学术回顾▏《海洋测绘》2015年论文综述
一、《海洋测绘》简介
《海洋测绘》创刊于1981年7月。由海军海洋测绘研究所主办，海军参谋部直属工作局主管。为双月出版的技术性科技期刊，为“中国科技核心期刊”、“全国优秀测绘期刊”、“海军优秀期刊”。本刊宗旨是：反映国家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的内容为主，同时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、海洋水文调查、航海导航和地理信息系统等。
创刊至今，《海洋测绘》得到了广大测绘工作者的大力支持，作者和读者群体不断扩大，期刊质量持续提高。现为下列数据库及文摘收录：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，全国测绘科技信息网，中国科技论文在线，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。
根据“中国知网”统计，目前《海洋测绘》的机构用户为3030个，分布于12个国家和地区；个人读者分布在10个国家和地区。
二、论文发表情况
截至2015年底，《海洋测绘》共出版第35卷总第167期。2015年共出版6期，发表论文125篇，发行18000余册。其中各类基金项目产出论文73篇，基金论文比约为58%；高级职称和博士研究生作者发表的论文68篇，约占55%；刊登《中国海军百科全书(第二版)》海洋测绘条目20条和《测绘学名词(第三版)》海洋测绘名词177条。
其中多篇文章论述了国内海洋测绘的发展状况与趋势。赵建虎等在“精密海洋测量与数据处理技术及其应用进展”一文中，分析评价了海洋大地测量、高分辨率海底地形信息获取、海洋潮汐和潮流、水下导航和定位、底质探测与分类等领域的研究成果。滕惠忠等在“海洋测绘航空摄影测量体系建设思考”一文中，分析了航空摄影测量技术的发展和要求，结合海岸带、海岛礁测绘特点与需求，论述了海洋测绘航空摄影测量技术、装备、标准和人才建设的重点及方向，提出目前存在的问题、发展思路和技术方案。申家双等在“海岸带地形快速移动测量技术”一文中，针对海岸带地形变化迅速、常规测量周期长等问题，论证新型测量系统的需求与关键技术，提出了基于移动测量技术的海空地一体化机动测绘方案。
三、论文综述
⒈ 大地测量
精密测定任意站点的地壳运动速度，是维持高精度大地坐标系的重要措施之一。陈永祥等在“基于实测速度的中国大陆地壳运动速度场的应用”一文中，研究和利用了板块活动构造、岩石圈动力学领域的最新成果，以及GPS观测数据应用于地学研究的成果和数据，通过精细处理分析，获得高精度点位实测速度，运用克里金插值等拟合方法，构造了符合国际地球参考框架(ITRF)、充分反映中国大陆板块运动特征的高精度速度场模型，该模型1°×1°分辨率，精度达到东向±1.12mm/a，北向±1.10mm/a，高程方向±0.05mm/a。李亚萍等在“利用双h类岭估计求解板块运动的欧拉参数”一文中，以北美板块CORS站数据为例，采用双h类岭估计方法对欧拉矢量求解，解算出相关参数及其中误差，与其他学者得到的结果保持了较好一致性。
全球和区域重力场是物理大地测量学的重要研究领域，继续受到广大测绘学者的关注。高金耀等在“南极大陆及周边海域地形和均衡重力效应的计算”一文中，使用BEDMAP2关于南极大陆及周围海域和JGP95E关于全球表面高程、冰厚、冰下及水深地形数据，采用球坐标系下的扇形球壳块重力效应公式，在极方位投影直角坐标网格节点上计算了该区域及远区的地形和艾黎均衡重力效应。获得1海里间距的重力效应网格数据，可直接用于改正空间重力异常得到完全布格异常，同步采用艾黎均衡模式计算均衡重力效应，可直接用于改正完全布格异常得到均衡异常。海底压强变化对研究海洋环流、全球能量平衡、陆海水循环和气候模拟等有重要意义。郭飞霄等在“利用GRACE时变重力场反演大尺度全球海底压强变化”一文中，对利用GRACE时变重力场数据反演全球海底压强变化的方法进行了研究，并采用GRACE卫星level-2数据的GSM和CAD数据反演了2010年全球海底压强变化。结果表明，利用GRACE时变重力场数据能够反演出大尺度的全球海底压强变化，海底压强变化呈明显的季节性变化，在沿岸海域，受陆地水文反演信号泄露，海底压强变化较大。
由于海洋重力测量载体始终处于不稳定状态，因而增加了水平和垂直干扰加速度、厄特沃什效应等影响，制约了测量成果精度的提高。黄谟涛等针对使用小型测量船搭载摆杆型海洋重力仪获取数据质量不高的问题，在深入分析海洋环境动态效应误差的基础上，提出了一种基于互相关分析的交叉耦合效应修正法，对高动态海洋重力测量数据实施综合误差补偿和精细处理。在“海洋重力测量动态环境效应分析与补偿”一文中，论证了该方法在典型恶劣海况条件下的数据处理有效性，重力测线成果符合精度从先前的±9.35×10-5m/s2提升到±1.43×10-5m/s2；同时，使用卫星测高反演重力对处理结果的可靠性进行外部检核，外符合精度也从±7.73×10-5m/s2提高到±5.63×10-5m/s2。蔡劭琨等在“经验模分解在动态重力测量数据处理中的应用”一文中，研究了经验模分解的方法在动态重力测量中的应用，并利用捷联式重力仪实测数据对经验模分解方法进行验证，结果表明该方法能消除载体运动对重力测量的影响，明显提高动态测量精度。常国宾等在“海洋测量交叉点误差分析”的2篇连载论文中，将测线交叉点作为确定测量误差的重要方法，研究了海洋重力测量和其他测量实施中的交叉点误差来源、误差确定和系统误差模型选择与多模型统计推断。指出系统误差分析是一个模型选择和模型参数估计的双重问题，重点对常用的三种模型方法，即假设检验、交叉检核和基于信息论方法进行分析与比较，介绍了以Akaike信息量准则为核心的基于信息论的模型选择方法，及其应用于海洋测量误差分析的基本策略。
另外，有多篇论文研究了航空重力测量数据处理、海洋重力仪零点漂移改正等问题。
⒉ 海洋磁力测量
地磁日变化是影响海洋磁力测量的主要误差源，测量者力图采取措施消除或减小日变化对测量成果的影响。夏伟等在“海面与海底地磁日变化差异及其对海洋磁力测量的影响”一文中，研究了海面与海底日磁变化的差异及其对海洋磁力测量的影响问题，推导出日磁变化计算公式。仿真计算表明，海面与海底地磁日变存在较大差异，且随着地磁倾角的大小而变化，对海洋磁力测量数据有一定影响。为此建议在远海区地磁测量时，应联合采用地面与海底日变站观测，以减小或消除这样的差异对磁力测量日变改正精度的影响。王景然等研究认为，在浅海区，复杂的地磁背景场会对航空磁异常探测(MAD)造成影响，导致目标识别的虚警率过高。为了降低虚警率，需要将地磁背景场从飞机探测的磁场中剥离出来。在“磁法延拓在地磁背景场匹配中的应用研究”一文中，尝试使用船测数据，通过向上延拓方法，获得飞机飞行平面内的地磁背景场，然后将实测数据与背景场匹配，带通滤波后的幅值与直接滤波相比明显减小，为后续的信号准确识别奠定了基础，也证明了海上磁法数据通过向上延拓方法得到背景场，并用地磁匹配的可行性。
宗发保等在“一种阵列式海洋磁力测量系统”一文中，介绍了基于多台海洋磁力仪、测深仪GPS接收装置，研制了数据合成器、水下拖体，以及数据收录和导航等软件，构建为阵列式海洋磁力测量系统。系统具备3个磁力仪通道，可成倍提高磁力测量作业效率，特别适合路由探测和水底磁性小目标的探测。
⒊ 全球导航卫星系统（GNSS）应用
提高卫星精度是测绘人员持续研究的课题，主要内容包括卫星卫星星历计算、电离层误差建模、卫星钟差测量、基线解算和模糊度解算等。潘宗鹏等在“实时GPS精密卫星钟差估计及实时精密单点定位”一文中，研究了GPS实时精密卫星钟差的估计方法，并将实时钟差应用于实时精密单点定位。采用自编软件，依据全球均匀分布的IGS参考站实测数据，基于非差消电离层组合载波和伪距观测量实现了GPS实时精密卫星钟差估计。试验结果表明，自主估计的GPS实时卫星钟差与IGS发布的最终精密钟差具有较好一致性，互差优于0.2ns，能获得静态单点定位1～2cm，仿动态定位厘米级的精度。汪平等在“IGS快速精密星历与事后精密星历的定位精度分析”一文中，针对是否能用IGS快速精密星历代替最终精密星历实施定位的问题，通过动态、静态两类试验，从内符合、外符合精度两方面，比较快速精密星历与最终精密星历的定位精度，实验结果表明两种星历产品对应的外符合精度非常接近，内符合精度都很高。认为从提高工作效率、缩短作业周期考虑，可采用快速精密星历代替事后精密星历进行定位解算。针对海域电离层建模受到布站条件制约，影响GPS定位精度的问题，吴显兵等在“基于GPS数据的近海区域电离层建模及其精度评估”一文中，采用日本海周边9个测站的双频观测资料，以多项式函数进行日本海区域电离层建模，使用IGS公布的格网模型及卫星与接收机频间硬件延迟偏差数据作为参考，对区域电离层模型进行评估。统计分析结果是研究给出的沿海区域电离层模型与IGS的格网模型数据有很好的一致性，对利用北斗导航系统数据建立近海区域类似模型具有重要借鉴作用。
为解决GPS水准拟合中分区曲面拼接问题，林国钻等在“基于广义延拓逼近法的GPS高程拟合”一文中，采用广义延拓逼近法，通过实例分析该方法用于高程拟合的适用性与准确度，并与其他方法在同等条件下的计算结果进行对比分析。结果表明，广义延拓法与最常用的对全域进行二次曲面拟合的方法相比，精度有明显的提高，也优于加权平均等方法。其计算较简单，拟合函数的光滑性更好。
⒋ 多波束测深
多波束测深系统投入使用数十年来，对海上测量和内业数据处理的研究持续进行，目的是提高测深效率和成果质量。金绍华等在“多波束测量船速控制方法研究”一文中，根据国际海道测量标准关于水域全覆盖测量要求，研究测量船航速对海底地形分辨率的影响，以及兼顾数据密度与测量效率问题，提出船速与测线间距优化选取的全覆盖测量船速控制方法，并给出某型多波束测深系统满足纵向全覆盖测量的最大船速。葛健等在“一种适用于海量多波束测深数据的中值滤波算法”一文中，针对CUBE算法中的数据中值滤波排序问题，设计了基于堆结构的中值滤波算法。以初始滤波窗口中间数据为支点，把滤波序列划分为两个堆，进而把查找滤波窗口中间位置数据转化为在两个堆中进行排序并输出根结点的操作，滤波速度有显著提高。
等效声速剖面法将复杂的水体声速剖面简化替代，在声线跟踪时可以提高计算效率。辛明真等在“一种等效声速梯度的迭代计算方法”一文中，提出等效声速梯度的迭代计算方法。基本思路是:先用整体等效声速梯度计算到目标点的近似水深值，再反算该点处的等效声速，之后计算新的水深值。迭代过程中，需要快速计算不同深度处的声速剖面的积分面积。实验证明改进的算法具有较高计算效率，精度好于常梯度声线跟踪算法。金绍华等在“多波束水深测量中声速误差的楔形表示法”一文中，基于两个声速剖面，采用常梯度声线跟踪法，分别对不同声速剖面下换能器照射区水深点位置进行模拟计算，通过比对得到波束覆盖区水深点对应的误差估计值，将其采用楔形图表示，并标注超出水深限差的深度区，这个方法可为评价声速剖面对水深精度的控制能力提供参考。
孙强等在“多波束测深系统声线跟踪方法对比分析”一文中，比较了多波束数据后处理常用的几种声线跟踪方法，通过模型分析和仿真实验，分析误差分布规律，评估了不同模型的数据处理精度。对多波束测深的研究还涉及声速计算方法、测区技术设计，以及声速剖面数据使用中应避免的系统误差等问题。
⒌ 潮汐与深度基准面
潮汐模型、潮汐观测是构建深度基准面模型的基础，也是水深测量的基本作业内容之一，该领域的研究对提高深度基准模型精度，提高各种手段实施水深测量的质量有重要作用。黄辰虎等在“验潮站零点漂移检测及修订方法的改进”一文中，通过深入分析验潮站零点漂移检测及修订的原理，指出相邻验潮站间日平均海面的强相关性实质，是利用了余水位在一定空间尺度内的稳定性，因而计算日平均海面的关键是尽可能削弱天文潮的影响。提出了改进的Godin方法，进行日平均海面的验潮站零点漂移计算检测及修正，并验证了中数法在浅海区潮汐数据后处理中会出现潜在的系统差，进而影响到潮汐数据应用中的精度。刘聚等在“基于验潮站组网的深度基准面确定”一文中，针对短期和临时验潮站深度基准面确定的不统一性，研究了以长期验潮站作为控制，组网传递确定深度基准面的方法。以最小二乘拟合求取潮差比，建立了深度基准平差网模型，数据实验验证了组网法的精度和可靠性。
多部门对不同海域的潮汐特征开展研究。白亭颖在“天津港临近海域精密潮汐模型的构建”一文中，以POM为流体动力学数值模拟平台，以blending技术同化验潮站水位数据与卫星测高数据反演的潮汐参数，通过水深数据格网化、潮汐数值模拟等技术实验，建立了天津港及临近海域分辨率为1′×1′，具备13个分潮的精密潮汐模型。付延光等在“中国南海北部潮汐主要分潮的变化趋势分析”一文中，基于南海北部6个长期验潮站逐时水位资料，对该海域4个主要分潮(O1，K1，M2，S2)的振幅和迟角变化趋势进行分析。采用19年观测数据的总体分析结果作为真值，将各站逐年分潮数据与真值比较，得出各站主要分潮振幅的年变化统计值，通过曲线拟合，对该海域调和常数预报有一定实际意义。刘雷等在“基于潮汐模型与余水位监控法的实例分析”一文中，研究了水位改正法在山东成山角海域多波束测量中的应用。
⒍ 地图与海图制图
⑴ 地图投影
温朝江等在“双重极球面投影的极区投影误差分析”一文中，通过讨论基准纬度极球面投影的影响，研究了75°以上极地区域双重极球面投影误差与各基准纬度的关系，以更加系统准确地反映极球面投影误差的分布规律和总体水平，进一步证明了双重极球面投影能与极区地球椭球面更好吻合、有效控制投影误差。华棠等在“基于地球椭球体等距正反方位投影参数计算”一文中认为，等距方位投影所提供的主要参数是大地距离和大地方位角。推导了正反方位投影和远程大地距离与大地方位角的计算公式，以实例进行了验证。
⑵ 海图编辑设计
李思鹏等在“基于Voronoi图点群选取改进算法及航标选取应用”一文中，针对现有的基于Voronoi图的点群自动选取算法可能漏选重要点、选取点数与预定数相差较大的不足，通过对点选取概率计算模型、点固定条件和算法终止条件进行改进，使算法适用于图上航标选取，实验中，改进算法的选区结果与已公开出版海图上的航标基本相符。张浩等在“一种碍航区自动提取的方法”一文中，提出了一种海图碍航区的构建方法，利用非闭合等深线和三角网边界的拓扑关系自动分割多边形区域，依据分割区域边界上的水深值确定区域是否碍航。综合考虑人工碍航区、点状碍航物等因素，能够从任意海区中提取影响船舶航行的碍航区集合。李春菊等在“海图更新自动检测系统的设计与实现”一文中，研究了海图未更新区域自动检测，从局部要素更新海图的质量检查内容和特点出发，结合海图更新出版流程，提出了基于数字海图矢量数据比对的检查方法，进行自动更新流程设计，实现了海图未更新区域数据自动质量检查，可明显提高海图更新检查的质量水平和效率。
⑶ 电子航海图
为提高电子海图矢量数据在小型移动平台的显示速率，增强用户体验，董晓光等在“移动平台下电子海图矢量数据访问优化方法”一文中，研究了矢量数据在符号化显示前的数据访问优化方法。主要是：利用嵌入式数据库存储、管理和访问矢量数据，通过建立R树空间索引、矢量要素裁剪，对矢量数据进行两次筛选。通过显示时间比对实验和系统实现，验证了本方法的可行性。李军等在“数字海图三维可视化应用技术研究”一文中，讨论了栅格海图、shp.矢量海图和国际标准电子航海图的三维可视化类型特征，以及建立相应数据模型库、实现技术途径等问题。为严格按国际标准制作与使用电子海图，多篇论文研究了国际海道测量组织(IHO)和国际海事组织(IMO)的电子航海图标准，分析了标准的内容和应用，对国内相关领域的发展问题提出了建议。
⑷ 地图分析
钟业勋等在“地图审校和错误修改的定义及其应用”一文中，研究了地图制图领域某些规律的符号公式化表达，根据观念模型与地图符号的距离函数，给出地图符号正确和错误的数学定义，为地图审查、错误符号修改等质量管理的量化依据探索新途径。郑束蕾等在“地图面状符号色彩真实度认知及性别差异分析”一文中，为提高地图色彩设计和个性化设计的有效性，采用德尔菲法确定问卷设计问题，以问卷调查法收集实验数据。通过描述性统计分析，验证色彩设计真实度对地图整体设计效果的重要性，并通过方差分析研究色彩真实度感受的性别差异，得出定性和定量分析统计结果。
⑸ 其他研究方向
主要包括：卫星导航和定位测量，激光雷达点云数据滤波，卫星影像海岸要素提取，卫星测高数据误差处理，测绘数据可视化，海图更新，测绘仪器应用等。
【作者简介】王克平，副编审，硕士，海军海洋测绘研究所《海洋测绘》编辑部主任、副主编。通信地址：（300061）天津市河西区友谊路40号；电话：022-84685080；电子邮箱：wkpxy007@sina.com。本文来自《中国测绘科学发展蓝皮书》（2015～2016卷），由中国测绘地理信息学会主编，测绘出版社公开出版。
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