果。海底地形地貌及地质测量海底地形测量是测量海底起伏形态和地物的工作。特点是测量内容多，精度要求高，显示海底地物、地貌详细。海底地质探测是对海底表面及浅层沉积物性质进行的测量。海底地形测量及地貌、底质探测海