论文评述▏2014年《海洋测绘》论文综述
【编者按】本文针对2014年《海洋测绘》刊载的论文，从海洋测绘学科发展角度，通过对各专业发表论文的统计分析，对海洋重力测量、海洋磁力测量、卫星测高、海洋测量定位、海岛礁测量、海岸带遥感影像处理、海图制图等专业领域的的最新研究成果及其发展现状，进行了归纳总结和简要评述。旨在为广大测绘工作者提供理论和技术参考。文章发表在《海洋测绘》2015年第6期，现编发供朋友们阅读了解。本文版权归《海洋测绘》所有，若其他公众平台转载，请备注作者。
本文作者：王克平、欧阳永忠、蒋红燕、张哲。第一作者王克平，1968出生，男，辽宁东港人，副编审，硕士，中国测绘地理信息学会海洋测绘专业委员会秘书长，主要从事海洋测量技术应用及编辑出版研究。
《海洋测绘》创刊于1981年。由海军司令部直属工作部主管，海军海洋测绘研究所主办。双月刊，为中国科技核心期刊、中国科学引文数据库统计源期刊、全国优秀测绘期刊、海军优秀期刊。已被中国学术期刊综合评价数据库，中国核心期刊(遴选)数据库，中国科学引文数据库，中国期刊全文数据库，中文科技期刊数据库，俄罗斯《文摘杂志》，美国《乌利希期刊指南》和《斯蒂芬斯全文数据库》等国内外知名期刊检索数据库收录。根据2014年版《中国科技期刊引证(核心版)》显示，本刊的核心影响因子为0.445，核心总被引频次为559，其他各项评价指标较往年均有提升。
本刊宗旨是：反映我国海洋测绘学术技术研究成果和国内外海洋测绘动态，推动学科科技信息传播与交流，促进本领域科学技术发展与研究成果推广应用，热情为广大测绘工作者、读者和作者服务。本刊的突出特色是以报道海洋测绘专业领域为主，也涉及与海洋测绘发展相关的测绘学基本理论与技术，以及海洋测绘仪器、海洋地质地貌、海洋水文、航海导航、地理信息数据库等。
本刊于2014年8月份召开了第4届编辑委员会工作会议，总结了《海洋测绘》近5年出版工作取得的成绩和存在的不足，听取了编委对提高刊物质量的意见建议，增设了13位院士为顾问委员并调整了编委成员和期刊栏目设置。
2014年为《海洋测绘》第34卷，全年出版6期。接收稿件数量总计520余篇，发表论文128篇，稿件采用率约为26%。作者单位覆盖面较以往更加广泛，其中院士论文2篇，专题连载论文7篇；各类基金项目支持论文68篇，约占发表论文的51%；高级职称和博士研究生作者的论文79篇，约占62%。论文重点报道了海洋重力测量、海洋磁力测量、海岛礁测量、卫星测高、海洋测量定位、海岸带遥感影像处理、海图制图以及海洋环境调查等海洋测绘科技研究的新成果和新动态。内容涉及海洋基础测绘、海洋工程测量、军事海洋测绘和海上交通运输测绘保障等。
海洋重力测量的主要研究方向包括：超高阶重力场模型计算方法，重力场模型精度，冰川均衡调整与地壳垂直位移的线性关系，动态重力测量技术，海洋重力仪的稳定性问题等，研究成果标志着重力测量及数据处理技术的逐步发展更新，海洋重力测量数据以其广泛应用价值得到重视。宁津生等在“海空重力测量技术进展”一文中，评述了国内外地面重力测量、船载与航空重力测量、卫星重力测量与卫星测高反演重力测量的技术发展，包括海空重力测量系统研制关键技术获得突破，海空重力测量精度显著提高，海空重力测量数据处理算法更加完善等。刘缵武等在“5400阶次勒让德函数的递推计算方法”一文中，基于对递推公式的分析，利用改进的压缩因子修正递推算法，可以得到直到5400阶次高精度“压缩勒让德函数”，同时给出相应Horner技术求和方法。曲政豪等在“超高阶地球重力场模型的高程异常优化算法”一文中，研究了超高阶地球重力场模型的高程异常优化算法，分析比较了标准前向列推、标准前向行推、跨阶次递推和Belikov列推4种不同勒让德递推算法的运算速度和精度稳定性，提出以Belikov列推法解算超高阶重力场模型高程异常；对基于严密球谐级数展开、保留泰勒级数展开的零阶项和保留至泰勒级数展开一阶项模型高程异常算法进行实验分析，结果表明保留至泰勒级数展开一阶项算法既能保证计算速度，也能达到足够的精度。
常国宾等在“惯性技术视觉下动态重力测量技术评述”的4篇连载论文中，从惯性技术视角对动态重力测量的理论和方法进行了分析与综述，在研究动态重力测量理论的基础上，分别讨论了不同载体对动态重力测量系统的影响，双轴阻尼陀螺稳定、捷联方位双轴惯导等不同惯性平台重力仪的应用效果，动态重力测量系统与惯性导航系统的联系与融合，无陀螺惯性导航与重力梯度测量的融合与应用。欧阳明达等在“多类资料计算南海垂直重力梯度的方法比较”一文中，利用南海海域已有的多类型测高资料和最新的超高阶地球重力场模型作为输入参量，探讨了采用不同资料的海洋重力垂直梯度计算方法，对采用重力异常、大地水准面、垂线偏差和重力场模型的计算方法进行了比较。黄谟涛等在“海洋重力仪稳定性测试与零点漂移改正”一文中，针对国内对海洋重力仪稳定性测试与评估重视不够、数据处理过程欠规范、技术指标要求欠细化等现实问题，研究探讨了海洋重力仪稳定性测评的技术流程和数据处理方法，重点分析了环境因素和重力固体潮效应对测试结果的影响，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，建立了比较完善的海洋重力仪稳定性评估指标体系，分析论证并进一步明确了重力仪零点漂移非线性变化的限定指标要求，建议对现行海洋重力测量作业标准相关内容进行修改完善。
任来平等在“无人机磁矩测量方法”一文中，根据地磁背景场特点和磁偶极子磁场分布规律，在简单的野外条件下，合理设计磁探头和无人机之间的位置关系，有序调整无人机机头的方位，以常用的总强度磁力仪为测量仪器，通过测定多个节点的磁异常值，计算得出无人机的固有磁矩分量和感应磁矩分量，并通过实例进行了试算和验证，在此基础上提出了“测量船/无人机组合作业模式，是实现远海区磁力测量的有效手段”的观点。邵关等在“南海海底地磁日变站布放选址方法”一文中，研究了在南海海底地磁日变站选址时，通过分析渔船拖网深度，明确了海底地磁日变站的合理布放深度；分析现有海图资料中的南海海底地形和底质，确保日变站布放在磁场变化较平缓的海区，可有效确保日变数据质量；了解航线分布状况，使海底日变站远离过往船只较多、通航密度较大的航线，避免过往船只磁场对海底日变站的干扰；采用ADCP等仪器现场测定流场、地形和底质，选择海流较小的海区作为布放地点，可避免海底日变站漂移和移位；综合考虑休渔期和台风等因素，合理确定海上作业时间，可降低作业风险，最大限度提高作业效率，降低重测和返测的概率。利用已知磁测点内插未知磁测点，对测区磁测数据进行格网化，是能够完善表示海区磁异常分布的关键技术之一，孙岚等在“几种插值法在海洋磁力测量数据网格化中的应用”一文中，给出了几种常用的数据格网化方法，并采用磁异常均匀分布和复杂分布情况对方法有效性进行了评价。研究认为，海洋磁力测量中，测区磁异常分布越复杂，对于插值方法的选择越严格，这样才能保证插值方法对磁异常成果精度损失最小。无论是磁异常均匀分布还是复杂分布，Kriging插值法考虑了磁异常在空间位置上的变异分布，从交叉评价指标或磁异常图比对结果来看，都比线性插值三角网法和Shepard法效果要好，建议在海洋磁力测量数据格网化中使用。穆敬等在“依托太阳的磁偏角测量方法”一文中，探讨了依托太阳的磁偏角测量和数据处理技术，设计的观测步骤与方法可有效减弱太阳视运动的影响。构建了根据测站经纬度、观测时间计算太阳方位角的数学模型，通过依托太阳的方位角观测实例和精度分析，验证了提出的磁偏角测量方法的有效性。
武威等在“远距离海岛礁高程基准统一方法研究”一文中，综合利用水准测量和卫星定位测量给出了基于三角高程测量的高精度远距离海岛礁高程基准的统一方法和实施方案。利用我国沿海12 处海岛的跨海高程基准统一方法和实测数据，对远距离海岛礁高程基准统一的经验做法、成果精度和数据质量进行了分析和总结，并针对此方案给出了一些跨海三角高程需要注意和值得借鉴的参考意见。许军等在“平均海面传递方法的比较与选择”一文中，给出了常用平均海面传递方法的假设条件，以中国沿岸典型验潮站为例，统计不同同步时长下各传递方法的精度。分析表明，同步时长在7日内时应慎用回归分析法；最小二乘拟合法的假设条件缺乏相关的理论支持，只适用于潮差变化较小的区域；同步改正法在同步7日时基本能保证极值误差在10cm内，而同步15日与同步30日的精度相当，能达到厘米级。基于分析结果给出了传递方法的选择建议，为提高中短期验潮站的平均海面确定精度提供了依据。岛礁测量的重要内容之一是航空摄影测量，张靓等在“南海岛礁航空摄影常见问题及对策”一文中，为解决远离大陆的海岛礁地形测绘的技术难题，以西沙群岛为试验区，应用IMU/DGPS辅助海岛礁无控航空摄影技术进行了作业，经实测成果检验，影像精度满足大比例尺航测要求；基于此项试验分析，对南海岛礁航空摄影常见问题提出了解决建议。
在近岸海域，雷达回波受陆地影响使反射波形发生变形，导致卫星测高观测误差很大。彭福凯等在“卫星测高不同波形重构方法的偏差特性分析”一文中，利用长江口地区Envisat-1卫星40个周期的卫星测高数据，以OCOG、Ocean、Threshold和5-β参数四种波形重构方法计算波形重构的改正量，进而求得重构后的海面高，并在此基础上分析了不同方法得到的海面高之间的偏差值。结果表明，不同波形重构方法的海面高偏差值对于不同轨迹和不同周期都是稳定的，其中误差均在3cm以内。因此，只要对系统偏差进行改正，就可以实现不同波形重构方法海面高的融合。由于近岸海域受到陆地和复杂海况的影响，波形复杂多样，使得单一的波形重构方法无法处理所有波形，因此融合多种波形重构方法计算，所得成果可进一步提高近岸海面高的精度。高鹏等在“2004年苏门答腊地震前后海面高趋势的变化”一文中，利用苏门答腊附近海域T/P、Jason-1测高卫星近20年的海面高连续观测资料，分别计算了该区域(80°E～105°E，5°S～20°N)在大地震前后的海面高变化趋势，并与该区域对应时间段GRACE重力卫星反演的地表质量迁移结果进行比较。其研究表明，由卫星测高观测资料估算的地震前后海平面趋势的变化与卫星重力反演结果基本一致。由于卫星测高沿轨观测具有高精度、高时空分辨率的特性，卫星测高资料估算的海平面趋势变化可以更为准确地反映震区海平面变化的局部特征。
随着北斗卫星导航定位系统建设进程的推进，更多学者关注其定位精度。陆亚峰等在“北斗伪距单点定位与差分定位结果精度分析”一文中，研究了北斗伪距单点定位、伪距差分定位的基本原理和数学模型，根据自编程序，利用同济大学TJA站8天的数据进行计算及分析。结果显示，北斗伪距单点定位的精度平面方向方向优于3.5m，高程方向优于8m，满足普通导航定位的需求。北斗差分定位的精度较伪距单点定位精度有了较大提高，其精度平面方向优于1m，高程方向优于1.5m，能满足较高精度的需求。程义军等在“长期GPS精密星历分析与轨道参数的函数逼近”一文中，研究了基于精密星历计算轨道参数的方法，设计了一种利用正弦函数逼近卫星轨道参数的方法，从而将轨道参数表示成正弦信号的组合，既可以准确反映轨道参数包括的主要周期项，也可以建立起长时间段内GPS卫星轨道的解析模型，同时有助于加深对卫星运行规律的认识，并优化改进现行摄动力模型，以提高卫星定轨精度。GNSS进行精密定位的关键问题之一是载波相位整周模糊度的解算，吴泽民等在“三种GNSS模糊度解算方法成功率比较”一文中，研究了在航模型下模糊度求解和常用的模糊度估计方法。用取整法、引导取整法和整数最小二乘法对静态模型和在航模型求得的模糊度浮点解进行固定，比较了两种模型下模糊度成功固定需要的观测时间。计算结果表明，在航模型下模糊度固定需要的初始化时间远高于静态模型。因此，在有条件进行静态模糊度固定初始化的情况下推荐进行静态初始化，用静态模型求解。刘伟平等在“导航卫星观测量精度评定法研究”一文中，给出了一种导航卫星观测量精度评定方法，结合GPS伪距与相位平滑伪距观测量对方法进行了一定的验证，算例所得结论与GPS观测量实际精度取得了较好的一致性。
资源三号(ZY-3)卫星是我国自主设计和发射的第一颗民用高分辨率立体测图卫星，研究人员已经开展了影像几何质量评价、处理方法和应用能力等研究。刘荣杰等在“资源三号影像质量评价及海岸带地物识别能力分析”一文中，为了检验资源三号卫星影像质量，利用印度的IRS P5和德国的RapidEye影像，采用主观和客观评价相结合的评价方法，对其传感器校正产品进行了质量评价。其主观评价表明，ZY-3影像表观质量优于上述两种影像，地物的纹理、边界更加清晰，影像所反映的细节信息更加丰富，在海岸带地物识别方面表现更好。其客观评价表明，ZY-3全色影像灰度动态范围和信息熵等指标均优于IRS P5影像；ZY-3多光谱影像的灰度范围和信息熵等指标与RapidEye影像相比稍差，但各波段之间的独立性要优于RapidEye影像。总体上，ZY-3影像成像质量较高，海岸带地物识别能力强，在海岸带遥感研究与应用领域具有巨大潜力。张怡等在“基于遥感的珠江口海岸线变迁分析”一文中，利用1990年、2000年和2010年三个时相的遥感影像，进行2000年前后两个十年的海岸线变迁情况对比分析。结果表明，2000年前的十年间，珠江口海岸线向海推进，陆地面积增加，围海养殖是本时段海岸线变迁的主要因素；后十年间，珠江口海岸线继续向海推进，但推进速度降低，陆地面积增加总量低于前十年，填海造地是这一时段海岸线变迁的主要因素。并根据珠江口的区域特征，以珠江入海八大口门为界，将整个研究区划分为九个岸段进行了详细分析，得出海岸类型构成有较大变化等结果。罗胜等在“机载LiDAR点云的Delaunay三角网快速生成算法”一文中，为了提高机载激光雷达点云的Delaunay三角网生成效率及稳定性，基于分块算法的思想，改进了点云数据的分块方式，利用点云的凸包及重心点进行数据分块，并结合子块中激光点个数阈值进行三角形子块的细分，从而避免了传统子块合并过程中复杂的相邻三角形搜索及优化处理，仅需简单的一步优化即可完成相邻子块的合并，大大提高了算法的效率。经实验证明，该算法简单、高效且稳定性好，尤其对于大数据量的机载LiDAR点云Delaunay三角网生成具有明显的优势。此外，相关研究团队还开展了遥感影像数据模型和管理模型设计、多光谱卫星影像提取水域边线、岛礁区多光谱卫星影像水深反演等研究。
海图制图专业领域的研究方向主要集中在遥感影像、声图像和测量数据处理、要素表示方法和电子海图、出版质量管理以及地图和海图新产品的开发，如地理底图、多媒体电子海图和极区航海图等。
水深点综合是海图制图的重点研究方向之一，王沫等在“一种基于数据层次性分析的水深综合研究”一文中，在分析借鉴传统的水深综合理论和方法的基础上，开展水深数据的层次性分析，对水深数据进行分类、定级和聚合等处理。在满足制图综合规范的基础上，按照水深分类数据的重要性和特征性排序，重组综合方法使用顺序和结构，从而构建层次水深综合模型。王洪燕等在“条带拼接网平差参数的快速解算方法”一文中，研究了多波束测深的数据带拼接问题，结合条带拼接网中声脉冲呯(ping)的分布特点，推导了按呯分段的序贯平差公式，并对此算法进行了优化，实际算例表明，所提分解算法可实现条带拼接网平差参数的快速有效解算，而条带重叠率和交叉点的疏密程度会影响算法的适用性。何桂敏等在“基于曲线特征的等深线自动综合方法研究”一文中，从等深线的特点及其制图综合的基本原则与方法出发，提出了一种基于曲线特征的Douglas-Peucker改进算法，通过对曲线特征点的提取和弯曲特征的分析，可以自动确定等深线综合的数量指标和最小分界指标，经验证取得了较好的综合效果。
电子海图显示信息系统(ECDIS)的多数据源支持能力，是其显示和处理多种来源电子海图数据的能力，用以克服单一来源海图数据覆盖范围、现势性和精确性等不足。温朝江等在“基于ECDIS的多数据源支持技术分析”一文中，利用多源地理空间数据集成和融合理论，研究了基于ECDIS的多数据源支持技术。分析了常用的多源海图数据及其使用原则，ECDIS多数据源支持技术的特点及内涵，从数据可用性角度探讨了提高国产电子海图系统适用性的措施。罗维等在“多媒体电子海图系统的界面设计”一文中，应用分界面聚合不同用户群所需的信息，采用全景式底图窗口和可隐藏式功能模块，实现了突出主题，按需定制用户显示要求的功能；同时在色彩构成上注重明暗变化的视觉特性，合理配置色彩，在提升用户读图兴趣的同时改善了用户的用图体验，取得较好效果。柳佳佳等在“二维和三维电子海图的空间认知差异研究”一文中，从提升地图设计和制作适用性出发，研究了二维和三维电子地图在空间认知特点、空间认知模式以及空间认知效果三方面的差异，认为二维电子的地图的空间认知具有动态性、交互性以及制图和读图过程的模糊化等特点，三维电子地图的认知效率更高、认知维度和深度更广；二维电子地图类似于“阅读式”，而三维电子地图则类似于“观看式”；二维电子地图对位置、距离、方向等空间格局的认知效果较好，而三维电子地图对目标、形状等空间对象的认知效果较好。
海图产品设计开拓了新的研究领域，温朝江等在“墨卡托投影在极区航海图编制中的可用性研究”一文中，研究了极区航海图编制中墨卡托投影的可用性。针对长度变形大对墨卡托投影极区可用性的限制，通过调整基准纬度、确定合理的最大长度变形和合适图幅纬差等方法控制长度变形，可提高墨卡托投影的极区可用性。在借鉴国内外海图编绘和外版极区航海图编制经验的基础上，探讨了墨卡托投影海图的最大长度变形范围，分析了可编制的墨卡托海图比例尺区间及图幅形式，认为在纬度75°～85°海域，墨卡托投影仍能在较大程度上满足极区航海图编制需要。王忠蕾等在“中国海陆1：500万地理底图研制”一文中，介绍了中国海陆及邻区地质地球物理系列地理底图的的设计制作思路，以及资料来源、编制流程、比例尺设置、投影选择和制图综合的结果评估，是对该领域系列地理底图编制的新尝试。