作品展示▏杨新发：浅谈远距离海岛礁的测绘方法
一、引言
海洋约占整个地球表明的70%，蕴藏着丰富的资源，而海岛礁是人类开发海洋的重要基础。随着人类资源开发利用转向海洋，海岛礁在海洋经济中的地位日益凸显，海岛礁测绘是一切海洋活动的基础，精确的海岛礁测绘或获取基础地理空间信息是海洋管理、经济开发、海洋划界的重要依据。
在我国西沙海域有众多的海岛（屿）礁，这些海岛（屿）礁远离大陆，无法传递高精度的、统一的测绘基准，给这些海岛（屿）礁的地形测绘带来了难度。研究解决海岛（屿）礁测绘的关键技术包括建立统一的大地控制网技术、岛礁定位技术、高程测定技术、岛礁地形图测绘技术等。建立海岛（屿）礁基础地理信息数据库也迫在眉睫，解决好这些问题，将为开发利用这些岛礁带来美好前景。
二、远距离海岛礁测绘的主要内容
⒈ 控制测量
控制测量是一切测量的基础，测量遵循的原则是“先整体，后局部”。由于大部分海岛（屿）礁在高潮位时，礁盘全部淹没，低潮位时有部分孤立礁石露出水面，无法在礁盘上建造合适的测量控制点位，只能在附近找到稍大一些的岛屿，在上面布设测量控制点，以达到对周边区域的海岛（屿）礁的测量控制。
传统的测量手段已无法满足海岛（屿）礁的控制测量。目前可使用GNSS定位技术，采用最先进的地心大地坐标系统，建立与大陆统一的海岛（屿）礁大地基准。结合地方已建成的CORS网站观测数据，在测区同步进行静态数据采集，然后统一解算，以求取高精度的定位数据。
采用静态测量模式测量6h以上，其余按静态测量设置操作即可。数据采集结束后，回到基地，找测绘局相关部门结合CORS网站同步观测的数据进行统一解算。为了验证测量控制点的精度，也可以同时采取与国际参考站的同步观测数据进行解算，进行数据精度校核。
⒉ 海岛礁的定位
海岛礁定位是基于GNSS和卫星遥感技术识别出海岛礁并进行地理定位，为海岛礁测图做准备。常用的方法有以下几种。
⑴信标定位
信标定位技术是差分GNSS技术的一种，它是利用覆盖沿海的岸基无线电信标台，在其发射的信号中加一个副载波调制，以发射差分修正信号，提供定位导航服务。目前我国沿海距离海岸线300～500km设立一个信标站，已建立20个信标基站，这些信标基站24h发送差分校正信息(RTCM)，其传输距离是:内陆300km的覆盖范围，海上500km覆盖范围，其中可利用的有三亚基站，定位精度可到1～3m，可以满足1:5000～1:10000的海上测图要求。此种方法适合于近海领域。
⑵星站差分
星站差分GPS系统是美国建立的一个全球双频GPS广域差分定位系统，也是目前世界上第一个可以提供厘米级实时精度的星基增强差分系统。星站差分GPS系统不需要考虑RTK工作距离范围，不需要建立基站就能够自由地在全球任何地方得到分米级及厘米级定位精度。星站差分GPS系统给传统的经典测量带来了一场深刻的技术革命。目前在国内使用较多的是Starfire系统和Omini Star系统二种星站差分系统。
在控制点上做检查校核测量
⑶中国精度
中国精度是中国首家具备世界级领先水平的覆盖全球运营的星基增强服务系统，使GNSS用户在无需架设基站的情况下，在全球任一地点任意时刻体验到从亚米、分米到厘米级不同层次的高精度定位增强服务。
⒊ 海岛礁的的地形测量
⑴海岛地形测量
由于大部分海岛（屿）面积较小，岛上无建筑物，只有少数植被，地形地貌起伏较小，地形测量相对简单，采用常规测量手段即可完成。如架设GPS基站，采用移动站进行碎步数据采集，或采用全站仪极坐标法进行碎步测量，最后编辑成图。
采用全站仪进行海岛地形测量
采用全站仪进行海岛地形测量
⑵礁盘水下地形测量
礁盘水下地形测量的难点在于海水较浅的区域测量，尽可能选择高潮位时进行测量，以利于船只在礁盘上行走，对于个别露出水面的孤立礁石，则应调整测线进行测量。测量方法就是采用GPS＋测深仪进行，GPS得到平面位置，测深仪得到水深数据。最后对测量数据进行处理后，采用测量软件进行编辑成图。
较浅水域人工下海进行测量
礁盘内水下地形测量
⑶高程基准
高程基准采用当地潮高基准面。
利用星站差分测得一控制点的大地高，利用EGM2008美国地球重力场模型软件求取该点的高程异常值，则可以求取该点的正常高，利用该点的已知当地潮高基准面和该点的正常高求取一常数，作为正常高和当地潮高基准面的改正数。从而得到高程基准和深度基准的转换模型。
三、海岛礁测绘未来发展趋势
⒈ 控制测量
随着“中国精度”的普及和广泛应用，多数海岛礁测绘可以采用无控制点作业，如需在岛上必须做控制点，可以参照《RTK测量技术规范》，采用“中国精度”直接施测即可。
⒉ 海岛的地形测量
一般海岛的面积较小，岛上也无植被覆盖，可采用无人机航拍，机载LIDAR或地面三维激光扫描等技术，视现场情况和作业单位技术装备而定。同时，可对岛屿进行三维建模，为以后的岛屿岛情监测及建立地理信息系统奠定基础。
⒊ 礁盘区域的水下地形测量
礁盘区域的特性是水域较浅，一般在0～5m之内，人员下去测绘比较危险，又会对珊瑚生态造成影响，小的船只有时也无法开进去。往往这部分面积又较大，区域内地形起伏变化也大，最理想的办法就是采用机载激光测深技术。蓝绿激光作为一种新型的海洋探测光源，具有单色性高、相干性好、强度大等特点。利用绿光易穿透海水，而红光不易穿透海水的特点而组成的海洋探测系统，测量深度可达80m，只是设备成本较贵，又需要人工驾驶直升飞机进行测量，相对测绘成本也较高，这是个未来发展趋势和方向，希望能有国内厂家尽快研制出产品。
⒋ 深水区域的水下地形测量
对于深水区域最理想的测量手段就是多波束了，此技术已非常成熟，且国内已有多家产品得到广泛应用。多波束具有测量范围大、效率高、精度高等优点，一次可以获取成千上万个数据，可以测绘出海底地貌的精细特征。
四、结语
现代测绘正在从大陆向广阔的海洋发展，海洋已成为人类未来最有希望的资源空间，所以必须加快开发利用海洋资源、扩大海洋产业、发展海洋经济的步伐。人类开发利用海洋的过程，是一个由海岸向近海、再由近海向外海及大洋的推进过程，在此发展过程中，海岛礁就成为海洋开发的重要基地和走向外海和大洋的“岛桥”。全面开展海岛礁测绘，构建海岛礁高精度测绘基准，测量海岛礁精确位置，测绘海岛礁大比例尺地形图，建成海岛礁基础地理信息系统，是海测人义不容辞的责任，也是发展海洋经济和开发利用海洋前期性、基础性工作。希望通过此文能给于没有进行过海洋测绘工作或没有进行过远海岛礁测绘作业的相关人员有所帮助或起到一定的借鉴作用。
【作者简介】杨新发，男，1963年2月出生，海南有色工程勘察设计院副总工程师，教授级高工，注册测绘师，海南省测绘地理信息学会副秘书长，九三学社社员；在中国水利水电一局工作20余年，曾参加过白山电站、三峡等多座大型水利枢纽建设，发表论文30余篇，并著有《CACIO测量程序集》一书，该书发行量近十万册；获辽宁省测绘科学技术进步奖一等奖一项、二等奖两项，辽宁自然科学学术成果奖三等奖二项，中国测绘学会优秀测绘工程奖铜奖二项；东北大学、沈阳建筑大学、辽宁科技学院等多所高校客座教授。
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