2017年注册测绘师考试知识点整理：测绘综合能力--海洋测绘

测绘综合能力--海洋测绘

第1节 2.1 海洋测绘基础

知识点一、概述[熟悉]:

知识点 概述

　　是海洋测量和海图编制的总称，包括对海洋及其相临陆地和江河湖泊进行测量和调查，获取海洋基础地理信息，制作各类海图和编制航行资料等。

　　海洋测绘的特点有：①测量工作的实时性;②海底地形地貌的不可视性;③测量基准的变化性;④测量内容的综合性。

　　1. 海洋测绘的任务

　　通过对海面水体和海底进行全方位、多要素的综合测量，获取包括大气、水文(海水温度、盐度、密度、潮汐、波浪、海流等)以及海底地形、地貌、底质、重力、磁力等各种信息和数据，并绘制成不同目的和用途的专题图件，为航海、国防建设、海洋开发和海洋研究服务。

　　2.海道测量

　　海道测量在海洋测绘工作中占有重要地位，其任务是进行水深测量和海岸地形测量，获取海底地貌，底质情况和航行障碍物等资料。其目的是为编绘航海图提供数据，以保证船舶航行安全。

　　知识点二、海洋测绘基准[熟悉]:

知识点 海洋测绘基准

　　海洋测绘基准主要有大地基准(2000国家大地坐标系cgcs2000，高斯一克吕格投影和墨卡托投影两种投影方式)、高程基准(1985国家高程基准，对于远离大陆的岛礁，其高程基准可采用当地平均海面)、深度基准(理论最低潮面)和重力基准(2000国家重力基本网)等。

　　知识点三、海洋测绘方法[熟悉]:

知识点 海洋测绘方法

　　1. 海洋定位的方法

　　天文定位、光学定位、无线电定位、卫星定位和水声定位等。

　　2. 海洋测深的方法

　　测深杆、测深锤(水铊)、回声测深仪、多波束测深系统、机载激光测深等。

　　3. 验潮(也称水位观测或潮汐观测)的方法

　　通过设置验潮站进行潮汐观测。验潮站可分为沿岸验潮站(长期验潮站、短期验潮站、临时验潮站)和海上定点验潮站。其中沿岸验潮站采用验潮仪或水尺，其观测误差不大于2cm。海上定点验潮站采用水位计或回声测深仪，水位计观测误差不大于5cm;用回声测深仪进行观测，站位处水深不得超过50m，观测误差不大于水深的1%。 验潮的目的：①确定各验潮站的多年平均海面、深度基准面、各分潮的调和常数;②获得测深时的水位改正数。

　　知识点四、海图[掌握]:

知识点 海图

　　海图是以海洋及其毗邻的陆地为描绘对象的地图。

　　1. 海图要素

　　分为数学要素、地理要素和辅助要素三大类。

　　● 数学要素是建立海图空间模型的数学基础，包括坐标系、投影和比例尺等。①坐标系：我国海图采用cgcs2000，国际海图采用1984世界大地坐标系(wgs-84)。②投影：航海图采用墨卡托投影;大于等于1：2万比例尺的海图可采用高斯一克吕格投影;制图区域60%以上的地区纬度高于75°时，采用日晷投影(该投影中大圆[地球面上两点间最短距离是通过两点间大圆的劣弧，在航海或航空中，运用此特性而走最短距离的航线叫大圆航线]投影后成为直线，便于编制航海图)。

　　● 地理要素是借助专门制定的海图符号系统和注记来表达的海图内容。海图地理要素分为海域要素和陆地要素两类。

　　● 辅助要素是辅助读图和用图的说明或工具性要素。例如海图的接图表、图例、图名、出版单位、出版时间等。

　　2. 海图分类

　　按内容可分为普通海图、专题海图和航海图三大类;

　　按照存储形式可分为纸质海图和电子海图。

　　3. 海图分幅

　　海图分幅的基本原则：保持制图区域的相对完整、航线及重要航行要素的相对完整，在保证航行安全和方便使用的前提下，尽可能减少图幅的数量。主要采取自由分幅方式。

　　海图一般设计为全张图，图幅尺寸为980mm×680mm左右;对开图一般图幅尺寸为680mm×460mm。图幅的标题配置在图廓外时，纵图廓应比标准长度小25mm。

　　知识点五、定位[掌握]:

海洋定位是海洋测绘和海洋工程的基础。海洋定位主要有天文定位、光学定位、无线电定位、卫星定位和水声定位等手段。

　　1、天文和光学定位

　　光学定位是借助关学仪器，如经纬仪、六分仪、全站仪等实施海上定位，主要有前方交会法、后方交会法、侧方交会法和极坐标法等。

　　2、无线电定位

　　无线电定位多采用圆一圆定位或双曲线定位方式。

　　3、卫星定位

　　卫星定位属于空基无线电定位方式，为目前海上定位的主要手段。卫星定位系统主要包括美国的GPS，俄罗斯的格洛纳斯(GIONASS)、我国的北斗定位系统以及欧洲的伽利略(Galileo)定位系统。

　　4、水声定位

　　知识点六、测深[掌握]:

海洋测深的方法和手段主要有测深杆、测深锤(水铊)、回声测深仪、多波束测深系统、机载激光测深等。

　　知识点七、要素[掌握]:

海图要素分为数学要素、地理要素和辅助要素三大类。

　　(1)数学要素是建立海图空间模型的数学基础，包括海图投影及与之有关的坐标网、基准面、比例尺等。

　　(2)地理要素是借助专门制定的海图符号系统和注记来表达的海图内容。海图地理要素分为海域要素和陆地要素两类。

　　(3)辅助要素是辅助读图和用图的说明或工具性要素。例如海图的接图表、图例、图名、出版单位、出版时间等。

　　知识点八、种类[熟悉]:

海图分类的方法很多，按内容可分为普通海图、专题海图和航海图三大类;按照存储形式可分为纸质海图和电子海图。

　　航海图按航海中的不同用途可分为海区总图、航行图和港湾图。

　　知识点九、数学基础[掌握]:

一般情况下，海图的数学基础包括坐标系、投影和比例尺。我国海图一般采用2000国家大地坐标系(CGCS 2000)，国际海图一般采用1984世界大地坐标系(WGS-84)。航海图一般采用墨卡托投影，这种投影具有等角航线为直线的特性，是海图制作所选择的主要投影。同比例尺成套航行图以制图区域中纬为基准纬线，其余图以本图中纬为基准纬线，基准纬线取至整分或整度。1:2万及更大比例尺的海图，必要时亦可采用高斯一克吕格投影。制图区域60%以上的地区纬度于75。时，采用日晷投影。

　　知识点十、任务[熟悉]:

海洋测绘通过对海面水体和海底进行全方位、多要素的综合测量，获取包括大气(气温、风、雨、云、雾等)、水文(海水温度、盐度、密度、潮汐、波浪、海流等)以及海底地形、地貌、底质、重力、磁力等各种信息和数据，并绘制成不同目的和用途的专题图件，为航海、国防建设、海洋开发和海洋研究服务。根据海洋测绘的目的，可把海洋测绘任务划分为科学性任务和实用性任务两大类。

　　知识点十一、分类[熟悉]:

海洋测绘属于测绘学中的二级学科，包括海洋大地测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海洋跃层测量、海洋声速测量、海道测量、海底地形测量、海图制图、海洋工程测量等。

　　海洋测绘是由海道测量开始的，现在已逐步发展到海洋大地测量、海底地形测量和许多海洋专题测量。海道测量在所有海洋测量工作中占有重要地位，是为保证船舶航行安全为目的而对海洋水体和水下地形进行的测量和调查工作，有些国家还把它和江河湖泊的测量统称为水道测量或航道测量。测量获得的水区各种资料，可用于编制航海图等。根据测量内容，海道测量包括控制测量、岸线地形测量、水深测量、扫海测量、海洋底质探测、海洋水文观测、助航标志的测定以及海区资料调查等。根据测区距海岸的远近、水下地形的复杂状况和制图的要求，海道测量通常又可分港湾测量、沿岸测量、近海测量和远海测量等四类。

　　知识点十二、基准[掌握]:

海洋测绘基准是指测量数据所依靠的基本框架，包括起始数据、起算面的时空位置及相关参量，包括大地(测量)基准、高程基准、深度基准和重力基准等。

　　海洋测绘根据测绘目的不同，平面控制也可采用不同的基准。海道测量的平面基准通常采用2000国家大地坐标系(CGCS2000)，投影通常采用高斯一克吕格投影和墨卡托投影两种投影方式。

　　我国的垂直基准分为陆地高程基准和深度基准两部分。陆地高程基准采用“1985国家高程基准”，对于远离大陆的岛礁，其高程基准可采用当地平均海面。深度基准采用理论最低潮面。

第2节 2.2 海洋测量

知识点一、技术设计[熟悉]:

知识点 技术设计

　　海洋测量技术设计的主要内容;

　　ü 确定测量目的和测区范围;

　　ü 划分图幅及确定测量比例尺;

　　ü 确定测量技术方法和主要仪器设备;

　　ü 明确测量工作的重要技术保证措施;

　　ü 编写技术设计书和绘制有关附图。

　　技术设计工作步骤分为：资料收集和分析、初步设计、实地勘察、技术设计书编制等阶段。

　　知识点二、控制测量[掌握]:

知识点 控制测量

　　(一)平面控制测量

　　海洋平面控制测量的方法有：三角测量、导线测量、卫星定位测量等。按平面控制精度，海洋平面控制点分为;海控一级点(h1)、海控二级点(h2)、测图点(hc)。 海控一、二级点布测的方法主要采用gps测量、导线测量和三角测量，测图点可采用gps快速测量法、导线、支导线和交会法测定。 海控点的分布应以满足水深测量和海岸地形测量为原则。

　　测定平面控制的主要控制点时，采用常规大地测量方法，其相对误差不大于1/100000;采用卫星定位方法，在置信度为95%时，定位误差不超过10cm。

　　测定次级控制点时，采用常规大地测量方法，其相对误差不大于1/10000;采用卫星定位方法测定时定位误差不超过50cm。

　　(二)高程控制测量

　　海洋高程控制测量的方法主要有：几何水准测量、测距高程导线测量、三角高程测量、gps高程测量等。

　　海洋高程控制测量的有关技术要求如下：

　　1)在有一定密度的水准高程点控制下，三角高程测量和gps高程测量是测定控制点高程的基本方法;

　　2)电磁波测距三角高程测量可代替四等水准测量和等外水准，但三角高程网各边的垂直角应进行对向观测;

　　3)用于三角高程起算的海控点、测图点、验潮水尺零点、工作水准点及主要水准点，均应用水准联测(所谓水准联测，就是用水准测量的方法，测出水尺零点相对国家标准基面中的高程，从面固定了水位零点、平均海面及深度基准面的相互关系，也就保证了潮位资料的统一性。)的方法确定其高程。用水准联测高程时，必须起测于国家等级水准点。验潮站水准点与验潮站水尺间的联测，按等外水准测量要求施测;

　　4)gps高程测量时，应对测区的高程异常进行分析。在地貌平坦区域，已知水准点距离不超过15km，点数不少于4个;困难地区，水准点分布合理情况下不少于3个，解算出的未知点高程在满足规范要求时可作为相应等级的水准高程(外推点除外)使用。

　　(三)深度基准面的确定与传递

　　海洋测深是确定海底表面至某一深度基准面的差距。

　　确定深度基准面的基本原则：

　　● 充分考虑船舶航行安全;

　　● 保证航道或水域水深资源的利用效率(衡量航道水深资源利用率的尺度就是深度基准面保证率);

　　● 相邻区域的深度基准面尽可能一致。

　　我国采用理论最低潮面作为深度基准面。深度基准面的高度从当地平均海面起算，深度基准面一经确定且在正规水深测量中已被采用者，一般不得变动。

　　海洋测深基本空间结构如下图：

　　知识点三、 海洋测量定位 [掌握]:

知识点 海洋测量定位

　　海洋定位通常是指利用两条以上的位置线，通过图上交会或解析计算的方法求得海上某点位置的理论与方法。

　　海上位置线一般可分为方位位置线、角度位置线、距离位置线和距离差位置线四种。通常可以利用两条以上相同或不同的位置线定出点位。目前海洋定位的方法主要有：光学定位、无线电定位、卫星定位、水声定位等。

　　知识点四、水文观测[掌握]:

知识点 水文观测

　　主要观测海水温度、盐度、密度、含沙量、化学成分、潮汐、潮流、波浪、声速等要素，为编辑出版航海图、海洋水文气象预报、海洋工程设计以及海岸变迁和泥沙淤积等海洋科学研究提供资料。

　　(一)海洋潮汐观测

　　1. 海洋潮汐现象

　　海水受太阳、月球等天体引潮力的作用，并受到海底地形和海岸形状影响，而产生的海面周期性升降运动叫作潮汐。

　　● 潮汐周期：两个相邻高潮或两个相邻低潮之间的时间间隔，简称周期;

　　● 潮汐不等：由于月球、太阳、地球之间的相对位置不同，每日的潮差是不等的，这种现象称为潮汐不等;

　　● 高(低)潮间隙：月球经过某地子午圈的时刻，称为对应地点的月中天或太阴中天(其中离天顶较近的一次称为月上中天，离天顶较远的一次称为月下中天)。从月中天至高(低)潮时的时间间隔叫作高(低)潮间隙，取其平均值为平均高(低)潮间隙。

　　2. 水位观测

　　● 长期验潮站是测区水位控制的基础，主要用于计算平均海面，一般应有2年以上连续观测的水位资料;

　　● 短期验潮站用于补充长期验潮站的不足，与长期验潮站共同推算确定测区的深度基准面，一般应有30天以上连续观测的水位资料;

　　● 临时验潮站在水深测量时设置，至少应与长期站和短期站在大潮期间同步观测水位3天，主要用于深度测量时进行水位改正;

　　● 海上定点验潮站，至少应在大潮期间与相关长期站或短期站同步观测一次或三次24小时或连续观测15天水位资料，用于推算平均海面、深度基准面以及预报瞬时水位，进行深度测量时的水位改正。

　　3. 潮汐调和分析

　　任何一种周期性的运动都可以由许多简谐振动组成。潮汐变化也是一种非常近似的周期性运动，因而也可以分解为许多固定频率的分潮波，进而求解分潮的调和常数(振幅、迟角)，这种分析潮汐的方法称为潮汐调和分析。潮汐调和分析的主要目的是计算分潮调和常数，调和常数在计算平均海平面的时候可以用来消除潮汐的影响，研究海平面变化。

　　(二)声速观测

　　声速测量的目的：①对测深数据进行声速改正;②确定声线在水中的传播方向和路径。

　　船用声速测量仪分为吊放式和消耗式：吊放测量时，测量船处于锚泊或漂泊状态;消耗式声速测量适用于航行时使用，将探头投放到水中自由下沉，将深度剖面上测得的循环频率通过电缆线传输到船上。

　　(三)海流观测

　　海水受月球和太阳的作用产生周期性的运动，其中海水的垂直运动称为潮汐，海水的水平流动称为潮流，由外海经内海向港湾流动的潮流为涨潮流;由港湾流向外海的潮流为落潮流。

　　验流点一般选择在锚地、港口和航道入口及转弯处、水道或因地形条件影响流向流速改变的地段，观测内容包括流速和流向。

　　知识点五、水深测量[掌握]:

知识点 水深测量

　　水深测量的主要技术方法有：单波束测深、多波束回声测深、机载激光测深。

　　水深测量测线一般布设为直线，又称测深线。测深线分为主测深线和检查线两类。

　　测深线布设的主要因素是测线间隔和测线方向：

　　● 测线间隔。对单波束测深仪而言，主测深线间隔一般采用为图上10mm。多波束测深系统的主测线布设应以海底全覆盖且有足够的重叠带为原则，其检查线应当至少与所有扫描带交叉一次，以检查定位、测深和水深改正的精度，两条平行的测线外侧波束应保持至少20%的重叠;

　　● 测线方向。选择测深线布设方向的基本原则：有利于完善地显示海底地貌，有利于发现航行障碍物。对于多波束测深，还要考虑测量载体的机动性、安全性、最小测量时间等。主测深线方向应垂直于等深线的总方向，对狭窄航道，测深线方向可与等深线方向成45°角。

　　知识点六、海道和海底地形测量[熟悉]:

知识点 海道和海底地形测量

　　海道测量除了获得水深、水文等基本信息外，还需要对影响船舶航行和锚泊的其他要素进行观测，包括障碍物探测、助航标志测量、底质探测、滩涂及海岸地形测量等。

　　(一)障碍物探测

　　航行障碍物探测的主要方法有侧扫声呐探测、多波束探测、单波束加密探测、扫海具扫测、磁力仪探测等。

　　(二)助航标志测量

　　助航标志指浮标、定向信标、灯塔、灯桩、导标、无线电定位系统以及其他标绘在海图上的有关航行安全的设备或标志。其作用是确定航道方向，反映航道宽度，标示航道上的水下航行障碍物，引导舰船安全航行。

　　(三)底质探测

　　航行障碍物探测的主要方法有侧扫声呐探测、多波束探测、单波束加密探测、扫海具扫测、磁力仪探测等。

　　(四)滩涂及海岸地形测量

　　1. 干出滩测量

　　海岸线至水深零米线间的海滩称为干出滩(又称潮间带)。干出滩的性质、范围、地形、干出高度(从深度基准面起算)，可采用地形测量方法或水深测量方法测定。重要的大面积干出滩的地形测量，可采用水深测量和航空摄影测量相结合的方法进行。

　　2. 海岸地形测量

　　海岸地形测量指对海岸线位置、海岸性质、沿岸陆地和海滩地形进行测量。实测海岸地形时，海岸线以上向陆地方向测进：大于(含)1:1万比例尺为图上1cm;小于1:1万比例尺为图上0.5cm;

　　密集城镇及居民区可向陆地测至第一排建筑物。海岸线以上部分，按国家相应比例尺地形图航空摄影测量规范执行，当有同比例尺或大比例尺最新地形资料可利用时，可只对最新变化进行修测。海岸线以下测至半潮线，与水深测量成果图相拼接。人工建筑码头地区应测量完整，需要取舍时，应保留对航海有意义的全部要素，突出显示海岸线;

　　海岸线可根据海岸的植物边线、土壤和植被的颜色、湿度、硬度以及流木、水草、贝壳等冲积物来确定位置。有滩地区从倾斜变换点起算，无滩地区从形成海岸线的痕迹线算起。在河口地区测绘海岸线时，潮差较大的地区，按平均大潮高潮线测绘;在河水影响大于潮汐影响的河口内部地段，则以河水的常水位(一年大部分时间平衡的水位)作为河岸线;

　　海岸测量位置最大误差不得大于图上1.0mm，其转折点的位置误差不得大于图上0.6mm。图上实测的海岸线位置与其他地物位置发生矛盾时，不得移动海岸线位置。陡岸、堤岸均须注记比高，测注精度为0.1m。

　　知识点七、潮汐调和分析[掌握]:

根据物理学原理，任何一种周期性的运动都可以由许多简谐振动组成。潮汐变化也是一种非常近似的周期性运动，因而也可以分解为许多固定频率的分潮波，进而求解分潮的调和常数(振幅、迟角)，这种分析潮汐的方法称为潮汐调和分析。

　　潮汐调和分析的主要目的是计算分潮调和常数。调和常数在计算平均海平面的时候可以用来消除潮汐的影响，研究海平面变化。另外它还可以应用于计算理论最低潮面、天文最高和最低潮面以及描述潮汐特征的潮汐非调和常数、开展潮汐预报等

　　知识点八、潮流观测[掌握]:

验流点一般选择在锚地、港口和航道人口及转弯处、水道或因地形条件影响流向流速改变的地段，观测内容包括流速和流向。为更好地分离潮流，应在风浪较小的情况下进行海流观测，验流期间应对潮汐和气象情况进行同步观测。潮流观测实施前，应详细了解测区潮流性质，确定潮流观测时间长度，半日潮港验流一般应持续13小时以上，日潮港验流一般应持续25小时以上。另外，不同的应用目的对潮流观测方法和手段提出了不同的要求。

　　(1)《海道测量规范》(GB 12327-1998)规定：半日潮港海区，验流(潮流)时间应选择在农历初一、初二、初三或十六、十七、十八。日潮港海区选择在月赤纬最大的前后回归潮期间进行，也可以从潮汐表中选取最大潮日期进行。往复流验流必须测出景大涨、落潮流的流速、流向及时间，说明转流时间与高低潮潮时的关系(如高潮后1 h15 min开始转为落潮流)。验流定位的计时精确到秒，流速精确到0.1节，流向精确到0.5°。

　　(2)《海港水文规范》(JTJ 213-98)规定：当采用准调和分析方法时，海流连续观测次数应不少于3次，分别选择大、中、小潮日期进行。在一般的潮流分析中，可采用一次或两次海流观测资料，一次海流观测应在大潮日期进行，两次海流观测应分别在大潮、小潮日期进行。每次海流观测应持续25小时以上。当分析如风海流或波流等其他类型的海流时，应在不同季节和不同气象状况下进行观测;当分析河口区的径流时，应选择在枯水期和洪水期分别进行观测。

　　知识点九、投影法[掌握]:

多波束系统采集的水深数据是三维的，对测线数据进行编辑时，首先必须把水深数据投影到平面中去，然后才能进行编辑工作。投影方法主要有三种：沿测线前进方向投影、正交测线方向投影、垂直正投影。测线前进方向投影，就是把水深点投影到与测线正交的平面上。正交测线方向投影是以时间为横轴，水深为纵轴，在编辑界面上水深数据是以一个个波束的形式显示的。垂直正投影是把测深数据按经、纬度坐标位置投影到水平面上。在海底地形变化极其复杂的海区，需要在垂直正投影方式下进行进一步的编辑。

　　知识点十、机载激光测深[掌握]:

机载激光海洋测深技术是一种近二三十年快速发展起来的海洋测深技术。激光作为一种新型的探测光源，具有单色性高、方向性强、相干性好、强度大等特点。利用绿光或蓝绿光易穿透海水，而红外光不易穿透海水的特点，用光激射器、光接收机、微机控制、采集、显示、存储及辅助设备组成机载激光测深系统。在飞机平台上安装光激射器向海面发射两种不同波长的激光，一种为波长1 064 mμm的脉冲红外光，另一种为波长532 mμm的绿光。红外光被海面完全反射和散射，而绿光则能够透射至海水中，经水体散射、海底反射和光接收器分别接收这些反射光，组成探测回波信号波形，探测并数字化处理回波信号(对每一个测深点，可获得一个激光波形，其上有两个与海面和海底相应的光波脉冲强度顶点，获取两顶点接收到回波脉冲时的时间和时间差)，就可以得到机高和水深数据信息。

　　对于不同的机载激光海洋测深系统，所选用的光激射器发射的红外光和蓝绿光的波长也稍有不同。海水对不同波长的激光吸收也相差很大，其中波长为520～535 mμm的蓝绿光波段被称为“海洋光学窗口”，海水对此波段的光吸收相对最弱。另外，海表面的波浪、潮汐、水体中悬浮物的类型数量、底质的反射散射特性、入射角和强度、光接收机的时间分辨率、飞机的姿态特征等因素及它们的相互作用直接影响最大测量水深和测深精度。

　　机载激光系统测深能达50 m，假如海水清澈则可更深。机载激光测深系统对水下障碍物的分辨能力在短时间内不会达到侧扫声呐的水平。目前对于2 m2以上的水下障碍物的探测可信度较高，再小的物体就较难有效的探测。由机载激光测得的航行障碍物应当用单波束回声测深仪、多波束回声测深仪或高密度机载激光系统进行探测。可以预见，随着科学技术的不断发展，机载激光测量系统一定会在海岸带快速测量中发挥越来越大的作用。

　　知识点十一、测线布设[熟悉]:

测线是测量仪器及其载体的探测路线，分为计划测线和实际测线。水深测量测线一般布设为直线，又称测深线。测深线分为主测深线和检查线两大类。主测深线是实施测量的主要测量路线，检查线主要是对主测深线的测量成果质量进行检测而布设的测线。

　　测线布设的主要因素是测线间隔和测线方向。测深线的间隔根据测区的水深、底质、地貌起伏状况，以及测图比例尺、测深仪器覆盖范围而定，以既满足需要又经济为原则。对单波束测深仪而言，主测深线间隔一般采用为图上10 mm，在海上养殖区域主测深线间隔可适当放宽。多波束测深系统的主测线布设应以海底全覆盖且有足够的重叠带为原则，其检查线应当至少与所有扫描带交叉一次，以检查定位、测深和水深改正的精度，两条平行的测线外侧波束应保持至少20%的重叠。

　　测深线方向是测深线布设所要考虑的另一个重要因素，测线方向选取的优劣会直接影响测量仪器的探测质量。选择测深线布设方向的基本原则：有利于完善地显示海底地貌，有利于发现航行障碍物，有利于工作。对于多波束测深，还要考虑测量载体的机动性、安全性、最小测量时间等问题。

　　知识点十二、姿态改正[熟悉]:

测量船在勘测过程中，由于受到风浪和潮汐等因素的影响，会造成船体的纵摇、横摇和航向的变化。为了消除船体行进中因摇晃和方位变化导致的位置误差，需要进行姿态测量和改正。姿态测量通常分两部分：采用惯性测量系统(IMU)测量船体的纵摇角(pitch)和横摇角( roll);采用电罗经或GPS测定船艏向的方位角(bearing)。姿态改正实际上就是坐标系统变换，通过测量的姿态角，进行坐标轴的旋转，即可对测船姿态进行改正。

　　知识点十三、声速改正[熟悉]:

对于单波束测深来说，声速误差仅影响测点的深度，在未实测声速剖面的情况下，通常在现场利用已知水深比对来对实际声速值进行改正。对于多波束测深，通常用现场实测声速剖面采用声线跟踪对波束进行精确归位，但由于以点代面的实测声速剖面对不同区域可能存在误差，因此有时还需进行声速后处理改正。

　　多波束声速改正后处理方法可分为两大类。第一类是以改变声速剖面为思路的处理方法，它涉及对多波束折射路径的重新计算，在已知各波束的发射角和旅行时之后，运用新的更准确的声速剖面，进行各波束的入射角、旅行时向测点的空间位置的转换，其方法与实时采集声速改正的时空转换方法一致。第二类方法为几何改正法，在无法确知声速结构时采用，通过对波束在测深横剖面上的叠加统计，用几何旋转的方法改正地形畸变，或者借助于等效声速剖面的原理以及重叠区地形一致的原理，重新对波束归位。

　　知识点十四、水位改正[熟悉]:

为了正确地表示海底地形，需要将瞬时海面测得的深度，计算至平均海面、深度基准面起算的深度，这一归算过程称潮位改正或水位改正。

　　水位改正中，水位改正值的空间内插是由潮差比、潮时差与基准面偏差的空间内插而实现 的。水位改正可根据验潮站的布设及控制范围，分为单站改正、双站改正、多站改正。

　　1)单站改正

　　2)双站改正

　　3)多站改正

　　三个验潮站以上的水位改正可以看作上述几种改正之间的叠加，分别求出各项改正然后 再叠加在一起，求出多个站的水位改正。

　　知识点十五、助航标志测量[了解]:

助航标志是指浮标、定向信标、灯塔、灯桩、导标、无线电定位系统以及其他标绘在海图上的有关航行安全的设备或标志，其作用是确定航道方向，反映航道宽度，标示航道上的水下航行障碍物，引导舰船安全航行。

　　1.陆上助航标志测量

　　1)位置测定

　　灯塔、灯桩、立标等助航标志应按照测图点精度要求测定其准确位置。对测深及航海有使 用价值的天然目标如海上独立岩峰、礁石、山顶独立着石等显著物标的位置测定精度可放宽一倍，两组观测值坐标互差不应超过2m。导标、测速标等成对的标志，其中一点必须设站观测，前后导标的真方位角须由直接观测的角度算出。

　　2)高度测定

　　灯塔、灯桩的灯光中心高度从平均大潮高潮面起算，同时还应测量灯塔底部高程。

　　2.水上浮标测量

　　由于水上浮标随海流和潮汐变化，浮标的实际位置以锚为中心在一定范围内移动，所以应测定其平流时的位置和最大涨落潮时的旋回半径。浮标的位置测定可采用在岸上交会法和测船靠近浮标直接测定两种方法。

　　知识点十六、高程控制测量 [熟悉]:

高程控制测量的方法主要有几何水准测量、测距高程导线测量、三角高程测量、GPS高程测量等。在有一定密度的水准高程点控制下，三角高程测量和GPS高程测量是测定控制点高程的基本方法。电磁波测距三角高程测量可代替四等水准测量和等外水准，但三角高程网各边的垂直角应进行对向观测。

　　用于三角高程起算的海控点、测图点、验潮水尺零点、工作水准点及主要水准点，均应用水准联测的方法确定其高程。用水准联测高程时，必须起测于国家等级水准点，根据所需的高程精度和测线长度决定施测等级。进行等级水准测量时，应按相应的国家水准测量规范执行。验潮站水准点与验潮站水尺间的联测，按等外水准测量要求施测。

　　利用GPS手段进行高程测量时，应对测区的高程异常进行分析。一般在地貌比较平坦的区域，已知水准点距离不超过15 km.点数不少于4个;困难地区，水准点分布合理情况下不少于3个，解算出的未知点高程在满足规范要求时可作为相应等级的水准高程(外推点除外)使用。

　　知识点十七、深度基准面的确定与传递[熟悉]:

海洋测深的本质是确定海底表面至某一基准面的差距。目前世界上常用的基准面为深度基准面、平均海面和海洋大地水准面。前一种是指按潮汐性质确定的一种特定深度基准面，即狭义上的深度基准面，这也是海洋测深实际用到的基准面。

　　20世纪50年代初期，我国采用略最低低潮面作为深度基准面。1956年后，我国采用理论最低潮面作为海图深度基准面。

　　知识点十八、光学定位[掌握]:

光学定位的方法主要有前方交会法、后方交会法、侧方交会法和极坐标法等。

　　1、前方交会法定位

　　2、后方交会法定位

　　后方交会法测定点位的方法通常有三标两角法、四标两角法、四标三角法等。在后方交会中，应注意位置函数等值线之间的夹角，夹角过大或过小都会影响定位的精度。

　　3、侧方交会法定位

　　侧方交会法又称联合交会法，通常是利用在岸上控制点和测量船上同时测定方位和角度位置函数等值线的方法来确定测量船位置。

　　4、极坐标法定位

　　在岸上控制点通过测量至测量船的距离和方位角，来确定测量船位置的定位方法称为极坐标法，主要应用于沿岸海洋测量定位。

　　知识点十九、 水声定位 [掌握]:

通过声波的传播路径推求目标的坐标(位置)，就是水下目标的声学定位。用于水下目标定位的声学系统即水声定位系统，通常由船台设备和若干水下设备组成。船台设备包括一套具有发射、接收和测距功能的控制、显示设备，以及安装在船底或船后“拖鱼”内的换能器及水听器阵。水下设备主要是声学应答器基阵，即固定设置在海底的位置已准确测定的一组应答器阵列

第3节 2.3 海图制图

知识点一、编辑设计[掌握]:

知识点 编辑设计

　　海图制图的编辑设计工作主要包括海图总体设计、制图区域的研究、制图资料的分析和选择、确定图面配置、拟订编辑计划等工作内容。

　　(一)海图总体设计

　　包括：海图图幅设计、确定海图的数学基础、构思海图内容及表示方法。

　　(二)制图资料的搜集

　　包括：控制测量资料、海测资料、成图资料、遥感图像资料、其他资料。

　　(三)制图区域研究

　　(四)制图方案制订

　　主要包括：选择海图编绘方法，确定对制图资料的加工处理、转绘的原则和方法，拟定印刷工艺方案。

　　(五)编辑文件编写

　　编辑文件是编辑设计的主要成果。编辑文件的内容一般包括对海图的性质、用途、规格、数学基础、内容及表示、精度标准、技术方法做出基本规定。

　　知识点二、制图综合[熟悉]:

知识点 制图综合

　　关于海图内容的压缩、化简和图形关系处理的制图技术，称为制图综合。制图综合的基本原则是表示主要的、典型的、本质的信息，舍去、缩小或不突出表示次要的信息。制图综合的方法，主要有选取、化简、概括和移位，而对于实地制图现象向图形转换，还包括对实地物标的分类分级、建立符号系统。

　　(一)海图内容选取

　　①资格法：根据规定应达到的数量或质量标准来选取海图内容;②定额法：以适当的海图载负量为基础，规定一定面积内海图内容的选取指标;③平方根定律法：根据资料海图的载负量与新编海图的载负量之间的比例关系，规定海图内容的选取指标。

　　(二)形状化简

　　形状化简主要用于呈线状与面状分布的要素以及表示地貌的等高线(等深线)等。海图在编绘过程中，因比例尺的缩小，一部分图形缩小到难以分辨的程度或因弯曲过细而妨碍主要特征的显示，通过形状的化简，可以保留该地物特有的轮廓特征，并区别出从海图用途来说必须表示的特征。形状化简的主要方法是删除、合并和夸大。

　　(三)数量特征概括

　　随着比例尺的缩小，制图物体的数量特征在图上的显示趋向概略，这种方法即称为数量特征的概括。数量特征概括的具体方法有分级合并(用扩大级差的方法来减少分级)、取消低等级别(规定某一数量等级以下的制图物体不予表示)和用概括数字代替精确数字(对某些用数字表示的要素，根据海图的具体用途或比例尺，用概括数字代替)三类。

　　(四)质量特征概括

　　质量特征在图上的显示，同数量特征一样，受海图用途和比例尺的限制，随着比例尺的缩小，质量特征在图上的显示趋于概略和简单，这种方法即称为质量特征的概括。质量特征是区分制图物体并对其进行分类的基础，因而质量特征的概括主要表现在分类的合并，即以概括的分类代替详细的分类。另外还有一种情况，是对长度较短或面积较小而意义不大的类别用图上相邻的其他类别表示，这也属于质量特征的概括。

　　(五)制图物体移位

　　制图物体的移位是通过移位来突出反映制图物体的主要特征，解决由于比例尺缩小而出现的地理适应性问题。

　　制图物体的移位通常有两种情况，即制图物体形状概括产生的移位和处理相邻物体间的关系所产生的移位。

　　对于形状概括产生的移位，在对制图物体进行化简、合并和夸大的过程中，制图物体都可能产生移位;

　　对于处理相邻物体间的关系所产生的移位，有许多用非比例符号表示的制图物体随着比例尺的缩小，非比例符号所占的图上位置与它所代表的物体实际大小相差很大，这就会影响到与它相邻物体的表示。这时，相邻的两种制图物体就不可能都按准确的位置表示而产生移位。具体方法有分开表示(通过将相邻制图物体进行比较，对位置比较重要的物体保持其位置准确而移动其旁边的物体)和组合表示(把相邻两种(或两个)制图物体在同一位置上表示)。

　　(六)海图要素综合原则

　　1.海岸线

　　海岸线形状的化简遵循“扩大陆地、缩小海域”的原则。有时为了突出显示某一深入陆地的小海湾，也可以将海湾适当夸大表示。岸线性质的概括主要采取删除、夸大和转换三种方法，即删除短小的岸线性质，夸大表示特殊性质的岸线，将次要的短小岸线转换为主要性质岸线表示。

　　2.等深线

　　等深线的综合一般遵循“取浅舍深”的原则，当等深线比较密集时，可保留最浅的等深线，将较深的等深线中断在较浅的等深线上，并保留0.2mm的间隔。

　　3.水深

　　水深注记的选取一般遵循“取浅舍深”的原则;同时也应保留适当数量的深水点，特别是狭窄航道，适当保留深水点，以显示其通航能力。水深注记的密度(图上相邻水深注记的间距)一般为10～15mm，海底地形起伏变化较大的区域，港池、航道、锚地等重要航行区域水深间距可加密到6～10mm。水深注记一般呈菱形分布。

　　4.干出滩

　　包括干出滩的取舍、轮廓形状的化简、质量特征的概括以及干出水深的选取四个方面。孤立的干出滩不得舍去，成群分布的可以相互合并。干出滩形状的化简遵循扩大干出滩的原则。干出滩质量特征的概括包括类型合并和质量转换，软性滩可以合并转换为硬性滩，但硬性滩不能合并到软性滩中。

　　5.海底底质

　　海底底质的综合包括底质的取舍和质量的概括。海底底质的选取，首先要保障航行安全和便于选择锚地，其次反映底质的分布特点和规律。一般采取“取硬舍软”与“软硬兼顾”的原则，“取异舍同”，优先选取海底地貌特征点处的底质。

　　6.航行障碍物

　　各种比例尺海图上应准确、详细、明显地表示礁石、沉船及其他航行障碍物，并在图幅载负量允许的情况下注记其性质、高度及深度等。障碍物的制图综合主要包括选取、说明注记的表示、符号的图形转换和危险线形状的化简。孤立的障碍物必须选取，成片的障碍物根据其危险程度选取，取外围舍中间、取高舍低、取浅舍深、取近航道舍近岸、取稀疏处舍密集处。

　　7.助航标志

　　航标的选取按照其重要程度、地理位置等由高级向低级、由重要向次要的顺序选取，即按灯塔、无线电航标、灯船、灯柱、灯浮顺序选取。

　　知识点三、航海图制作[熟悉]:

知识点 航海图制作

　　(一)纸海图制作

　　(二)电子海图制作

　　根据用途，电子海图分为六类：综述、一般、沿海、近岸、港口、码头泊位电子海图。

　　知识点四、海底地形图制作[熟悉]:

知识点 海底地形图制作

　　(一)海底地形图数学基础及分幅

　　海底地形图的数学基础包括：坐标系、比例尺、投影方式、深度基准、高程基准等。

　　(1) 坐标系采用cgcs2000或wgs-84，如采用的制图资料为其他坐标系时，应进行坐标转换;

　　(2)比例尺：海底地形图的基本比例尺为1:5万、1:25万、1：100万;

　　(3)投影：1：25万及更小比例尺图采用墨卡托投影;大于1:25万比例尺图采用兰勃特等角圆锥投影;

　　(4)高程基准：中国沿海一般采用1985国家高程基准。

　　各种比例尺的海底地形图均采用经纬线分幅，基本比例尺图以1：100万图为基础分幅。

　　(二)海底地形图表示方法

　　(1)符号法：用不同形状、颜色和大小表示物体或现象的位置、性质和分布范围的方法，是海图内容要素的主要表示方法;

　　(2)深度注记法：海洋的深度注记与陆地的高程注记相类似，也称为水深;

　　(3)等深线法：等深线法是目前表示海底地形图最基本、最精确的方法，它以等深线的形式及组合情况反映海底表面形状的特征;

　　(4)明暗等深线法：明暗等深线法是海图上以不同粗细程度和不同深浅色调的等深线表示海底地貌的方法;

　　(5)分层设色法：也称色层法，是在不同的深度层和高度层用不同的色相、色调进行普染，以显示地面起伏形态的方法;

　　(6)晕渲法：用浓淡不同的色调来显示陆地和海底的起伏形态，立体效果比较好，缺点是在图上不能进行深度的量算，且绘制和印刷均有较高的技术要求;

　　(7)晕瀚法：以不同长短、粗细和疏密的线条，表示地貌起伏的形态，图上表示的斜坡随倾角的增大而线条逐渐变粗、变短、间距变小，因而产生立体效果。按假设光源的位置分为斜照晕瀚、直照晕嗡;

　　(8)写景法：利用透视绘画的方式表示海底地貌的一种方法。优点是形象生动，通俗易懂。

　　知识点五、数学基础[掌握]:

1、电子海图的平面坐标采用2000国家大地坐标系(CGCS 2000)或1984世界大地坐标系(WGS-84)，采用的制图资料为其他坐标系时，需要应使用坐标转换参数或控制点进行坐标转换。

　　2、电子海图不使用投影，空间物标中坐标以地理位置(经纬度)表示。

　　3、深度基准：中国沿海采用理论最低潮面，不受潮汐影响的江河采用设计水位。

　　4、高程基准：中国大陆地区一般采用1985国家高程基准。

　　5、编辑比例尺：当一个单元采用多种比例尺的制图资料且未经过综合时，须确定主编辑比例尺，并在电子海图文件头中的数据集参数字段中说明主编辑比例尺，使用编辑比例尺元物标覆盖其他比例尺区域，并使用编辑比例尺属性具体说明。

　　知识点六、数量特征概括[熟悉]:

制图物体数量特征的显示，受海图用途和比例尺的限制。随着比例尺的缩小，制图物体的数量特征在图上的显示趋向概略，这种方法即称为数量特征的概括。数量特征概括的具体方法有分级合并、取消低等级别和用概括数字代替精确数字三类。

　　数量特征是分级的基础，分级的合并就是用扩大级差的方法来减少分级。如编制航海图时，规定1:1万图上基本等高距为5m，1:2.5万图上为10 m，1:5万图上为20 m，1: 10万图上为40 m，这种随比例尺缩小，等高距扩大的方法，就是等级的合并。取消低等级别就是规定某一数量等级以下的制图物体不予表示。用概括数字代替精确数字就是对某些用数字表示的要素，根据海图的具体用途或比例尺，有时用概括数字代替。如某些航海图上高程注记不注小数。

　　知识点七、纸海图制作流程[掌握]:

目前制作海图一般都采用计算机辅助制图，其制作流程主要分为四个阶段：编辑准备阶段，数据输入阶段，数据处理阶段和图形输出阶段。

　　(1)编辑准备阶段：即海图总体设计。

　　(2)数据输入阶段：将编图使所用的图形资料、数字资料、文字资料输入计算机的过程。

　　(3)数据处理阶段：通过对数据的加工，取得新编海图的过程。包括两个方面：一是数据预处理，包括投影、制图坐标系以及比例尺的变换，高程基准面和深度基准面的改算以及数据资料不同的数据格式的转换。二是获取新编海图的数据处理，包括新编海图数学基础的建立，对编图数据的制图综合，图形处理、符号化以及拓扑关系的处理等。

　　(4)图形输出阶段：输出方式主要有：直接在计算机屏幕上显示海图;将海图数据传输给打印机，喷绘彩色海图;海图数据传输到激光照排机，输出供制版印刷用的四色(CYMK)菲林片;传送到数字式直接制版机(computer-to-plate，CTP)，制成直接上机印刷的印刷版;数字式直接印刷机可直接输出彩色海图。

第4节 2.4 质量控制和成果归档

知识点一、测量成果检验[熟悉]:

知识点 测量成果检验

　　(一)分级检查

　　1. 自查

　　2. 三级检查

　　包括测量过程检查(由测量单位作业部门检查人员检查)、最终检查(由测量单位的质量管理部门检查人员负责)和验收(由上级测绘主管部门或任务下达方检验)，即两级检查一级验收。

　　(二)测量成果质量检验

　　1. 测量仪器设备检校

　　2. 平面控制

　　3. 高程和潮位控制

　　4. 定位

　　定位中心与测深中心应尽量保持一致，对大于1:1万比例尺测图，两者水平距离最大不得超过2m，对于小于1:1万比例尺测图，两者水平距离不得超过5m，否则应将定位中心归算到测深中心。定位时间与测深必须保持同步。

　　5. 测深

　　6. 障碍物探测

　　7. 助航标志测量

　　8. 底质探测

　　9. 海底地貌测量

　　10. 滩涂及海岸地形测量

　　(三)水深测量成图比对检查

　　1.主、检测深线比对

　　主、检测深线比对的质量检查要求为：

　　(1)检查线布设的方向应尽量与主测深线垂直，分布均匀，并要求布设在较平坦处，能普遍检查主测深线。检查线总长度应不少于主测深线总长的5%;

　　(2)主测线水深与检查线水深不符值进行数理统计发现异常水深时，应根据误差来源进行系统分析，查明原因，必要时应进行补测或重测证实。

　　2.图幅拼接比对

　　图幅拼接主要包括不同年度相邻图幅拼接、同年度相邻图幅拼接和与海岸地形测量图幅拼接，其质量检查要求为：

　　(1)相邻图幅拼接处是否至少重叠测设了一条测深线，且统计的不符值是否符合规范要求;

　　(2)相邻图幅拼接处相互穿越的检查线与其主测线的深度比对不符值是否符合规范要求，相互勾绘的等深线衔接、吻合是否良好;

　　(3)水深图幅与海岸地形测量图幅拼接，一是应检查水深点是否上岸，二是检查礁石、岛屿、特殊浅点的位置、高度是否一致。

　　3.成图比对质量问题处理

　　(1)当出现拼接水深不一致、水深点上岸，且礁石、岛屿、特殊浅点的位置或高度不一致时，应各自查明原因，或报告上级业务部门处理;

　　(2)图幅拼接或主、检比对限差超限，或虽未超限，但存在系统误差以及对测量成果质量有疑问时，均应分析原因处理，并将处理情况写入技术总结。

　　知识点二、主、检测深线比对[掌握]:

1、检查线布设的方向应尽量与主测深线垂直，分布均匀，并要求布设在较平坦处，能普遍检查主测深线。检查线总长度应不少于主测深线总长的5%。

　　2、主测线水深与检查线水深不符值进行数理统计发现异常水深时，应根据误差来源进行系统分析，查明原因，必要时应进行补测或重测证实。

　　知识点三、制图成果检验[熟悉]:

知识点 制图成果检验

　　(一)编辑检查

　　(二)自检

　　(三)三级审校

　　两级检查一级验收。

　　(四)印刷成图检验

　　知识点四、测绘成果归档[熟悉]:

知识点 测绘成果归档

　　(一)海洋测量归档成果资料

　　包括：①测量任务书、踏勘报告及技术设计书;②仪器设备检定及检验资料;③外业观测记录手簿，数据采集原始资料;④内业数据处理、计算、校核、质量统计分析资料;⑤所测绘的各类图纸及成果表;⑥港口资料调查报告、技术报告、各级质量检验报告;⑦测量过程记录;⑧其他测量资料。

　　(二)海图制图归档成果资料

　　包括：①采用的各类编绘资料;②制图任务书、编图计划;③各类源数据文件、成果图和数据文件;④各级质量检验的质量报告;⑤制图过程记录;⑥其他制图资料。

　　知识点五、印刷成图检验：[了解]:

海图制印结束后，印制部门应对印刷成图逐张进行检验。检验的内容为：

　　(1)印刷色彩是否符合规定的色标，色调是否均匀，印迹是否清晰实在，图面是否清洁，成套挂图各幅图之间色调是否一致;

　　(2)同线划有无印双色或漏印现象，各种颜色线划要素同向套合差是否超限(0.4 mm)，普染要素套合差是否超限(0.6 mm);

　　(3)各种注记和图廓外整饰有无未印上的内容。

　　印制部门检验后，编辑和上级主管部门应进行抽样检查印刷质量、套印精度。同时还应在图面整体，以及标题和图廓外注记、图内特别重要的要素和注记再做一次审查，确实无问题后方可入库、发行。

　　知识点六、图幅拼接比对[掌握]:

图幅拼接主要包括不同年度相邻图幅拼接、同年度相邻图幅拼接和与海岸地形测量图幅拼接，其质量检查要求为：

　　(1)相邻图幅拼接处是否至少重叠测设了一条测深线，且统计的不符值是否符合规范要求。

　　(2)相邻图幅拼接处相互穿越的检查线与其主测线的深度比对不符值是否符合规范要求，相互勾绘的等深线衔接、吻合是否良好。

　　(3)水深图幅与海岸地形测量图幅拼接一是应检查的水深点是否上岸，二是检查礁石、岛屿、特殊浅点的位置、高度是否一致。

　　知识点七、制图单位质检员审校[掌握]:

制图单位质检员审校是指原图经作业部门质检员校对并由编绘员修改、作业部门质检对 员复校后，对原图进行的审校。制图单位质检员审校不同于作业部门质检员校对，不必将所有内容全面的、无遗漏地核对，而应抓住重点内容，即可审校下列主要内容：

　　(1)数学基础展绘是否符合规定要求，有无差错;

　　(2)资料的使用、转绘是否完善、正确，尤其是需转换为图式的外文版海图资料是否正确;

　　(3)图上的助航、碍航、海底地貌等与航海关系密切的要素，以及海图上的国界线等重要要素内容和注记是否符合规定，有无错漏，制图综合是否适当，相互关系是否合理;

　　(4)图廓整饰是否完善、正确;

　　(5)按有关《航海通告》改正的要素内容是否及时、完善、正确;

　　(6)成套图邻幅之间(尤其是相邻图幅的叠幅处)、同类图大小比例尺之间、系列图各专题图幅之间是否协调、统一;

　　(7)作业部门质检员审校中处理的问题是否恰当;

　　(8)制图过程记录填写是否完备。

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