学科报告▏测绘科学与技术学科发展研究（四）

主编：中国科学技术协会编著：中国测绘地理信息学会

（续报告中“本学科近年的最新研究进展”之“最新理论与技术”部分）

二、本学科近年的最新研究进展⒍ 海洋与江河湖泊测绘近三年来海洋与江河湖泊测绘在海底地形地貌测量、机载海洋测绘、海岛礁陆海一体化测绘、海洋重磁测量、电子海图和数字海洋地理信息等六个技术领域取得较大进展。⑴海底地形地貌测量在系统研制方面，突破了多脉冲发射和双条幅检测技术，提出了新的相位差解模糊方法，采用Dolph-Tchebyshev屏蔽、动态聚焦和窄波束设计等技术，提高了多波束测深数据采集的密度和精度，研制了浅水高分辨率多波束硬件和软件软件系统；在测深数据处理方面，开展了基于多波束和侧扫声纳测量信息融合的海底高精度和高分辨率地形地貌信息获取、基于侧扫声纳图像反演高分辨率海底地形、远海航渡水深测量水位改正、声速测定及改正、测深成果质量评定标准、侧扫声纳条带图像处理及拼接等理论和方法研究，提高了海底地形地貌成果的精度和分辨率。在作业模式方面，开展了基于重力梯度的海底地形大尺度反演、基于可见光的水色遥感反演水深技术研究，发展了机载激光水深测量技术，突破了船载高精度一体化测深技术的瓶颈，发展了以AUV/ROV为平台的海底地形地貌测量技术，初步形成了从星载、机载、船载到潜载的“立体”海底地形地貌信息获取态势。⑵陆海一体化测绘技术在垂直基准面确定及转换方面，开展了陆海大地水准面拼接、海洋无缝垂直基准面构建、高程基准面与深度基准面转换、基于卫星测高数据提取潮汐参数和构建潮汐模型、基于重力位差实现跨海高程基准传递的理论与方法研究。在海岸带地形测量方面，提出了以潮汐预报和水位推算技术为基础的岸线确定方法以及基于卫星影像的岸线确定方法；解决了GNSS无验潮水深测量技术的瓶颈问题，验证了该系统实施高精度水深测量的可行性；研究了无人船测深、低空无人机航空摄影测量、三维激光扫描、机载LiDAR等测量技术，研发了船载多传感器水上水下一体化测量系统，建立了较为完整的海岸带水上水下一体化测量方案。⑶机载海洋测绘技术在机载重力测量方面，通过引进集成，形成了航空重力测量生产作业能力，完成了我国部分海区的航空重力测量；突破了国产海洋航空重力测量系统研发的瓶颈，研制并验证了工程样机；提出了一种独立于观测数据、基于外部数据源的重力数据向下延拓方法。在空三测量方面，提出了一种海岸带水边线等高约束条件控制下的光束法区域网空三测量方法，提高了控制点稀少情况下的测图精度；突破了海岸带数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）的自动化生产瓶颈，研究了DEM和DOM的高精度自动配准和网络化同步编辑、海岸带纹理稀少及复杂地形条件下DSM/DEM的全自动提取、正射影像高效生成及镶嵌等技术，提高了空三数据处理能力。在机载LiDAR测量方面，开展了DEM数据获取和4D产品快速制作，基于DOM影像痕迹线和岸线理论高程的岸线变化修测、瞬时水边线的解译和推算等应用研究。⑷船载海洋重磁测量技术在船载重力测量方面，形成了引进、吸收和应用多型号国外设备，研发验证国产设备的态势。数据处理方面实现了数据采集与处理自动化与智能化、重力仪性能评价标准化和指标化，数据处理规范化。具体表现为：研发了基于电子海图的导航、数据采集、处理和成图软件；提出了重力仪零点趋势性漂移、有色观测噪声与随机误差的分离方法，形成了稳定性评估的标准化技术流程；推导了均方根误差、系统偏差、标准差等组合新的重复测线内符合精度评估公式，为重力仪动态性能评估提出了更精细的评估指标；提出了一种基于互相关的交叉耦合效应修正方法，对高动态海洋重力测量数据实施了综合补偿和精处理；基于Tikhonov正则化方法和移去-恢复技术，构建了多源重力数据融合模型，提出了融合多源重力数据的纯解析方法。磁力测量方面，开展了南海海底地磁日变站布放选址方法研究，解决了远海磁力测量日变改正难题。研究了拖鱼入水深度计算与控制，建立了入水深度与配重、拖缆长度和船速间的影响机制。采用傅立叶谱分析，实现了磁平静日变和磁扰改正的分离，解决了强磁扰期日变改正问题；基于多台海洋磁力仪、测深仪和GPS，构建了一种阵列式海洋磁力测量系统；在海岛礁地磁测量方面，实现了地磁经纬仪、陀螺经纬仪、天文观测和GNSS高精度定位与定向等多系统一体化集成应用，提出了完整的地磁三分量测量技术流程，编制了技术规程，建立了地磁测量数据处理模型。⑸电子海图技术基于IHO相关标准和规范，采用文本描述法，设计了“所见即所得”的海图符号编辑器；提出一种基于字符颜色扩展的海图水深注记方法，研究了海岛礁符号的概念、特征、功能及分类，形成了完整的分类体系，开发了符号库系统，设计了色彩管理方案，提出了一种英版航海通告信息自动搜集与处理技术，并研制了软件；提出了电子海图云服务概念，并设计了模型，提出了海图集合云存储策略，建立了空间索引模型，提出了全球电子海图的云可视化服务方案。开展了中国海区e-航海原型系统技术架构研究，完成了技术架构和工程建设可行性研究。⑹数字海洋地理信息技术在时空数据模型上，强调时间维拓展和尺度变化的适应性；在时空场特征分析上，海洋过程被纳入其重点考虑范畴；在海洋信息可视化上，更加面向体验和跨尺度，并更多地将虚拟技术与现实结合起来；在信息服务方面，强调服务智能化的同时，注重海洋信息本体或知识表达，追求主动数据生成和提供。在数字海洋地理信息数据建设中，分析了ENC_SDE的功能需求，进行了体系结构设计及系统电子海图空间数据库设计，沿用S-57数据结构的部分特性，设计出了满足ENC_SDE的系统电子海图空间数据库的数据模型；在数字海洋地理信息应用方面，研发了集成数据管理与查询、处理与分析和可视化于一体的南海海洋信息集成服务系统。提出了“虚拟港湾”的概念，阐述了其建设条件和内容，以天津海岸带仿真平台建设为原型，给出了建设的原理、路线、关键技术和指标；针对海洋环境数据特点，研制了海洋多源异构数据转换系统；模拟了海上溢油现象，实现了风场和流场作用下油粒子扩散、漂移过程的展现；搭建了海洋水文要素可视化系统，实现了中国东海水文数据球面三维体绘制和三维矢量场可视化。⒎ 空天地海一体化测绘空天地海一体化测绘体系是由陆地测量车、海上测量船、中低空遥感测绘平台、航天测绘卫星以及地下测量机器人等共同构成的一体化信息测量技术。目前，这一体系已经有了重要突破，研发了超过三种车载陆地测量系统，该系统是各种高科技传感器在车辆上的大集成，包括各种激光扫描仪、摄像机、数码相机、陀螺仪、北斗卫星接收机等，可以快捷精密准确地在陆地测量建筑设施和树木等，提供立体化的地理信息数据；海洋测量技术配备综合测量船，可以测海岛、测海底，测港口，测河道等；在航空测绘领域，不仅在中高空遥感测绘平台、中低空的无人机和无人飞艇遥感测绘技术很成熟，超高空的平流层飞艇上也建立了遥感测绘平台，形成快速机动的航空遥感测绘手段；在太空有北斗卫星导航系统、资源三号卫星及其他系列的遥感卫星，在高分辨率遥感卫星上已取得突破，形成了系列化的自主测绘卫星体系，航天测绘、航空测绘与地面测绘相结合，构成中国的对地观测体系，实现全球范围的地理空间信息的获取；此外，利用地下测量机器人技术，促进地铁、山洞开挖、矿井安全等地下基础设施的建设快速发展。通过五个方面的整合，形成了空间、空中、地面、海洋、地下五位一体的测绘技术。（最新理论与技术专题完，下一专题为重大应用与服务）

■文章来源：《2014～2015测绘科学与技术学科发展报告》，中国科学技术出版社出版，科学普及出版社发行部发行，出版时间为2016年4月。共有本行业101位专家学者分专题完成本书编纂（成员名单略），本书首席科学家为宁津生院士。考虑到整个报告很长，我们分篇进行不定期编发，提供给本行业相关专业人士阅读了解。如其他平台转发本文，务请备注出处，版权归中国测绘地理信息学会所有。

相关阅读推荐：