关键词：数字地球测绘科技发展
引言: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5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做出了积极的反应，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，好像可以把地球摆在实验室进行观察研究一样方便。由空间技术和其他相关技术，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像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，实现了信息化的发展。
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1m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50km，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。
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、3维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、公共地籍等基础地理数据集。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、高速图形图像网络，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，对数字化影像进行处理，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似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3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接和整合。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5m；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10～100m。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——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]导航卫星海洋测绘
[中图分类号]P229[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-11-139-1
我国作为领土面积世界第三的大国，其水域面积更是达到了270550平方公里。在这样辽阔的一片海域中，有着大量的岛屿，还有约1.8万公里的漫长海岸线。
因此海洋测绘工作便成为了维护我国安全和开发海洋资源的一项重要任务。
不管是海上交通、建设，还是针对海洋环境的保护等等，海洋测绘都发挥着不可替代的作用。
1海洋测绘的方法
海洋测绘是以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制工作。
海洋测绘主要包括海道测量、海洋大地测量、海底地形测量、海洋专题测量，以及航海图、海底地形图、各种海洋专题图和海洋图集等的编制，测量方法主要包括海洋地震测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海底热流测量、海洋电法测量和海洋放射性测量。
在海洋调查中，广泛采用无线电定位系统和卫星导航定位系统。
随着导航卫星技术的不断发展，高精度、广覆盖、全天候、方便可靠的卫星定位技术的应用越来越广泛，在海洋测绘中发挥着越来越重要的作用。
2导航卫星的发展和应用
2.1子午卫星导航系统
伴随着人类历史上第一颗人造卫星的发射成功，人类开创空间技术迎来了崭新的时代。而卫星多普勒定位也应运而生，根据卫星发射的无线电信号，我们可以很明确的确定地面观测站中心的坐标。
而后经过不断的实验，在1963年第一颗子午工作卫星成功升空，而后又相继发射了5颗子午工作卫星，在我们的上空形成了一个子午卫星星座。在子午工作卫星的信号覆盖下，我们可以精确的导航定位海洋上的任何运动载体，还能用于地心坐标、海洋大地等测量。我国于20世纪70年代中期引进卫星多普勒接收机，在1987年形成了覆盖我国整个陆地海洋的定位网，为海洋测绘带来了极大的便利。
2.2GPS和GLONASS卫星导航系统
GPS卫星定位系统和随后发展的GLONASS卫星定位系统作为多普勒定位的升级版，24颗工作卫星覆盖全球，基本做到随时随地高精度定位。
由于GPS和GLONASS卫星定位系统比之前的多普勒定位更加的精密准确，因此在海洋大地的测量和水下地形测量、海界划分、航道渔业测量、海上资源开发利用等都起到了普遍的应用。而双星系统的存在，更好的保障了导航卫星的可靠性。
2.3北斗卫星导航系统
继美国的GPS和俄罗斯的GLONASS全球定位系统之后，我国也着手自主研发并实施了北斗卫星导航系统。
北斗卫星导航系统是由5颗静止轨道卫星和30颗非静止的轨道卫星组成，分为空间端、地面端、和用户端三个重要部分，在2011年12月27日开始为我们提供连续的导航定位与服务。
除了可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并独具短报文通信能力。
北斗卫星导航系统是独立自主、技术先进的导航系统，已经成为我国重要的空间和信息化基础设施，在交通、通信、电力、金融、气象、海洋、国防等领域发挥重要作用。
2.4卫星导航差分系统
随着卫星定位技术的发展，差分技术被广泛应用。卫星定位精度也从最初的米级、分米级到最近的厘米级，使得导航卫星的应用更加广泛。
从1995年开始，中国海事局等15个单位联合在我国各海域建立了一系列航海无线电信标播发台，构成了一个中国沿海RBN-DGPS系统，GPS定位精度达到亚米级。对于海域定位、航道测量、船舶进出港等导航定位，以及海上资源的调查、海上救助、渔业等都有着深远的影响和帮助。而最近几年建设的CORS系统更是将GPS定位的精度提高到了厘米级，极大得提高了海洋测绘的能力和效率。
3展望
我国在GPS应用水平和产业化水平与发达国家还有很多差距，虽然中国也有自己的卫星定位――北斗卫星导航系统，但只能定位自己国家及周边国家和地区，而且民用化程度不高，定位精度也有待进一步提高。GPS系统占据了我国95%的卫星导航产业，其系统体系和产品体系都十分成熟，对我国北斗系统的应用和推广都有着一定的抑制作用。
但是伴随着北斗系统的发展和完善，GPS新技术如单点精密定位、网络RTK等技术的实现和应用，使得我们能够真正的在广阔的海域实现快速而又高精度的动、静态定位测量，海洋测绘将会进入一个新的里程，也将在我国建设海洋强国的道路上发挥巨大作用。
4结束语
由于我国海岸线漫长，海域辽阔，因此岛屿也异常众多。在众多岛屿之中，大约有四百多个岛屿是有人居住的。而且在幅员辽阔的海域下面还包含了大量的石油、天然气等资源，并且我国大部分经济发达城市都处于沿海线上，这众多因素综合在一起令我们不得不重视海域的测绘与管理，也给海洋测绘赋予了更为重大的意义。
而今伴随着信息技术、空间技术的发展，导航卫星定位的精度和可靠性进一步提高，我国自主研发的北斗卫星导航系统全面运行。我国的海洋测绘发展将会迎来一个崭新的局面。
参考文献
[1]翟国君，黄谟涛，欧阳永忠等.海洋测绘的现状与发展[J].测绘通报，2001（6）：7～9.
[2]陈俊勇.全球导航卫星系统进展及其对导航定位的改善[J].大地测量与地球动力学，2009.
[3]张淼艳，张军，朱衍波.卫星导航系统HDOP和VDOP的研究[C].遥测遥控，2009.
Abstract:Thispaperistostudytheproblemofmarinesurveyingandmappingdatabasemaintenanceandimprovedtechnology.Atpresent,therearestillsomeprobleminthemarinesurveyingandmappingindustrywhichwillaffectthesmoothdevelopmentofseafaring.Inthispaper,themaintainandimprovementoftheexistingprobleminthecurrentmarinesurveyingandmappingdatabasesplayarolethatcannotbeignoredinthefurtherdevelopmentofthemarinesurveyingandmappingindustry.
关键词:海洋测绘;数据库;维护;改进
Keywords:marinesurveyingandmapping;database;maintenance;improvement
中图分类号:P229文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0249-02
1海洋测绘数据库的维护问题
1.1数据库维护更新流程依然需要进一步改进目前,海图数据更新主要是通过纸海图的改版,数据库数据的维护更新方法需要随技术发展不断改进。此外,在人员配备、多源信息收集与分析评价、实行科学的更新技术与方法、必要的标准和规章制度等方面,也需要新的运行机制。
1.2通告改正技术突破性不足虽然航海通告专题数据库解决了海图数据库通告内容的检索查询,但没有解决海图数据库航海通告的智能化改正问题,当前航海通告的改正完全由人工完成。因而效率较低,还难以做到实时改正和全面改正。
1.3多源信息机制仍不完善海洋测绘数据库需要及时、快速地获取大量的多源信息,不断补充、更新数据,实现动态运转和维护更新。
2数据库建设要求
2.1框架设计方面的要求针对海洋测绘资料海量数据、电子数据与非电子资料并存、实体数据(含附属资料)与元数据关联、地理空间数据与非地理空间数据并存、地理空间数据投影与坐标系各异、电子数据格式多样、数据使用频率不同、资料数据流与管理数据流并存的特点,依据业务流程将海洋测绘信息数字平台数据库架构设计为编目库、资料数据库(含元数据库、实体数据库)和管理功能数据库。
2.2如何做好数据库的建设工作首先,数据库建设技术指标是严格按照《海洋测绘档案资料数据著录规则》执行,其中,元数据库中编号、出版时间、空间区域范围等关键字段不得有任何错漏,其他字段值容错率
3海洋测绘数据库的改进
3.1拓展海洋测绘数据库的应用除具有传统意义上的数据存储、查询、分析、评价、输出等功能外,更主要的是要利用海洋测绘数据库同一数据源出版电子海图、纸海图、S-57标准海图等不同形式海洋测绘产品;投入一定的技术力量进行水深、碍航物等专题数据库建设,以及现有专题库的改造,使数据库得到更广泛的应用。
3.2增加数据类型充分利用准确、可靠、现势性好的多源信息,如最新地形资料、测深资料、航海通告、航空航天影像、行政勘界资料等。分析确定各种地理要素,如岸线、港口、水深、助碍航物以及道路、水系、居民地、界线等的位置变化及属性变化,对原有数据库数据进行增删、替换等处理,生成新版数据体,并更改数据库,保持数据库数据的现势性。
3.3动态更新的必要性现行条件下,海图数据库可采用航海通告的实时维护,当前实行的定期维护显然是不充分、不安全的。航海通告从编辑到刊发一般为一周,因而,海图数据库中涉及通告改正的内容,应该在下期通告前完成,其现势性可保持在l5天之内。利用测量资料和数据、航空航天影像等信息进行海图数据库数据更新,可采用动态更新,一般情况下同一区域大小比例比例尺应同时进行,但在具体作业时要由“大”到“小”,这样既能保证大小比例尺数据的一致性,又能提高更新效率。其更新频度可视具体情况而定。
3.4改进数据库维护机制海洋测绘数据库每年需要维护更新的数据量十分巨大,因此,必须有一套较为完整的数据库维护更新技术体系,才能实现数据库数据的实时、动态维护更新的设想。这个技术体系应包括:多源信息的自动分析评价,数据的自动融合,变化数据的自动对比检测,航海通告的智能化改正,海图要素的自动综合以及数据质量的自动检查等。将数据库的维护更新作为生产体系的重要组成部分纳入整个海洋测绘产品生产体系中。调整后海洋测绘产品生产体系可由:信息获取、编辑设计、数据采集、数据库管理、数据库维护更新、印前处理、质量控制以及出版发行等工序组成。
3.5海洋测绘技术方面的创新首先是空间分析技术。在海洋测绘现势资料管理过程中利用空间分析技术实现新旧资料的叠加对比分析、卷帘对比分析等,实现同类资料之间、不同资料之间相同数据格式、不同数据格式数据的同一环境下比对。其次是编目管理技术。依据海洋测绘资料分类标准,系统采用编目管理技术对海洋测绘资料进行分类管理。再次是虚拟资料库技术。通过虚拟资料库技术对库房框架实施规划,并在库房规划数据库支持下快速直观地实现对新资料实体的快速分配柜号功能,并通过点击快速查询显示某个柜子内货架的资料目录。最后是接口技术。解决资料由海洋测绘资料管理系统向海洋测绘档案管理系统归档接口技术,在数据归档过程中,资料管理系统将需要归档的信息以XML方式进行描述,方便档案管理系统进行解析后对资料进行归档处理。
3.6建立畅通的多源信息网络建立国内机构间、国际组织间的多源信息网络,是获取多源信息的前提和基础,也是海洋测绘数据库维护更新的基本条件,需要逐步形成海洋测绘数据共享的协作机制。
3.7研究数据分析检测软件国外一些专家提出了一种GIS驱动的变化信息检测方法,国内对变化信息的分析检测也有大量的研究,但大多还处在对部分要素的试验阶段。应积极开展这方面的研究工作,根据国内特点,研究出适合数字化生产和海图数据库维护更新的数据变化检测软件。
参考文献:
[1]郁园通.海洋测绘数据库维护的问题与改进设想[J].海洋测绘,2005,25(5).
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】GPS技术；测绘工程；GPSRTK测量技术；实践
随着GPS技术的发展，在测绘工程中也得到了越来越广泛的应用。GPS技术具有选点方便，且测量准确率更高等优点，可以为测绘工程部门节约测绘成本，并减少工作量，提高工作效率，因而受到测绘工程领域的推崇。
1GPS技术的基本定义
GPS即全球定位系统（GlobalPositioningSystem），是美国1974年开始研制，耗时20余年完成的一项技术系统，具有全天候、高精度和覆盖全球的强大能力，GPS全站仪在测绘工程尤其是土地测绘中已得到广泛应用。
较之传统的测绘方法，GPS技术在精确度、效率以及成本等方面均实现了很好的控制，且不受天气影响，不用通过建标测量，极大节省了测绘时间。可以说，GPS技术的应用，引起了测绘行业的技术革命，具有极为重大的意义。
2GPS在测绘工程中主要的技术实践方式
2.1GPS定位技术
GPS定位技术主要包括静态相对定位以及实时动态相对定位这两种模式，在具体的定位中，主要是通过GPS分布在天空中的卫星和散布于地面上的接收设施之间的互动来完成的，其应用原理是一些几何原理和物理原理的结合。在两种应用模式中，静态相对定位方法是GPS定位技术中常用的一种，具有很强的测量缜密性，主要通过GPS网的技术设计、选点与建立标志、进行外业观测，以及成果检核和数据处理这一流程来完成整个GPS定位技术。
在进行GPS定位时，应避免空中卫星和地面接收装置的对接区域内有障碍物，使得接收信号受干扰，尤其应避开可以强烈吸收和反射电磁波的金属物。另外，为准确定位，还应与惯性导航技术相结合，以能在信号接收时，尽量避开高山和其他比较高的障碍物，能够在相对开阔的视域下更好地完成定位工作。通常情况下，GPS系统有24颗卫星围绕地球旋转，在一个区域内能观测到的卫星的数目越多，则定位技术的实践效果将会越好。
2.2GPSRTK测量技术
GPSRTK测量技术是GPS定位技术在当前技术领域的一个突破，并成为测绘工作中也成为一种常用的测量方式，这是一种实时动态测量系统，RTK（Real-timekinematic）也即指实时动态差分法。这种测量方法是在GPS定位技术的基本方法上演化改进而来的，较之前有了更大进步，进一步提高了测量的速度和精确度，并再次简化了测量程序，在测绘工程中的实践应用，使得测绘工作的效率以及测量的精准性都得到了改善。GPSRTK测量技术工作原理是：通过不断接收所有可见的GPS系统的空中卫星信号，并不断调动地面的接收信息装置，来时时刻刻实现二者的交互作用，并在不断在出现的互动效果中，择优选择，找出最优的模糊度解，来完成整个测量定位工作。GPSRTK测量技术在测绘工程的应用，目前主要体现在公路建设工程、铁路测量、航迹测量以及矿业测量和桩基基础施工测量中。
2.3GPS虚拟现实技术
GPS虚拟现实技术较之传统技术，具有很大进步意义。传统技术由于大量借助于人工来完成，因而工作效率比较低下，而在安全性能上，也不能得到很好地保证。而GPS虚拟现实技术通过创建逼真的测绘环境，可以通过计算机技术的强大能力，来完成对整个测绘环境的检测，并能在很短的时间内，找出测绘环境的各种特殊情况，对测绘工作的开展起到很好的指导作用，不仅使得测绘工作能更有的放矢地展开，而且大大减少了测绘工作量，节约了测绘成本，且提高了测绘过程的安全性，尤其在一些矿井测量工作中，通过GPS虚拟现实技术，可以很好地对一些安全性薄弱的环境进行定位分析，在一定程度上预防了高危情况的出现。
3GPS技术在测绘工程中的主要实践应用领域
3.1GPS测定大地控制网点
从1991年开始，我国开始展开GPS大地测控网的布测工作，到1996年，历经5年的时间，顺利完成了整个布测。分别布测接近30个A级网点和700多个B级网点。GPS大地测控网是利用GPS的先进技术对我国的基础控制网进行重新测量的一种系统。它的布置，可以极大地优化我国的大地测控网，提高各网点测量结果的精确度，对我国各地区的城市开发和建设工作具有重要的意义。目前，GPS测量设备已被我国很多省市引进用于城市建设，进行相关的指导性工作。
3.2在交通设施中的实践应用
随着GPS技术的提高，在交通设施的测绘工作中，得到了越来越广泛的应用。在公路建设、铁路测量以及航迹测量中均起着重要作用。尤其是GPSRTK测量技术的出现和应用，对各种交通运输线路的建设和运行均有着积极意义。在公路建设中，由于GPS实时精确的测量，保证了整个建设流程的顺畅，也保证了公路建设质量。在铁路和航迹测量中，由于GPS技术的准确定位，保证了信息的准确及时传输，对运输的安全性起到了很重要的调控作用。
3.3在水下测绘中的实践应用
随着海洋业的发展和海洋资源的利用，对海上情况的准确掌握也日益重要，通过GPS技术，可以很好地设计出海洋地图，对海上工作的展开以及海洋资源的开发利用，都起了不可或缺的作用。在水深的区域，可以使用测探仪，通过超声波原理，经过换能器将声脉冲发射到海底，并接收反射回来的反射脉冲来测定水深；同时，还可以通过潮位仪对潮位进行准确测定，以方便海洋工作的安全进行。对于平面位置的测量，可以通过差分GPS接收机来完成，避免了传统技术下的复杂操作，为测量工作节省了大量的成本和时间。测深仪、潮位仪、差分GPS接收机的结合使用，使得水上水下的作业，可以在一套完整的测绘系统中进行，且极大提高了工作效率，方便了海上运输的开展以及海洋资源的开发利用。
3.4在地球动力学和地震预报研究中的实践应用
随着全球气候形式的变化，各种自然灾害时有发生，尤其是近些年发生的几次比较大的地震灾害，给人类造成了不可估量的巨大损失。借助GPS技术，可以更准确地观测地壳运动，并可对地震发生前兆的地形变化进行研究，很好地适应了地球动力学和地震预测研究的需要。相比于传统技术，通过GPS技术的测报更具精确性，对预测地震可以起到更好的效果。由于具有很强的先进性，GPS技术早已被日本、美国等国家用于地震研测。GPS技术的测量精度很好地适应了地球各板块运动状态的精度要求，可以更方便、更精确地监测洲际间的板块运动，为地震监测起到很好的帮助。在研究地球动力学和地震预报时，充分利用GPS技术，可对人类的生存安全产生积极作用。
3.5GPS技术在新世纪更加广阔的实践应用
3.5.1GPS在电离层监测中的应用
GPS在电离层监测方面的应用，是GPS空间气象学开门式的技术应用。太阳在1秒钟之内，便会抛出百万吨的带电物质，使得电离层受到严重干扰，影响了GPS系统传输信号的速度。而通过这种延迟的测算，可以测量自由电子在单位体积内的含量，并可在此基础上，建立起全球式的电离层数理模型。
3.5.2GPS在流层监测中的应用
流层的折射对GPS技术工作的展开产生了一定的干扰作用，因此，通过干扰程度进行测量和研究，可以帮助对流层展开监测，并通过相应的监测结果，对流层进行研究，而研究结果反过来，又可以对GPS技术的进步产生积极意义，可以帮助GPS系统提高定位的精确度和可靠性。
4结语：
随着经济的发展和社会的进步，GPS技术也在人们的实践中不断得以提高。由于GPS技术自身拥有的无可比拟的优势，其在测绘工程中的实践应用，将继续起着无可替代的重要作用。GPS技术在提高测量精度和效率以及减少测量成本，增加测量安全性等方面具有的重要作用，也必将会使其在测绘工程的具体实践中，被应用到越来越多的领域。
参考文献：
[1]龙涌.GPS在工程测绘中的应用[J].中国高新技术企业,2009(22)
[2]顾明.工程测绘中GPS测量技术应用综述[J].四川建材,2009(06)
海上丝绸之路，自打探索阶段起，就充满艰辛。东晋僧人法显在西行求法返途中感叹：“大海弥漫无边，不识东西，唯望日月星宿而进。”但正是在上千年摸索中，人们观日月星辰，测洋流方向，口传心授经验，抄印描摹方位图，渐渐积累起扬帆海上的技术资本，增添了海上探索与航行的勇气。
时至今日，“大海弥漫”依旧，今人早已不用只靠观日月来辨东西。现代海上丝绸之路沿线一些国家的舵手们正在用北斗卫星导航定位系统指引方向。科技分享，让勇气沿着丝路传递。
从顺风相送到过洋牵星
成书于16世纪的《顺风相送》是一本记录中国古人航海路线、航海经验与山川地形的手抄古籍。其中记载了15世纪初郑和下西洋时使用的航海技术：“永乐元年，（郑和）奉差前往西洋等国开诏，累次较正针路，牵星图样……取选能谙针深浅更筹，能观牵星山屿，探打水色浅深之人在船……必不误也。”
当时“必不误”的航海技术，依赖的是前人总结出的海上地理和星斗方位图样，而船上有精通这些航海方位的舟师负责导航。文中提到的“牵星”，正是当时的导航技术“牵星术”。
牵星术的核心是“观日月升坠，以辨东西，星斗高低，度量远近”。这是确保航行安全的秘笈。天文学家李启斌曾把“牵星术”总结为，观测星辰仰角以判断船舶南北相对位置的方法。
明代军事百科全书《武备志》中有详细的《郑和航海图》，其中包括4幅通过星辰方位和高度来确定航海方位的“过洋牵星图”，主要用于两条航线：一是从苏门答腊横渡孟加拉湾到锡兰（今斯里兰卡）航线，二是从锡兰横渡阿拉伯海到波斯湾航线。
专家认为，这足以证明在郑和航海之前很长的一段时期，“牵星术”就已在远洋航行中得到广泛应用。随着宋代造船技术的发展，远洋航行最远可达东非海岸，指南针也开始被广泛应用于航海，成为“牵星术”等天文导航的补充。北宋地理学家朱在海上交通贸易的笔记体著作《萍洲可谈》中写道：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”
从罗盘指路到北斗导航
牵星术和指南针可谓中国古人带给世界航海天文领域的两大发明，而两者的结合普遍被后人称作“航海技术史上的一次革命”。
中华文明从不吝于分享经验与技术。中国古人在涉险航行后不仅总结各种方法、技术、文献，更把这些成果通过海上丝绸之路与沿线各国分享。这直接推动了航海技术的进一步发展，随之而来的是造船、纺织、营造等更多技术扩散至世界各地。
据《十七世纪暹罗外交档案》记载，定居暹罗（今泰国）并从事航海工作的华人为推动暹罗的航运技术发挥了至关重要的作用。1679年时，暹罗的远航船只基本由华人聚资建造，使用的完全是中国技术。当时暹罗国王的公沾都是由中国人驾驶。《清实录》记载，公元1724年暹罗遣使来华，“其来船梢目九十六人，本系汉人”。指南针技术也被阿拉伯人传入欧洲，哥伦布和麦哲伦的海上航行都离不开航海罗盘。
曾经，北斗星是牵星术中用于定南北方位的重要参照。如今，中国自主研制的北斗卫星导航定位系统正在为全球越来越多航海者指引方向。在地球上空，23颗中国北斗卫星导航系统（BDS）的卫星正日夜不停运转，与美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯以及欧洲伽利略并称为全球四大卫星导航系统。
“古代丝路把很多中国技术传到其他地区。现在，伴随一带一路倡议，中国的高新技术在全世界开花结果，如高铁、高速公路、信息化技术等，中国与很多国家分享经济发展和成长。”两院院士、武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室李德仁教授说。
从覆盖广度到厘米精度
3年多前，在泰国春武里府，由武汉光谷北斗控股集团有限公司（简称光谷北斗）建设的中国首批3座海外地基增强系统基站（CORS基站）落成并组网，用于泰国地球空间灾害监测、评估与预测系统。由此，北斗系统走出国门迈出了第一步。
卫星信号接收测试结果令李德仁惊喜：“我们在泰国可以收到12至14颗中国北斗卫星的信号，而美国GPS卫星只能接收到6至8颗。北斗在亚太地区的导航定位精度已经超过美国GPS。”
尽管目前美国GPS在全球市场份额居首位，但李德仁认为，北斗自有优势。北斗在赤道面静止轨道上布有5颗高轨地球同步卫星，对于东南亚低纬度地区而言，抗遮挡能力强。另外，北斗可同时提供多个频点的导航定位信号，可有效提高服务精度，缩短初始化时间。
2016年10月，光谷北斗与泰国洛加纳集团签订了北斗智慧产业园管理应用战略合作协议，以北斗高精度定位技术为主，融合传感、物联网、大数据等技术，可实现物流物品的室内外位置信息管理、商品运输过程安全监控、运输物品车辆轨迹回放等信息管理。
北斗技术不仅吸引了多个行业的关注，还让泰国公主诗琳通着迷。因为北斗系统，诗琳通与李德仁成了“忘年交”。李德仁说，诗琳通不仅是翻译过多部中国文学作品的“中国通”，还是泰国亚洲理工学院遥感专业“科班出身”，对中国卫星和载人航天颇感兴趣。正是她，推动了北斗CORS基站在泰国落户。
“亚洲国家应该更多使用亚洲卫星。”诗琳通曾说。她安排了泰国科技部与中方接洽，开展中泰北斗科技合作。光谷北斗武汉总部挂牌成立“诗琳通地球空间信息科学国际研究中心”，总部大楼的五层还有一间诗琳通公主的办公室。
从智慧应用到魅力明珠
泰国东西都有海，渔船众多，经常发生误闯别国海域的情况。光谷北斗在泰国开展了北斗渔船智能化监控管理示范。北斗的5颗赤道静止轨道卫星搭载了独有的短报文通信功能。装载北斗卫星信号接收机的渔船不仅能准确定位，还可通过双向短报文通信收发气象或求救信息。
除了智慧渔船，光谷北斗近年还在泰国推动北斗智慧交通、智慧产业园等示范应用。在泰国热门旅游城市帕塔亚，依托北斗系统的厘米级以上高精度车道级导航系统也已经测试成功，未来该系统将会智慧地告诉司机何时是最佳变道时机。
不止是泰国。在印度洋另一边，北斗系统正在帮助斯里兰卡发展国土测绘、海洋渔业、智慧城市、灾害预警等智慧应用，提升当地的信息化管理水平，助力该国的工业化转型。
“斯里兰卡自身测绘技术不强，地球空间信息技术基础薄弱。现在，这个国家正处于农业化向工业化转型期，需要基础地理信息设施设备作支撑，因此国土测绘管理及规划对测绘遥感信息技术需求很大。”光谷北斗总经理杜利说，2017年，光谷北斗将和斯里兰卡国家测绘局联合建设至少10座面向当地特定地理环境的北斗CORS基站并组网。