《海洋测绘技术》课件 史合印 第5-8章 海图绘制 -海域测绘

第五章海图绘制5.1绪论5.2海图的内容和形式5.3海图的类别划分5.4海图的数学基础5.5海图比例尺5.6海图的分幅与编号

5.7海图注记5.8海图符合及要素表示5.9海图编辑设计5.10海图制图综合5.11航海图制作5.12海底地形图制作5.1绪论

海图是海洋调查研究的成果，同时又是服务于海洋开发利用的工具。海图是以海洋为描绘对象的地图，经历了漫长的发展过程。古代比较著名的历史图中，相当一部分都是将河流、海陆分布作为重要内容来表示。这些原始的海图对航海的发展和世界海洋轮廓图的逐步认识发挥了重要的作用。

公元前3000－2000的古希腊和古罗马时期，随着航海事业的发达，地理知识不断丰富，海图也得到很大的发展。第五章海图绘制

13世纪出现相当精确的航海图――波托兰海图，为15、16世纪空前的航海探险事业提供了条件。在这个时期有更高精度和更便于航海中使用的墨卡托海图问世了。墨卡托投影海图的出现，是海图学史上继波托兰海图之后又一个里程碑。

16世纪，海图制图得到了迅速的发展。自此，世界海洋轮廓得到了准确的描绘，现代海图的雏型也在这个时期形成了。专题海图在17世纪后半叶问世了。

第五章海图绘制海图：波特兰海图第五章海图绘制发明现代航海图的人墨卡托(荷兰地图学家)GerardusMercator1512－1594于1538年绘制了第一张世界地图（左图），这是从北极的角度俯视绘制而成。第五章海图绘制我国几千年的文明史，航海事业也是源远流长。现存最早的古海图是《海道指南图》。明代是我国航海事业的鼎盛时期。明代郑和七次远航“西洋”，访问了亚、非30多个国家和地区。绘制了举世闻名的《郑和航海图》。清代早期的航海图基本上延续了明代航海图的形式，没有严格的数学基础，没有系统的水深数据。而到了清代中期以后，随着西方近代航海图的东传，以及外国人在华进行航海图测绘，我国绘制的航海图，在内容和形式上也逐渐发生了变化，向近代航海图发展。清代末期，中国所用海区的海图基本上都是外国人测绘的。民国时期，测绘的海图主要是航海图及江河水道图。第五章海图绘制墨卡托制作的中国地图《墨卡托-洪都拉斯地图集》的中国部分（1606年，地图上对中国的概念还很模糊）第五章海图绘制5.2海图的内容和形式海图的内容可以划分成数学要素、图形要素和辅助要素三大类。（1）数学要素数学要素是建立海图空间模型的数学基础，是海图内容中非常重要的要素，包括海图投影及与之有关的坐标网、基准面、比例尺及大地控制网。第五章海图绘制（2）图形要素海图图形要素是借助专门制定的海图符号系统和注记来表达的。不论制图者还是用图者，不仅都要具有认识客观实际的基本能力，即海洋地理知识，还应具有认识作为传输工具的制图语言­——海图符号系统的能力。（3）辅助要素辅助要素是帮助读者读图和用图的要素，虽只能起辅助和补充作用，但也是很必要的。第五章海图绘制5.3海图的类别划分

世界各国对海图的分类虽存在着较大的差异，但其共性主要表现为：①分类要有明确的分类标志，在整个分类系统中要使用同一分类标志。②分类要由总概念向分概念逐级过渡。③由总概念向分概念划分类别时，分概念的总和应等于总概念。④每一分类等级彼此之间应能明显区分，避免出现划入这类和那类两可的现象。⑤分类应考虑到稳定性，可扩展性。第五章海图绘制海图按用途分：通用海图、专用海图和航海图三大类。第五章海图绘制海图按内容可分为：普通海图、专题海图和航海图三大类。第五章海图绘制5.4海图的数学基础

海图数学基础系指海图的投影、比例尺、坐标系统、高程系统（基准面）、制图网及分幅编号等内容。海图数学基础中最重要，也是最复杂的问题是海图投影的问题。地图投影的理论完全适用于海图投影，但对于某些海图，由于其特殊用途和使用要求，需采用某些特定的投影。

第五章海图绘制一、地图投影第五章海图绘制直接建立在球体上的地理坐标，用经度和纬度表达地理对象位置建立在平面上的直角坐标系，用（X，Y）表达地理对象位置投影XY第五章海图绘制1、地图投影方式示意第五章海图绘制2、投影必造成变形长度变形面积变形角度变形将不可展的地球椭球面展开成平面，并且不能有断裂，则图形必将在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，故投影变形是不可避免的。第五章海图绘制地图投影变形的图解示例

（摩尔维特投影－等积伪圆柱投影）长度变形角度变形第五章海图绘制地图投影变形的图解示例

（UTM－横轴等角割圆柱投影）面积变形和长度变形第五章海图绘制2、投影分类变形分类：等角投影：投影前后角度不变等面积投影：投影前后面积不变；等距投影：投影前后长度不变变形投影面：圆柱投影：投影面为圆柱（包括椭圆柱）圆锥投影：投影面为圆锥方位投影：投影面为平面投影面位置：正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直相割或相切：相切投影：投影面与椭球体相切相割投影：投影面与椭球体相割第五章海图绘制第五章海图绘制投影的选择

投影选择是根据所编地图的特定用途、要求和制图区域的条件，选择一种最优投影，建立严格科学的数学基础，使地图最大限度地符合用图者的要求。投影选择的一般原则是：①充分考虑各种投影的变形特征，所选择投影的变形要尽可能小，并符合地图的用途；②单幅图选择投影时，要考虑与之配合使用的图的投影尽可能一致。③在保证上述要求的前提下，尽可能选择经纬网图形简单的投影，以便计算、展绘、作业和使用。④新编图的投影与基本资料图的投影尽可能一致或接近，以便作业、投影转换和保证成图精度。第五章海图绘制

投影选择的实质，是根据不同用途对地图投影变形特性有不同要求，来确定何种投影的问题。

所以，投影选择时需要考虑如下因素：（1）制图区域和地图比例尺的大小。

（2）制图区域的形状和地理位置。（3）地图的用途。（4）地图的内容。（5）地图的使用方式。除了上述影响外，地图出版方式、制图工作的便利等也是影响投影选择的重要因素。第五章海图绘制根据上述原则，给出各种海图的投影选择。

1、航海图的投影选择船舶航行时通常保持分段等角航行。因此，航海图的投影必须是等角的，墨卡托投影（等角正圆柱投影）具有这种性质，国际海道测量组织IHO要求航海图采用墨卡托投影。

2、普通海图的投影选择普通海图包括海底地势图（海区形势图）和海底地形图。这两类图比例尺不同，包含的地理区域不同，用途也不同，其投影的选择也必然会有差异。第五章海图绘制（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。第五章海图绘制3、专题海图的投影选择专题海图的内容很广泛，表示方法也很多。综合各国经验，与航海有关的各种专题海图，即航海参考图，应采用墨卡托投影编制。各种非航海用的专题海图，如只作为参考用，对限制投影变形没有特定要求时，也应尽可能采用墨卡托投影。第五章海图绘制3、墨卡托投影

——等角正轴圆柱（切、割）投影特点：1.没有角度变形——等角航线。2.经纬线都是平行直线，且相交成直角。3.经线间隔相等，纬线间隔从基准纬线向两极逐渐增大。4.常用作航海图和航空图。圆柱与地球椭球的切线或割线称为基准纬线。切投影割投影第五章海图绘制墨卡托投影坐标

取零子午线或自定义原点经线与赤道交点的投影为原点，零子午线或自定义原点经线的投影为纵坐标x轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成墨卡托平面直角坐标系，此投影标准纬线无变形。第五章海图绘制5.5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。第五章海图绘制5.6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。第五章海图绘制5.6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。第五章海图绘制5.6海图分幅与编号第五章海图绘制5.6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。第五章海图绘制5.6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。第五章海图绘制5.7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（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”。第五章海图绘制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。它具有：①能对客观事物进行不同程度的抽象、概括和简化。②海图符号赋予海图极大的表现能力。③海图符号还能提高海图的应用效果。5.8海图符号及要素表示第五章海图绘制按分布范围，海图符号可分为：（1）点状符号（2）线状符号

（3）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：（1）依比例尺符号

（2）半依比例尺符号（3）不依比例尺符号

第五章海图绘制5.9海图编辑设计1海图总体设计（1）设计目的

确定海图的基本规格、内容及表示方法（2）设计内容1）海图图幅设计：2）确定海图的数学基础3）构思海图内容及表示方法第五章海图绘制2制图资料的收集1）控制测量资料2）海测资料3）成图资料4）遥感影像资料5）其他资料3制图区域研究通过各种地图资料、文献资料、社会调查和实地勘察，对制图区域的海洋地理现象和空间分布进行分类分级。第五章海图绘制4制图方案制定编绘技术方案和出版方案。包括：选择海图编绘方法，确定对制图资料的加工处理、转绘的原则和方法，拟定印刷工艺方案。5编辑文件编写编辑文件是编辑设计的主要成果。包括：对海图的性质、用途、规格、数学基础、内容及表示、精度标准、技术方法作出基本规定。以及编辑工作总结，编辑设计思想体现。第五章海图绘制5.10海图制图综合制图综合：海图内容的压缩、化简和图形关系处理的制图技术，称为制图综合。任务：在海图用途、比例尺、制图资料和制图区域地理特点等条件下，按照特定的原则和方法解决海图内容的详细性与清晰性、几何精确性与地理适应性的对立统一问题，实现海图符号和图形的有效建立。综合方法：主要有选取、化简、概括和移位，而对于实地制图现象向图形转换，还包括对实地物标的分类分级、建立符号系统。第五章海图绘制1海图内容选取2形状化简3数量特征概括4质量特征概括5制图物体移位6海图要素综合原则第五章海图绘制1

海图内容选取选取原则：根据海图的用途、比例尺和区域特点，表示主要的、典型的、本质的信息，舍去、缩小或不突出表示次要的信息。即选取主要的要素，舍弃次要的要素，即确定要素的数量指标和质量指标。海图内容选取方法主要有：资格法、定额法、平方根定律法等。第五章海图绘制1海图内容选取（1）资格法资格法是根据规定应达到的数量或质量标准来选取海图内容。如在编制1:5万比例尺的港湾图时，规定图上长于10cm的树木岸、芦苇岸、丛草岸应表示，长期固定的验潮站应表示。前者是数量标准，后者是质量标准。（2）定额法(容量)定额法是以适当的海图载负量为基础，规定一定面积内海图内容的选取指标。第五章海图绘制1海图内容选取（3）平方根定律法大量试验证明，资料海图的载负量与新编海图的载负量之间的关系，同两者比例尺成一定的比例，用公式表示为：

式中，nc为新编图要素的总量；

ns为资料图要素的总量；Sc为新编图的比例尺分母；Ss为资料图的比例尺分母。第五章海图绘制2形状化简主要用于呈线状与面状分布的要素以及表示地貌的等高线（等深线）等。形状化简的主要方法有：删除、合并和夸大。图形形状简化时，应注意保持重要特征点的位置正确。第五章海图绘制3数量特征概括制图物体数量特征的显示，受海图用途和比例尺的限制。随着比例尺的缩小，制图物体的数量特征在图上的显示趋向概略，这种方法即称为数量特征的概括。数量特征概括的具体方法有分级合并、取消低等级别和用概括数字代替精确数字三类。第五章海图绘制3数量特征概括为减少分级对基本等高距扩大的方法；如某些航海图上高程注记不注小数。4质量特征概括同数量特征一样，受海图用途和比例尺的限制，随着比例尺的缩小，质量特征在图上的显示趋于概略和简单，以概括的分类代替详细的分类。第五章海图绘制5制图物体移位（形状和相邻物体关系位移）通过移位来突出反映制图物体的主要特征。6海图要素综合原则（1）海岸线：海岸线形状的化简应遵循“扩大陆地、缩小海域”的原则。（2）等深线：等深线综合一般遵循“扩浅缩深”的原则等深线的取舍原则是“取浅舍深”（3）水深：水深注记的选取一般遵循“舍深取浅”的原则；同时也应保留适当数量的深水点。第五章海图绘制6海图要素综合原则（4）干出滩孤立的干出滩不得舍去，成群分布的可以相互合并。干出滩形状的化简遵循扩大干出滩的原则。（5）海底底质海底底质的选取，首先要保障航行安全和便于选择锚地，其次反映底质的分布特点和规律。一般采取“取硬舍软”与“取异舍同”，“软硬兼顾”。第五章海图绘制6海图要素综合原则（6）航行障碍物主要有礁石、沉船、障碍物等。孤立的障碍物必须选取，成片的障碍物根据其危险程度选取，取高舍低、取外围舍中间、取近航道舍近岸、取稀疏处舍密集处。（7）助航标志航标的选取按照其重要程度、地理位置等由高级向低级、由重要向次要的顺序选取，即按灯塔、无线电航标、灯船、灯柱、灯浮顺序选取。第五章海图绘制5.11航海图制作1纸海图制作（1）海图符号及分类1）按分布范围，海图符号可分为：点状符号：如用五星形表示的灯柱符号等；文字、数字符号，如水深、底质等；象形符号，如灯船、锚地符号等。线状符号：如国界、港界等。线状符号可以是实线、单线、双线、虚线或点线等。面状符号：表示具有某种共同特征的区域。如以符号表示的泥滩、沙滩、树木滩等。第五章海图绘制1纸海图制作2）按符号的尺寸与海图比例尺的关系，海图符号可分为：比例符号：即图上符号面积符合实地面积，面状符号一般是比例符号。半比例符号：呈线状分布的事物，当比例尺缩小时，其长度能依比例尺表示，宽度在图上无法依比例表示而夸大了，称比半例符号，如公路符号非比例符号：用于表示有重要意义而图上面积小至无法依比例表示的事物，一般是点状符号，如灯桩、烟囱等符号。第五章海图绘制1纸海图制作3）按符号的形状与事物的关系，海图符号可分为正形符号：是事物垂直投影的图形，其轮廓形状与实物一致或相似，如双线表示的河流。象征符号：是将事物经抽象与形象化了的图形，如独立树等。第五章海图绘制1纸海图制作（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规定，这种规定即为《海图图式》，也是绘制其他海图的基本符号。目前我国执行的是<中国海图图式》（GB12319--1998）。（3）纸质图制作流程目前一般都采用计算机辅助制图，其流程主要分为四个阶段：编辑准备阶段（总体设计），数据输人阶段，数据处理阶段和图形输出阶段。第五章海图绘制2电子海图制作（1）电子海图分类根据用途电子海图分为六类，分别为综述、一般、沿海、近岸、港口、码头泊位电子海图。（2）数学基础（坐标系、深度和高程基准、比例尺）（3）单元为了有效处理电子海图数据，将地理区域分成单元。每个单元的数据包含在标志唯一的文件中，称为数据集文件。单元的形状必须是矩形。单元文件不超过5兆字节。（4）物标（一组可识别的信息如报废船浮码头）第五章海图绘制2电子海图制作（5）几何图元的选择几何图元是指海图要素所具有的几何形态，分为点、线、面三种。（6）要素编绘遵循的基本原则（6条）（7）电子海图的质量检查

第五章海图绘制3海图改正（1）大改正当海图需要改正的内容较多、范围较大时，一般需要在原来海图的基础上进行改版或再版，并重新出版，原版海图作废，该项工作称为大改正。（2）小改正当海图需要改正的内容不多、范围不大时，为保障海图的现势性和可靠性在已经出版的海图上进行改正工作，称为小改正。第五章海图绘制5.12海底地形图制作1海底地形图制作流程海底地形图是表示海底起伏的普通海图，是陆地地形图在海洋区域的延伸。海底地形图的制作流程与纸海图制作流程相似，只是在表示海底表面起伏情况及形状特征所使用的方法有所不同。2海底地形图表示方法（1）符号法符号法是海图上用不同形状、颜色和大小表示物体或现象的位置、性质和分布范围的方法（2）深度注记法海洋的深度注记与陆地的高程注记相类似。第五章海图绘制2海底地形图表示方法（3）等深线法等深线法是表示海底地形图最基本、最精确的方法，它以等深线反映海底表面形状的特征。（4）明暗等深线法明暗等深线法是海图上以不同粗细程度和不同深浅色调的等深线表示海底地貌的方法。（5）分层设色法分层设色法也称色层法，是在不同的深度层和高度层用不同的色相、色调进行普染，以显示地面起伏形态的方法。第五章海图绘制2海底地形图表示方法（6）晕渲法晕渲法是用浓淡不同的色调来显示陆地和海底的起伏形态，立体效果比较好。缺点是在图上不能进行深度量算，且绘制和印刷均有较高的技术要求。（7）晕滃法晕滃法是以不同长短、粗细和疏密的线条，表示地貌起伏的形态，图上表示的斜坡随倾角的增大而线条逐渐变粗、变短、间距变小，因而产生立体效果（8）写景法写景法是利用透视绘画的方式表示海底地貌的一种方法。优点是形象生动，通俗易懂。第五章海图绘制6.1测扫声纳海底地貌测量6.2浅地层剖面仪海底底质探测第六章海底地貌测量

侧扫声纳测量是现阶段扫海测量、应急测量、扫测障碍物的重要手段。它具有分辨率高反映海底地形彻底等单波束多波束设备所不具备的优点，是目前寻找水下障碍物最有效的方法之一。随着声学、干涉技术及计算机技术的发展，现在出现了新型测深侧扫声纳，它能够测量出海底的高分辨三维成像，能够测量海底地形地貌的细微构造，可以同时获得等深线图和地貌图的两大类内容，可应用于海洋工程、海洋开发、海上油田区域和海底油管敷设路径的海底地形测量，航道和港湾水下地形测量

6.1侧扫声纳测量一、概述二、侧扫声纳基本工作原理侧扫声纳又称“旁视声纳”或“海底地貌仪”,是主动声纳的一种,海洋探测的重要工具之一。侧扫声纳由拖在水中的拖鱼、线缆和船上的处理器三部分组成。其工作原理为:由随船行进的拖鱼产生两束与船行进方向垂直的扇形声束,声波碰到海底或礁石、沉船等物体就被反射回来,或者是受到海水密度、温度的影响而传播方向和速度发生改变,反射回来的信号由拖鱼接收系统接收、转换放大,然后由处理器以图像的形式记录、显示反射和散射信号。对侧扫声纳图像进行处理和分析,就可以得知海底的地貌特征。

水平开角垂直开角左换能器阵列右换能器阵列旁侧声纳侧扫工作原理示意图航向AABCD扫描区安放在船两侧的左右两换能器阵列同时向船两侧发射有一定水平和垂直开角的波束并分别接收来自海底ABCD和EFGH梯形面积的反射和散射波束图象；并在显示设备上分别用不同色度来表示海底不同特征一条反映海底信息且与测线垂直的线型图象，而且船在行进中定时发射接收和显示，按周期发射脉冲波束。EFGH66声呐发射示意图水平波束角垂直波束角67KLEIN5000拖体KLEIN3000拖体三、设备构成1、拖体换能器和水听器集合2、主机3、电缆4、记录仪（双通道）四、侧侧声纳的主要类型:高、中、低频侧扫声纳悬挂式、拖扯式侧扫声纳单、双频式侧扫声纳单波束与双波束侧扫声纳CW脉冲和调频脉冲侧扫声纳SandridgesSeabedpipelineFig.4Sandridgesandseabedpipeline(surveyedbySimradEM3000multibeamechoSounder)海底管线沙脊EM3000声纳的高清晰海底侧扫图象五、侧扫声纳的主要技术指标工作频率（与探测深度有关）最大作用距离波束的开角脉冲宽度分辨率覆盖宽度生产厂家型号频率(kHz)最大测幅(m)工作水深(m)KleinKlein2000100/500双频7501000Klein3000100/500双频5001500Klein5000455100-30010000BenthosSIS-1500190-2105002000SIS-300090-1107503000EdgeTech4200100-10550010004200-FS120/410双频5001000侧扫声纳设备的主要产品

2026/9/1672设备释放2026/9/1673设备拖曳74具有极小的水平波束角（0.5-1.5度）提高探测分辨率一般具有两个换能器和水听器提高探测效率发射和接受具有较强的定向性

TT1侧扫声呐探测必须的覆盖宽度太小，探测效率低具有较高的工作频率

（几十KHz——几千KHz）

水体相对均匀，对波的吸收也较少频率高的波探测分辨率较高防止泥面下地层回波的干扰侧扫声呐探测海底Y（m）T（声波传播时间）Y、X、反射波强度Y、T、反射强度海底声阻抗及地形因素探测需求无法在地球上表述通过水体声速测量和斜率校正转化为距离（m）海底每个点的x、y、反射强度，标识于平面图上海面海底声呐拖体T水体声速VmhXAB为了实现不同位置处真实的声波反射强度对比，声呐设备有两个重要的反射波强度放大调节旋钮gain和TVG，通过两者的配合使用，使均匀海底的声呐图像灰度一致。最佳图谱探测实例QingdaoYellowSeaJiazhouBay中沙礁六、侧扫波的与海底形状关系无回波阴影区海底换能器阵列不规则海底时的侧扫波方向示意图*由换能器垂直到海底的声波为反射波，而且波束在海底的投影面积最小*远离换能器非垂直海底的波束投影到海底的面积大，其回波为散射波；*整个波束在海底的扫描阴影呈现梯形状*在不规则且起伏大的海底，由于侧扫角度的原因会产生无回波的阴影区*回波的强弱与海底结构性质有关回波信号的强弱除与海底地貌的起伏、海底底质的性质等有关外，还与传播路径的远近有关。海底有一障碍物(如暗礁、沉船等):从a至b这一段海底基本是平坦的，由于接收机时间增益控制电路的补偿作用，a至b线的黑度是均匀的。而隆起物正面b至c一段海底，由于声波的掠射角增大反向散射回波强，记录bc段的黑度就加深了。过了C点以后，由于Oc和Oc的斜距有一个突变，因而就有一段时间内没有回波信号，直到d点为止，cd段在记录纸上就没有记录。再向前，de段又是平坦海底。回波记录与ab段又一样。海底隆起在记录图形上“左黑右白”，海底凹陷测试“先白后黑”通常情况下，硬质、粗糙、凸起的海底回波强；软质、平滑、凹陷的海底回波弱；被挡的海底不产生回波；距离声呐发射基阵越远，回波越弱。如上图所示.第①点为发射脉冲，正下方海底为第2点，因回波点垂直人射，回波是正反射，回波很强，海底从第4点开始向上凸起.第⑥点为顶点，所以第④、第⑤、第⑥点间的回波较强.但是这三点到换能器的距离不同，第⑥点段近.第④点最远，所以回波返回到换能器的顺序是⑥—⑤—④，这也充分说明了斜距和平距不同，第⑥和第7点之间没有回波，这是被凸起遮挡的区域，第8和第9也是被遮挡的区域，没回回波，是阴影区扫描形成条带图象条带图象拼接成海床地貌图象八、侧扫声纳的应用

最初发明的侧扫声纳主要用在军事方面,用于探测潜艇、海底地形等。直到20世纪80年代后期,随

着海洋开发事业的迅速发展,侧扫声纳才广泛地应用到民事方面。侧扫声纳系统的应用主要有以下几个

方面:探测海底地形,可以测绘出海底地貌、沉积物分布;

搜寻沉船、飞机等(图1);

探测矿产,如石油、金属矿物等;

海洋环境监测和保护;

探测鱼群,有利于渔业的发展;

对水下工程设施、输油管道、海底电缆进行监视和定位

从侧扫声纳出现的时候开始,人们就尝试着从其探测记录来确定海底沉积物的类型,进行海底沉积物分类。但是,早期的侧扫声纳仅有模拟记录,其动态范围小,包含的信息也少,用来解释沉积物类型有困难,特别是在复杂的沉积物分布区内进行小尺度的分区几乎是不可能的。九、声纳的探测方法实施要求粗测：对目标海区进行大面积的海底测量，

初步查明测区目标的位置、高度、走向等

测线要垂直构造走向，相邻测线要相互重叠不出现漏测区。细测：在粗测的基础上，对已知目标的进一步的测量以确定目标的存在；对特定目标要锁定几个方向对目标进行确定。地质调查物体寻找特殊现象探查难度小难度较大难度最大十、侧扫声纳测量的实施侧扫前的准备：

1.调试检查仪器确保系统正常工作

2.进行静动态试验，确定最佳仪器参数与探测工作参数。

3.搜集了解测区概况：水深、地貌、障碍物、潮流、流向、气象等

4.确定测船的航速、吃水等

5.设计确定测扫实施方案与测线设计测扫的海上实施按照设计方案进入测区沿测线实施测量探测规范

地质调查物体寻找特殊现象探查下达的技术要求国家规范行业规程没有规范测线布设

测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），探测设备所需要的航行探测路径。测线布设：完成计划测线过程计划测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），规划的探测设备应航行的探测路径。实际测线：探测时，探测设备所航行的探测路径。航迹线：实现探测时，探测设备实际航行的探测轨迹。测线一般为多条平行的直线，常被称为一组测线。一个测区可有多组方向不同的测线，实现全区覆盖探测。每条测线都有名字，根据其测线名应可识别出，测线所在的测线组，及其组内名字，有的测线名还可包括任务代号、测区、航次数等。A001B001测线布设的关键:测线方向测线间距测线组数量设计的依据：工作目的、海底情况、调查区形态等设计的原则：准确、高效、易操作性等设计原则：满足规程或实现目标要求，高效。设计依据：规程或实现目标要求，设备情况、水深情况、水体混浊度等。平行测线间的距离拖曳方式的选择

调查船固定安装侧拖尾拖适应的环境浅水浅水深水优点安全安全信号好缺点噪音大噪音大安全性差探测船速的控制

调查目的拖曳方式调查船船速船速越低，炮点密度越大，探测分辨率越高一般正常调查船速4－6节固定安装的船速可较大，拖曳调查的船速较低（受制于拖缆强度和入水深度），深水拖曳的船速最低。定位点间距的选择

主要指的是老设备，GPS信号未接入声呐。根据调查比例尺，图上1cm，有一个定位点。对于GPS定位信息可接入的声呐设备一般不做要求。定位装置的连接GPS定位计算机声呐主机WGS84经纬度坐标保存于声呐记录数字文件中定标器方式1方式2导航软件，完成坐标系转换及拖体位置校准我所需求的坐标保留在声呐探测数字记录中声速的确定

计算获得海底声速水温、盐度查表法CTD计算法SVP（声速剖面测量仪，实质就是CTD计算法一般以水体垂直声速的平均值为准，输入声呐设备中十一、测扫资料的分析整理检查定位与声图资料质量对声图资料进行综合分析整理内容：水深与海底沉积物的分布特点；声图反映海底地貌特征的可信度；海底微地貌特征及其分布范围；确定障碍物的性质：位置、高度、与海底接触关系绘制测区测扫图编写测扫报告十二、测扫声图资料的分析解释声纳图的特点：用灰度强弱反映物体的形状人员判度须知：了解声图特征和相关知识（照相、定位、地貌、航海、测深等）掌握判度方法。声图特性分类：

--目标图象（如沉船、礁石、海底管线等）

--海底地貌图象：海底底质图象（砂带岩石等）

--海底起伏图象（沙坡，沙洲，沟槽，沙丘等）

--水体图象（水体散射，温度阶层，海面反射等）

--干扰图象（换能器阵列的摇摆，海海底与水体的混响，电子仪器的干扰图象声图判读特征（分析依据）

--形状特征：反映目标性质与地貌类型

--大小特征：反映在声图上声波特征的大小

--色调与颜色特征

--阴影特征：无回波区域，阴影长度反映目标高度

--纹形特征：声图上由灰阶强度形成的各种形态的点、线、环、条带、栅状的声图像。如，沙波为波状形态，鱼群为椭圆、燕尾状。

--相关特征：指伴随某特定图象同时出现无固定纹形特征的相关图象；如：沉船图象周围伴随出现的堆积和沟槽图象等。十二、测扫声图资料的分析解释声图象的判读方法

--直读判读法：利用声图特征直接判读

--对比判读法：同测线的粗测细测两记录图象对比

--相邻测线之间的相互对比

--相交测线之间的相互对比

--综合分析的推理判读：根据各个方面的资料信息进行综合分析与评判十二、测扫声图资料的分析解释声图资料分析示例SandridgesSeabedpipelineFig.4Sandridgesandseabedpipeline(surveyedbySimradEM3000multibeamechoSounder)海底管线示例分析海底飞机与沉船图象示例分析示例分析海底管线淤泥(silt)

沙(sand)

基岩(bedrock)

由于不同的海洋底质对声波的反射强度不一样,所以在侧扫声纳的显示器上,它们就会通过颜色的深浅显示出来,从而可以进行分类和监测。

北部湾的浅中深区域的声纳海底形态沙波形态和地形图深水区中区浅水区东1km北部湾海底沙质地形的声纳图象台风前后的海底形态对比冲蚀沟槽b.台风后悬跨段台风后出现冲蚀沟槽的区域a.台风前光缆悬跨段北部湾海底沙波沙脊形态声纳图象

台风对次一级的小沙波及其海底管线的影响a.台风前b.台风后海底管线沙波小沙波

台风前后海底地形变化对比图

台风后海底出现冲蚀凹坑和冲蚀沟槽。并且造成了两条沙波移动，移动了30～40米，沙波的高度也有所增大

原沙波移动并增大的沙波a台风前b台风后管线冲蚀沟槽人工沙堆冲蚀凹坑管线处海底的淘蚀图a.台风前b.台风后淘蚀坑

浅地层剖面测量是一种基于水声学原理的连续走航式探测水下浅部地层结构和构造的地球物理方法。浅地层剖面仪又称沉积物回声探测仪，作为海洋工程、海上地层物性的勘探手段已经广为接受，实践表明适于探测海底沉积结构和地层变化的界面信息。其应用范围涉及到水上工程勘察和海洋地质研究的诸多领域。

6.2.浅地层剖面探测底质技术

浅地层剖面技术利用声波在不同介质中传播性质不同,不同介质界面处(声阻抗界面)会发生反射与透射,透射波在下一个界面处继续产生反射波与透射波,通过分析接收记录的反射波返回时间、振幅、频率等信息,获得声波有效穿透地层的特征与性质(图1),一、浅地层剖面探测工作原理

定义:海面震源水听器海底A层B层探知介质垂向结构的声学设备。二、浅层剖面探测的特点系统的发射频率较低产生声波的电脉冲能量较大具有较强的穿透力具有较好的分辨率StrataBox™主机（电子单元）发射、接收和信号处理,防水机壳符合EN60529IP65 封装标准。防化学腐蚀，符合UV标准。StrataBox™换能器由特殊聚合物材料制成的锥形体。电声转换效率高， 重量轻。300声功率.三、浅地层剖面仪组成剖面仪分类浅地层剖面仪频率>3.0kHz（压电换能器震源）中地层剖面仪3.0kHz——几百Hz（电磁脉冲或微型电火花）较深地层剖面仪小于几百Hz（电火花震源或气枪震源）压电陶瓷式：主要分为固定频率和线性调频声脉冲（Chirp）两种。声参量阵式：如Innomar的SES和Kongsberg的TOPAS。电火花式：如英国AAE公司生产的CSP系列。电磁式：通常多为各种Boomer或Bubble。其它声源：主要有气枪、蒸汽枪、水枪、组合枪、炸药等。根据声波的产生原理不同可分为以下几类：生产厂家型号频率(kHz)分辨率(cm)穿透深度(m)工作水深(m)InnomarSES-9696和108差频3100SES-20003.5-12和100差频5<503-1500EdgeTech3100-G4-244-82-4030033002-166-106-803000BenthosSIS-10002和7Chirp20502000SIS-30002和7Chirp10503000C-ProductsC-Boom0.5-330800GeoAcouticsGeoChirpII0.5和13Chirp6根据岩性定3000GeoPulse2-1210-20根据岩性定0四、

浅地层剖面设备的主要产品

BenthosSIS-1000InnomarSES2000EdgeTechSB-424EdgeTechDT-1GeoAcousticsChirpII2026/9/161、图谱的获得震源水听器信号处理记录系统发射声波脉冲接受声波滤波显示调整剔除不需要的频率通过GAIN、TVG进行灰度补偿数字记录记录的是最原始的声波信号模拟记录打印的是显示调整后的记录五、

浅地层剖面探测

2、图谱的识别1、图谱内容记录声波返回时间和强度距离0时间线的远近灰度，越强的就越“黑”，无反射的就没有灰度。震源与水听器海面海底A层B层C层D层距离传播时间零时间11波的强度234n234n距离传播时间零时间1波的强度234n反射界面（同相轴），反射界面的强度可分为强、中等、弱直达波反射界面之间的声学地层极为均匀，则无声波反射，称为声学透明层反射界面之间的声学地层不均匀，则出现声波杂乱反射。如果这种杂乱反射是由众多方向不定的小同相轴组成则称为嘈杂反射用于地层结构分析用于某套地层成因分析炮点数（距离）T（传播时间）0A（振幅）2026/9/161323、图谱的分析层系的定义：地质上成因类似或形成环境相互关联的一套连续地层组合。其顶界面和底界面可为整合或不整合界面。物探上具有相同反射特征的声阻抗界面组合。2026/9/16133层系间的关系及代表意义

2026/9/16134地震相1)、Sheriff(1982将地震相定义为:“由沉积环境(如海相和陆相)所形成的地震特征”.Vail(1977)认为地震相分析是根据地震资料来解释环境背景和岩相；2)、地震相是指具有一定分布范围的三维地震反射单元,代表产生反射的一定岩性组合及沉积特征.在划分地震层序后,就可以在任一层序或亚层序组内,根据各种地震反射参数进行地震相划分；3)、“在一个地震层序中,具有相似地震特征参数的地质单元称为地震相.它是能反映由岩相因素引起的反射几何特征和波形特征的总和。4、图谱中的假波海面海底阻抗界面1阻抗界面2拖体现场示意探测理想结果示意同相轴2海面反射同相轴3（海底）同相轴1（直达波）——零时间同相轴4（阻抗界面1）同相轴5（阻抗界面2）海面海底阻抗界面1阻抗界面2拖体现场示意探测结果示意同相轴2海面反射同相轴3（海底）同相轴1（直达波）——零时间同相轴4（阻抗界面1）同相轴5（阻抗界面2）同相轴3－1（海面回波）同相轴4－1（海面回波）同相轴5－1（海面回波）同相轴4－2（层间多次）同相轴4－3（层间多次）同相轴4－4（层间多次）海面多次反射剖面探测中的假波极为复杂探测设备的工作频率越低、能量越大则假波越多；声阻抗界面反射的能量越大，假波越多；地层中声阻抗界面越多，假波越多；由于假波在传播过程中能量损失较大，其反射强度越来越小；层间反射出现清晰记录的概率较小，海面多次清晰出现的情况较为普遍；单道声学探测设备，地震处理的手段较少，假波剔除较为困难；多道地震剔除假波的手段较为成熟。4、声阻抗界面反射的变形波的偏移造成的斜坡变形海面海底阻抗界面1阻抗界面2拖体现场示意探测理想结果示意同相轴2海面反射同相轴3（海底）同相轴1（直达波）——零时间同相轴4（阻抗界面1）同相轴5（阻抗界面2）探测角度x地层真角度y关系？2026/9/16138点反射造成的界面变形海底海面地层断层探测结果下凹地形或层面造成的界面变形123123凹坑变浅反射杂乱2026/9/16140探测设备距下凹层面的高度越大，探测变形就越大，下凹深度就越小。剖面设备的安装方式固定安装侧拖尾拖参照声呐六、剖面探测的工作步骤1、根据工作目的选取剖面设备；2、根据水深条件选择拖曳方式；3、根据地质体走向决定测线方向；4、定位设备的连接及坐标系统、投影方式的选择并记录好定位天线与换能器的位置关系；5、做好测线记录、班报记录；6、调节设备：激发频率、脉冲长度、GAIN、TVG等；7、做好模拟记录、拖体入水深度及相关标注；8、数字记录；9、水体声速、地层声速；10、区域环境背景知识的获得；11、假波的识别及层系的划分；12、地震相分析；13、区域界面埋深图及等厚度图绘制；14、典型剖面图分析；15、成果报告（或工程评估）与分析研究。剖面探测典型记录..............>1/4探测波长<探测波长1/4地质钻孔发现的薄层会很多很多，但物探仪器探测探出的层，会随着探测频率的增高而增加。异重流层淤泥层硬河底小浪底水库异重流现象小浪底大坝坝前淤积情况坝前淤泥层大坝迎水面淤泥覆盖的坝体根石层黄河河底丁坝迎水面根石埋深3米多谢聆听第七章海洋工程测量7.1港口工程7.2港口工程勘测设计的测量工作7.3港口工程施工控制的建立7.4高桩板梁式码头工程施工测量7.5重力式码头施工测量7.6其他典型港口工程施工测量7.7港口工程建筑物的变形监测7.1港口工程海洋工程测量与陆地工程测量类似，在工程建设前、施工过程中和建成后都要进行测量工作。所谓港口工程是指港口设施的新建、改建、维护、修复等工程。港口工程的测量工作：（1）码头选址不仅需要陆地地形图，还需要许多海洋测量资料。

（2）进出港航道的选址需要大比例尺的水深测量资料。

（3）新港建成后，需要有新的港湾图，以备船舶进出港时使用。

（4）对码头等建筑物进行变形观测。与路上工程相比，港口工程的特点：（1）海上作业。

（2）使用工程船舶。

（3）预制装配化。

（4）有潜水作业。

（5）受波浪影响。

（6）受潮汐、潮流影响。7.2港口工程勘测设计的测量工作港口工程设计一般分为3个阶段：（1）在规划选址阶段需要1：5000~1：10000的海湾地形图。

（2）在初步设计阶段，需要1：1000~1：2000的地形图。

（3）在施工设计阶段，需要1：500~1：1000的地形图。港口建设区域内或相关航道的水深图波浪波高的测量、潮流观测、海洋潮汐观测7.2.1港口工程地形测量港口工程占地面积一般不是太大，所以陆地和水下地形图都是实测的。陆地地形图需测绘港口及其周围的局部地形图。水下地形测量通常采用断面法测量。常用的测深平面定位方法有交会法、极坐标法、断面索法、无线电定位、GPS定位等，其平面定位精度一般规定为图上±1.5mm。水深测量主要是应用测深杆、测深锤、回声测深仪等方法。测深精度与水深有关，一般情况下水深＜10m测深精度为0.15m，10m～20m之间为0.20m，＞20m时为水深的1%。7.2.2海洋水文观测由于港口位置的特殊性，需要对海洋水文进行观测。海洋水位观测包括波浪观测、潮流观测、潮位观测等。受波浪影响较剧烈的堤防工程，应选择适当地点进行波浪观测。波浪观测项目包括波向、波速、波高、波长、波浪周期及沿堤坡或建筑物的风波爬高等。1.波浪波高和周期观测波高和周期的观测方法有两种：直接测定表面波形和间接测定表面波形。（1）直接测定法：把敏感元件设置在海底附近或海中，直接测定海面水位变动。

（2）间接测定法：把敏感元件设置在海底或海中，利用测定的水压力变化间接推算波高。2.波向观测（1）经纬仪测量法：在海岸上最容易观测海上来波的置高点处安置经纬仪，直接利用经纬仪测定波向。

（2）电阻应变线型波向仪法：利用固定式电阻应变线型波向仪的自动记录装置测定波向。

（3）雷达显示测量法：利用雷达显示器可以观测波峰线的平面分布。

（4）航空摄影测量法：利用航空摄影和实物照相的方法测定波向。3.潮流观测潮流观测成果对于设计港口设施，研究港口、航道和海岸泥沙运动以及制定航道疏浚设计等工作是必需的资料。一般利用海流计测定潮流的流速和流向。4.潮位观测堤防工程沿线，应选择适当地点和工程部位进行水位或潮位观测。当进行短时间的临时性的岸边潮位观测时，可利用验潮杆，尺上标有刻度，观测时读取海面在尺上的读数，并且记录相应的时间。对于港口工程来说，需要长期在岸边进行潮位观测，应采用验潮站观测潮位。7.2.3海岸泥沙运动和海底地质调查1.海岸泥沙运动海底物质受到波浪和潮流的作用之后，会产生移动。海岸泥沙运动会造成港口、航道回淤，河口淤积，海岸侵蚀，港口建筑物基础被冲刷等。若海底为沙土，或附近有携带泥沙下泻的河流时，必须考虑海岸泥沙运动。当在这种地点进行开挖和疏浚作业时，必须考虑防淤措施，同时也要考虑冲刷、淤积对水上工程桩位施工的影响。2.海底地质调查当港口位置选在河口或海湾内时因为这种地方冲积层发达、地基软弱，给港口设施的设计施工带来许多困难。为了了解底质的情况，多在海上进行地质勘察。常用的方法有：（1）钻孔探测法。

（2）弹性波探测法。

（3）声波探测法。7.3港口工程施工控制的建立7.3.1施工控制网港口工程施工控制网的建网方法可采用施工基线、光电测距导线和GPS定位技术的形式。这是由于港口工程通常都是沿岸附近布置成狭长的形状，利用施工基线和光电测距导线的方法作为控制，既能满足港口工程建设的需求，又具有布设方便、灵活、工作量小等优越性。进行控制网的设计时，测量人员应充分了解港口工程的特点，熟悉施工计划和施工程序，结合施工总布置图选定控制点点位，使所选的控制点尽量避开施工干扰，在施工放样时能发挥较大的作用，并利于其长期保存。港口工程施工控制中，除必须建立控制网外，还需结合港口工程的特点布设构筑物修建中专用的基线和局部的矩形网。7.3.2施工基线的布设由于港区布设的控制网不可能完全满足每个构筑物施工放样的需要，因此必须根据工程的特点建立新的施工控制。港口工程中，有些建筑物位于水域内，项目的施工控制就不可能像陆地上那样进行，考虑到它们的特殊性，以施工基线的形式作为放样中施测的依据，是一种常见的方法。根据现场地形情况以及港口延伸至水域的情况，港口工程的施工基线一般布设成两种形式：两条相互垂直的基线和两条任意夹角的基线。1.两条相互垂直的基线在有利的地形条件下，应尽量布设两条相互垂直的基线。平行于码头前沿线的基线称正面基线；垂直于码头前沿的基线称侧面基线或平台基线。2.两条任意夹角的基线7.3.3矩形控制网港口公众的船坞、船闸等设施修建时，通常宜布设矩形控制网进行放样。矩形控制网的边长应视建筑物尺寸而定，为便于使用的测设，边长尽可能为50m或100m的整数倍。矩形网的方向由工程建筑物的主轴线决定，且通常采用独立坐标系统。这种独立坐标系统是以网的轴线方向为坐标轴，并使建筑范围内的坐标均为正号。但网的原点应与测量系统的坐标相联系，以便在必要时方便地进行两种坐标的换算。此外，在多数情况下，矩形网点也同时作为高程控制点。考虑到它们有可能被破坏，应在可靠的地方布设一定数量的校核控制点。港口工程的矩形控制网布设时，首先应根据总平面进行设计，设计时先选定轴线点的位置，然后再布置各个网点。对设计后的方案还需经过实地勘查，确保能符合具体情况，且在施测中没有困难。这种矩形网施测方法随工程建筑物的大小和重要性而异，可分为两种：①对于较大的建筑物，可按导线法、轴线法、归化法等方法进行施测；②对于较小的建筑物，矩形控制网的施测则更为简单。6.4高桩板梁式码头工程施工测量港口由水域和陆域两部分组成，其陆域部分包括码头、货场、仓库、铁路、公路及其他辅助设施。码头是停靠船舶、上下旅客及装卸货物的场所，码头的前沿线是指港口水域和陆域的交接线。高桩板梁式码头是一种重要的码头结构形式。7.4.1直桩定位测量高桩板梁式码头测量主要是桩位的施工定位，根据不同用途和它承受荷载的情况，一般布设成直桩和斜桩，桩形有方形断面桩和圆形断面桩。目前，在码头等港口工程中用得最广的是方形钢筋混凝土桩和圆形钢桩。1.方形直桩的定位测量通常采用直角坐标交会法和在正面基线上的前方交会法。1）直角坐标交会法利用两条相互垂直的正、侧面基线，构成直角坐标系，用这样的基线对桩进行交会定位的方法，称为直角坐标交会法。2）在正面基线上的前方交会法当没有条件设立侧面基线时，可采用在正面基线上的角度前方交会法进行定位。角度交会法最好用3台经纬仪进行交会。2.圆形直桩的定位测量港口工程中有时使用圆柱桩，主要有钢管桩、钢筋混凝土桩等。由于圆形桩吊入龙口时会发生旋转，定位时就不能用桩的中心线作为定位标志，一般采用辅助测杆法和切线法等。1）辅助测杆法在打桩船桩架的龙口两侧前方安置测杆，测杆与圆柱之间保持一定的几何关系，即两前测杆间距为2b，其中线通过圆桩的圆心。定位时交会点在测杆上，两根测杆可看作方形桩的棱角点，其坐标计算方法与方形桩基本相同。2）切线法切线法定位就是利用两台经纬仪交会的视线与桩在控制标高上的侧面相切，从而进行定位的方法。（1）用正、侧面基线切线法交会；

（2）任意基线切点交会法。7.4.2斜桩定位测量1.方形斜桩基线法定位测量方形斜桩定位时，正、侧面基线上定位控制点的计算应考虑斜桩的倾斜度及平面扭角两个因素。所谓斜桩的倾斜度是指倾斜桩在垂直方向上的投影与在水平方向上的投影的比值，一般用n:1表示，也可用

表示。打桩时，可以通过打桩船上打桩架的俯与仰，使桩处于设计的倾斜位置。斜桩的平面扭角是指斜桩中心轴线的水平投影与桩排方向间的夹角，常用表示。也可用m:1表示，m为斜桩在桩排方向上的水平投影，而在正面基线方向上的投影为1，即。在桩位计算时，以桩排中心线方向为零，顺时针方向旋转的角度为右旋转角，逆时针方向旋转的角度为左扭转角。右扭转时取正值，左扭转时取负值。1）正面基线上定位控制点的计算正面基线上斜桩的桩位定位控制点主要由斜桩的平面扭角决定，桩轴线水平投影的延长线与正面基线的交点即为定位控制点。2）斜桩定位作业步骤：（1）由正侧面基线的仪器和定位标杆3，引导打桩船大致就位，使船上标杆1、2与岸上的标杆3在一条直线上，用以控制打桩船停泊的方向。

（2）由水准仪观测员指挥船上桩旁的持尺员，将水准尺在桩面上作上、下移动，定出控制标高的位置，并作出记号。

（3）正面基线上的经纬仪照准桩的中心线；侧面基线上的经纬仪照准控制标高截面上的棱角点，指挥打桩船精确定位，然后进行打桩。整个打桩过程中，定位棱角的棱线都应通过十字丝的交点，并随时观测其偏位及标高，及时纠正，使桩打在应有的位置上。

（4）打桩结束后应测出每根桩的偏量。7.4.3桩顶标高定位测量打桩前，先要在桩面上弹墨线，除在桩的正面画出中心线，供正面基线上经纬仪对桩进行平面定位外，还应从桩尖起每隔1m或0.5m画一横线，并注以米数，供水准测量读数使用。当桩平面定位后，在进行稳桩和压桩过程中，要用水准仪观测桩上的分划，并计算出桩沉入土中的深度，填入沉桩表中，作为施工资料。根据施工区域的地质情况和桩作用，对桩顶标高的控制法主要有按贯入度控制和按高程控制两种。每击一锤桩的入土深度，称为贯入度。对于以贯入度控制的桩，只要了解沉桩过程中桩尖处的标高是否符合要求，对桩顶最后标高可不必进行控制。对于摩擦桩或对桩顶标高必须满足设计要求的桩，要进行桩顶标高的测量。1.直桩标高定位测量沉桩过程中要根据水位计算桩尖标高。打桩开始时，水准仪在桩上的读数不断增加，当读数超过桩上最大分划值后，水准仪只能通过替打上的分划来读数。接着通过替打上面的水准标尺来读数。2.斜桩桩顶标高定位测量斜桩的桩顶的倾斜的，它的设计标高是指桩顶最低处的标高，因此在斜桩标高定位时，必须考虑桩身的倾斜度的影响。7.4.4GPS定位测量随着GPS定位技术的广泛应用，基于GPSRTK技术开发了GPS打桩船系统，可以很好地解决海上桩位定位测量工作。系统主要包括GPS实时定位、倾斜仪姿态监控、测距仪抱桩改正、声控传感器桩锤与贯入监控、无线传输设备和打桩定位系统软件等。GPS接收机是不能对桩身进行直接定位的.目前，常用的方法是首先由岸上GPS基准站和安装在船体上的GPS仪器对船体进行RTK实时定位.然后，再以船体作为已知参照物再依据桩架与GPS天线位兰的固定儿何关系，从而达到由GPS对桩身的控制目的·因此，GPS打桩船系统在船体中后部两侧适当位置安装3台GPS接收天线,GPS接收系统以RTK方式工作，实时侧扭三个接收天线的大地坐标，目的是在控制船体的同时检侧船体横摇、纵倾角、桩架倾角及桩体、替打与桩架的相对位置.根据坐标转换数学模型以及接收天线、桩架、替打之间的几何关系。通过软件系统进行处理，计算出桩体坐标、方位角、桩顶标高、贯入度参数。7.5重力式码头施工测量重力式码头也是港口工程常见的码头结构形式，主要由墙身、基床、墙后抛石棱体、上部结构等组成，按形式可分为方块码头、沉箱码头、扶壁码头等。下图为混凝土方块墙身结构形式的重力式码头，它是依靠码头结构本身和其上填料的重量来维持稳定，因此要有良好的地基。重力式码头的优点是不需要钢材，耐久性好，施工简单；缺点：水下作业量大，施工进度慢，测量工作必须有潜水员配合。重力式码头施工测量的主要内容有：施工控制网和施工基线的测设、基槽开挖、基床抛填、基床整平和预制物件安装的测量。其高程控制除建立一定数量的水准点外，还需在附近设立水尺，观测水位，用以计算测量点的高程。7.5.1基槽开挖测量工作开挖基槽一般有挖泥船进行。测量工作的主要任务是：设置挖泥导标以控制开挖的宽度和方向，进行挖泥前后的横断面测量以检查开挖是否合乎设计要求。7.5.2基床抛填测量工作根据设计要求，基床施工的顺序是先铺砂后抛石，然后对基床表面进行粗平、细平和极细平。测量放样的任务必须为基床抛填设置方向标，同时为基床平整进行放样工作。1.设置方向标施测时，首先在基线上测设各边线的控制桩，然后在各桩垂直于基线的方向上设置一对方向标。一般基线上的控制桩可兼作一个方向标。抛设导标(浮标):浮标抛设好后,施工部门即可按照设计要求,安装海底的预制件.2.基床整平的测量工作基床的整平包括粗平、细平、极细平3项工作。1）粗平2）细平和极细平细平和极细平是基床施工的最后一道工序，两者采用的方法相同，但精度要求不同。根据规范规定，细平精度为±5cm，极细平精度为±3cm。7.5.3方块吊装的放样工作方块安装的测量主要是确保码头前沿线的码头横断线安装在设计位置上。一般在水下底层方块外缘约5cm～10cm处测设一条安装基准线，作为潜水员进行水下安装的依据。1.吊垂法安装基准线的测设2.方块的安装7.5.4墙后抛填的放样工作重力式码头的上部结构一般为现浇，测量人员只要按设计尺寸和标高，测设出必要的点和线，为立模板提供依据。在吊装方块2层～3层后，就可以开始墙后抛填，测量放样工作和基床抛填一样，在岸上或水区布置抛填标志，控制各层标高。必要时进行断面测量并绘制断面图，检查坡度和分层标高是否满足要求。7.7港口工程建筑物的变形观测港口工程在施工期间或工程竣工后，由于水文地质条件，荷载、水流或波浪冲刷影响、地下水的作用、边坡开挖、地震或打桩以及爆破震动等原因，会引起岸坡和建筑物发生变形，如滑移、沉降、倾斜、裂缝等。为了保证建筑物的安全，必须重视变形观测工作，通过观测，可以监视变形的程度和发展趋势，掌握变形的规律，以便提出防治措施，并为今后的设计积累资料。由于变形的原因比较复杂，因此，变形观测项目和方法以及观测方案的布置，应根据具体情况，由设计、科研、施工和地质等方面的技术人员与测量工作者共同商定。建筑物变形观测主要有水平位移监测和垂直位移监测。6.7.1码头水平位移观测1.方向线法根据码头所在地区的地形条件布置方向线，方向线的两端基点布设在码头的左右两侧岸坡上，有时受地形限制可以将两个基准点设于码头的同一侧或者将另一基准点设在垂线上，但尽可能使两基准点间的距离更远些。位移观测点应沿着方向线埋设，点位的数量应符合监测要求。定期观测这些点偏离方向线的距离，计算出各点在不同时期测得的偏离值之差，求得其水平位移值。基准点应设在稳定的基础上，同时应能够与其他控制点联测。为了减少一起与觇牌的对中误差，基准点上宜设置带有强制对中装置的观测墩。方向线法所使用的觇牌有固定觇牌和活动觇牌，为了便于精确瞄准，通常觇牌的图案涂成黑白或红白两组颜色。这种团的觇牌照准精度高，观测距离远，且适合各种望远镜内十字丝的形状和宽度。此外，还需要一个安置活动觇牌的活动对中圆盘。利用活动觇牌测定位移的步骤：（1）在一个基准点安置经纬仪，在另一基准点安置固定觇牌，以经纬仪严格照准觇牌的中心并固定仪器。

（2）把活动觇牌安置在观测点上，由观测员指挥测点处的操作人员旋动活动觇牌上的微动螺旋，使得觇牌上的中心线与望远镜竖丝重合，读取活动觇牌上的读数。进一步按第一次读数方向旋动活动觇牌，使其发生一个微小的移动，然后反方向导入活动觇牌使其与方向线严格重合，读取第二次读数。（3）第二个测回开始时，应重新整平仪器并定向，其余步骤与上述相同。对于每个位移观测点都要进行往返各两个测回的观测。返测时，仪器与固定觇牌需要互换位置。采用多测回往返观测时，偏差值取所有测次的平均值。2.前方交会法当码头离岸较远，用方向线法和支距法均有困难时，在码头周围建筑物顶上或在便于交会的地方设置基准点进行前方交会测定观测点的位移。观测时尽可能选择较远的稳固的目标作为定向点。除了上述方法之外，还可应用全站仪极坐标法、波带板激光准直法等测定码头的水平位移。6.7.2码头垂直位移（沉降）观测沉降观测是观测码头在垂直方向上的变动。尤其对于建造在软基础上的码头，沉降观测是必需的。同其他建筑物的沉降观测一样，要测定码头的沉降量，必须设置一个稳定可靠高程基准点。若码头附近有国家Ⅰ、Ⅱ等水准点时，可作为高程基准点使用，或者在高程基准点附近设置一组校核点，以检查进准点本身是否变动。高程基准点一般离码头较远，不便于使用，通常在靠近码头且适当的地方埋设沉降观测工作基准点，供施工时和运行后沉降观测使用，而工作基准点的高程定期由高程基准点检核和测定。沉降观测的主要方法是几何水准测量，观测时基准点应以国家Ⅰ等或Ⅱ等水准测量的精度往返观测。沉降观测点高程的测定是按固定的水准路线、固定的测站以Ⅱ等或Ⅲ等水准测量的精度往返观测，各沉降观测点不同时间的高程之差为个观测点的沉降量。感谢聆听1、海域使用分类2、海籍调