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關(guān)鍵詞 海洋；測繪；CCD技術(shù)

中圖分類號P2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2014）122-0087-02

CCD技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用，可以采用遠(yuǎn)程圖像傳輸監(jiān)測技術(shù)對海洋的圖像進(jìn)行數(shù)值化處理，能夠有效把握流水的速度和方向，當(dāng)海洋在溫度較低的情況下形成聚集冰塊時，利用CCD技術(shù)可以拍攝流冰的密度和類型，這種技術(shù)為海洋監(jiān)測提供了科學(xué)的依據(jù)。

1 CCD技術(shù)概述

1.1 CCD技術(shù)的具體特點

CCD技術(shù)具有較高的分辨率，在使用過程中噪音較低，具有較高的敏感度。使用這種技術(shù)進(jìn)行測量不會限制到測量人員的動作范圍，線性曲線較好，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的效率相對較高，在微光下可以正常進(jìn)行測量和攝像。此外，其本身的體積較小，方便測量過程中的操作，具有光譜響度廣、測量精度高等特點。在應(yīng)用的過程中不會引入附加誤差。

1.2 CCD技術(shù)的工作原理

CCD技術(shù)是一種半導(dǎo)體的表面器件，其存儲和傳遞信息的形式主要是以電荷包進(jìn)行傳遞，主要組成部分是許多以陣列方式排成的MOS電容器。每個MOS電容器都可以作為一個光敏元，工作時利用光射到MOS電容器的作用使得一部分電子被吸收到勢阱中，勢阱中的電子會以光的形式注入電荷，通過電子數(shù)目的多少可以反映出光的強(qiáng)弱，不同強(qiáng)度的光線說明了圖像明暗程度的不同，利用MOS電容器在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)信號的轉(zhuǎn)變，主要是由光信號向電荷信號轉(zhuǎn)變。將MOS電容器中的光先注入到電荷中，然后使用特殊的儀器取出部分進(jìn)行檢測，對這些光進(jìn)行處理就可以得到視頻和圖像等信息。注入到電荷的光還要按照一定的形式進(jìn)行計算，以確保注入程度能夠滿足測量的具體要求。

1.3 CCD器件的主要種類

CCD器件的分類方法有多種，從海洋測繪應(yīng)用角度可以將其分為兩種，即線陣和面陣，其中線陣CCD主要指的是光敏元以線形方式進(jìn)行排列。可以將線型分為兩種，一種是直線型，另一種是曲線型。典型的線陣CCD器件有TCD1206UD，組成部分是2160個沿直線排列的光敏元，這些光敏元陣列的總體長度為33mm。此外，CCD器件中還具有環(huán)行線陣CCD，主要由720個光敏元組成，具有說明性的環(huán)行線陣CCD是PO072B，每個光敏元中的光電二極管均勻分布在圓周的上面，光敏元所占的角度是0.5度。從形式的排列上看除了線陣CCD以外還有面陣CCD，主要是以面的形式進(jìn)行光敏元的排列。面陣CCD可以直接接收二維光信息，主要的代表物體是TCD5130AC，這種設(shè)備具有較高的有效像元數(shù)和較大的像敏面積。

2 CCD技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用

2.1 CCD技術(shù)在海洋水下攝像中的應(yīng)用

在海洋測繪過程中，需要對海洋下面的具體物體進(jìn)行圖像采集時，可以使用CCD面陣進(jìn)行圖像采集工作。這種技術(shù)開始于20世紀(jì)80年代，產(chǎn)生于外國的海洋物質(zhì)研究，首先是美國等一些國家在載人潛水器上面安裝攝像機(jī)對水下的情況進(jìn)行勘探，實施水下救生等作業(yè)，取得了較大的成果，曾經(jīng)在4000m深的海洋發(fā)現(xiàn)了稀有礦物。之后是墨西哥石油泄漏事故的發(fā)生，英國的一些海洋勘測人員使用水下攝像機(jī)對海底的具體情況進(jìn)行拍攝，監(jiān)督石油泄漏情況，通過勘探和攝像制定了有效的堵漏方案，并將制定的方案實施。隨著水下攝像的發(fā)展，我國的水下考古人員也利用攝像機(jī)進(jìn)行水下考古作業(yè)。起初使用這種技術(shù)時受到多種因素的影響，無論是照明度還是分辨率的影響都使得水下攝像沒有較好的清晰度。

2.2 CCD技術(shù)在海底地質(zhì)取樣中的應(yīng)用

CCD技術(shù)在海底地質(zhì)的取樣調(diào)查中起著較為重要的作用，是海底調(diào)查的重要手段。傳統(tǒng)的取樣中取樣器不具備攝像功能，取樣人員在取樣過程中通常是根據(jù)自身的知識或測量儀器等具有聲音的設(shè)備對海底的深度進(jìn)行判斷，使用這種方法雖然可以對一些地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行采樣，也可以對一些特定的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行采樣，但是在采樣過程中不可避免地會因操作不當(dāng)導(dǎo)致采樣器出現(xiàn)不同程度的損壞。由于CCD技術(shù)具有一定的可視性，在采樣過程中可以避免不可控盲采事件的發(fā)生，可以清楚地看見采樣點的位置和原始樣本的附存情況，對采樣過程中海底出現(xiàn)的動靜也能夠觀察清楚。對于海底表層難以進(jìn)行取樣的物質(zhì)不需要取樣，可以通過視頻拍攝的方式觀察，從而精確判定它的地質(zhì)類型。當(dāng)研究人員需要獲得深度的海底樣品時，可以通過拍攝的視頻操控取樣器，有效提高海底作業(yè)的

效率。

2.3 CCD技術(shù)在水準(zhǔn)點聯(lián)測中的應(yīng)用

CCD器件上具有電子水準(zhǔn)儀，可以對水準(zhǔn)點進(jìn)行測量。電子水準(zhǔn)儀是在自動安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展的，這種水準(zhǔn)儀上面具有條碼標(biāo)尺，在測量過程中可以將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)條碼標(biāo)尺。標(biāo)尺的條碼具有兩方面的作用，一方面可以通過分光鏡在光電傳感儀上成像，另一方面可以在望遠(yuǎn)鏡分化板上成像，通過對這些形成圖像進(jìn)行處理，可以自動給出標(biāo)尺的讀數(shù)，最后實現(xiàn)自動測量。

2.4 CCD技術(shù)在潮水測量中的應(yīng)用

CCD技術(shù)可以對潮水進(jìn)行測量，主要方法是在水中豎立特制水尺，在海岸邊固定光學(xué)測量儀器，定時對水尺和海面圖像進(jìn)行攝像，使用自動識別的功能可以對海面上的水尺位置進(jìn)行判別，從而得到出水位。在測量過程中采用的水尺和電子水準(zhǔn)儀的條碼不同，主要是為了清楚地識別測量圖像。使用這種技術(shù)關(guān)鍵是對水尺和水面進(jìn)行識別，對水尺的識別屬于靜態(tài)圖形的識別，主要是對尺碼圖形的迅速識別，然后得出碼單元的像素值。而水面識別屬于動態(tài)識別，通過水面和水尺的灰度差識別多種圖像。

3結(jié)論

在海洋測量中，由于受到不同使用環(huán)境和檢測目標(biāo)的影響，測量圖像在處理過程中也會有所不同，CCD技術(shù)可以對各種測量圖像自行處理，來獲取圖像的特征和需要的要素。現(xiàn)階段大多數(shù)的CCD技術(shù)在測量過程中可用來監(jiān)視水中的各種動態(tài)，人眼直接對各種圖像進(jìn)行監(jiān)視，來輔助測量工作的實施，但獲取的信息是的一定限制的。在側(cè)量過程中還需要根據(jù)實踐經(jīng)驗來完善這種技術(shù)，使其能夠滿足全天候連續(xù)作業(yè)的要求，在以后的測量中發(fā)揮更好的作用。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；特點；海洋測繪；應(yīng)用

遙感是以航空攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，在20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。遙感（Remote Sensing），從廣義上說是泛指從遠(yuǎn)處探測、感知物體或事物的技術(shù)。即不直接接觸物體本身，從遠(yuǎn)處通過儀器（傳感器）探測和接收來自目標(biāo)物體的信息（如電場、磁場、電磁波、地震波等信息），經(jīng)過信息的傳輸及其處理分析，識別物體的屬性及其分布等特征的技術(shù)。通常遙感是指空對地的遙感，即從遠(yuǎn)離地面的不同工作平臺上（如高塔、氣球、飛機(jī)、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等）通過傳感器，對地球表面的電磁波（輻射）信息進(jìn)行探測，并經(jīng)信息的傳輸、處理和判讀分析，對地球的資源與環(huán)境進(jìn)行探測和監(jiān)測的綜合性技術(shù)。遙感方式有主動式和被動式兩種，主動式遙感先由遙感器向海面發(fā)射電磁波，再由接收到的回波提取海洋信息或成像。被動式遙感的傳感器只接收海面熱輻射能或散射太陽光和天空光的能量，從中提取海洋信息或成像。當(dāng)前，遙感形成了一個從地面到空中，乃至空間，從信息數(shù)據(jù)收集、處理到判讀分析和應(yīng)用，對全球進(jìn)行探測和監(jiān)測的多層次、多視角、多領(lǐng)域的觀測體系，成為了獲取地球資源與環(huán)境信息的重要手段。

一、遙感技術(shù)的特點

遙感作為一門對地觀測綜合性技術(shù)，它的出現(xiàn)和發(fā)展既是人們認(rèn)識和探索自然界的客觀需要，更有其它技術(shù)手段與之無法比擬的特點。遙感技術(shù)的特點歸結(jié)起來主要有以下幾方面：

（1）可獲取大范圍數(shù)據(jù)資料。遙感用航攝飛機(jī)飛行高度為10km左右，陸地衛(wèi)星的衛(wèi)星軌道高度達(dá)910km左右，可及時獲取大范圍的信息。一張陸地衛(wèi)星圖像，其覆蓋面積可達(dá)3萬多平方公里。這種展示宏觀景象的圖像，對地球資源和環(huán)境分析極為重要。

（2）能動態(tài)反映地面事物的變化。遙感探測能周期性、重復(fù)地對同一地區(qū)進(jìn)行對地觀測，這有助于人們通過所獲取的遙感數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并動態(tài)地跟蹤地球上許多事物的變化。同時，研究自然界的變化規(guī)律。尤其是在監(jiān)視天氣狀況、自然災(zāi)害、環(huán)境污染甚至軍事目標(biāo)等方面，遙感的運(yùn)用就顯得格外重要。

（3）獲取信息的速度快，周期短。遙感探測能在較短的時間內(nèi)，從空中乃至宇宙空間對大范圍地區(qū)進(jìn)行對地觀測，并從中獲取有價值的遙感數(shù)據(jù)。由于衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能及時獲取所經(jīng)地區(qū)的各種自然現(xiàn)象的最新資料，以便更新原有資料，或根據(jù)新舊資料變化進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，這是人工實地測量和航空攝影測量無法比擬的。

（4）獲取信息受條件限制少。在地球上有很多地方，自然條件極為惡劣，人類難以到達(dá)，如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。采用不受地面條件限制的遙感技術(shù)，特別是航天遙感可方便及時地獲取各種寶貴資料。

（5）獲取的數(shù)據(jù)具有綜合性。遙感探測所獲取的是同一時段、覆蓋大范圍地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)綜合地展現(xiàn)了地球上許多自然與人文現(xiàn)象，宏觀地反映了地球上各種事物的形態(tài)與分布，真實地體現(xiàn)了地質(zhì)、地貌、土壤、植被、水文、人工構(gòu)筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之間的關(guān)聯(lián)性。

（6）獲取信息的手段多，信息量大。根據(jù)不同的任務(wù)，遙感技術(shù)可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可采用可見光探測物體，也可采用紫外線，紅外線和微波探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性，還可獲取地物內(nèi)部信息。例如，地面深層、水的下層，冰層下的水體，沙漠下面的地物特性等，微波波段還可以全天候的工作。

目前，遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、氣象、水文、軍事、環(huán)保等領(lǐng)域。在未來，預(yù)計遙感技術(shù)將步入一個能快速，及時提供多種對地觀測數(shù)據(jù)的新階段。遙感圖像的空間分辨率，光譜分辨率和時間分辨率都會有極大的提高。其應(yīng)用領(lǐng)域隨著空間技術(shù)發(fā)展，尤其是地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展及相互滲透，將會越來越廣泛。

二、遙感技術(shù)在海洋測繪領(lǐng)域的應(yīng)用

海洋遙感技術(shù)主要包括以光、電等信息載體和以聲波為信息載體的兩大遙感技術(shù)。海洋聲學(xué)遙感技術(shù)是探測海洋的一種十分有效的手段。利用聲學(xué)遙感技術(shù)，可以探測海底地形、進(jìn)行海洋動力現(xiàn)象的觀測、進(jìn)行海底地層剖面探測，以及為潛水器提供導(dǎo)航、避碰、海底輪廓跟蹤的信息。

海洋遙感主要應(yīng)用于調(diào)查和監(jiān)測大洋環(huán)流、近岸海流、海冰、海洋表層流場、港灣水質(zhì)、近岸工程、圍墾、懸浮沙、淺灘地形、沿海表面葉綠素濃度等海洋水文、氣象、生物、物理及海水動力、海洋污染、近岸工程等方面。遙感監(jiān)測己成為海洋及海岸帶主要的監(jiān)測手段和信息源。

利用傳感器對海洋進(jìn)行遠(yuǎn)距離非接觸觀測，以獲取海洋景觀和海洋要素的圖像或數(shù)據(jù)資料。海洋不斷向環(huán)境輻射電磁波能量，海面還會反射或散射太陽和人造輻射源（如雷達(dá)）射來的電磁波能量，故可設(shè)計一些專門的傳感器，把它裝載在人造衛(wèi)星、宇宙飛船、飛機(jī)、火箭和氣球等攜帶的工作平臺上，接收并記錄這些電磁輻射能，再經(jīng)過傳輸、加工和處理，得到海洋圖像或數(shù)據(jù)資料。

海洋的各種經(jīng)濟(jì)和軍事活動，都需要獲取及時、準(zhǔn)確的海面現(xiàn)場數(shù)據(jù)。高頻地波雷達(dá)以探測距離遠(yuǎn)、面積大，并能超視距、全天候探測海面等優(yōu)越性，被廣泛應(yīng)用在世界海洋經(jīng)濟(jì)活躍的重要區(qū)域。利用衛(wèi)星高度計資料進(jìn)行潮波分析、海洋風(fēng)浪場、重力場、海洋大地水準(zhǔn)面、全球氣候變化等研究；應(yīng)用合成孔徑雷達(dá)（SAR）信息進(jìn)行海底地形、海洋內(nèi)波、海浪方向譜等研究；以光學(xué)和微波遙感信息為主，通過多源信息復(fù)合技術(shù)建立海流、海面風(fēng)場分析方法和模型；我國在以上海為中心的長江三角洲外緣，舟山群島的朱家尖和象山分別建立了兩個高頻地波雷達(dá)站，夜以繼日地觀測兩站連線以東四萬平方公里海面風(fēng)、浪、流的數(shù)據(jù)。

風(fēng)力、波浪、潮流等是塑造海洋環(huán)境的動力，利用RS，GPS 等現(xiàn)代海洋觀測技術(shù)可以大范圍快速、準(zhǔn)確、直接地獲得海洋動力信息，對于海面風(fēng)場觀測，遙感所獲得的海面風(fēng)數(shù)據(jù)一般是距海20nm 處的觀測資料。這些資料的取得有助于臺風(fēng)大風(fēng)預(yù)報和波浪預(yù)報。對于海浪觀測，可以通過合成孔徑雷達(dá)反演波浪方向譜或者可以通過動力模式來解決表面波場問題；對于海流觀測，海洋中的海流主要受風(fēng)力、引潮力和密度分布不均勻所驅(qū)動。測流主要使用雷達(dá)高度計，目前已聯(lián)合使用衛(wèi)星定位裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和海流浮標(biāo)，取得了有價值的資料。

21 世紀(jì)是人類開發(fā)利用海洋的新世紀(jì)，隨著對地球認(rèn)識的不斷深化，海洋的作用越來越被人們所認(rèn)識。我國東臨太平洋，是世界上重要的海洋國家之一。利用遙感技術(shù)合理開發(fā)利用海洋資源，切實保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，對于實現(xiàn)海洋資源、環(huán)境的可持續(xù)利用和海洋事業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，具有重要的意義。■

參考文獻(xiàn)

[1]陳洪云，翟國君；海洋測繪進(jìn)展評述[J]；海洋測繪；2004年01期

[2]黎剛；環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)進(jìn)展[J]；環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)；2007年01期

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關(guān)鍵詞：GPS；海洋測繪；應(yīng)用；發(fā)展

Abstract: Marine surveying and mapping is a branch of the science of Surveying and mapping. From the name of the branch, we can clearly know, object of marine surveying and mapping is the sea. Marine surveying and mapping not only to acquire and display these elements of their location, nature, form, also includes the relationship and development between them, such as the relationship between the channel and the reef, lighthouse, harbor construction progress, current, temperature and seasonal changes. It is a basic and advanced work, all maritime activities cannot do without the marine surveying and mapping security, especially in developing marine, and utilize the ocean today, more and more important role in marine surveying and mapping. Important differences due to ocean area and the area of land natural phenomenon is the distribution of moment of water movement, there is obvious difference between the land surveying and mapping method and its mapping method, so the terrestrial waters of rivers and lakes of Surveying and mapping, usually included in marine surveying and mapping.

Key words: GPS; marine surveying and mapping; application; development

中圖分類號：P228.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

一、海洋測繪的早期發(fā)展

海洋測繪大致可分3個階段：①20世紀(jì)30～50年代中期，開始對海洋進(jìn)行地球物理測量，包括海洋地震測量、海洋重力測量等。這階段利用回聲探測數(shù)據(jù)繪制海底地形圖，揭示了海洋底部的地形地貌；利用雙折射地震法獲取大洋地殼的各種地球物理性質(zhì)，證明大洋地殼與大陸地殼有顯著的差異。②1957～1970年，實施了國際地球物理年（1957～1958）、國際印度洋考察（1959～1965）、上地幔計劃（1962～1970）等國際科學(xué)考察活動，發(fā)現(xiàn)了大洋中條帶磁異常，為海底擴(kuò)張說提供了強(qiáng)有力的證據(jù)，揭示了大洋地殼向大陸地殼下面俯沖的現(xiàn)象，觀測了島弧海溝系地震震源機(jī)制。③70年代以后，廣泛應(yīng)用電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)于海洋測繪中。

二、GPS技術(shù)在海洋測繪領(lǐng)域的應(yīng)用

海洋測繪主要包括海上定位、海洋大地測量和水下地形測量。在海上定位和水下地形測量中都有GPS技術(shù)的應(yīng)用。

1.GPS技術(shù)應(yīng)用于海上定位

海上定位是海洋測繪的重要工作，在海上作業(yè)如果不知道自己的具置，那將是一件不可想象的事情。海上定位通常是通過定位系統(tǒng)，確定船只的具置和方向，主要是用于船只導(dǎo)航，同時也是海洋測繪中不可或缺的工作。GPS技術(shù)在海上定位的應(yīng)用主要包括海面定位和水下定位，水下定位主要是用于水下地形測量。

為了能夠獲得比較好的海上定位精度，是采用GPS接收機(jī)與船上的導(dǎo)航設(shè)備組合起來進(jìn)行定位。例如，在GPS偽距法定位的同時，用船上的計程儀（或多普勒聲納）、陀螺儀的觀測值聯(lián)合推求船位。對于近海海域，還可采用在岸上或島嶼上設(shè)立基準(zhǔn)站，采用差分技術(shù)或動態(tài)相對定位技術(shù)進(jìn)行高精度海上定位。利用差分GPS技術(shù)可以進(jìn)行海洋物探定位和海洋石油鉆井平臺的定位。進(jìn)行海洋物探定位時，在岸上設(shè)置一個基準(zhǔn)站，另外在前后兩條地震船上都安裝差分GPS接收機(jī)。前面的地震船按預(yù)定航線利用差分GPS導(dǎo)航和定位，按一定距離或一定時間通過人工控制向海底巖層發(fā)生地震波，后續(xù)船接收地震反射波，同時記錄GPS定位結(jié)果。通過分析地震波在地層內(nèi)的傳播特性，研究地層的結(jié)構(gòu)，從而尋找石油資源的儲油構(gòu)造。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的特點，在構(gòu)造圖上設(shè)計鉆孔位置。利用差分GPS技術(shù)按預(yù)先設(shè)計的孔位建立安裝鉆井平臺。

GPS技術(shù)在海洋測繪中的海上定位中的重要性不可忽視，海洋測繪的大量測量工作都要用到海上定位的數(shù)據(jù)。

2.GPS技術(shù)應(yīng)用于水下地形測量

水下地形測量是海洋測繪的最基本的工作之一。由于海域遼闊，海上定位顆根據(jù)離海岸距離的遠(yuǎn)近而采用不同的定位方法，如光學(xué)交會定位、無線電測距、GPS衛(wèi)星定位等。

水下地形測量主要是海道測量，海底控制測量是確定海底點的三維坐標(biāo)或平面坐標(biāo)，而水下地形測量還需要利用水聲儀器測定水深。對于近海領(lǐng)域，采用在岸上會島嶼上設(shè)立基準(zhǔn)站，采用動態(tài)相對位技術(shù)進(jìn)行高精度海上定位。在船上安裝差分GPS接收機(jī)和測深儀。測量船按預(yù)定航線利用差分GPS導(dǎo)航和定位，測深儀按一定距離或一定時間按照事先設(shè)定自動向海底發(fā)射超聲波并接受海底的發(fā)射波，同時記錄GPS的定位結(jié)果和測深數(shù)據(jù)。定位測量和水深測量的數(shù)據(jù)都有了之后，就可以利用這些電子手簿和計算機(jī)、繪圖儀等組成系統(tǒng)，測繪水深圖和水下地形圖等。

三、GPS技術(shù)在海洋測繪領(lǐng)域的應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及解決方法

1.出現(xiàn)的問題

由于GPS技術(shù)是由美國軍方制作并控制的，因此我們在使用GPS數(shù)據(jù)時就要考慮到數(shù)據(jù)的真實性和數(shù)據(jù)的實用性。美國軍方可以隨時修改我們使用的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確一切工作都沒有任何用途。

另一方面，由于GPS定位系統(tǒng)是基于美國軍方的國家戰(zhàn)略研發(fā)的，所以其對外開放的徹底性還有所保留，加上整個系統(tǒng)本身研發(fā)時的局限性和民用領(lǐng)域的不斷延伸，所以同其他測量手段一樣，GPS測量誤差也不可避免，因此在進(jìn)行海洋測繪的時候需要注意出現(xiàn)的誤差。

2.解決方法

在數(shù)據(jù)使用的問題上，我們目前還沒有什么衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)相比，不論是我國的北斗系列，還是GLONASS 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)或Galileo系統(tǒng)總體功能現(xiàn)在都無法與GPS相比，因此我們要在研發(fā)新的系統(tǒng)的同時，還是要使用GPS的數(shù)據(jù)來解決我們目前的一些問題。

對于GPS測量時產(chǎn)生的誤差，我們應(yīng)該分析產(chǎn)生誤差的原因，一般出現(xiàn)的都是系統(tǒng)誤差。對于這些系統(tǒng)誤差，我們不可避免，因此只能通過一些參數(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果的修正。另外，還有一部分誤差是我們在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的時候產(chǎn)生的。因為GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采用的是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，而在我們國家一般使用的是北京54坐標(biāo)系統(tǒng)，因此在使用GPS數(shù)據(jù)時就需要進(jìn)行坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。由于不同的地方的轉(zhuǎn)換參數(shù)不同，因此坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換是一項浩大的工程，在轉(zhuǎn)換構(gòu)成中就會產(chǎn)生一些誤差，對于這些誤差我們也只能盡量避免。只有這些誤差都減小了之后，我們進(jìn)行海洋測繪的工作才能做的更精細(xì)，數(shù)據(jù)才能更準(zhǔn)確。

四、海洋測繪學(xué)的新進(jìn)展

1.海道測量。在海洋測深過程中，為解決回聲測深儀波束角效應(yīng)使記錄的測深圖像失真問題，提出了波束角效應(yīng)的改進(jìn)模型及其改正算法。針對多波束測深數(shù)據(jù)集，采用改進(jìn)的距離反比權(quán)重算法和多細(xì)節(jié)層次模型技術(shù)來建立海底數(shù)字地形模型（DTM）。應(yīng)用雙頻GPS動態(tài)后處理高精度定位技術(shù)建立了一套完整的GPS無驗潮海洋深度測量作業(yè)模式，顯著提高了水深測量成果的精度。

2.海洋重力場與磁力場測量。有關(guān)海洋重力的確定，首先研究了建立我國陸海新一代平均重力異常數(shù)字模型問題：基于重力場的頻譜理論，給出了擾動引力在全球平均意義下的功率譜表達(dá)式；推導(dǎo)了垂線偏差同大地水準(zhǔn)面差距偏導(dǎo)數(shù)的轉(zhuǎn)換公式；推導(dǎo)了水平重力梯度邊值問題的級數(shù)解。

對海洋磁力測量的研究，從磁偶極子磁場出發(fā)，推導(dǎo)出一個簡單的測線間距計算公式?；诖帕€定義和均勻磁化球體周圍的磁場分布，推導(dǎo)出一個簡單的磁力線簇公式。以陸用地磁日變站為基礎(chǔ)，結(jié)合DGPS系統(tǒng)和浮標(biāo)技術(shù)，自行設(shè)計開發(fā)數(shù)據(jù)實時采集與傳輸系統(tǒng)。采用布設(shè)海底地磁日變觀測錨系的技術(shù)方法，解決了遠(yuǎn)海區(qū)磁測日變改正觀測資料問題。

3.空基海洋測繪技術(shù)。首先是重點研究了利用有理函數(shù)模型實現(xiàn)高分辨率衛(wèi)星CCD影像的單片定位的方法；其次是提出了一種遙感圖像半自動提取建筑物的方法；第三是提出了一種基于多分辨率小波高頻特征系數(shù)的高光譜遙感影像亞像素目標(biāo)識別方法；第四是針對IKONOS高分辨率衛(wèi)星影像處理中的不適應(yīng)性，提出一種更為精確細(xì)致的圖像融合方法——自適應(yīng)小波包分析法；第五是從測高衛(wèi)星飛行軌道的規(guī)律出發(fā)，提出了采用“距離加權(quán)平均”計算正常點海面高的新方法；第六是研究了觀測衛(wèi)星的選擇對基線解算質(zhì)量的影響，提出了提高基線解算質(zhì)量的人工選星的基線處理方法。

4.海圖制圖與海洋地理信息工程。首先是提出了基于Circle原理和“優(yōu)勝劣汰”思想的地圖綜合新算法；其次是探討了數(shù)字測圖中的坐標(biāo)變換方法，總結(jié)了一套作業(yè)思路和方法；第三是提出了基于Flash技術(shù)制作多媒體電子地圖的解決方案及實現(xiàn)過程；第四是研究了一種由計算機(jī)自動生成Delaunay三角網(wǎng)的增點生長構(gòu)造法；第五是實現(xiàn)了MapInfo圖形數(shù)據(jù)在IE中的顯示與瀏覽，從而驗證了用VML實現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)可視化的可行性。

五、結(jié)束語

GPS技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，在海洋測繪領(lǐng)域也不例外。對于海上定位，海洋的水下地形測量，GPS技術(shù)發(fā)揮了很大的作用，我們使用GPS技術(shù)讓我們在海洋測繪領(lǐng)域的成果更進(jìn)一步，建立了海洋測量平面控制網(wǎng)。GPS技術(shù)的引進(jìn)改變了傳統(tǒng)的測量方法，節(jié)省了很多人力物力。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱道璋.淺析GPS測量的誤差及應(yīng)對措施[J].江西省水利規(guī)劃設(shè)計院.2006.

篇4

關(guān)鍵詞：海洋測量結(jié)果；降低誤差；措施

中圖分類號：K928文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

隨著人們對于海洋這一領(lǐng)域的深入研究，涉及海洋領(lǐng)域的工程項目也就變得越來越多。其中如果海洋測量時誤差過大，就會造成海洋工程在具體的施工過程當(dāng)中的工作任務(wù)量大大增加，工程的成本大大增加。怎樣降低海洋工程測量結(jié)果的誤差數(shù)值，已經(jīng)日益成為海洋工程測繪工作中的關(guān)鍵性問題。海洋測繪工作內(nèi)容主要地包括以下幾點，海上定位工作、海洋的大地測量工作和水下的地形測量工作。海上定位一般指的是在海上對船位進(jìn)行定位的工作。海洋 測量包括在海洋的廣大范圍中布置大地控制網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行相關(guān)海洋的重力測量工作。在這一基礎(chǔ)上開展水下的地形測量工作，水下地形圖的測繪工作，海洋大地的水準(zhǔn)面的測定工作。伴隨人類對于地球科學(xué)的研究的不斷地發(fā)展，對于海洋領(lǐng)域的綜合性研究也變得越來越深入，海圖測繪面積越來越大，水下地形測量直達(dá)深海區(qū)域，海底灘涂的測繪已經(jīng)涉及到近岸的淺海地區(qū)，港口的工程施工與港口的清淤工作以及航道的測量工程也變得越來越多，隨之而來的對于海洋的測量工作中精度的要求也已經(jīng)變得越來越高。造成海洋測量結(jié)果誤差的原因，已經(jīng)成為了海洋測繪工作者十分關(guān)注的問題。

一、在海洋領(lǐng)域進(jìn)行測量導(dǎo)致誤差的原因

現(xiàn)代的海洋測量工作的特點顯著，不僅具有與現(xiàn)代的陸地地形的測量工作共有的特點，比如精度高、自動化程度高和效率高等，而且它還擁有自身獨(dú)有的特點，比如全天候的特點、測量作業(yè)呈現(xiàn)連續(xù)性的特點、誤差源十分復(fù)雜的特點、測量時的環(huán)境復(fù)雜多變的特點、由于海底地形是無法用肉眼直接看到的，因而難以直觀掌握相關(guān)實際情況的特點、測量的性質(zhì)是屬于水下聲波進(jìn)行探測，因此使用較多的是水下超聲波方式進(jìn)行探測的特點、觀測時會產(chǎn)生大量測量數(shù)據(jù)的特點等。

海洋測量誤差的內(nèi)容主要包括船只因素造成的誤差、船速因素造成的誤差、潮位觀測因素造成的誤差、聲速誤差與儀器誤差等。

儀器誤差是指由于測量所采用的儀器在性能上的差異而導(dǎo)致的誤差或由于對探測儀的裝配不當(dāng)?shù)人斐傻恼`差。由于探測儀自身在性能上的差異而導(dǎo)致的誤差是指探測儀在使用過程中，或是在多次的探測儀的使用過程中，由于電壓電池的換擋因素與降低因素、元器件老化因素等所造成的在轉(zhuǎn)速與聲速方面的變化，因此對于水深的測量在精度上所產(chǎn)生的一定影響。與此同時，由于型號的不同和使用程度的不同，相關(guān)探測儀對于反射聲波加以接受時的敏捷度也是有所差異的。不僅如此，當(dāng)與水草介質(zhì)、雜物介質(zhì)、泥漿介質(zhì)等相互碰撞時，也會導(dǎo)致水深數(shù)據(jù)的虛假，于是對于測量的真實度與精度也是都會造成影響的。

聲速誤差是指走航式的水深測量會依據(jù)聲波來對深度加以測量的誤差。這類誤差是由于當(dāng)聲波在水中進(jìn)行傳播時的速度將會對水深的精度方面的測量工作造成較大的影響而導(dǎo)致的。

潮位觀測誤差是指水深測繪所得到的結(jié)果是通過理論上的這一區(qū)域最低的潮位的信息，應(yīng)當(dāng)把外業(yè)所測繪的數(shù)據(jù)計算到最低的潮位面上，因此，在對潮位加以測繪工作時的準(zhǔn)確程度將會對水深測繪的精度而產(chǎn)生影響。

船速誤差是由于探測儀的自身的工作原理而造成的，因此探測儀會在水面上朝著海底的方向來發(fā)射出聲波，聲波當(dāng)觸碰到了介質(zhì)面而進(jìn)行反射過程時，會被換能器來接受，依據(jù)接收到的時間原因、聲速原因等，來推測地得出這一位置的水深。因此水深測繪本身是動態(tài)性質(zhì)的一種測繪，而當(dāng)水深比較大的環(huán)境條件下，聲波在接受與發(fā)射間會產(chǎn)生時間差，在產(chǎn)生的時間差內(nèi)，船只卻早已航行出了相當(dāng)?shù)囊欢尉嚯x，因此才會產(chǎn)生這類誤差。

船只原因同樣會對最終測繪所得的精度造成很大的影響，在對水深地形進(jìn)行測繪工作時，船型與船的大小將會使得測繪工作形成很大的影響。假如船只的體積太大，那么其在工作時就很容易產(chǎn)生擱淺現(xiàn)象，并且相應(yīng)的船只在吃水方面會太深，對淺水帶附近的數(shù)據(jù)無法有效的測繪。假如船只太長，在運(yùn)行過程中的靈活性會受到一定的影響，很難按照預(yù)先設(shè)定的方式進(jìn)行測繪。假如船只短，船體進(jìn)行回旋的半徑就很小，在拐彎與掉頭的過程中，就會具有很大的靈活性。近年來，海上活動與人工飼養(yǎng)十分頻繁，在測繪的過程中，船只受到障礙物的影響，也會產(chǎn)生測繪誤差。

在實際使用無驗潮方式進(jìn)行水深測繪時，測繪結(jié)果精度會由于船體的搖擺、采樣速率、同步時差及RTK高程的可靠性等原因造成的誤差的影響，這些誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于RTK定位誤差，從而成為無驗潮方式水深測繪精度提高的瓶頸原因。

二、降低海洋測繪結(jié)果誤差的措施

假如海洋測繪的誤差程度較大，會使海洋工程在施工過程中的工作量增加，增加工程的成本。為了降低海洋測繪結(jié)果的誤差，應(yīng)當(dāng)對測探儀來進(jìn)行定時的檢查工作，選用有模擬記錄的專業(yè)測深儀來進(jìn)行操作，在工作的過程當(dāng)中選用的船體應(yīng)當(dāng)滿足靈活性和適宜性的具體需求，從而確保在外作業(yè)得以有效地進(jìn)行。與此同時，由于考慮到氣象原因?qū)τ诖坏木唧w影響，當(dāng)進(jìn)行探測工作時，防止波浪對于測繪工作的準(zhǔn)確程度的不必要的影響。

為了最大限度地降低測繪結(jié)果中的誤差，當(dāng)進(jìn)行探測工作時，應(yīng)當(dāng)依據(jù)電池電壓所產(chǎn)生的變化，來對聲速、吃水線與正零線來進(jìn)行選擇工作，如果水深已經(jīng)深于十六米時，應(yīng)當(dāng)對測探儀的換擋工作加以誤差檢驗。在成圖以前，應(yīng)當(dāng)把電腦所采集的數(shù)據(jù)與模擬記錄的數(shù)據(jù)加以驗證，從而減少假水深所產(chǎn)生的危害，并且要進(jìn)行必要的改正工作。而在對于換能器加以安裝時，應(yīng)當(dāng)首先使得全體的船員都上船，并要使船體盡可能地確保平衡與穩(wěn)定，然后再對換能器加以固定，并努力地調(diào)整好其吃水的深度，從而確保換能器在吃水上的準(zhǔn)確與穩(wěn)定。

為了最大限度的降低測繪誤差，測繪前，先要確定測區(qū)范圍與測圖比例尺，設(shè)計圖幅，準(zhǔn)備圖板與展繪控制點，布設(shè)測深線與驗潮站，以及確定驗流點與水文站的位置。測繪時，測繪船沿預(yù)定測深線連續(xù)測深，并按一定間隔進(jìn)行定位，同時進(jìn)行水位觀測。測繪中要確定礁石、沉船等各種航行障礙物的準(zhǔn)確位置，探清最淺水深及其延伸范圍。同時還要進(jìn)行底質(zhì)調(diào)查，測定流速與流向，以及收集水溫與鹽度等項資料。取得水深的原始資料后，要對它進(jìn)行各項改正，檢查成果質(zhì)量，最后繪制出成果圖板。

RTK高程用于測繪水深，其可靠性問題是倍受關(guān)注的問題。在作業(yè)之前可以把使用RTK測繪的水位與人工水準(zhǔn)觀測的水位進(jìn)行比較，判斷其可靠性。為了確保作業(yè)精度，可從采集的數(shù)據(jù)中提取RTK高程信息繪制水位曲線。根據(jù)曲線的平滑程度來分析RTK高程有沒有產(chǎn)生個別或部分點出現(xiàn)急劇升高或降低的情況，然后使用修正的方法來改正個別高程存在錯誤的點。

對于聲速誤差，在進(jìn)行測探之前，應(yīng)該對測深器的數(shù)值進(jìn)行測定，因此設(shè)置聲速值的水平會對測深數(shù)據(jù)的精確性產(chǎn)生較大的影響，一旦出現(xiàn)了聲速值設(shè)置不合適的問題，很容易使測深的結(jié)果變淺或者變深，假如沒有通過其它的方式進(jìn)行檢驗，很難對系統(tǒng)誤差進(jìn)行發(fā)掘。

對于采樣速率及延遲造成的誤差，可以在延遲校正中加以修正，修正量可在斜坡上往返測繪結(jié)果計算得到，也可以采用以往的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。船體搖擺姿態(tài)與動態(tài)吃水的修正，可用電磁式姿態(tài)儀修正船的姿態(tài)。船的航向、縱擺與橫擺等參數(shù)都可以通過姿態(tài)儀輸出，借助專用的測繪軟件可以修正這些參數(shù)。

結(jié)束語

隨著社會發(fā)展對水下地形測繪要求的提高，傳統(tǒng)單波測深儀已經(jīng)無法滿足日益增長的新需求，多波束水深測繪技術(shù)的出現(xiàn)帶來了海洋測繪技術(shù)的一次重大變革。多波束測繪技術(shù)的發(fā)展與海圖數(shù)據(jù)庫的建立，將會對數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品化產(chǎn)生重大影響，使得海洋測繪產(chǎn)品化的時間得以有效縮短，并能提高海洋測繪產(chǎn)品的多樣性。衛(wèi)星定位、聲波測深、激光測深、遙感探測等技術(shù)的不斷發(fā)展，使得海洋測繪已越來越向現(xiàn)代化、高效率、高精度發(fā)展，測繪誤差得到了極大的降低。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭克斌,翟國君,趙立霞.海洋測量成果質(zhì)量控制的探討[J].海洋測繪,2014,(2).

篇5

關(guān)鍵詞：測量技術(shù)，數(shù) 字化，信息化

中圖分類號： TM930.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

Abstract: this paper mainly introduces the traditional measuring the concept of learning and research objects, measurement of new technology global positioning technology GPS geographic information technology GIS remote sensing technology RS 3 S and digital photography in the measurement of the advantages and the new technology development in national economic construction of survey, design, construction and maintenance of the various stages of applications.

Keywords: measurement technique, number of words, information

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 ，計算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及地理信息系統(tǒng)的運(yùn)用使得現(xiàn)代測繪技術(shù)的作用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。目前，世界上已有多個國家實現(xiàn)了現(xiàn)代數(shù)字測繪技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬測繪技術(shù)，數(shù)字化信息也正朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，這標(biāo)志著數(shù)字化時代已經(jīng)來臨。近年來，我國經(jīng)濟(jì)社會信息化水平不斷提高，使得社會各個領(lǐng)域?qū)?shù)字化測繪產(chǎn)品的需求量也隨之增加，數(shù)字化基礎(chǔ)地理信息已經(jīng)成為一種不可或缺的數(shù)字地理空間支撐條件?，F(xiàn)在，我國正處于非常重要的發(fā)展時期，要進(jìn)一步加強(qiáng)水利、交通、能源等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè) 以及自然資源的開發(fā)利用，這對測繪技術(shù)提出更高的要求，同時也提供了更廣闊的發(fā)展空間。

1、傳統(tǒng)測量學(xué)

傳統(tǒng)測量學(xué)是研究如何測定地面點的平面位置及高程，如何將地球表面的地貌及其它信息測繪成圖，如何確定地球形狀和大小，并將設(shè)計圖上的工程構(gòu)造物放到實地上的科學(xué) 它的任務(wù)與作用包括測繪與測設(shè)兩個方面 測繪是測定地球表面的自然地貌及人工構(gòu)造物的平面位置及高程，并按一定比例尺縮放成圖，供國防工程及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計管理和科學(xué)研究用，測設(shè)是將設(shè)計圖上的平面位置和高程實地標(biāo)設(shè)出來，作為施工的依據(jù)。

測量學(xué)按其研究的對象和應(yīng)用范圍可分為以下幾門課程：

普通測量學(xué)，研究將地球表面局部的地貌及人工構(gòu)造物測繪成大比例尺地形圖的基本理論和方法的科學(xué)，這是測量學(xué)的基礎(chǔ)。

大地測量學(xué)，研究地球表面區(qū)域的點位測定以及整個地球的形狀大小和地球重力場測定的理論和方法的。

科學(xué)攝影測量學(xué)，研究利用攝影和遙感技術(shù)獲取被測地表物體的信息，進(jìn)行分析處理，繪制成地形圖和數(shù)字模型的理論和方法的。

科學(xué)工程測量學(xué)，研究工程建設(shè)在規(guī)劃設(shè)計、施工運(yùn)行、管理等各階段經(jīng)行的測量工作的理論和方法的科學(xué)制圖學(xué)，研究將地球表面的點、線經(jīng)過投影變換后繪制成滿足各種不同要求的地圖。

2、 測量技術(shù)的發(fā)展

技術(shù)（GIS）遙感技術(shù)（RS）及數(shù)字?jǐn)z影測量近些年來，伴隨著科學(xué)的發(fā)展，測量科學(xué)也有著巨大的進(jìn)步，現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)全球定位系統(tǒng)（GPS ）地理信息技術(shù)（GIS ）遙感技術(shù)（RS ）及數(shù)字?jǐn)z影測量等各種新技術(shù)在測量學(xué)中得以研究和應(yīng)用。

2.1 GPS技術(shù)

全球定位系統(tǒng)（GPS ）是美國軍方在 1973 年開始發(fā)展的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航和定位軍事系統(tǒng)，由分布在六個軌道上的21+3個衛(wèi)星組成，民用限制使用。大約1983年開始用于解決大地測量問題，它的基本定位原理是依據(jù)用戶和四顆衛(wèi)星之間的偽距測量，根據(jù)衛(wèi)星在適當(dāng)參考框架中的已知坐標(biāo)確定用戶接收機(jī)天線的坐標(biāo)信號由衛(wèi)星發(fā)出，基本觀測值是信號由衛(wèi)星天線到接收機(jī)天線傳播的時間間隔，然后用信號傳播速度將信號傳播時間換算成距離。按照原理，只要同步觀測三顆衛(wèi)星即可交會出測站的三維坐標(biāo) RTK實時動態(tài)技術(shù)是在 GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，能夠?qū)崟r提供流動站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并在一定范圍內(nèi)達(dá)到厘米級精度的一種新的 GPS定位測量方式，是 GPS應(yīng)用的重大里程碑 RTK測量是將 l 臺 GPS接收機(jī)安裝在已知點上對 GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測，將采集的載波相位觀測量調(diào)制到基準(zhǔn)站電臺的載波上，再通過基準(zhǔn)站電臺發(fā)射出去；流動站在對 GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測并采集載波相位觀測量的同時，也接收由基準(zhǔn)站電臺發(fā)射的信號，經(jīng)解調(diào)得到基準(zhǔn)站的載波相位觀測量；流動站的GPS接收機(jī)再利用 0TF （運(yùn)動中求解整周模糊度）技術(shù)由基準(zhǔn)站的載波相位觀測量和流動站的載波相位觀測量來求解整周模糊度，最后求出厘米級精度流動站的位置 RTK測量可以不布設(shè)各級控制點，僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點，便可以高精度快速地測定圖根控制點界址點、地形點、地物點的坐標(biāo)，利用測圖軟件可以在野外一次生成電子地圖 同時，也可以根據(jù)已有的數(shù)據(jù)成果快速的進(jìn)行施工放樣，因此，RTK被廣泛應(yīng)用于圖根控制測量，地籍房地產(chǎn)測繪數(shù)字化測圖及施工放樣等各種工作中。

2.2 RS技術(shù)

遙感（RS ）是不接觸物體本身，用傳感器采集目標(biāo)物的電磁波信息，經(jīng)處理分析后，識別目標(biāo)物，揭示其幾何物理性質(zhì)和相互聯(lián)系及其變化規(guī)律的科學(xué)技術(shù)一切物體，由于其種類和環(huán)境不同，因而具有反射或輻射不同波長電磁波的特性。遙感技術(shù)就是利用物體的這種電磁波特性，通過觀測電磁波，從而判讀和分析地表的目標(biāo)及現(xiàn)象，達(dá)到識別物體及物體存在的環(huán)境條件的技術(shù)。

2.3 GIS技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（GIS ）是在計算機(jī)軟件和硬件支持下，把各種地理信息按照空間分布及屬性以一定的格式輸入、貯存、檢索、更新顯示、制圖和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)，它是將計算機(jī)技術(shù)與空間地理數(shù)據(jù)分布相結(jié)合，通過一系列空間操作和分析方法，為地球科學(xué)，環(huán)境科學(xué)和工程設(shè)計，乃至政府行政職能和企業(yè)經(jīng)營提供對規(guī)劃，管理和決策有用的信息，并回答用戶提出的問題。目前 GIS不僅發(fā)展成為一門較為成熟的技術(shù)科學(xué)，而且已經(jīng)成為一門新興的產(chǎn)業(yè)，在測繪 地質(zhì)礦產(chǎn)、農(nóng)林水利、氣象海洋、環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃土地管理區(qū)域開發(fā)與國防建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。采用 GIS 數(shù)據(jù)庫內(nèi)外一體化測圖掃描矢量化及全數(shù)字?jǐn)z影測量等技術(shù)，為專業(yè)信息系統(tǒng)提供及時、準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化的基礎(chǔ)空間信息，以建立各類專業(yè)信息系統(tǒng)，從而實現(xiàn)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化。

2.4 3S 技術(shù)

3S技術(shù)的集成，是 GPS， RS， GIS技術(shù)的發(fā)展，并走向集成，是當(dāng)前國內(nèi)外的發(fā)展趨勢在3S技術(shù)的集成中，GPS主要用于實時快速提供目標(biāo)物的空間位置，RS用于實時快速提供地表物體及其環(huán)境的幾何物理信息，以及它們的各種變化 GIS則是對多種來源時空數(shù)據(jù)的綜合處理分析和應(yīng)用的的平臺。

2.5 數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影測量是基于數(shù)字影像與攝影測量的基本原理，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識別等多學(xué)科的理論與方法。航空攝影測量是大面積大比例尺地形測圖、地籍測量的重要手段與方法，可以提供數(shù)字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖產(chǎn)品全數(shù)字?jǐn)z影工作站的出現(xiàn)，加上 GPS技術(shù)在攝影測量中的應(yīng)用，使得攝影測量向自動化、數(shù)字化方向邁進(jìn)隨著全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的應(yīng)用，攝影測量產(chǎn)品已經(jīng)從影像圖等向 4D產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，為建立各類專業(yè)的信息系統(tǒng)和基礎(chǔ)地理信息平臺提供了可靠的數(shù)據(jù)保證。

2.6地圖學(xué)技術(shù)

現(xiàn)在，地圖學(xué)已經(jīng)朝著多層次 、多領(lǐng)域、多時態(tài)以及多功能的方向發(fā)展。遙感技術(shù) 、地理信息系統(tǒng) 技術(shù)、自動制圖技術(shù)以及多媒體技術(shù)的發(fā)展使地圖學(xué)的理論、技術(shù)和工藝發(fā)生巨大變化。地圖學(xué)技術(shù)發(fā) 展的關(guān)鍵是如何把遙感技術(shù)和其他快速更新地圖信息的手段結(jié)合，研發(fā)出實用化專題地圖設(shè)計專家系 統(tǒng)、地圖自動編輯制版系統(tǒng)以及地圖信息分析應(yīng)用專家系統(tǒng) 。

2.7海洋測繪技術(shù)

在海洋測繪方面，海洋測繪技術(shù)向著高精度、全覆蓋以及全過程自動化的方向發(fā)展。利用衛(wèi)星定位技術(shù)或卡爾曼濾波等方法可提高海洋測繪定位精度 ，研發(fā)航空航天遙感測深系統(tǒng)或高精度條帶式測深系統(tǒng)來達(dá)到全面覆蓋測量海洋信息的目標(biāo)，進(jìn)一步提高海洋測繪自動化過程，通過與海洋圖自動制圖技術(shù)的鏈接建立海洋圖數(shù)據(jù)庫，最終建立海洋測量信息系統(tǒng)。

3、現(xiàn)代測繪技術(shù)的作用

3.1在地理信息系統(tǒng)建設(shè)中起主導(dǎo)作用

地理信息系統(tǒng) ( GI S )主要分為 2種，即基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)和應(yīng)用地理信息系統(tǒng)?，F(xiàn)代測繪技術(shù) 主要為基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)服務(wù)，同時為應(yīng)用地理信息系統(tǒng)建設(shè)提供地理信息平臺。GIS的重要內(nèi)容是地理信息數(shù)據(jù)，必須依靠現(xiàn)代測繪技術(shù)獲得良好的地理信息數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)代測繪技術(shù)在地理信息系統(tǒng)建設(shè) 中起主導(dǎo)作用。

3．2為城市信息化管理提供幫助

測繪成果是對自然地理要素和地表人工設(shè)施的形狀 、大小 、位置以及屬性等測定的結(jié)果，能為城市規(guī)劃和土地管理等提供重要幫助。測繪資料是一個各等級控制點坐標(biāo)和各種比例尺地形圖，其含有極豐富和詳細(xì)的地理信息，是城市信息化管理中有關(guān)地理信息的唯一來源。由于不同管理部門的職能不同，其對地理信息了解的詳細(xì)程度的要求也不一樣。例如，在城市里同一塊區(qū)域，城市規(guī)劃建設(shè)和土地管理 等管理部門需要信息量大且準(zhǔn)確的較大比例地形圖，因為其需要了解該區(qū)域建筑物的布局以及土地使用情況，而供電供水部門需要鋪設(shè)管線，則需要細(xì)化到單體房屋類型和結(jié)構(gòu)的地形圖。

3.3滿足人們對地理位置信息的需求

在現(xiàn)實生活中人們都使用過交通 圖等地形圖，表明地理位置信息已經(jīng)成為人類生活的重要組成部分，而測繪資料是繪制地形圖的基礎(chǔ)，因為構(gòu)建高質(zhì)量地形圖的關(guān)鍵必須依靠準(zhǔn)確詳細(xì)的測繪資料 。隨著 GI S與光盤存儲技術(shù)、可視化技術(shù)和多媒體技術(shù)的融合 ，以及與 GPS和遙感技術(shù) ( RS)的集成，將使空間信息獲取和處理更新速度大大加快 ，使人們能夠?qū)臻g信息進(jìn)行適時處理 ，例如進(jìn)行車輛定位、手機(jī)定位等 ，從而極大地滿足了人們對地理位置信息的需求。

篇6

【關(guān)鍵詞】測繪；發(fā)展；探測技術(shù)；應(yīng)用

測繪學(xué)是一門關(guān)于地球空間信息的學(xué)科，是采用各種方法和手段研究空間對象的定位、描述和表達(dá)，動態(tài)變化與監(jiān)測，并將所獲得的各種空間信息進(jìn)行加工、存儲與處理，使之綜合應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)、科學(xué)研究、社會發(fā)展等各個領(lǐng)域中所形成的一門學(xué)科。測繪科學(xué)既是地球?qū)W科的重要分支，又是一門工程應(yīng)用學(xué)科，她服務(wù)于各種工程建設(shè)，包括地面、空中、地下、水下各種民用工程、礦山工程、海洋工程、軍事工程、環(huán)境工程、生態(tài)工程等領(lǐng)域?，F(xiàn)代測繪科學(xué)研究的主要對象是空間信息，而以空間信息理論為核心的測繪學(xué)科，與地學(xué)、生態(tài)、環(huán)境、城建土地管理等相關(guān)學(xué)科都有密切的聯(lián)系?，F(xiàn)代測繪高新技術(shù)，往往是多種專業(yè)技術(shù)的綜合系統(tǒng)，只有將各類知識融會貫通，構(gòu)成有機(jī)的知識網(wǎng)絡(luò)，才能適應(yīng)現(xiàn)代科技相互交叉、滲透、移植的特點。測繪的范圍從地面擴(kuò)展到整個近地空間，加之通訊、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)，給測繪學(xué)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。隨著數(shù)字地球構(gòu)想的實施，測繪學(xué)面臨一個歷史性的發(fā)展新機(jī)遇，傳統(tǒng)的或現(xiàn)代測繪學(xué)將以地球空間信息學(xué)的新面目立于地球科學(xué)分支學(xué)科之林，以更強(qiáng)的活力向前發(fā)展。

現(xiàn)代測繪技術(shù)主要有：（1）空間測繪技術(shù)（2）航空、衛(wèi)星重力探測技術(shù)（3）航空航天遙感技術(shù)（4）地圖制圖與地理信息系統(tǒng)技術(shù)（5）GPS、GIS、RS的三S集成技術(shù)。測繪科學(xué)與技術(shù)下設(shè)大地測量學(xué)與測量工程、攝影測量與遙感、地圖制圖學(xué)與地理信息工程三個研究方向。

大地測量學(xué)與測量工程專業(yè)是培養(yǎng)具備地面測量、海洋測量、空間測量、攝影測量與遙感以及地圖編制等方面的知識，能在國民經(jīng)濟(jì)各部門從事國家基礎(chǔ)測繪建設(shè)、陸?？者\(yùn)載工具導(dǎo)航與管理、城市和工程建設(shè)、礦產(chǎn)資源勘察與開發(fā)、國土資源調(diào)查與管理等測量工程、地圖與地理信息系統(tǒng)的設(shè)計實施和研究、環(huán)境保護(hù)與災(zāi)害預(yù)防及地球動力學(xué)等領(lǐng)域從事研究、管理、教學(xué)等方面工作的工程技術(shù)人才。

攝影測量與遙控專業(yè)是結(jié)合攝影測量（解析攝影測量、數(shù)字?jǐn)z影測量）、地理信息系統(tǒng)、圖象信息處理以及遙感的系統(tǒng)理論和有關(guān)儀器設(shè)備的原理，培養(yǎng)從事攝影測量與遙感技術(shù)領(lǐng)域的地圖制作，建立地理信息系統(tǒng)，進(jìn)行資源調(diào)查以及近景攝影測量生產(chǎn)與研究的高級工程技術(shù)人才。

地圖制圖學(xué)與地理信息工程已從傳統(tǒng)的地圖繪制發(fā)展成為運(yùn)用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)與信息通信工程。

現(xiàn)代測繪學(xué)的內(nèi)容廣泛，任務(wù)涉及面大，是現(xiàn)代高新技術(shù)互相滲透的結(jié)果?，F(xiàn)代測繪學(xué)與傳統(tǒng)的測繪學(xué)有所不同，它不只是手段先進(jìn)，方法新穎，而且其研究和服務(wù)的對象、范圍越來越廣泛，重要性越來越顯著。

如上所述，現(xiàn)代測繪學(xué)是一門科學(xué)性、技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科。對于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，是一門重要的基礎(chǔ)科學(xué)。

在工程建設(shè)方面，工程的勘測、規(guī)劃、設(shè)計、施工、竣工及運(yùn)營后的監(jiān)測、維護(hù)都需要測量工作。在軍事上，首先由測繪工作提供地形信息。在戰(zhàn)略的部署、戰(zhàn)役的指揮中，除必須究和服務(wù)的對象、范圍越來越廣泛，重要性越來越明顯。如上所述，現(xiàn)代測繪學(xué)是一門科學(xué)性、技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科，對于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，是一門重要的基礎(chǔ)科學(xué)。

測繪工作是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的一項前期性、基礎(chǔ)性工作，是構(gòu)成地理信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和主干。它為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展提供與地理位置有關(guān)的各種專題性和綜合性的基礎(chǔ)信息，其成果是進(jìn)行資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)田建設(shè)、能源、交通、水利等大型工程建設(shè)、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、土地開發(fā)利用、重大災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報和科學(xué)研究、國防建設(shè)以及國家宏觀管理決策必不可少的基礎(chǔ)資料。

隨著空間科學(xué)、信息科學(xué)和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，測繪科學(xué)技術(shù)也進(jìn)入了一個新時代。目前，國內(nèi)外測繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了下列主要趨勢：

（1）大地測量自采用快速高精度空間定位技術(shù)，特別是GPS技術(shù)以來，逐步從靜態(tài)大地測量發(fā)展到動態(tài)大地測量，作用范圍從地球局部區(qū)域擴(kuò)展到全球，研究對象從地球表面幾何形態(tài)深入到研究地球內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)機(jī)制，傳統(tǒng)大地測量理論和技術(shù)將產(chǎn)生重大變革。應(yīng)用大地測量技術(shù)對地殼運(yùn)動和海平面變化進(jìn)行精確監(jiān)測和研究，及時對因環(huán)境變化而產(chǎn)生的自然災(zāi)害做出精確預(yù)報將受到普遍的重視。

（2）攝影測量的發(fā)展經(jīng)過模擬攝影測量、解析攝影測量時代，已經(jīng)于本世紀(jì)90年代進(jìn)入到數(shù)字?jǐn)z影測量時代。數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入商品化的階段；將數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)結(jié)合，促進(jìn)了測繪生產(chǎn)過程的數(shù)字化和自動化；利用GPS確定航攝外方位元素，從而實現(xiàn)無地面控制點或少地面控制點的航空攝影測量，擺脫繁重的野外控制測量工作。

（3）遙感技術(shù)正朝向多種傳感器、多級分辨率、多頻譜、多時相的信息獲取和快速實時的智能化信息處理的方向發(fā)展。利用遙感技術(shù)對大陸、海洋、大氣等地球環(huán)境的變化進(jìn)行長期觀測和分析，已經(jīng)與遙感制圖、地球資源調(diào)查一樣成為遙感技術(shù)的主要方向。高分辨率衛(wèi)星攝影系統(tǒng)、高分辨率成象光譜儀、合成孔徑雷達(dá)等新型傳感器及其影象信息處理系統(tǒng)日益受到普遍重視。

（4）地理信息系統(tǒng)已在某些專業(yè)得到應(yīng)用并進(jìn)入商品化生產(chǎn)的階段，計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，使GIS向多樣化和分布式處理邁進(jìn)。在側(cè)重信息存儲、數(shù)據(jù)庫建立、查詢檢索、統(tǒng)計分析和自動制圖等基本功能的基礎(chǔ)上，GIS逐步進(jìn)入開發(fā)分析、評價、預(yù)測、決策支持模型以及增加智能化功能的發(fā)展階段。

（5）地圖學(xué)的發(fā)展呈現(xiàn)出多層次、多領(lǐng)域、多時態(tài)、多功能的特點，遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、機(jī)助制圖技術(shù)與多媒體技術(shù)的發(fā)展將使地圖制圖學(xué)的基本理論、技術(shù)方法和手段、工藝過程發(fā)生根本性的變化。研究解決利用遙感技術(shù)和其它手段快速更新地圖信息，實現(xiàn)地圖內(nèi)容的自動綜合，以及研制實用化專題地圖設(shè)計專家系統(tǒng)、地圖自動編輯制版系統(tǒng)和地圖信息分析應(yīng)用專家系統(tǒng)，是當(dāng)今地圖制圖技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

篇7

摘要:

多波束水柱數(shù)據(jù)攜帶了波束從換能器到海底的完整聲學(xué)信息，可用于探測海面至海底的聲照射目標(biāo)。通過對多波束原始水柱數(shù)據(jù)文件(*.all，*.wcd)解析，分析提取水柱數(shù)據(jù)繪制其航向剖面圖、垂直剖面圖和波束陣列圖。利用水柱影像分析工具可清晰判斷水體中目標(biāo)物的形狀、大小和位置，獲得傳統(tǒng)多波束深度測量無法探測到的細(xì)小特征。實例分析表明，研發(fā)的水柱影像分析工具在水柱成像及水體目標(biāo)探測識別中有著重要應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞:

海洋測量;多波束測深;水柱影像;水柱數(shù)據(jù);目標(biāo)探測

1引言

多波束聲納水柱影像在水下目標(biāo)探測中應(yīng)用廣泛［1］，可反映聲波穿透區(qū)整個水體中目標(biāo)物反射信息［2］。在探測航道礙航物［3］、沉船［4－5］、水雷和潛艇等民用和軍事目標(biāo)，監(jiān)測海底熱液噴口、氣層泄露［6］、海洋內(nèi)波［7］等海洋環(huán)境活動中有著重要作用和應(yīng)用前景。隨著多波束技術(shù)研究和硬件設(shè)備的發(fā)展，大部分多波束測量系統(tǒng)擁有測量水深數(shù)據(jù)同時記錄水柱數(shù)據(jù)的能力。國外研究者開始發(fā)掘其中的重要價值，Marques［8］研究表明多波束水柱影像可用于識別和精確定位海水中懸浮目標(biāo)，用于海洋學(xué)研究、海事搜救和打撈、軍事應(yīng)用以及地質(zhì)活動跟蹤。Auke［3］使用水柱數(shù)據(jù)分析了沉船桅桿等物體的成像和跟蹤能力。HugeClarke［4－5］等提出使用多波束水柱數(shù)據(jù)成像并改進(jìn)精化沉船的最淺深度。多波束水柱信息尚是一個新生事物，在目前國際上還未推廣應(yīng)用，國內(nèi)學(xué)者對其研究甚少。同時，許多廠商采集的水柱信息采用自定義的格式存儲，成像、處理與分析軟件極其缺乏。本文對KongsbergSimrad公司生產(chǎn)的EM系列多波束聲納系統(tǒng)采集的原始水柱數(shù)據(jù)文件(*.all和*.wcd)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、數(shù)據(jù)提取和水柱成像分析工具的設(shè)計與開發(fā)。將水體目標(biāo)以不同視野清晰顯示，輔助測量人員對目標(biāo)物的形狀、大小以及位置等信息進(jìn)行判斷，獲取傳統(tǒng)多波束深度測量無法探測的詳盡水體中目標(biāo)信息。

2水柱影像分析工具設(shè)計實現(xiàn)

分析工具基于MicrosoftVisualStudio2010MFC平臺進(jìn)行界面設(shè)計和程序?qū)崿F(xiàn)，分為顯示和分析兩個模塊。顯示模塊主要對航向、垂向以及波束陣列方式進(jìn)行影像顯示;分析模塊則提供在時間序列和角度序列上的數(shù)據(jù)變化信息，主要用于后續(xù)研究。為了使圖像能更清晰完整地反映水體中目標(biāo)特征，引入了圖像插值和灰度變換技術(shù)，進(jìn)一步提高了目標(biāo)識別率和成像效果。

2.1水柱成像原理

多波束聲納工作時，換能器發(fā)射基元陣列持續(xù)發(fā)射聲波，聲波從水體至海底經(jīng)過反向散射后，再由接收換能器對回波信號進(jìn)行接收。對于傳統(tǒng)的深度測量，僅探測代表波束腳印中心處的平均往返時間或相位變化［9］;而水柱數(shù)據(jù)則是采集沿探測波束方向上反向散射強(qiáng)度的時序觀測量，其采樣個數(shù)是同時水深測量的成百上千倍。在不考慮聲速、水深環(huán)境、海底起伏等因素下，隨著測量船的行進(jìn)，每條測線可獲得一個三角柱體，見圖1。水柱數(shù)據(jù)采集為等時間采樣模式，根據(jù)儀器設(shè)定的脈沖寬度和采樣頻率決定當(dāng)前水深環(huán)境下波束序列的采樣點個數(shù)，結(jié)合聲波在水中傳播速度以及波束入射角可計算當(dāng)前采樣點在換能器坐標(biāo)系下的位置，見公式(1)。R=n×ssf(1)式中，R為當(dāng)前采樣點到換能器的距離;n為波束采樣點點號;ss為聲波在海水中傳播速度;f為采樣點的采樣頻率。

2.2顯示模塊設(shè)計

根據(jù)不同視角將水柱影像成像設(shè)計為航向、垂向和波束陣列3個顯示模塊，分別與其水柱影像圖對應(yīng)顯示。測量船沿測線方向連續(xù)采樣時，將當(dāng)前測線下采集到的所有水柱采樣點按照其反向散射強(qiáng)度大小堆疊投影至YOZ平面(圖1)，即生成水柱影像航向圖(圖2(a));每一瞬時發(fā)射接收周期(Ping)下所有反向散射強(qiáng)度采樣點進(jìn)行歸位計算后全部繪制到XOZ平面(圖1)，即為水柱影像垂向圖(圖2(b));將當(dāng)前Ping下所有采樣點按照其所在波束角和采樣點號依次平行排列則生成波束陣列圖(圖2(c))。航向顯示模塊中可查看在當(dāng)前測線較長時間間隔下水柱中央內(nèi)部的變化，對水體中存在的連續(xù)目標(biāo)物及其走勢進(jìn)行整體觀察和判斷;垂向顯示模塊對采集的每Ping數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，可查看每一瞬時切面下水體內(nèi)部及海底信息;波束陣列圖則是將每Ping采集到的全部采樣點數(shù)據(jù)盡數(shù)展繪，可避免數(shù)據(jù)的遺漏。3個顯示模塊相互輔助可提高水柱影像目標(biāo)查找準(zhǔn)確性。

2.3分析模塊

為準(zhǔn)確判斷水體目標(biāo)物的位置和反向散射強(qiáng)度等信息，需要對其所在角度波束的時間序列以及其相同旅行時處的角度序列進(jìn)行分析。時間序列以波束傳播時間為橫坐標(biāo)，角度序列以波束角為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)均為反向散射強(qiáng)度(圖3)。通過垂向顯示模塊初步判斷目標(biāo)物存在，選擇目標(biāo)物所在同范圍曲線，根據(jù)角度序列圖中峰值位置判斷目標(biāo)物所在波束角，選擇目標(biāo)所在角度的時間序列圖，精確判斷目標(biāo)物位置。

3關(guān)鍵技術(shù)及主要功能

3.1八鄰域插值

采集的原始水柱文件中，反向散射強(qiáng)度數(shù)據(jù)是按照波束角和采樣點號依次排列的，當(dāng)歸算到直角坐標(biāo)系時，波束邊緣出現(xiàn)空值，導(dǎo)致影像顯示不完整，極大影響影像識別。因此，須對在波束角范圍內(nèi)的采樣空值點進(jìn)行插值。數(shù)據(jù)解析中已知強(qiáng)度值區(qū)間為－64～0dB，空值區(qū)為0。定義一個3×3插值算子，算子中心O處灰度值為f(O)，如果出現(xiàn)空值點，f(O)=0，此時取與空值點鄰近的8個采樣點中非空值的平均值作為f(O)的值(圖4)。此方法可將待插值點和其周邊采樣點值相關(guān)聯(lián)，符合坐標(biāo)轉(zhuǎn)化后的角度空值區(qū)的填補(bǔ)規(guī)律，十分便捷有效。插值前后細(xì)節(jié)區(qū)域?qū)Ρ刃Ч妶D5。

3.2影像增強(qiáng)

3.2.1灰度變換

水柱數(shù)據(jù)成像時，將反向散射強(qiáng)度數(shù)據(jù)與灰度數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，即可生成原始水柱影像(圖6(a))。此時影像直方圖中目標(biāo)灰度較為集中，且其灰度值總體較小，所成影像目標(biāo)與背景較為相近，難以區(qū)分，目標(biāo)成像不清晰。為使提升影像識別和細(xì)節(jié)表征能力，對原始影像進(jìn)行如下灰度變換:灰度取反(圖6(b))、灰度增加(圖6(c))、灰度減小(圖6(d))、線性增強(qiáng)(圖6(e))、直方圖均衡化(圖6(f))。取反變換是對原影像中的灰度進(jìn)行取反操作，實現(xiàn)底片效果;灰度增加和減小兩種變換是對影像加上或減去一定灰度值對其進(jìn)行再現(xiàn);線性變化是對所有灰度值乘上固定的系數(shù)，使灰度覆蓋范圍擴(kuò)大或縮小;直方圖均衡變換是通過使用累積分布函數(shù)見公式(2)對灰度值進(jìn)行“調(diào)整”，把原始圖像的灰度直方圖從比較集中的某個灰度區(qū)間變成在全部灰度范圍內(nèi)的均勻分布。Sk=255×∑kj=0njn(2)式中，k=0，1，2，...，L－1;Sk為均衡化后的灰度值;n為影像像素總數(shù);nj為影像中某個灰度色階j的像素數(shù)量;j的范圍為0～k;L為影像可能的灰度級數(shù)。

3.2.2變換效果分析

通過圖6中各種灰度變換后的水柱影像圖及其灰度直方圖，可以直觀看到灰度變換的效果。雖然灰度取反、增加和減小對影像可見度有部分改善，但線性增強(qiáng)和直方圖均衡化對影像優(yōu)化更加明顯。線性增強(qiáng)可根據(jù)用戶設(shè)定的縮放參數(shù)對圖像進(jìn)行灰度縮放，調(diào)整至最優(yōu)視圖。直方圖均衡化則表現(xiàn)了更優(yōu)秀的成像能力，增強(qiáng)對比度，大大減少對弱回聲目標(biāo)的遺漏現(xiàn)象。綜合比較后，直方圖均衡變換方法是適合水柱二維影像灰度變換較為理想的方法。分析工具提供了以上各種變換，用戶可根據(jù)需要選擇適宜的灰度變換方法。

4實例分析

本次實驗對象為1991年被作為休閑潛水設(shè)施沉沒的貨船MVG.B.Church，它沉沒區(qū)域的水深約為24～27m，船身長54m，甲板上繩索齊全，桅桿和吊艇架均完整存在。實驗對象在沉沒前被測量并拍照記錄，其突起物大小、特征和位置均有據(jù)可查。實驗多波束設(shè)備為EM3002型號，同時采集測深數(shù)據(jù)和水柱數(shù)據(jù)，原始水柱文件記錄數(shù)據(jù)類型為*.all格式。讀入文件后可在水柱影像分析工具的主界面看到航向和垂向兩個顯示模塊。航向顯示模塊中可觀察到沿航跡線方向上有疑似沉船目標(biāo)物的存在，并能看到其桅桿、繩索等細(xì)部特征物。在航向顯示窗口中選擇目標(biāo)Ping后即在下方窗口中顯示其垂向圖。本例為桅桿所在Ping，此時可在右側(cè)波束信息顯示區(qū)域得知桅桿所在Ping號為58131，其波束開角為129.66°，波束數(shù)為160個，當(dāng)前聲速值為1477.2m/s，采樣頻率為7146.5Hz，海底深度為26.7m。根據(jù)設(shè)計的深度拾取功能還可查看桅桿最淺點的深度值約為4.1m。若使用波束陣列顯示模塊，則可得到目標(biāo)Ping的波束陣列圖(圖2(c))。使用分析模塊對水柱影像進(jìn)一步分析時，可選擇指定波束角和相同范圍曲線，即得到相應(yīng)的時間序列圖和角度序列圖(圖3)。通過分析，可進(jìn)一步確定沉船細(xì)節(jié)部分所在波束角、相對于換能器的位置以及目標(biāo)物反向散射強(qiáng)度等重要信息。由于桅桿目標(biāo)較為細(xì)長，傳統(tǒng)的多波束測深時未能將其作為底部采樣值記錄或者將其作為噪聲點過濾，此時不能得到此區(qū)域正確的最淺深度，危及航行安全。而在水柱影像中能夠清晰觀察到桅桿的存在，并可通過分析工具判斷桅桿所在位置的最淺點。水柱影像圖中還可觀察到將環(huán)境噪聲和旁瓣噪聲的存在，如徑向噪聲、鏡面回波和第一回波。由于海底反射較為強(qiáng)烈，導(dǎo)致海底所在相同范圍曲線上所有采樣點反向散射強(qiáng)度值增加，繼而會掩蓋部分區(qū)域真實目標(biāo)。因此在水柱數(shù)據(jù)采集時，為保證水體目標(biāo)物擁有較好的可視度，應(yīng)使其分布在最小斜距范圍以內(nèi)。

5結(jié)束語

水柱影像提供了水體中目標(biāo)物更豐富的細(xì)節(jié)信息，可用來輔助多波束測深數(shù)據(jù)處理。但由于其數(shù)據(jù)量較大以及其格式的不統(tǒng)一，給研究者帶來了困難。本文介紹了一種多波束聲納水柱影像分析工具，可對*.all和*.wcd格式的原始水柱數(shù)據(jù)解析成圖。并使用八鄰域插值法以及直方圖均衡等灰度變換法對水柱影像可視度和目標(biāo)可見度進(jìn)行較大改善。同時，可對影像圖、時間序列和角度序列等原始數(shù)據(jù)進(jìn)行提取保存，為進(jìn)一步的分析研究奠定基礎(chǔ)。通過實例驗證了分析工具的功能性以及水柱影像的更為詳盡的細(xì)節(jié)記錄和重現(xiàn)能力，可作為輔助多波束測深以及水體目標(biāo)探測分析的有效工具。

參考文獻(xiàn):

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［2］丁繼勝，董立峰，唐秋華，等．高分辨率多波束聲納系統(tǒng)海底目標(biāo)物檢測技術(shù)［J］．海洋測繪．2014，34(5):62-64．

［9］趙建虎．多波束測深及圖像數(shù)據(jù)處理方法［M］．武漢:武漢大學(xué)出版社，2006．

［10］丁繼勝，周興華，吳永亭，等．多波束回聲測深系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的分離提取方法［J］．海洋測繪，2006，26(4):33-35．

［11］王煜，趙英俊，陽凡林，等．EM300X系列多波束ALL數(shù)據(jù)格式解析［A］．山東科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2009，28(5):16-22．

篇8

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù) 測繪工程 應(yīng)用 發(fā)展

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0038-01

由于GPS技術(shù)的高速發(fā)展使得GPS技術(shù)在測繪工程中得到普遍應(yīng)用，下面簡要介紹GPS技術(shù)的特點和工作原理。

1 GPS技術(shù)的特點和在測繪工作中的工作原理

1.1 GPS技術(shù)特點

GPS技術(shù)可以實現(xiàn)全天候定位。只要能夠連接到通過GPS定位衛(wèi)星，就可以對某一地區(qū)進(jìn)行全天候的定位和測量。對著科技的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)的穩(wěn)定性和持續(xù)性進(jìn)一步增強(qiáng)，實現(xiàn)會不間斷地為我們提供想要的測繪數(shù)據(jù)。

GPS技術(shù)的測量精度高，對于某一區(qū)域的測量和定位GPS技術(shù)可以保證誤差在幾米范圍內(nèi)，能準(zhǔn)確的反映出測繪地形的真實數(shù)據(jù)。在300～1500 m工程精密定位中，1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1 mm。

操作簡便，GPS技術(shù)的儀器設(shè)備大多數(shù)都已經(jīng)實現(xiàn)自動化，當(dāng)儀器參數(shù)設(shè)置好之后只要人工監(jiān)測儀器是否正常工作就可以得到想要的數(shù)據(jù)。即使沒有受到過專門的GPS技術(shù)培訓(xùn)，也能掌握GPS設(shè)備的使用方法，利用測得的數(shù)據(jù)開展測繪工作。

1.2 GPS技術(shù)原理

傳統(tǒng)意義上GPS技術(shù)的基本原理就是通過衛(wèi)星測量出接收器與目的地之間的距離。它的工作原理是GPS接收機(jī)設(shè)置在需要進(jìn)行測量的點位上，在同一時刻接收四顆以上的GPS衛(wèi)星傳輸?shù)碾娢臄?shù)據(jù)。通過計算機(jī)對GPS接收器中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析，測算出某一時刻GPS接收器與GPS衛(wèi)星之間的距離，同時獲得測量點位的精確地理位置，獲得測量點位的三維地理坐標(biāo)。

GPS系統(tǒng)主要由GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控部分和用戶接收部分組成，下面利用表格對這三個組成部分進(jìn)行分析說明見表1。

2 GPS技術(shù)在測繪工作中的應(yīng)用

2.1 GPS技術(shù)在海洋測繪中的使用

隨著人們海洋意識的不斷增強(qiáng)，人類對海洋的開發(fā)日趨頻繁，對海洋開發(fā)的步伐日益加快。現(xiàn)階段，人類在海洋上修建了港口、碼頭、石油鉆井等設(shè)施，在未來人類還要潛入海底對海洋進(jìn)行更深層次的開發(fā)，但傳統(tǒng)的水下測繪技術(shù)一直困擾著水下地形圖的測繪，水下地形圖遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于對海洋的開發(fā)腳步。這就要求我們利用GPS技術(shù)對海洋的水下環(huán)境進(jìn)行精確測繪，得到更精確的水下地圖，為人類的海洋開發(fā)做出貢獻(xiàn)。

水下地形測量工作中的測量重點是對海道進(jìn)行測量，海底點的三維坐標(biāo)或者平面坐標(biāo)是依靠海地控制測量來確定的，而水下地形測量中所需要的水深數(shù)據(jù)，則是依靠水深儀器來單獨(dú)測量。在近海領(lǐng)域測繪水深圖和水下地形圖，可以將基準(zhǔn)站建立在附近海岸上或者周邊島嶼上，為了確保海上定位的精度足夠高，可以采用動態(tài)相對位技術(shù)來進(jìn)行定位。同時將GPS接收機(jī)和探測儀安裝在測量船上，測量船利用GPS技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航和定位確保行駛在預(yù)定航線上，探測儀則按照定時或定距的規(guī)律進(jìn)行超聲波發(fā)射和接受工作，并將GPS的相關(guān)結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，將這些記錄下的定位信息、水深信息輸入到系統(tǒng)（電子手簿和計算機(jī)、繪圖儀等組成）中去，從而完成測繪水深圖和水下地形圖的繪制工作。

2.2 GPS技術(shù)在土地測繪中的使用

傳統(tǒng)的土地測繪方法為得到更精確的測量數(shù)據(jù)主要采用補(bǔ)測法，補(bǔ)測法又細(xì)分為簡易補(bǔ)測法和平板補(bǔ)測法。這兩種方法主要利用簡單的測量工具和簡單的幾何方法對土地實施測繪。這兩種測繪方法要求測繪土地周圍要有足夠的參照物，否則就無法確定土地的基本數(shù)據(jù)，在測量過程中，測量出的數(shù)據(jù)容易受到主觀因素的影響，造成測繪的精度降低，測繪的質(zhì)量不高。

GPS技術(shù)的抗干擾能力強(qiáng)，測量精度高，操作方便，同時工作效率高，經(jīng)常被用來輔助地籍測繪工作的進(jìn)行，而且GPS技術(shù)成功布設(shè)地籍平面控制網(wǎng)以后，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候作業(yè)，不受時間、氣候等因素的干擾。將GPS技術(shù)應(yīng)用于地籍測繪工作中，不僅能夠提高測繪精度，而且能夠縮短測繪時間，降低工作強(qiáng)度，提高測繪效率。地籍測繪工作中，需要進(jìn)行進(jìn)行局部地籍細(xì)部測量，測量的內(nèi)容包括測定界址點、測繪地籍圖、面積量算等，所以對技術(shù)的要求極高，而GPS測繪技術(shù)能夠?qū)y量誤差控制在5 cm以內(nèi)，足以滿足地籍細(xì)部測量中對精度的要求。

2.3 GPS技術(shù)在工程變形監(jiān)測工作中的應(yīng)用

現(xiàn)在高層建筑不斷增多，對與高層建筑的工程質(zhì)量檢測也變得越來越重要。高層建筑在施工和使用過程中有可能會出現(xiàn)變形問題，造成變形的原因可能是多方面的，也許是人為的原因造成的，也許是地質(zhì)原因造成的，也許是自然原因造成的。對變形原因的分析成為當(dāng)前保障建筑安全的最關(guān)鍵問題。利用測量精確度極高的GPS技術(shù)，對整個建筑進(jìn)行三維測定，精確測定出建筑物各個位置的當(dāng)前數(shù)據(jù)。在施工和使用過程中還要對整個建筑進(jìn)行實時監(jiān)測，與之前檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，掌握建筑的細(xì)微變化，對建筑的施工和使用提供參考依據(jù)。

（GPS只能用于做控制。）

3 結(jié)語

在測繪工程中廣泛使用GPS技術(shù)，可以提高測繪的工作效率，提升測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。GPS技術(shù)有著全天候、高效率、低成本的特點，在越來越多的測繪工作中得到應(yīng)用。目前，隨著GPS技術(shù)的不斷提高，GPS技術(shù)一系列的配套設(shè)施也得到了改進(jìn)與創(chuàng)新，為測繪工程的進(jìn)一步發(fā)展提供了必要條件，為人類提供了更精確的數(shù)據(jù)，為現(xiàn)代化的測繪工作作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

篇9

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；設(shè)計；管理措施；測量

中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言：地理信息指的是將于地面空間上有關(guān)的數(shù)據(jù)信息、地形信息等所有相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，并將這些信息進(jìn)行組織，最終形成一個系統(tǒng)的過程。地理信息系統(tǒng)是一個多學(xué)科的系統(tǒng)工程，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享，并為測繪工作提供了方便。文章中筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗對多元地理信息的獲取及系統(tǒng)的維護(hù)進(jìn)行了簡要的介紹，從地理信息系統(tǒng)的設(shè)定目標(biāo)、內(nèi)容以及系統(tǒng)的開發(fā)與利用多方面進(jìn)行闡述，希望對同行有所幫助。

一、地理信息系統(tǒng)（GIS）的概念分析

地理信息系統(tǒng)（GIS）的基礎(chǔ)是地理空間數(shù)據(jù)庫， 建立時所采用的方法是地理模型分析法，通過及時的將各種動態(tài)的和空間的地理信息提供給地理信息系統(tǒng)，進(jìn)而服務(wù)于地理決策和地理研究，屬于現(xiàn)代化的計算機(jī)技術(shù)。具體可以概括為以下三個方面：

（1）首先采集地里的空間信息之后將這些信息進(jìn)行整理，并將其輸出，將這些信息轉(zhuǎn)化為有重要價值的信息數(shù)據(jù)庫。在進(jìn)行地理信息系統(tǒng)的管理過程中要求具有較高的空間感和動態(tài)性。

（2）地理信息系統(tǒng)的研究對象是地理，使用科學(xué)合理的模型進(jìn)行分析然后分析出決策，使其變?yōu)榫哂袃r值的信息系統(tǒng)。需要使用高新技術(shù)以及強(qiáng)效的預(yù)測和多種要素綜合而成。

（3）全程由計算機(jī)系統(tǒng)操作執(zhí)行來完成地理信息系統(tǒng)，利用計算機(jī)的計算和模擬功能進(jìn)行地理數(shù)據(jù)的管理。也就是說通過計算機(jī)將地理信息簡化濃縮成一個具有邏輯性的小模型，但

是要求涵蓋各方面的數(shù)據(jù)。

二、地理信息系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容

我國大地測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)的功能是用來儲存我國大地測量的數(shù)據(jù)，主要包括控制網(wǎng)和大地水準(zhǔn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，并且可以向外界提高數(shù)據(jù)資料，并對測量成果進(jìn)行有效的管理。

（1）測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要為市政工程建設(shè)、城市規(guī)劃以及其他部門提供準(zhǔn)確、直觀的數(shù)據(jù)。

（2）海洋測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)。海洋測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)應(yīng)涵蓋海洋重力測量情況、水深測量、海洋測量的控制網(wǎng)等多方面的數(shù)據(jù)，并且應(yīng)包含海洋氣象信息、潮汐、洋流等信息。

（3）地理信息系統(tǒng)可以為測繪工作提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，可以有效提高城市測繪工作的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。相對傳統(tǒng)的測繪工作有很大的進(jìn)步。地理信息系統(tǒng)進(jìn)行測繪時是利用計算機(jī)

的快速的計算能力和邏輯能力提供多種選擇，并且可以有效提高工作效率，提高測量的精度。除此之外，計算機(jī)系統(tǒng)可以自動生成數(shù)據(jù)庫、報告和表格，并且可以及時進(jìn)行數(shù)據(jù)的修正和刪補(bǔ)，確保測繪工作的順利展開。

（4）一般情況下城市規(guī)劃設(shè)計主要是為測繪人員提供資料，測繪工作極為復(fù)雜，測繪的目的不僅是為城市規(guī)劃，但實際工程中，城市規(guī)劃和測繪工作存在脫節(jié)，測繪人員的目標(biāo)不

清楚，測繪工作對城市規(guī)劃中的作用不顯著，配合不夠默契，地理信息系統(tǒng)的建立對于測繪工作的準(zhǔn)確度和科學(xué)性奠定了堅實的基礎(chǔ)。數(shù)字化和信息化的發(fā)展為測繪工作有很大幫助，可以有效解決測繪工作中出現(xiàn)的問題，可以便于圖形的輸入、輸出，以及數(shù)據(jù)資源的貢獻(xiàn)。

三、地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

（1）開發(fā)平臺和工具的選擇

為了保證地理信息系統(tǒng)的工作效率和成功率應(yīng)慎重選擇合適的開發(fā)工具和開發(fā)平臺。計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)，目前國內(nèi)外已經(jīng)有多種開發(fā)工具和平臺可供選擇。選擇時應(yīng)保證平臺和工具具有良好的使用性能，并且保證常用功能的高效性，并要求具有漢字處理能力，并且能夠提供良好的聯(lián)機(jī)服務(wù)功能和優(yōu)質(zhì)的用戶界面功能，并能實現(xiàn)二次開發(fā)，可以升級和擴(kuò)充。

（2）數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

為了有效提高地理信息系統(tǒng)的運(yùn)行效率就應(yīng)嚴(yán)格遵守最小單元化和最小數(shù)據(jù)冗余度原則來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和建立。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的目的應(yīng)該符合測繪產(chǎn)品的生產(chǎn)，能夠確保將大地測量數(shù)據(jù)、城市測繪數(shù)據(jù)、海洋數(shù)據(jù)等地理信息數(shù)據(jù)根據(jù)不同的屬性存放在不同的數(shù)據(jù)庫中，形成不同的數(shù)據(jù)信息表，并且要求按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)編碼，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，便于地理信息系統(tǒng)的管理和維護(hù)，并且要保證數(shù)據(jù)資料的安全性和獨(dú)立性。

（3）人員配備和系統(tǒng)管理制度

地理信息系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計過程中應(yīng)建立一個科學(xué)完善的人員配備管理系統(tǒng)，確保地理信息系統(tǒng)可以得到高效的管理和有效的維護(hù)。配備的人員應(yīng)該按照科學(xué)的管理方法形成一個全套的管理體制，進(jìn)而提高工作效率。

四、工程測量的質(zhì)量控制措施

目前，工程測量過程中的自量控制主要存在于兩方面：一方面是根據(jù)工程項目的管理要素進(jìn)行分類；另一方面是根據(jù)工程測量的具體對象進(jìn)行分類。根據(jù)以上兩種情況，工程測量又包括地形測繪工程中的質(zhì)量控制、線路測量的質(zhì)量控制以及施工過程中的施工放樣質(zhì)量控制等。工程測量當(dāng)中的質(zhì)量管理則是由一些系統(tǒng)的、特定的做法組成的，主要包括質(zhì)量目標(biāo)、質(zhì)量控制、質(zhì)量監(jiān)管、質(zhì)量措施以及質(zhì)量的審核等方面，利用這一體系來保障工程測量的正常進(jìn)行。下面介紹工程測量的質(zhì)量控制措施：

（1）工程測量的質(zhì)量控制點

工程測量的質(zhì)量控制點，是整個工程項目得以順利施工的一個很重要的關(guān)鍵點，一般情況下，工程測量的質(zhì)量控制點又可以具體的分為工程測量的數(shù)據(jù)控制、工程測量的人員控制以及在工程側(cè)量過程中的數(shù)據(jù)采集。一定要注意的是，在進(jìn)行工程測量的時候所選用的機(jī)械設(shè)備，一定要有高度的精確性，能夠科學(xué)、合理的表現(xiàn)出工程測量的結(jié)果，而最主要的就是要確保工程測量的質(zhì)量。另外，工程測量的工作人員應(yīng)該有能夠通過審查的必要的資歷證明，而且豐富的工作經(jīng)驗，能夠保證工程測量工作的順利完成。在進(jìn)行工程測量的時候，如果有反常數(shù)據(jù)出現(xiàn)，一定要對其進(jìn)行重復(fù)測量，來保障所得工程測量數(shù)據(jù)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和可信度。

（2）嚴(yán)格審查測量數(shù)據(jù)

每一個測量數(shù)據(jù)對工程都有著特別的作用，對工程項目的施工質(zhì)量有很大的影響。所以，每一個經(jīng)過測量得到的數(shù)據(jù)一定要經(jīng)過嚴(yán)格的審查，一定要保證其屬性數(shù)據(jù)以及風(fēng)格數(shù)據(jù)的質(zhì)量達(dá)到了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，具有很高的準(zhǔn)確性，只有這樣才能保證施工項目施工過程的安全以及工程的質(zhì)量。

（3）正確使用和保管儀器設(shè)備

工程的測量工作離不開測量儀器，這些設(shè)備儀器就像是工作人員的雙手，失去了雙手的工作人員是不能順利的完成測量工作的。由于在大多的情況下，測量工作都是在室外進(jìn)行的，而那些測量設(shè)備都是非常脆弱的，很容易受到外界的影響，所以在進(jìn)行工程測量的過程中，工作人員除了要保證能夠正確的使用這些設(shè)備之外，還應(yīng)該要做好所用設(shè)備儀器的保管工作。如果工作人員在使用的時候出現(xiàn)差錯，就很有可能出現(xiàn)錯誤的結(jié)果，或者是測量數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)存在很大的偏差，不能正確的使用設(shè)備，這對設(shè)備本身來說也是一種損害，如果出現(xiàn)這樣的情況就會嚴(yán)重的影響工作效率進(jìn)而影響工作的質(zhì)量。因此，工作人員除了要嚴(yán)格的按照設(shè)備的相關(guān)說明進(jìn)行操作之外，還要做好這些設(shè)備的養(yǎng)護(hù)和檢修的工作。

（4）測量結(jié)果的驗收和監(jiān)理

在工程的測量結(jié)束之后，相關(guān)的施工監(jiān)理人員還要對測量的結(jié)果進(jìn)行檢查，在檢查和審核合格之后，工作才能結(jié)束。一般情況下監(jiān)理要檢查的內(nèi)容主要有：（1）是否具有詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)；（2）是否擁有科學(xué)、合理的測繪技術(shù)參數(shù)；（3）是否獲得精準(zhǔn)的測繪數(shù)據(jù)；（4）是否具有詳細(xì)的檢查記錄；（5）儀器精密度是否能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)等。通過以上嚴(yán)格的檢查和審核，監(jiān)理人員可以及時的發(fā)現(xiàn)工程中的不足，并且做出補(bǔ)救。

五、結(jié)束語

地理信息系統(tǒng)和工程測量的復(fù)雜性和多學(xué)科的交叉，導(dǎo)致其建立過程極為復(fù)雜，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的原則有條不紊的建立。地理信息系統(tǒng)的建立對于許多行業(yè)、城市規(guī)劃、市政工程等的開展都有很大的幫助，因此應(yīng)大力開展地理信息系統(tǒng)建設(shè)，使之形成一個高效、精準(zhǔn)、科學(xué)規(guī)范的系統(tǒng)，為我國社會的可持續(xù)發(fā)展提供良好的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

篇10

關(guān)鍵詞：液壓緩沖器；海洋重力測量；傳感器吊桶；AIRSEA SystemⅡ

中圖分類號：P222.39文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

16721683（2014）02017503

Analysis and Design of New Hydraulic Bumper in AIRSEA System II

YU Fuqiang

（Naval Bengbu Petty Officer Academy，Bengbu 233012，China）

Abstract：Sea gravity measurement is conducted under dynamic conditions.In order to increase the measurement precision， eight hydraulic bumpers were used in the sea gravimeter sensor bucket of AIRSEA system II to decrease the perturbation of the survey boat；however，such problems as easy to aging and poor buffer still exist.Therefore，four new hydraulic bumpers were placed on the bottom of the sensor bucket to improve the stability of the sensor under severe weather conditions..Numerical simulation and experimental data confirmed that the new hydraulic bumper can effectively extend the measurement range and acquire data with high accuracy.

Key words：Hydraulic bumper；Sea gravimetry；Sensor bucket；AIRSEA SystemⅡ

1問題的提出

海洋重力測量不同于陸地環(huán)境下的靜態(tài)測量，它是將重力儀放置在測量船的測量平臺上進(jìn)行的動態(tài)測量。重力傳感器被稱為海洋重力儀的“大腦”，直接決定著重力測量的精度。目前，AIRSEA SystemⅡ已經(jīng)開始應(yīng)用于我國的海洋重力測量[1]。為了獲取高精度的測量結(jié)果，使海洋重力儀在作業(yè)時處于一種平衡狀態(tài)，通常在儀器AIRSEA SystemⅡ的傳感器吊桶下方固定8個液壓緩沖桿，來減弱外界干擾因素對傳感器的影響。但是當(dāng)前AIRSEA SystemⅡ所使用的8根液壓緩沖桿存在很多問題，比如隨著使用時間的累計，器件的老化，緩沖效果很難達(dá)到預(yù)期，且在零件稍有磨損就易引起緩沖力嚴(yán)重下降而失效[2]。為此，在長期研究液壓緩沖器的基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合海洋重力儀的使用要求，特設(shè)計了一種新型液壓緩沖器來代替液壓緩沖桿，測量時將海洋重力儀置于此緩沖器上[3]。此設(shè)計方案的應(yīng)用可提高惡劣海況下海洋重力測量的精度。

2設(shè)計方案

2.1設(shè)計思想

將8根液壓緩沖桿換成4個新型液壓緩沖器，布置在傳感器吊桶的四個邊，具體方案見圖1。這種新型緩沖器改變了傳統(tǒng)緩沖裝置的設(shè)計思想，使先進(jìn)的陀螺穩(wěn)定平臺、傳感器和吊桶的配合設(shè)計更趨合理，運(yùn)動更加平穩(wěn)，可以克服傳統(tǒng)液壓緩沖桿易老化、緩沖差的缺點[2]，進(jìn)而最終提高海洋重力測量的精度[4]。

圖1重力傳感器支撐緩沖系統(tǒng)

Fig.1The support and buffer system of gravitation sensor

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理

圖2是新型液壓緩沖器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理圖[5]。當(dāng)傳感器吊桶下墜作用于活塞桿頂部時，活塞向下運(yùn)動。由于內(nèi)筒上小孔的節(jié)流作用，右腔（緩沖腔）中的油不能暢通出流，外界沖擊能使右腔的油壓急劇上升。高壓油從小孔以高速噴出，使大部分壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，由筒體逸散至大氣中[6]。當(dāng)緩沖器活塞位移至行程終端之前，沖擊能量已被全部吸收。小孔流出的油返回至活塞左腔（因左腔有活塞桿），泡沫式貯油元件被油壓縮，以貯存由于兩腔體積差而多余的油液。一旦外負(fù)載撤去，在油壓力和復(fù)位彈簧力使活塞桿伸出的同時，活塞右腔產(chǎn)生負(fù)壓，左腔及貯油元件中的油就返回至右腔，使活塞復(fù)位至端部。防塵圈和桿密封圈為雙層密封，保證不漏油，以增長其工作壽命[7]。

1.活塞桿 2.限位器 3.防塵圈 4.密封架 5.桿密封圈 6.軸套 7.密封圈 8.貯油元件 9.外筒 10.活塞 11.螺母 12.彈簧座 13.復(fù)位彈簧 14.內(nèi)筒 15.鋼球 16.止動螺母

圖2液壓緩沖器的結(jié)構(gòu)

Fig.2Structure of hydraulic bumper

2.3液壓緩沖器的最大緩沖能力

當(dāng)液壓緩沖器內(nèi)部的油受到壓縮時會產(chǎn)生很高的壓力，可以有效地吸收傳感器吊桶運(yùn)動產(chǎn)生的動能。當(dāng)海況良好時，液壓緩沖器負(fù)載的質(zhì)量較小、沖擊速度不高，運(yùn)動負(fù)載的動能可以全部被液壓緩沖器吸收；當(dāng)海況惡劣時，液壓緩沖器負(fù)載的質(zhì)量較大時，運(yùn)動負(fù)載的動能不能完全被液壓緩沖器吸收，會發(fā)生傳感器現(xiàn)象，此時，將滿足不發(fā)生傳感器條件下的運(yùn)動物體的最大動能或動量定義為液壓緩沖器的最大吸收能力。因此可以把是否發(fā)生傳感器作為判斷是否達(dá)到最大緩沖能力的指標(biāo)。通?？梢杂玫竭_(dá)行程終點的速度作為衡量是否發(fā)生傳感器的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)大量的試驗和計算結(jié)果，可以將末端沖擊速度v=005m/s作為液壓緩沖器是否發(fā)生傳感器的標(biāo)準(zhǔn)[8]。

假設(shè)此新型液壓緩沖器的活塞直徑為14 mm，行程為12 mm，利用數(shù)值仿真模擬計算的方法得到了當(dāng)達(dá)到最大緩沖能量時負(fù)荷質(zhì)量與最大沖擊速度、沖擊動能和沖擊動量的關(guān)系（圖3和圖4）。從圖3可以看出當(dāng)負(fù)荷質(zhì)量發(fā)生變化時，最大沖擊動能也隨之變化；對于同一個緩沖器，當(dāng)沖擊質(zhì)量較小時，緩沖器可以吸收更多的動能。與之相反，沖擊動量隨負(fù)載的變化并不顯著（圖4），在某一質(zhì)量區(qū)間內(nèi)可以看成常數(shù)，即負(fù)荷質(zhì)量與最大沖擊速度成反比例關(guān)系。在相應(yīng)的對數(shù)坐標(biāo)中，負(fù)荷質(zhì)量與最大沖擊速度的關(guān)系是一條直線，圖5中的每一條直線對應(yīng)同一型號的液壓緩沖器。液壓緩沖器的體積越大，可以吸收的運(yùn)動負(fù)載的動量值越大，對于同一型號的液壓緩沖器，不同沖擊負(fù)載所對應(yīng)的最大沖擊動量接近一個常數(shù)。這個結(jié)論可以用來在試驗時指導(dǎo)新型液壓緩沖器的選擇。

圖3最大沖擊動能和負(fù)荷質(zhì)量的關(guān)系

Fig.3Relationship between maximum kinetic

energy and load weight

圖4最大沖擊動量和負(fù)荷質(zhì)量的關(guān)系

Fig.4Relationship between maximum kinetic

momentum and load weight

圖5負(fù)荷質(zhì)量和最大沖擊速度的關(guān)系

Fig.5Relationship between load weight and

maximum impact velocity

3討論

（1）海況比較好時，無論是傳統(tǒng)液壓緩沖器還是新型液壓緩沖器都可以達(dá)到比較理想的狀態(tài)，重力傳感器基本工作于一種平衡狀態(tài)[9]；但當(dāng)海況比較惡劣時（測量船的水平干擾加速度達(dá)到10伽以上，垂直干擾加速度達(dá)到40伽以上），如果使用傳統(tǒng)液壓緩沖器，重力傳感器吊桶會不斷碰到重力儀框架，此時液壓緩沖器已不能制衡外部的干擾力了，測量數(shù)據(jù)無法滿足精度要求[10]。而使用新型液壓緩沖器能夠增大惡劣海況下測量數(shù)據(jù)的有效性，經(jīng)過海上試驗得出：測量船的水平干擾加速度在15伽以內(nèi)，垂直干擾加速度達(dá)到60伽以內(nèi)，海洋重力儀所測得的數(shù)據(jù)均可滿足精度要求。

（2）新型液壓緩沖器在工作時由于油溫的升高，引起油的粘度降低，氣室壓力增大，此時緩沖器性能發(fā)生變化。因此，在新型液壓緩沖器設(shè)計時必須考慮開始工作時和溫升后的性能差異[11]。有效的辦法是控制溫升，如使緩沖器內(nèi)貯以足夠的油液，殼體采用導(dǎo)熱性能好的材料，必要時外設(shè)散熱片。

（3）液壓緩沖器運(yùn)動特性、內(nèi)部壓力變化和最大吸收動能與傳感器吊桶的沖擊質(zhì)量和沖擊速度密切相關(guān)。對于相同結(jié)構(gòu)和尺寸的小型液壓緩沖器，不同質(zhì)量的沖擊負(fù)載所對應(yīng)的最大沖擊動量接近一個常數(shù)。這個結(jié)論可以用來指導(dǎo)液壓緩沖器的選型和優(yōu)化設(shè)計。

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