海洋與海洋測繪

海洋與海洋測繪第1頁/共39頁2023/4/162課程背景與意義

從事涉?？蒲泄ぷ鞯幕A。*船舶領域相關科研離不開對海洋的了解。海洋、海防教育。海洋事業(yè)的發(fā)展對人才的需求：包括海事局、海洋局、海軍海洋測繪單位以及海洋工程單位都對掌握該領域知識的人才有強烈需求。

牛牛文庫文檔分享第2頁/共39頁2023/4/163本節(jié)提綱

你印象中的海洋什么樣？

牛牛文庫文檔分享第3頁/共39頁2023/4/164海洋概述概念：海洋是地球表面包圍大陸和島嶼的廣大連續(xù)的含鹽水域，是由作為海洋主體的海水水體、溶解和懸浮其中的物質、生活于其中的海洋生物、鄰近海面上空的大氣、圍繞海洋周緣的海岸和海底等部分組成的統(tǒng)一體。但通常人們所稱的海洋，僅是指作為海洋主體的廣大連續(xù)水體。海洋的中心部分稱為“洋”，邊緣部分稱為“?！?。海洋面積、體積和平均深度

牛牛文庫文檔分享第4頁/共39頁2023/4/165洋：亦稱大洋，平均深度3000米以上，約占海洋面積89%。海：深度一般2000-3000米，有的只有數(shù)十米。附屬于四大洋的海共有49個。陸間海，如地中海內陸海，如渤海邊緣海，如黃海，東海等海灣：是指洋或海延伸進入大陸部分的水域。

海峽：是指海洋中相鄰海區(qū)之間寬度較窄的水道。

海岸、海岸帶、海岸線：海岸，是陸地與海洋相互作用、相互交界的地帶。海岸帶是海陸交互的地帶，15～20m深。海岸線是把海洋和陸地分開的界限。全世界海岸線總長度約為439100km。海洋細分的概念

牛牛文庫文檔分享第5頁/共39頁2023/4/166海洋蘊含的資源:海洋概述海洋能：據(jù)估計，世界海洋中的潮汐、波浪、溫差、海流、鹽差能的蘊藏量約1.48x1011kW。

海洋礦產(chǎn)資源：除了水、石油、天然氣和錳結核之外，海底還蘊藏著相當數(shù)量的鐵砂、磷礦、錫砂和硫磺等礦產(chǎn)資源。海洋生物資源：海洋中有大量的魚類和海藻類植物可供人類食用，世界漁業(yè)每年可提供2x109t以上的魚產(chǎn)品。

海洋軍事資源

海洋是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的主要戰(zhàn)場之一。

牛牛文庫文檔分享第6頁/共39頁2023/4/167世界海洋新格局:海洋概述內海：內海亦稱內水，指領?；€以內的水域。國家對其享有完全的排他性主權。領海：為沿海國的主權及于其陸地領土及其內水以外鄰接的一帶海域，在群島國情形下則及于群島水域以外鄰接的一帶海域，稱為“領海”。目前各國已宣布的領海寬度有3、4、6、12、15、20、24、50、70、100、150和200nmile。領海是沿海國領土的組成部分。國家對領海的主權及于其上空、海床和底土。1982年11月，《聯(lián)合國海洋法公約》在牙買加蒙得哥灣簽字生效。

牛牛文庫文檔分享第7頁/共39頁2023/4/168世界海洋新格局:海洋概述毗鄰區(qū)：為一種毗連國家領海并在領海外一定寬度的、供沿海國行使關于海關、財政、衛(wèi)生和移民等方面管制權的一個特定區(qū)域。大陸專屬經(jīng)濟區(qū)為領海以外并鄰接領海，介于領海與公海之間，具有特定法律制度的國家管轄水域。該區(qū)域內，沿海國家具有勘探和開發(fā)、養(yǎng)護和管理自然資源的主權權利，以及一些特定事項的管理權；其他國家則享有航行、飛越、鋪設海底電纜和管道等自由。專屬經(jīng)濟區(qū)的寬度從領海基線量起，不應超過200nmile。

牛牛文庫文檔分享第8頁/共39頁2023/4/169世界海洋新格局:海洋概述大陸架：為一種毗連國家領海并在領海外一定寬度的、供沿海國行使關于海關、財政、衛(wèi)生和移民等方面管制權的一個特定區(qū)域。大陸專屬經(jīng)濟區(qū)指沿海國陸地向海的自然延伸部分，又稱陸架、陸棚、大陸棚。國際海洋法中，大陸架定義為沿海國的大陸架包括其領海以外依其陸地領土的全部自然延伸，擴展到大陸邊外緣的海底區(qū)域的海床和底土，或者從測算領海寬度的基線量起到大陸邊緣外緣的距離不到200nmile,則擴展到200nmile的距離。沿海國對大陸架海域，具有為勘探大陸架和開發(fā)其自然資源的目的，對大陸架行使主權權利以及其他特定事項的管轄權；上述權利是專屬性的。

牛牛文庫文檔分享第9頁/共39頁2023/4/1610世界海洋新格局:海洋概述公海：

指沿海國內水、領海、專屬經(jīng)濟區(qū)和群島國的群島水域以外不受任何國家主權管轄和支配的全部海域。公海對所有國家開放。國際海底區(qū)域

指國家管轄海域范圍以外的海底、洋底及其底土?！堵?lián)合國海洋法公約》稱其為“區(qū)域”。國際海底區(qū)域一半指水探在2000～6000m或更深的海底，這樣的區(qū)域占大洋總面積60%以上。那里蘊藏著豐富的礦物資源，如錳結核和金屬軟泥。國際海底管理局是代表全人類組織和控制“區(qū)域”內活動的國際性組織。

牛牛文庫文檔分享第10頁/共39頁2023/4/1611中國近海概況:海洋概述長達18000多公里的海岸線渤海、黃海、東海和南海，它們都是西北太平洋的陸緣海。由它們組成一個略呈向東南凸出的弧形水域，這一海域東西橫越經(jīng)度32°，南北跨緯度44°，總面積達470多萬平方公里。屬于我國領海和內水的海域面積有35萬多平方公里根據(jù)國際海洋法規(guī)定，能夠劃歸我國的專屬經(jīng)濟區(qū)和大陸架的面積，也應有幾百萬平方公里，這些都是我國的海洋國土。

牛牛文庫文檔分享第11頁/共39頁2023/4/1612本節(jié)提綱

海洋測繪講什么？

海洋測繪的概念、主要研究內容海洋測繪與其他學科的關系海洋測繪的知識體系

牛牛文庫文檔分享第12頁/共39頁2023/4/1613海洋測繪概念:

海洋測繪是海洋測量和海圖繪制的總稱。從廣義的角度來講，海洋測繪是一門對海洋表面及海底的形狀和性質參數(shù)進行準確的測定和描述的科學。其任務是對海洋及其鄰近陸地和江河湖泊進行測量和調查，獲取海洋基礎地理信息，編制各種海圖和航海資料，為航海、國防建設、海洋開發(fā)和海洋研究服務。

主要內容:

海洋大地測量、水深測量、海洋工程測量、海底地形測量、障礙物探測、水文要素調查、海洋重力測量、海洋磁力測量、海洋專題測量和海區(qū)資料調查；以及各種海圖、海圖集、海洋資料的編制和出版，海洋地理信息的分析、處理及應用。

牛牛文庫文檔分享第13頁/共39頁2023/4/1614海洋測繪主要特點:

海洋測量工作環(huán)境

牛牛文庫文檔分享第14頁/共39頁2023/4/1615海洋測繪主要特點:

測量方法不同：在陸地上所測定點的三維坐標（平面坐標x,y和垂直坐標z即高程）是分別用不同的方法，不同的儀器設備分別測定的，但在海洋測量中垂直坐標（即船體之下的深度）是和船體的平面位置同步測定的?？刂泣c設置不同：在海洋測量中測量的作用距離遠比陸地上測量的作用距離長得多，一般在陸地中測量的作用距離為5～30km，最大的也不超過50km。但海上測量的作用距離一般為50～500km，最長的達1000km以上。

牛牛文庫文檔分享第15頁/共39頁2023/4/1616海洋測繪主要特點:

測站點不同：海上測站點是在不斷地運動過程中測定的，因此測量工作往往采取連續(xù)觀測的工作方式，并隨時要將這些觀測結果換算成點位。海上測站點處其觀測精度也不如陸上的觀測精度高。測量信號不同：在陸地測量中一般必須使用低頻電磁波信號，且其傳播速度不能簡單地作勻速處理；而在海水中，則應采用聲波作信號源，這時聲速受到海水溫度、鹽度和深度的影響。

牛牛文庫文檔分享第16頁/共39頁2023/4/1617海洋測繪主要特點:

高度測量不同：陸地上測定的是高程，即某點高出大地水準面多少，而在海上測定的是海底某點低于大地水準面多少。

重復觀測方式不同：陸地上的觀測點往往通過多次重復測量，得到一組觀測值，經(jīng)平差后可得到該組觀測值的最或然值。但在海上，測量工作必須在不斷運動著的海面上進行，因此就某點而言，無法進行重復觀測。為了提高海洋測量的精度，往往在一條船上，采用不同的儀器系統(tǒng)，或同一儀器系統(tǒng)的多臺儀器進行測量，從而產(chǎn)生多余觀測，進行平差后提高精度。另外，整個海洋測量工作是在動態(tài)的情況下進行的，所以必須把觀測的時間當作另一維坐標來考慮，或者用同步觀測的辦法把它消去。

牛牛文庫文檔分享第17頁/共39頁2023/4/1618海洋測繪海洋測量的精度要求：

相對精度（也可稱實測精度），它是一種內部符合精度，指的是同一個點進行復原的可能程度。絕對精度（也可稱點位精度）指的是外部精度，其定義為確定的點相對于某一參考點或某一坐標系的可靠性?？枴ち旨{(Rinner,K.）根據(jù)穆雷德（Mourad）和富巴雷德（Fubarad,M.）1975年在委內瑞拉舉行的第一次海洋測繪專業(yè)會議提出海洋測繪精度要求。

牛牛文庫文檔分享第18頁/共39頁2023/4/1619

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第19頁/共39頁2023/4/1620

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

觀探測裝備在空間結構上分為天基、空基、岸基、船基和?；鍌€層次的空間立體結構。每一個空間層次均有多種監(jiān)測手段。（1）天基裝備發(fā)展現(xiàn)狀

美國諾阿系列氣象衛(wèi)星、EOS系列地球觀測衛(wèi)星、海洋水色系列衛(wèi)星、歐盟靜止氣象衛(wèi)星、ENVISAT地球觀測衛(wèi)星、日本葵花系列靜止氣象衛(wèi)星和印度靜止氣象衛(wèi)星等。1)衛(wèi)星資源2)觀測信息

以氣象信息為主，主要包括氣象衛(wèi)星云圖等。還包括衛(wèi)星測高資料、水色、透明度等水文信息；水深、島礁等地理信息，還可以探測潛艇尾跡等軍事信息。海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第20頁/共39頁2023/4/1621高度計、散射計、輻射計、合成孔徑雷達

牛牛文庫文檔分享第21頁/共39頁2023/4/1622

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（2）空基裝備發(fā)展現(xiàn)狀

平臺可使用飛艇、P-3C等大型偵察機，目前主要以無人機為主。任務載荷主要包括合成孔徑雷達、多通道掃描儀、GNSS-R微波遙感器。探測信息包括海面風場、海浪要素、海面溫度、海洋水色參數(shù)、海冰監(jiān)測、海洋中尺度現(xiàn)象（如內波）、垂直能見度參數(shù)、云頂高度、分布、云特征、云厚度、有效粒子半徑等。還可以進行戰(zhàn)略目標位置和分布、海上艦船、水下潛艇目標的探測和偵察。1)航空遙感綜合監(jiān)測系統(tǒng)海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第22頁/共39頁2023/4/1623

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（2）空基裝備發(fā)展現(xiàn)狀

臨近空間是指距地面20～100公里的空域。臨近空間飛行器是指只在或能在近空間作長期、持續(xù)飛行的飛行器，具備高空、高速、高效的特點和遠距離快速突防探測能力，可兼顧航天、航空優(yōu)勢,同時不受國家空間法約束。任務載荷主要為合成孔徑雷達。探測信息包括海浪要素、海洋內波參數(shù)、海洋中尺度現(xiàn)象參數(shù)。還可以進行戰(zhàn)略目標位置和分布、海上艦船、水下潛艇目標的探測和偵察。2)臨近空間海洋環(huán)境遙感監(jiān)測海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第23頁/共39頁2023/4/1624

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（3）岸基裝備發(fā)展現(xiàn)狀

中程高頻地波雷達系統(tǒng)主要用于區(qū)域表層海流和海浪的實況監(jiān)測，也可用于海面風場的實時監(jiān)測。目前，國外研制生產(chǎn)地波雷達的主要廠家，有加拿大雷聲公司、英國GEC.馬可尼公司、美國CODAROceanSensors公司、德國WERA公司等。美國CODAROceanSensors公司1999年推出的Long-RangeSeaSonde產(chǎn)品屬于中程地波雷達，配備占地面積小的單天線，其海面流場監(jiān)測能力可滿足要求，但波浪和海面風監(jiān)測距離有明顯限制。加拿大雷聲公司與加拿大國防部合作開發(fā)研制的SWR-503高頻地波雷達系統(tǒng)能對200海里專屬經(jīng)濟區(qū)的海面和低空目標進行持續(xù)的、全天候和實時監(jiān)測，其缺點為天線陣占地面積大，工程難度大。英國GEC馬可尼公司研制的Overseer“監(jiān)督員”高頻地面波雷達系統(tǒng)可以提供海洋學信息，可以測量覆蓋區(qū)的表面流和風的活動。1)中程地波雷達觀測系統(tǒng)海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第24頁/共39頁2023/4/1625

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（3）岸基裝備發(fā)展現(xiàn)狀1)中程地波雷達觀測系統(tǒng)左圖為SWR-503的高頻地面波雷達系統(tǒng)，右圖為發(fā)射/接收天線陣

海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第25頁/共39頁2023/4/1626

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（3）岸基裝備發(fā)展現(xiàn)狀

多普勒天氣雷達利用云、降水對電磁波的后向散射探測海上大氣中的天氣現(xiàn)象，是分析中小尺度天氣系統(tǒng)，警戒強對流危險天氣，部隊臨近預報的強有力的工具。主要探測能力如下：對200km范圍內大范圍降水進行定量測量；對嚴重威脅飛行安全的暴雨、龍卷、臺風、陣風鋒、冰雹、下?lián)舯┝骱椭谐叨葰庑任ｋU天氣進行有效監(jiān)測和和預警；提供大氣波導診斷信息的能力?？煞囱莩龃髿獠▽У捻斀?、厚度、強度等傳播參數(shù)的估值。

2)多普勒天氣雷達目前，國外研制生產(chǎn)地波雷達的主要廠家，有加拿大雷聲公司、英國GEC.馬可尼公司、美國CODAROceanSensors公司、德國WERA公司等。海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第26頁/共39頁2023/4/1627

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（4）船基裝備發(fā)展現(xiàn)狀

志愿船觀測是由商船、交通船、漁船以及其他從事海上活動的船舶承擔的一項義務測報工作。在這些船只上安裝用于探測船舶所在區(qū)域的海洋氣象（風向、風速、氣壓、氣溫、相對濕度），海洋水文（表層海水溫度）等要素的自動觀測設備，以獲取近岸、中遠海和遠洋航線上的海洋觀測資料。1)志愿船觀測系統(tǒng)2）調查船、測量船觀測系統(tǒng)

美國、日本等國家擁有大量先進的調查船、測量船，全球覆蓋進行不間斷走航測量。AUV水下移動觀測系統(tǒng)用于重點海區(qū)的海洋水文參數(shù)、水體聲學、地貌等信息的隱蔽監(jiān)測和獲取?？捎糜趹庇^測和特殊軍事任務。3）水下移動觀測平臺

海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第27頁/共39頁2023/4/1628美國“常勝”號調查船AUV觀測平臺美國“鮑迪奇”號調查船志愿船

牛牛文庫文檔分享第28頁/共39頁2023/4/1629

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（5）?；b備發(fā)展現(xiàn)狀1)淺海大型錨系浮標系統(tǒng)

大型浮標的觀測要素為海面氣象（風速、風向、氣溫、氣壓、濕度、降水、輻射等）、潮汐（水位）、海浪、表面溫-鹽、多參數(shù)水質、海流剖面。系統(tǒng)主要由浮標體、錨系、觀測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等組成。浮標體由主浮體、桅桿、小平臺三部分組成。大型錨系浮標

海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第29頁/共39頁2023/4/1630

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（5）海基裝備發(fā)展現(xiàn)狀2)深海小浮標系統(tǒng)

深海小型浮標的觀測要素為海面氣象（風速、風向、氣溫、氣壓、濕度、降水、輻射等）、溫-鹽剖面、海流剖面。其中溫-鹽剖面觀測主要通過溫-鹽鏈實現(xiàn)；海流剖面觀測主要通過在浮標標體內加裝向下發(fā)射的75KADCP實現(xiàn)對海面以下300米水體的流速、流向進行測量。海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第30頁/共39頁2023/4/1631

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（5）?；b備發(fā)展現(xiàn)狀3)淺海潛標系統(tǒng)

淺海潛標觀測要素為海流剖面、水位、海浪、海底溫鹽。測量儀器主要有聲學多普勒海流剖面儀（ADCP）、聲學海流計和自容式溫深（TD)測量儀。

ADCP主要由美國FLOWQUEST公司、RDI公司、AANDERAA公司、SONDEK公司等生產(chǎn)。聲學海流計，也有使用機械轉子式海流計；其中主要是挪威AANDERAA公司的產(chǎn)品，也有美國SonTeK公司和挪威NORTEK公司的產(chǎn)品等。自容式溫深（TD)測量儀主要由美國SeaBird（海鳥）公司生產(chǎn)。海洋測繪

牛牛文庫文檔分享第31頁/共39頁2023/4/1632

（一）觀探測裝備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢（5）?；b備發(fā)展現(xiàn)狀4)深海潛標系統(tǒng)

深海潛標觀測的要素為溫-鹽剖面、海流剖面和水位（淺水區(qū)）。測量儀器主要聲學多普勒海流剖面儀（ADCP）、聲學海流計和自容式