关键词：海洋水深测量；DGPS水下立体定位系统；应用
海洋测量学是研究海洋和陆地水域的测量和绘图的科学。测量学的任务就是用各种测量仪器、测量技术和方法来确定地面点的位置，为国民经济各部门服务。海上定位是海洋测绘中最基本的工作，由于海域辽阔，海上定位可根据离岸距离的远近而采用不同的定位方法，如光学交会定位、无线电测距定位、GPS卫星定位、水声定位以及组合定位等。利用GPS技术进行海洋精密定位及水深测量具有很大的优越性，具有推广价值，尤其在内陆水域及近海海洋测量中应用前景良好。差分全球定位系统（DifferentialGlobalPositionSystem，简称DGPS），是在GPS的基础上利用差分技术，使用户能够从GPS系统中获取更高的精度。
一、海洋测量的特点
海洋测量的对象是海洋，而海洋与陆地的最大差别是海底以上覆盖着一层动荡不定的、深浅不同的、所含各类生物和无机物质有很大区别的水体。由于这一水体的存在，使海洋测量在内容、仪器、方法上有如下明显不同于陆地测量的特点：
由于这一水体，使目前海洋测量只能在海面航行或在海空飞行中进行工作，而难以在水下活动。因而在海洋水域没有居民地，也没有固定的道路网，除浅海区外，也没有植被。因此海洋测量的内容主要是探测海底地貌和礁石、沉船等地物，而没有陆地那样的水系、居民地、道路网、植被等要素，而且海底地貌也比陆地地貌要简单得多，地貌单元巨大，很少有人类活动的痕迹。但这并不是说海洋测量比陆地测量要简单得多，相反，海洋测量在许多方面比陆地测量要困难。
首先，水体具有吸收光线和在不同界面上产生光线折射及反射等效应，在陆地测量中常用的光学仪器，在海洋测量中使用很困难，航空摄影测量、卫星遥感测量只局限在海水透明度很好的浅海域。海洋测深主要使用声学仪器。但是超声波在海水中的传播速度随海水的物理性质，如海水盐度和温度等的变化而不同，这就增加了海洋测深的困难。
其次，由于水体的阻隔，肉眼难以通视海底，加上传统的回声测深只能沿测线测深，测线间则是测量的空白区，海底地形的详测需要进行加密，或采用全覆盖的多波束测深系统，这就会大量地增加测量时间和经费。
再次，由于海水是动荡不定的，这为提高海洋测量的精确性造成极大的困难。
最后，目前海洋测量的载体主要是船舶，而船舶的续航力很有限，出测又受到天气和海况的限制，全球海域又如此广大，因此详测全球海域需要漫长的时日。
二、DGPS水下立体定位系统在海洋测量中的应用
差分全球定位系统（DifferentialGlobalPositionSystem，简称DGPS），是在GPS的基础上利用差分技术使用户能够从GPS系统中获取更高的精度。DGPS的实质是把一台GPS接收机放在已精确测定其位置的点上，组成基准台。基准台接收机通过接收GPS卫星信号，测得并计算出到卫星的伪距，将伪距和已知的精确距离相比较，求得该点在GPS系统中的伪距测量误差，再将这些误差作为修正值以标准数据格式通过播发台向周围空间播发。附近的DGPS用户接收到来自基准台的误差修正信息，以此来修正自身的GPS测量值，从而大大提高其定位精度。差分技术的基础是：在同一地区内，GPS缓慢变化的系统误差，包括选择可用性（SA）误差，对基准台及其邻近用户的影响是相同或相近的。应用差分技术可有效地削弱SA、电离层延迟、大气层延迟、星历误差、卫星钟误差，达到米级定位精度。
DGPS水下立体定位系统包括主要包括差分GPS定位系统、GPS浮标系统、水下收发机系统、船基控制中心系统几个部分。其中差分GPS定位系统能够实时提供GPS浮标的坐标，作为水下收发机位置解算的基准数据。GPS浮标系统是用来检测、接收水下收发机发送的定位信号，精确测量水声信号到达的时间，并将其数据通过电台发送到系统控制中心。水下收发机系统主要产生定位信号并根据控制中心指令控制定位信号的发射。船基控制中心包括多通道浮标接收机和数据处理工作站，负责整个系统的监视、水下收发机的定位解算和命令控制等。
水深测量中，测定水底点至水面的高度和点的平面位置的工作，是海道测量和海底地形测量的一个中心环节。深度测量为连续测得水深，必须选择适当的测深线间隔和方向。探测航行障碍物时，应适当缩小测深线间隔或放大测图比例尺。测深线方向一般与等深线垂直。港湾地区的测深线方向应垂直于港湾或水道的轴线。沿岸测量中，测深线的布设，在岬端处应成辐射状，在锯齿形岸线处应与岸线总方向成45°。水底平坦开阔的水域，测深线方向可视工作方便选择。江河上可根据河宽和流速，布设横向、斜向或综合的测深线。
为评定水深测量成果的精度，测区内应适当布设检查线。检查线与测深线相交处两次测得的深度之差不能超过规范的要求。另外，还须检查与邻图拼接处相对应水深的符合程度。对其中相差较大或存在系统误差的深度点，要找出引起误差的原因，一般海底平坦处着重从测深方面检查，在海底地貌变化较大处，着重从测深点定位方面检查，作出正确结论，适当处理。
总之，利用GPS技术进行海洋精密定位及水深测量具有很大的优越性，差分全球定位系统（DGPS），是在GPS的基础上利用差分技术，使用户能够从GPS系统中获取更高的精度，尤其在内陆水域及近海海洋测量中具有良好的应用前景。■
参考文献
[1]顾斌；董杰；董妍；李菲菲；GPS在海洋测绘中的应用[J]；科技风；2010年03期
[2]赵建虎；李娟娟；李萌；海洋测量的进展及发展趋势[J]；测绘信息与工程；2009年04期
【关键词】无人机滩涂测绘数字正射影像图
中图分类号：V279文献标识码：A
1概述
海岸带地形图是以反映海岸带范围内自然和人工地形要素为主的地图。海岸带地形图具有地形图和海底地形图的属性。为适应沿海开发的需要，海岸带地形图向大比例尺和系列化发展，可与普通的地形图、海图配套使用，也可作为单一的图种独立使用。【1】近年来，随着相关技术的发展，海洋测绘装备的精度、效率、可操作性等方面有了较大提升，海洋测绘的工作方式也因此发生了较大的改变。但是海岸带存在大面积潮间带滩涂依然是测量的难点所在。这些滩涂往往成片存在，高潮位时水深较浅甚至露出水面，常规行船水深测量方法难以实现，对于低潮位时出的淤泥滩面，由于淤泥质软，存在较大的安全隐患，难以直接利用GPS上滩进行人工跑滩测量。全站仪等相关观测设备也由于作用距离限制而无法实施。因此，宽阔的淤泥潮间带滩涂高程的获取已成为当前海洋测绘领域难点之一。随着超轻型飞行器、无人飞行器等低空飞行平台搭载小像幅数码相机的航空摄影技术研究和应用的不断深入，低空无人机数码航空摄影作为一种新的测绘手段已得到广泛应用。
2无人机航摄系统介绍
无人驾驶飞机简称“无人机”，主要是指小型固定翼无人机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收，可反复多次使用。广泛用于侦察、通信、反潜、电子干扰等。
无人机分类
无人机可分为，“密码”无人机、多功能无人机、反导弹无人机、预警无人机、隐身无人机、微型无人机、空战无人机、航拍无人机、测绘无人机等。其中，航拍无人机是集成了高清摄影摄像装置的遥控飞行器，组成部分包括载机、飞控、陀螺云台、视频传输、地面站以及通话系统等，这种飞行器灵活方便，能快速的完成镜头的拍摄。
无人机系统构成
基于小型无人机遥感平台的摄影测量系统，主要由飞行控制系统、影像获取设备、通信设备、遥控设备、地面信息接收与处理设备、无人机飞行平台几部分组成。无人机平台主要采用玻璃钢和碳纤维复合材料加工而成，重量轻、强度大。以“华鹰”无人机数字航摄系统为例，无人机重20kg，长2.1m，翼展2.6m；系统配有姿态稳定平台，搭载经专业鉴定过的单反相机，具备姿态、速度和高速精确控制功能。该系统的航摄质量控制可达到的指标如下：
（1）航向重叠度：55%一80%可调，最大可设为80%；
（2）旁向重叠度：25%～50%可调，最大可设为50%；
（3）横滚、俯仰角：≤1.5°，旋偏角≤3°；
（4）航摄高度稳定能力：≤±5m；
（5）航线偏差：≤±3m。【2】
3无人机在滩涂测绘中的作业实施
海岸带有其自身的特点，如海岸线曲折多变、滩涂种类性质多样、各处潮汐差异较大等，使得海岸带航测作业面临很多的问题，需要制定相应的作业流程。低空航摄操作大致可分为航摄方案设计、、航摄影像数据内业处理3个步骤。
航摄方案设计阶段需要进行资料的收集与整理，对航测区域的海岸带质地、开发现状、地貌、地形、滩涂情况和植被情况进行调查；在此基础上，进行像控点的布设及测量，设计出一套最优化的航摄方案。航摄方案设计需满足一定的航摄地面分辨率，这种分辨率下的影像清晰、质量好，能准确确定出海水与滩涂的分界线，即水边线。航摄线路飞行应选择阳光照射充足的中潮位时间段内进行航摄，保证影像质量，并且根据潮汐预报即时潮位信息。
作业完成后，应结合飞行记录尽快对获取的影像数据质量进行检查，主要包括：影像重叠度、相片旋偏角、航高差、航迹线吻合度等。航摄影像数据的内业处理由原始航摄影像数据经内业纠正、处理后最终得到数字正射影像（DOM）等多种类型成果。
像控制点的布设原则，单航带即可覆盖测区时，一般每隔3―4条基线布设一对平高控制点。若单航带难以覆盖测区范围，采用区域周边布设平高点方式，沿航向间隔3―4条基线布设一个平高点，沿旁向间隔航线布设一个平高点，区域中心布设一个平高点。控制点要均匀分布在全部影像区域，特征要固定而且明显，并且数量足够。每张像片上控制点的数量原则上6个点，一般不少于4个点，并分布在与相邻像片之间的重叠区域内。现有的无人机单航带覆盖宽度范围大约700m，满足我国大多数的海岸带地形大比例尺测图宽度要求。
4无人机应用于滩涂测绘的意义及评价
无人机航摄技术应用于滩涂测绘，对保证整个测区数据获取的完整性具有十分重要的作用，不仅大大提高了海岸滩涂测量的工作效率，同时从数据源上可解决海图与地形图在海岸带区域的不一致性问题。无人机航摄是在像片上进行量测和解译，无需接触滩涂本身便可摄得滩涂现状的瞬间影像。此外，利用无人机进行航摄不存在机场调机问题，从而大大地节约了飞行成本，同时无人机数字航摄系统具有轻便、快捷、灵活机动等特点，且无人机数字航摄系统具有抗6级风的能力，从而对飞行要求大大降低，为测绘数据的快速实时获取与更新奠定了基础，特别适用于小范围大比例尺的测绘任务。
同时，无人机航摄技术在滩涂测绘应用中也存在一定的局限性，目前利用无人机进行低空航摄测绘大比例地形图，其平面精度完全能够满足精度要求，这已在行业内经过多次验证，并得到公认。而其高程精度低于平面精度，难以满足海洋测绘与滩涂资源调查高程的精度要求。对此问题采取一系列解决办法，例如采用无人机结合验潮获取滩涂高程等技术手段，平面位置由无人机影像成果控制，高程由验潮站进行潮位控制，即可将高程精度提高，以满足需求。提高航测高程精度，将是无人机航摄技术在滩涂测绘应用中研究的重点。
结束语
无人机航空摄影测量技术的出现，实现了航空摄影测量和常规测量的完美结合，两种测量方法相结合进行海岸地形测量，是传统技术方法的一次重大突破。无人机航摄技术是信息化测绘技术体系建设中实时化数据获取体系的重要内容，是现有航空航天影像获取体系强有力的补充，是应对突发事件测绘保障的重要手段，是重点区域监测地理国情的基本工具，是地理信息快速更新的重要途径。【3】利用无人飞机航摄系统制作的大比例尺数字正射影像图（DOM）、数字线划图（DLG）、数字高程模型（DEM）及三维景观模型等系列成果，这些成果在应急抢险、灾后重建、新农村建设、数字城市建设、地理国情监测以及工程建设等领域具有重要作用。
参考文献：
[1]韩凌云.海岸带地形测绘技术的改进[J].海洋测绘，2002，（03）：42-43.
关键词:纸质海图数字海图信息要素置信水平
DiscussiononMethodsforENCEditing
Abstract:OnthebasisofanalyzingthecharacteristicsofENC,thispaperdiscussesthecontentsandmethodsofENCediting.TheideaofdevelopedandinnovatedENCisbroughtforward,accountingtofulfilltherequirementofcustomer.
Keywords:paperchart;ENC;informationfactor;believablelevel
我国是举世瞩目的海洋大国,为了保障经济迅猛发展,在我国很多港口建造了超大型船舶码头,以满足超大型船舶航运需求。作为保障船舶航行安全的海道测量单位,如何利用好现代的测绘设备、测绘技术,生产出既满足航运需要又满足航运管理和港口建设需要的测绘产品,是海道测量界长期研究、探讨的课题。数字海图是由各国官方航道测量部门按照国际航道测量组织(IHO)制定的S57标准制作的矢量式数字海图,也是唯一可以合法的用于数字海图显示和信息系统的数字海图[1]。随着科学技术的迅猛发展,数字海图因其具有传统纸海图无法比拟的优点被广泛应用于船舶航行导航、船舶引航、海事管理、船舶交通管理和水上工程建设等诸多领域,成为海上安全与高效率海上营运的基本要素。数字海图是纸质海图的现代表现形式,而海图是地形图的一种,海图与地形图最大的区别是前者的海底要素不具有可见性,后者具有可见性,那么怎样把不可见的海底地形要素全部展现在使用者面前,是仪器制造商、测绘工作者努力实现的目标。
现代纸质海图编辑主要包含的内容为:(1)图幅设计:主要包括图幅名称或图幅编号、、坐标系统、投影系统选择等;(2)资料搜集:资料搜集分为两部分,一是新测资料搜集;二是旧有成果搜集,根据现实地形要素确定是否使用;(3)地形要素编辑:对沿海地形要素和图幅内主要地形要素的编辑;(4)助航要素编辑:对灯浮、灯桩、灯塔等助航要素的编辑;(5)水深编辑:对水深资料进行适当取舍;(6)特殊碍航物要素编辑:对沉船、礁石、工程和航运遗留或散落的沉积物、战争抛设的炸弹等;(7)潮汐:对潮汐要素的计算和编辑,包括验潮站、潮汐表、潮汐性质等;(8)海底底质;(9)范围线编辑:包括对航道线、锚地范围线、禁航区、养殖区、施工区等的编辑;(10)磁差计算编辑;(11)图幅整饰。
1.2数字海图产生
随着计算机和网络技术的发展,测绘设备不断更新,推动了海道测绘产品创新步伐。IHO早在1977年就认识到需要制定数字海图标准,并开始标准的制定工作[2]。1983年IHO成立了数字数据交换委员会,专门负责标准的制定工作。在1985年5月IMO海上安全委员会第51次会提出数字海图安置讨论的议案,1996年11月IHO了划时代意义的《数字化海道测量数据传输标准》(S-573.0版),1996年12月,IHO又了《ECDIS海图内容与显示规范》(S-524.0版)。IHO4.0版S-52与3.0版S-57标准的颁布,海图概念、目的映射、可视化、技术工序等出现了巨大的变化[3]。从此后ENC和ECDIS的研发进入了高速发展的阶段。国内科研院所、海道测量单位对自己的测绘产品进行数字海图制作创新,创新的基本目的是:保证不同用户的使用者,快捷、便利的查询到自己需要的相关信息,保障船舶航行运营、港口规划运营、港口建设运营、航运管理的安全和高效低耗。要实现上述目的,在1999年数字海图孕育而生,目前诸多单位编绘的数字海图,数据量较纸质海图有些扩展,但是仍可认为是纸质海图的简单数字化。
1.3数字海图特点
符合国际标准的数字海图通常被称为电子航海图[4],即ENC(ElectronicNavigationalChart,ENC),也就是通常说的数字海图。计算机技术、网络技术的发展,为数字海图制作和读取提供了广阔的空间。与纸海图相比,纸海图产品是以海图符号支撑,海图上的信息需要借助于《海图图式》来反映传达给使用者,数字海图产品则是以数据和数据库支撑,海图上的信息以属性编码的形式反映,使用者需要借助于《海图数据字典》来获取信息[5]。因此数字海图应具有如下特点:(1)数字海图涵盖信息量大。(2)图幅范围从过去纸质海图的固定性转变为灵活性。(3)部分区域的比例尺具有可变性(既可以缩小又可以放大)。(4)由过去纸质海图涵盖内容的单一性改变为数字海图复合型。(5)用户具有宽阔的可选性。(6)水深由不变到可变。(7)使用简单快捷。
1.4.1执行规范和标准
如前所述,数字海图具有的7大特点,那么在进行数字海图(数字海图)编辑时,在遵照《海道测量规范》、《航海图编绘规范》、《海图图示》、《数字化海道测量数据传输标准》(S-573.0版)、《ECDIS海图内容与显示规范》(S-525.0版)标准的前提下,制作单位必需以满足广大用户的需求,制作数字海图为己任,否则制作的数字海图(数字海图)就成了纸质海图的简单的电子化。制作数字海图应遵循的原则是:制作的数字海图必须符合国际标准、国家标准,在符合标准的前提下根据广大用户的需求进行测绘产品表现形式的创新。
数字海图涵盖大量海道测量测绘信息,进一步提高了编辑海图的可信度,具体编辑内容及表现方法为:(1)测绘仪器:包括定位仪器、沿岸地形测量仪器、单波束、多波束、浅地层剖面仪、磁力仪、侧扫声纳、流速仪、海底地质取样器、验潮仪等的分辨率和精度指标;(2)测量方法:包括测量范围、测量方式(检查测量、扫海测量)、发现的碍航物确认核实手段等;(3)潮汐性质:验潮站位置、潮汐性质、实施验潮数据提取方法、流速、流向;(4)助航物:航标、高大建筑物、高山、指向标站、AIS等;(5)重要的地形要素:包括码头、防波堤、港航管理部门、货场、铁路线路、高速公路、公路;(6)碍航物:包括礁石、沉船、钻井平台、石油管线、海底电缆、跨海大桥、跨通道的高压线等;(7)海区有关界线:包括港池、航道、锚地、通道、港界线、养殖范围线、抛泥区范围线;(8)船舶导航:根据船舶吃水自动生成设计航线,实时显示偏航方向、偏移距离、船速及到目的地的时间;(9)规划施工:包括范围划定、范围面积计算、平均水深计算、疏浚土方量计算、选定等深线的自动生成;(10)海底底质;(11)管理范围划定;(12)投影及坐标系统转换;(13)测绘时间;(14)高程基准;(15)测绘单位;(16)置信水平;
随着我国港口吞吐能力的不断增强和航运安全意识的不断提高,重要的航行区域一般都进行覆盖测量,为了准确地反映海底地貌,纸质海图在编绘中尽量放大比例尺,但是准确的表示局部就不可能表示全部,怎样才能做到又具体又全部呢?数字海图可以做到既详细的表示局部区域的海底地貌,又能够宏观的表示图幅内海底地貌变化趋势。根据实际水深测量、地形岸线测量、潮汐观测、底质探测、扫海测量、特殊碍航物测量、助航标志测量、浅地层剖面测量、重力测量、磁力测量、测区流速和流向测量的成果进行数字海图编绘,每幅数字海图分别采用中文和英文进行编绘。编绘根据不同用户的需要在保障基础数字海图,符合规范要求的基础上,分层进行拓展、对航行区域的不同测量方法产生的测量成果进行拓扑,根据用途对相关要素进行取舍,做到由过去纸质海图编绘单一性转化为复合性的数字海图。
数字海图实际上对于表示的最大区域内的每个分区域是数字海图系统,因此要求数字海图系统的制定标准、传输标准、显示标准符合国际标准和国家标准。为船舶航运、港航管理、规划施工、海洋渔业作业、海洋坏境保护等行业硬件和软件配置(导航软件、疏浚软件、航运监控软件;计算机、GPS、测深仪、电罗经、计程仪、倾废记录仪、雷达和船舶自动识别系统AIS(VESSELTRAFFICSERVICES))提供广阔的使用空间。用户可以根据需要进行选择,数字海图系统可实现分项选择和集成选择,根据信息显示窗口的大小选择自己需要要素,而那些相对次要的要素,随着比例尺变化自动增减[6]。实现无级比例尺数字海图,同时对潮汐、重要航行区域的发展变化、助航标志、测深精度置信水平、海底现势置信水平、测绘手段等重要要素进行语言陈述,数字海图编辑实现图示和语言陈述相结合,保障数字海图让用户使用放心、简单快捷。以下为各种查询结果的示意图:
2结语
计算机技术、网络信息技术、测绘技术、测绘设备的发展,有效的提高了海道测绘产品的表现形式,为航运经济发展提供有力支持。目前数字海图有多种表现形式,由于数字海图(数字海图)处于制作初期和制作高峰,对国际标准、国家标准领会浅显,制作方式仍停留在纸制海图制作的基础上,造成数字海图(数字海图)与用户需求存在较大差异。本文对数字海图编辑方法进行了探讨,以大比例尺海道测绘数据为基础,利用技术手段用户可以自动生成选项中的任意比例尺的数字海图(数字海图),引导数字海图(数字海图)编辑向满足用户现代需求方向转化。
参考文献:
[1]IHOS―57”Transferstandardfordigitalhydrographicdata”.Edition3.0.IHBMonaco,1996.
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[3]翟京生.现代海图学的变革.海洋测绘,2008,28(5):73-76.
[4]彭认灿,郭立新,陈子澎.数字海图更新方法综述.航海技术,2005,(2):35-37.
[5]谢宇飞,贾建军,房宏图.海图重大技术变革及其影响.“海鹰杯”有奖征文,2008.
一、测绘技术应属于信息技术
传统的测绘技术领域包括大地测量技术、航空摄影测量技术、工程测量技术、地图制图与制印技术、海洋测绘技术以及测绘仪器制造技术等。当代测绘高科技主要是空间定位技术、航空和卫星遥感技术、地面一体化测量技术和地理信息技术，以及与之相配套的通信技术和系统技术而带来的上述技术的集成。它是以研究地理信息为主要目的，其研究内容主要包括对地理信息的几何物理性质的探讨，研究地理信息的度量方法，研究地理信息如何产生、提取、变换、检测、传递、存贮、识别和处理，以及研究如何表达和应用地理信息等这些均属于当代信息科学的研究内容。凡是用信息科学的原理和方法与信息打交道的技术均应称为信息技术。因此，我们有理由认为测绘技术应该属于信息技术范畴。
二、测绘技术的现代化要以信息技术为发展方向
测绘工作重点向开辟信息市场转移，随着市场经济的发展，国家政治经济体制改革的不断深入，测绘生产管理方式从生产事业型向生产经营型转变。测绘生产单位承担指令性任务的比重逐步缩小，而计划外的开发性任务将大量增加，城乡建设与规划国土的全面规划与整治、资源的调查与开发、环境监测与保护等对测绘技术和测绘产品提出了更迫切的要求，这些因素必将导致测绘市场的活跃。测绘市场包括测绘信息市场和测绘技术市场两个方面。测绘信息市场侧重于测绘信息产品在社会和经济领域内的交换和流通，测绘技术市场侧重于直接利用测绘技术进行有偿服务。可以预见，今后用户需要测绘市场提供的不仅是线划图产品，还要有影像产品；不仅是模拟产品，还要有数字产品、专题产品、硬件产品、软科学服务、动态信息等，这些都需要测绘行业去开拓。
三、测绘行业的主要技术政策
测绘高科技的发展，信息产业的迅速崛起，导致测绘行业摆脱经典的测绘产业的组织和结构模式，但今后在一定的时间段内，测绘新技术体系不可能完全替代测绘生产中的常规技术体系，常规测绘技术仍将在测绘生产中占有一席之地。因此，测绘单位和测绘科技工作者必须把解决关键技术问题和常规测绘技术的改造放在主要地位，要在常规技术和新技术之间，建立起一种适合本单位实际的过渡体系。实现测绘生产从模拟向数字化的转变，不仅仅是将模拟图转换为数字图，而是实现基础地理信息从采集、存贮、管理到产品输出整个流程作业方式的改变，这种改变是系统的、整体的。所以，测绘单位必须进行总体规划、分步实施，作为一个系统工程全面加以实现。当前，测绘单位要全面完成常规测绘技术向数字化和自动化方向过渡的技术改造。
四、测绘行业要组建基础地理信息系统
建立1∶500―1∶10000各种比例尺地形图、地籍测量、地下管线测量等需要的机助成图系统，应有数据库、图形库编辑功能，能够和野外观测电子手簿实现接口。只有这样，才能在新一轮的更新基本图中，全面实现航测数字化成图(局部地区不排除全野外数字成图)，并建立全站仪、电子手簿在野外直接对数字地图进行修测(大面积集中修测亦可采用航测数字修测)，使数字化成图一体化。各类工程图施测，建筑工程、水利工程放样，市政工程的定线以及各种工程的竣工测量等均应采用内外业一体化系统，其数据格式应与基础地理信息数据库接轨。
五、GPS定位技术在测绘行业的应用
GPS全球定位系统是美国国防部于1973年批准建立的新一代卫星导航系统。GPS技术的用途十分广泛，诸如海空导航、车辆引行、导弹制导、工程测量、动态观测、设备安装、时间传递、速度测量等许多方面，能为城市及各重点工程项目建立各等级的控制网和精密工程控制网，重点掌握静态相对定位原理、布网原则、精度要求和作业技术方法。学会网型的设计、仪器检验方法、外业数据采集和内业数据处理、坐标转换、平差计算等问题的处理。在城市规划管理、市政管理、交通管理、环境保护、灾害监测、气象学、土地管理等城市管理方面，GPS都有着良好的应用前景和市场机遇。
关键词：现代测绘学数字地球
1993年和1994年美国先后以总统令的形式提出建立"国家信息基础设施"(NII)，即通称的信息高速公路，以及"国家空间数据基础设施"(NSDI)，这是进一步推进社会信息化，抢占信息产业发展新的制高点和主动权的重大战略步骤，时隔五年，这一计划的实施初见成效，刺激了美国的经济增长，于是去年又以美国副总统演讲形式推出数字地球的概念和构想，并计划到2022年试图达到地球信息化的最终目标，亮出了美国这一近期全球信息战略的底牌。由美国政府高层出面提出的这一"数字地球"构想引起全球各方关注，并成为学术界热点话题。中国学者尤其在地学界也作出了积极的反应，不论从科学技术的角度还是从国家利益的角度，中国要准备迎接这一严峻挑战，已成共识。作为测绘学科，测绘行业反应更显强烈，数字地球概念为测绘事业发展提供了新的机遇和更高层次的发展前景。这里我们想就现代测绘学的发展从学科的观点稍为具体地探讨一下它与数字地球的关系和在构建数字地球中的作用。
一、测绘学的现展
空间技术，各类对地观测卫星使人类有了对地球整体进行观察和测绘的工具，好象可以把地球摆在实验室进行观察研究一样方便。由空间技术和其它相关技术，如由计算机、信息、通讯等技术发展起来的3S技术（GPS、RS、GIS）在测绘学中的不断出现和应用，使测绘学从理论到手段都发生了根本的变化。测绘生产任务也由传统的纸上或类似介质的地图编制、生产和更新发展到地理空间数据的采集、处理和管理。GPS的出现革新了传统的定位方式；传统的摄影测量数据采集技术已由遥感卫星或数字摄影获得的影像所代替，测绘人员在室内借助高速高容量计算机和专用配套设备对遥感影象或信号记录数据进行地表(甚至地壳浅层)几何和物理信息的提取和变换，得出数字化地理信息产品，由此制作各类可供社会使用的专用地图等测绘产品。我国960万平方公里国土的国家基本地图的成图或更新周期可望从十几年，几十年缩短到几年或更短，测绘业的体力劳动得到解放，生产力得到大的提高。今天，光缆通讯、卫星通讯、数字化多媒体网络技术可使测绘产品从单一纸质信息转变为磁盘和光盘等电子信息，产品分发可从单一邮路转到"电路"(数字通讯和计算机网络传真)，测绘产品的形式和服务社会的方式由于信息技术的支持发生了很大变化，进入了信息化的发展。当前，随着我国经济的高速发展和经济所有制成份和运行体制的改革，需要开放民用国家测绘产品；从技术方面看，西方国家卫星测地技术可制作全球几乎任一地区1米分辨率(相当1∶1万比例尺)的地图，卫星上的GPS又可将这种地图纳入全球参考框架和转换为他们的国家坐标系，中、小比例尺国家地图的保密价值已大大降低；对于军事敏感的重力数据，卫星重力技术所发展的低阶全球重力场模型已足够用于他们的远程战略导弹发射。目前全球高阶重力场模型(如EGM96)分辨率已达50公里，已接近我国现有重力数据的分辨率，其保密价值也需要重新评估。这一形势使绝大部份测绘产品可以作为普通商品服务于全社会，测绘业从单一国家事业逐渐转变为社会主义市场经济的产业，这无疑为测绘学的发展注入了新的活力和扩大了发展空间，这也是一个有重要意义的历史性转变。
综上所述，由于以空间技术、计算机技术、通讯技术和信息技术为支柱的测绘高新技术日新月异的迅猛发展，测绘学的理论基础、测绘工程的技术体系、其研究领域和学科目标，正在适应新形势的需要发生着深刻的变化，表现为正在以高新技术为支撑和动力，进入市场竞争求发展，测绘业已成为一项重要的信息产业。它的服务范围和对象也在不断扩大，不仅是原来的单纯从控制到测图，为国家制作基本地形图的任务，而是扩大到国民经济和国防建设中与空间数据有关的各个领域。它必将随着21世纪更加成熟的信息化社会的到来向更高层次发展，在未来数字地球的概念和技术框架中占据重要的基础性地位。转贴于二、数字地球和现代测绘学
地球上一切事件都发生在一定的空间位置，人类社会经济活动所需要的信息绝大部分(约80%)都与地理位置相关。中国21世纪议程62个优先发展项目中，约有40个需要建立或应用地理信息系统。数字地球是利用海量地理信息（即地球空间数据）对地球所做的多分辨率、三维的数字化描述的整体信息模型，便于人类最大限度地实现信息资源的共享和合理使用，为人类认识、改造和保护地球提供一种新的手段，这里在数字地球的概念中突出显示了地理坐标的框架作用，因此NSDI是数字地球的基础设施，要求提供(地球)空间数据框架，包括大地测量控制框架(国家定位网和重力控制网)、数字正射影像、数字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地藉等基础地理数据集。在此框架上加载各类地球自然信息和人类社会经济活动等一切所需要和感兴趣的人文信息。为数字地球提供上述地球空间数据框架是测绘业本身的"专职"，但又对测绘学提出了更高层的技术要求。
NSDI要建立在NII上，要在因特网上运行，要求开发功能强、效率高的因特网GIS软件。这表明还要大力发展测绘产品的计算机网络技术，它的技术基础是宽带、高速图形图象网络，当然其中宽带高速问题需要国家投资在NII中解决。数字地球构想的另一个高技术特点是虚拟现实模型。目前发展起来的全数字化摄影测量就能够利用功能强大的计算机系统或工作站，对数字化影象进行处理，建立立体地形或地物虚拟模型。但如何将这一技术用在因特网上对多种测绘产品和普通用户提供虚拟模型甚或虚拟现实模型，则是要进一步研究和发展的。数字地球是对真实地球及其相关现象的多分辨率、统一性的三维数字化整体表达，这里强调了统一性和整体性，要求全球多源数据无缝无边的连结和整合。从空间数据框架来说，其统一性和整体性是由大地测量来实现和给予保证的。大地测量是传统测绘的基础，对当前信息化测绘和构建未来数字地球更是基础的基础，即空间数据框架的框架。它要求全球采用统一的参考椭球模型和相应的地心坐标参考框架(如ITRF)；全球统一的高程基准，即统一定义和使用的大地水准面；全球统一的重力测量基准(重力基本网)；全球统一的地图投影系统。一切原有的测绘成果，特别是国家基本地图都要转换到上述全球统一的参考系中。数字地球对全球大地测量提出了更高更紧迫的要求。GPS配以少量SLR和VLBI站是各国保持和维护各自的地心参考框架的基本技术，但局部坐标到全球坐标的转换目前还难于达到优于米级的精度；全球高程系统的统一问题，大地测量学家经过几十年的研究，目前还是一个未能解决的难题，最终要通过全球重力数据，特别是新一代卫星重力计划和卫星海洋测高计划在国际大地测量协会的统筹和协调下实现。
海洋占全球面积的70%，海洋将是21世纪资源开发的主要竞争空间，海洋动力环境的变化（如厄尔尼诺现象）又是决定全球气候变化的主要控制"阀门"。数字地球向海洋测绘提出了挑战。从全球来说，目前海洋的精细测绘基本上还是空白，多波束测深技术的发展加速了各国领海海底地形的测绘，但要将陆地坐标参考框架以相近的精度扩展到海洋仍存在困难，海上GPS定位精度还低于5米；由于陆地高程基准不能用水准测量传递到海洋，在卫星测高技术的支持下用某种去掉潮汐影响的平均海面作深度基准，精度可达米级，和多波束测深精度相当。但广大的开阔深海的海底地形测绘不可能用船载测深仪完成，用卫星测高结合重力数据(低阶或中阶重力场模型)反演海底地形，目前试验精度可达10-100米。数字地球将要求海洋测绘技术有新的突破。
测绘学由于其技术的突破已日益向相关地学领域渗透。大地测量更成为研究地球动力学(包括海洋动力甚至大气动力)的重要技术手段，GPS监测已能提供全球板块运动和地壳形变精密数据，可用于研究地学灾害(地震、滑坡和火山爆发等)的预测；GPS已可以和VLBI相近的精度和频谱分辨率监测地球自转的变化，由此研究地球深部结构和动力过程及全球变化；专题GIS也成为环境灾害问题分析预测工具。数字地球最重要的功能之一是为解决21世纪人类面临的环境和灾害问题提供一个可供观察、分析、模拟和预测的全球信息系统，以期协调人与自然的关系。
我们赞成活数字地球或动态数字地球的提法，因为人类是生活在不断运动变化的地球上。现在在全球性的观测中，各种对地观测新技术已可能连续快速获取地球表面（或浅层）随时间变化的几何和物理信息，了解地球上各种现象及其变化。因此测绘学或者说测绘业则应当利用3S技术结合合成孔经雷达干涉技术（INSAR）以及其他新技术（如卫星重力探测技术等）对地进行观测，为构建活数字地球提供描述地球动态变化的地理信息产品。
数字地球构想是推动人类大踏步跨进信息社会的重大战略步骤，有挑战也有风险。测绘是数字地球的基础，测绘工作者也将是构造数字地球的"尖兵"，也要求测绘学有新的发展和突破。
三、测绘学和地球空间信息学
在本文第一部分已谈及测绘学在新的技术进步推动下的现展趋势。从现代信息论的观点看，测绘学本质上就是一门关于地球空间信息的学科，传统的测绘受地面测量技术、时空尺度和精度水平以及投入的局限，其产品主要是单一的地形图和在地形图基础上编绘的专用地图。它不能反映、至少不能及时反映地球表面形态的变化，特别是大范围和全球变化。其产品制作周期长，已不能满足地区经济和全球经济高速发展的多种需要。信息技术加快了人类社会的运行速度。测绘学应该是提供人类生存空间自然环境及其变化信息的学科，它的学科内涵发生了巨大的变化，因此如何界定测绘学的含义，已是世界各国测绘工作者所关注的问题。于是从90年代开始，国际上将测绘学（SurveyingandMapping）更改为一个新词，以准确反映学科实质，Geomatics一词由此应运而生。随后，有关Geomatics的提法在我国学术界，主要是地学界成为热门话题，由于对其含义理解不同，其中文译名也是五花八门，现在将它译成"地球空间信息学"，已基本得到认同。不管人们对Geomatics的含义如何理解，但根据ISO的标准定义和国际测绘联合会（IUSM）对"测绘学"的定义，两者的含义是基本类同的，只不过Geomatics所涉及的地球空间信息的范围更宽一些。Geomatics更准确地描述了测绘学在现代信息〖CD2〗通讯社会中的地位和作用，适应了现代社会对地球空间信息的极大需求的特点，因而发展和提高了测绘学的研究和工作领域，符合现代测绘学发展的实际。现代测绘工程的核心技术是空间技术，包括GPS、卫星遥感和航测，测绘的范围扩展到整个近地空间，例如近地空间航天器的导航定位，近地空间重力场的测定，大气层甚至电离层的信息；其支撑技术是信息技术，主要处理电磁波信息和影像信息，加之通讯、计算机网络等信息技术，使地球空间信息学科的理论和技术体系比传统的测绘学有了很大的发展和更新，由此，Geomatics适合于纳入数字地球的理论和技术框架。
随着数字地球构想的实施，测绘学面临一个历史性的发展新机遇，传统的或现代测绘学将以地球空间信息学的新面目立于地球科学分支学科之林，以更强的活力向前发展，前景良好。
四、建议
本文漫谈了测绘学的发展及其与数字地球构想的关系。为在21世纪加速建设我国空间数据基础设施，发展我国的测绘学科和测绘事业，以迎接"数字地球"的挑战，根据我国目前测绘事业发展的现状，从一个侧面（主要是大地测量方面）提出以下建议：
1.尽快统一我国大地定位参考框架的建设，对近年来由各个部门独立建立的各等级GPS定位网进行必要的联测和统一整体平差，此举可望进一步加强部级的大地定位框架；
2.将沿海各部门100多个验潮站统一组织GPS联测，精密确定各验潮站水位标尺零点的大地高，填补陆海相接地带重力测量空白。此举为统一陆海大地水准面，建立海洋高程基准，研究海平面变化至关重要；
3.研究将陆地GPS定位框架向我国领海扩展的方案，着手建立我国包括海域的广域差分GPS定位系统；
4.尽快完成重建我国重力基本网，发展航空重力测量系统，加密西部地区重力测量和GPS水准，加大力度支持对卫星测高数据的利用，为下世纪确定我国亚分米级或厘米级大地水准面作好数据储备，建立可在因特网上运行的新的重力数据库；
【关键词】海洋地质调查；地球物理探测技术；浅地层剖面测量
1引言
浅地层剖面测量是一种依赖声纳技术对海底地质情况进行连续走航式测量的地球物理探测技术，与其他的浅海地质调查方法相比，具有操作简单、成本低廉和直接高效的特点，因此其应用前景一直受到广泛关注。
2浅剖测量的一般步骤
2.1选取浅地层剖面测量设备
20世纪60年代初期，浅地层剖面探测技术开始兴起，其后广泛应用于港口建设、航道疏浚、海底管道布设，以及海上石油平台建设等方面。目前，随着海洋工程的不断增加和探测技术的不断完善，浅地层剖面探测技术的使用范围也呈现多元化扩散的趋势。依据施工需求的分辨率要求和穿透深度需求，以及工作水深限制，选取适当的剖面测量设备是完成浅地层剖面的重要前提。
2.2选择拖曳方式
目前浅剖测量设备安装方式主要有固定安装、侧拖以及尾拖等三种安装方式。与旁侧声纳类似，浅地层剖面仪也容易受到噪声、尾流以及船只摆动的影响，造成数据失真，因此尾拖是一种较为常用的方式。采用尾拖的方式，拖体入水深度变成测量时控制浅剖图像质量和保证设备安全的一个主要外部参数，其取决于拖体（即浅剖换能器）自身重量、拖缆长度和船速三者的相互作用。赵铁虎等人2002年的研究结果表明，在一般情况下，浅地层剖面测量时水深应大于10m，水深小于5m时，往往难以取得所需的测量精度，波束干扰现象变的非常明显，使得分辨率下降，信噪比降低，严重影响剖面声图的质量。
2.3测线布设
测线布设主要依据勘测区内地层走向和勘测工程实际需求两个方面。区内地层的走向，特别是特殊地质体的走向，对测线的布设影响极大，浅地层剖面测量应基本覆盖区内的各地质类型，因此在布设测线之前必须获取区域环境的背景知识，详细了解相关地质构造和地层资料，确定勘测去内的基本沉积物类型，并对其物理化学性质和声学参数特性进行详细记录。
2.4定位设备的连接及相互位置关系
准确的导航是精确成图的必要条件。目前的浅剖测量一般采用固定测线测量，因此事先设置输入设计的测线即待测区域的坐标参数和横切点位尤其重要，便于在施测时加强对重点区域的海面瞭望和现场记录。
2.5数据记录
数据记录工作包括如下内容：①测线记录，②班报记录，③浅剖仪参数记录，④模拟记录，⑤拖体入水深度、水体深度及相关标注，⑥数字记录。
2.6数据处理与判读
对数据记录资料进行回放，经过滤波及多次波抑制等处理后，识别记录上的干扰波，去除假象，然后对数据记录进行进行重新记录，从而对勘测工程需要的特征目标物进行识别和判读，特别是层系的划分和地震相分析。
2.7成果展示
浅剖测量的成果展示主要有以下几种：（1）区域界面埋深图和等厚度图，可以详细展示区域内各地质界面的深度分布，特别是地质异常体的分布，同时给出等厚度上的沉积物分布图，便于计算出工程施工中不同地质体类型的土方量和施工地质难点（2）典型剖面分析图，通过提取主要信息：时间，水深，定标线号，高程数据，以及与钻孔点的垂向地层信息比对、移置，可以方便地给出垂向上地质剖面分布图，该剖面在有效探测深度内具备较高的垂向分辨率，有利于声图的地层分层和异常体识别；（3）成果报告（工程评估报告）和分析研究报告，通过综合各测线的探测结果，给出勘测区域内的地质成果报告。
3浅地层剖面测量实例
3.1港珠澳大桥桥下结构物扫海测量
广州海事测绘中心于2009年承担了港珠澳大桥桥轴线两侧各500m范围内的水下结构物探测调查。为准确查明海底是否存在管道、沉船等海底异常体，本工程采用EdgeTech公司的3200XS型浅地层剖面仪来探测海底面以下的结构物。浅地层剖面仪的布线原则：沿中轴线，双向桥面轴线各布设一条测线，然后在中轴线向两侧按15m间距各布设2条测线，扫测宽度共100m，布设7条测线；大桥隧道段进行加密扫测，扫测范围两侧各加宽至150m，其中两侧50～150m之间按照25m间隔布线，扫测宽度300m，共布设15条测线。
3.2海南洋浦港港池浚前扫海测量
广州海事测绘中心于2009年利用3200XS型浅地层剖面仪对海南洋浦港某公司码头港池进行了扫海测量，在港池内以20m*20m纵横布设测线，测量总里程总长100km。扫测部分成果如图1。
图1典型浅地层剖面图
4讨论
通过以上两个实例可以看到，目前，浅地层剖面测量数据成果的展现形式仍然以平面展示图例和工程报告为主，主要是埋深图、剖面图和工程报告，地球物理数据的呈现依然是平面的，3D数据可视化技术在这些地球物理探测技术中仍然使用较少，因此，3D数据可视化技术将能够更加全面的展现地球物理数据，必然是下一步地球物理探测技术中数据处理呈现所发展的重点。通过这些可视化技术将更加容易发现勘测区内的特殊地质构造。总之，浅地层剖面探测技术在浅海海洋工程地质调查方面有着不可替代的作用，前期的地球物理调查可以很好的发现勘测区内的潜在地质灾害和特殊地质构造体，通过后期优化的数据展现形式，将能够为施工设计和施工进程提供地质依据，保证海上安全施工的顺利进行。
参考文献：
[1]赵铁虎，张志珣，许枫.浅水区浅地层剖面测量典型问题分析[J].物探化探计算技术，2002（3）.