第三章 水下地形测绘
海洋测绘中的水下地形测绘方法与数据处理技巧
海洋测绘中的水下地形测绘方法与数据处理技巧导言：海洋测绘是一门重要的科学技术，它涉及到对海洋的水下地形进行测绘和数据处理。
水下地形的测绘对于海洋资源的开发利用、海洋环境保护、航海安全等方面起着至关重要的作用。
本文将探讨海洋测绘中的水下地形测绘方法与数据处理技巧。
一、多波束测深技术多波束测深技术是目前海洋测绘中常用的一种水下地形测绘方法。
该技术利用多个声纳波束，以同时测量多个点，可以高效地获取水下地形数据。
多波束测深技术的优势在于其高分辨率和高测量速度。
在进行水下地形测绘时，科学家可以根据需要调整波束的方向和角度，以获得更多的数据。
同时，多波束测深技术还可以进行三维成像，从而更加直观地展示水下地形的特征。
二、剖线测深技术剖线测深技术是另一种常用的水下地形测绘方法。
该技术通过在海底或水下地形上拉设测深剖面，来获取水下地形数据。
剖线测深技术通常通过拖曳声纳仪或无人机等设备进行。
在进行测深的过程中，设备会实时记录声波的传播时间，并根据声波传播速度来计算距离。
通过多次的剖面测量，科学家可以获取到水下地形的三维数据，并进一步进行数据分析与处理。
三、数据处理与分析在测绘水下地形后，还需要进行数据处理与分析，以获取更多的信息和提高数据的可视化效果。
数据处理主要包括数据校正、插值和质量评估等。
首先，对测得的水下地形数据进行校正，消除可能出现的误差和不确定性。
接下来，通过插值技术将离散的测量点连接起来，形成连续的地形表面模型。
最后，进行质量评估，检查数据的准确性和完整性，并对不合格的数据进行处理。
数据处理的结果可以用于生成水下地形图或数字地形模型，为后续的研究和决策提供依据。
四、水下地形测绘的应用与挑战水下地形测绘在海洋资源的开发利用、海底管线的铺设、海底地震活动的研究等领域有着广泛的应用。
例如，它可以帮助科学家了解海底地表特征，寻找潜在的海洋矿产资源；同时，也能通过测绘海底地形和水文气象数据，提高海底管线铺设的准确性和安全性。
水下地形测绘
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1.全站仪定位
• 传统的光学仪器定位，以行驶的测船上与测深 点在同一铅垂线的标志为观测目标，由岸上的 两台经纬仪同时照准目标，实施前方交会法定 位，并且做到与水深测量工作同步。
• 近年来，随着电子经纬仪的普遍使用，用传统 的光学经纬仪前方交会法定位已很少采用。新 的方法是直接利用全站仪，按方位—距离的极 坐标法进行定位。
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外业工作结束后，即开始内业工作，其主要内容有： • （1）将外业测角和测深数据汇总并逐点核对。 • （2）由水位观测结果和水深计算各测点高程。 • （3）展绘各测点位置，注记相应高程。 • （4）在图上勾绘等高线或等深线表示出水下地形
的起伏。
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3.河流横断面测量
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4.河流纵断面图编制
• 河床的最深点称深泓点。沿河道深泓点剖开的断 面称河流纵断面。用横坐标表示河长，纵坐标表 示高程，将这些深泓点连接起来，就是河流断面。
• 河流纵断面图的内容应包括河底线、水位线以及 沿河主要居民地、工矿企业、铁路等。纵断面一 般是在收集已有材料的基础上编绘获得，缺少的 资料通常实测、补测得到。
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河流纵断面图编绘步骤： • （1）量取河道里程。 • （2）换算同时水位 • （3）编制河道纵断面表，作为绘制河道断面图的
主要依据。 • （4）绘制河道纵断面图。
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如何进行水下测绘和水下地形测量
如何进行水下测绘和水下地形测量水下测绘和水下地形测量是现代海洋科学和工程领域中的重要技术，用于获取和分析水下地形和物理属性的数据，以及开展相关应用和研究。
随着技术的不断进步和工具的不断更新，水下测绘和水下地形测量在海洋资源勘探、海洋环境保护、海底工程建设等方面的作用愈发突出。
首先，进行水下测绘和水下地形测量需要使用先进的测绘工具和技术。
目前常用的测绘工具包括多波束船舶声纳、潜水器、遥感设备等。
多波束声纳是一种能够同时测量水下物体几何位置和海底地形的高精度测绘工具。
它可以通过向水下发送声波，并利用回波数据进行测量。
潜水器则是通过载人或无人机器人技术，将测量设备置于水下，通过操纵潜水器进行测量和观测。
遥感设备则是通过卫星或航空平台上的传感器，获取水下地形和物理属性的数据。
其次，水下测绘和水下地形测量的过程中需要进行数据处理和分析。
原始数据通常需要进行清洗、校对和其他预处理操作，以提高数据质量。
然后，通过使用数学和地理信息处理技术，对数据进行分析和处理，以生成各种形式的地形图、地质图和物理属性分布图。
这些图像和数据将为后续的应用研究和决策提供重要参考。
第三，水下测绘和水下地形测量的应用广泛。
其中一个主要应用领域是海洋资源勘探。
通过测量不同地理位置的海底地形和物理属性，科学家和工程师可以评估和研究海洋资源，如矿产、石油等。
此外，水下测绘和水下地形测量也在海洋环境保护中发挥着重要作用。
通过监测海底地形和水文特征，科学家可以更好地了解水下生态系统的生物多样性，预测自然灾害的风险，并提供环境管理和政策决策的依据。
此外，水下地形测量也在海底工程建设中扮演着重要角色，例如海底隧道、油气管道和港口建设等。
最后，水下测绘和水下地形测量面临一些挑战和问题。
其中之一是海底地形和物理属性的高精度测量与实时数据收集之间的均衡。
随着技术的发展，测绘工具的效果和数据处理技术不断提高，但实时数据收集仍然面临一些限制，如人力资源和资金投入的限制。
水下地形测绘技术的使用方法与实践
水下地形测绘技术的使用方法与实践近年来，随着科技的不断发展，水下地形测绘技术在海洋资源开发、环境保护、水下考古等领域发挥着越来越重要的作用。
水下地形测绘技术可以帮助我们了解海底地形特征、水文气象变化以及海洋生态环境等信息，为相关领域的研究和决策提供可靠数据支持。
本文将从技术基础、常用方法和实际应用等方面介绍水下地形测绘技术的使用方法与实践。
一、技术基础水下地形测绘技术是指通过测量和记录水下地形特征及相关数据信息，了解海底地貌、地层构造和实地情况的一种技术手段。
其主要涉及到声学、光学和卫星遥感等相关原理和方法。
1.声学方法：利用声波的传播和反射特性，通过声呐、声纳等设备发射声波，根据声波传播的时间和强度变化来推测海底地形特征。
这种方法最大的特点是能有效测量深海地形，但对于测量精度和分辨率相对较低。
2.光学方法：利用光的传播和反射特性，通过激光扫描技术等，可以获取水下地形的三维模型。
这种方法适用于测量近海浅水地形，具有较高的分辨率和精度。
3.卫星遥感方法：通过卫星对海洋表面的图像进行拍摄和记录，再通过图像处理和分析，可以间接推测出水下地形特征和变化。
这种方法适用于大范围的海域观测，但由于限制因素多，测量精度和分辨率较低。
二、常用方法水下地形测绘技术有多种常用方法，其中包括多波束测深、激光测深、声能测深等。
1.多波束测深：多波束测深技术是利用多个声波束同时接收和处理，来实现对海底地形的准确测量。
该技术具有快速、高分辨率和高精度等优点，广泛应用于海洋资源勘探和海底地形模型构建等领域。
2.激光测深：激光测深技术是利用激光束与海底相互作用的原理，通过激光扫描设备可以快速获取海底地形的三维模型。
该技术适用于浅水区域，具有高精度、高分辨率和实时性强等优势。
3.声能测深：声能测深技术是利用声波在水下传播的特性，通过声纳或声呐等设备发射声波，并记录声波的传播时间和反射强度，从而推测海底地形的方法。
该技术适用于深海区域的地形测量，但由于声波传播受到水温、盐度等因素的影响，测量精度较低。
测绘技术中的水下地形测量技术方法
测绘技术中的水下地形测量技术方法近年来，随着科学技术的不断发展，水下地形测量技术在测绘领域中扮演着愈加重要的角色。
水下地形测量技术具有广泛的应用领域，如海洋工程、河流治理、水利建设等。
本文将介绍几种常见的水下地形测量技术方法，以探索其原理、特点及应用范围。
首先，我们来了解一种常见的水下地形测量技术——声纳测深法。
声纳测深法利用声波在水中传播的原理，通过发射声波并记录回波的时间和信号强度来计算目标水下地形的深度。
由于声波的传播速度在水中是已知的，因此可以根据回波的时间确定目标地形的深度。
这种方法适用于测量深海、湖泊等特殊环境下的地形，并且具有测量范围广、精度高的优点。
它被广泛应用于海洋资源勘测、海底地质调查等领域。
其次，我们来介绍另一种常用的水下地形测量技术——激光测距法。
激光测距法利用激光器发射激光束，并通过接收器记录返回的光信号，从而确定目标地形的距离。
这种方法适合于近距离测量，并且具有高精度和快速测量的特点。
激光测距法广泛应用于水利工程、城市建设等领域，如测量河床的高程、建筑物的结构等。
然而，由于激光光束在水中传播时会发生衰减，因此在水下环境中应用时需要考虑光线的衍射和散射，以提高测量精度。
此外，水下地形测量技术中还存在一种常用方法——多波束测深法。
多波束测深法通过同时发送多个声波束，并记录回波的时间和强度，以确定目标地形的深度和形态。
多波束测深法相比于传统的声纳测深法有着更高的测量精度和分辨率。
该方法广泛应用于海洋测图、河流边界划定等领域。
同时，该方法还可以获取地形的三维数据，为后续的地形分析和建模提供了重要数据支持。
除了这些常见的水下地形测量技术方法，还有一些新兴的技术正在被应用于水下地形测量领域。
例如，无人机测量技术的发展为水下地形测量带来了新的机遇。
无人机可以携带各种传感器设备，在空中进行水下地形测量，无需直接接触水体。
这种方式不仅能够提高测量的安全性和效率，还能够获取更广阔的测量区域。
第三章 水下地形测绘解读
一、人工测深
在水下地形测量中，最早的测深工具就是使用测深杆和测深 锤。尽管现在的测深设备主要是测深声呐，但在在水草密集 的区域，或者极浅滩涂等声呐设备无法工作的地方，这些原 始的测深工具仍然在发挥作用。 测深锤重约3.5kg，水深与流速较大时可用5kg以上的重锤。在 测深锤的绳索上每10cm作一标志，以便读数。由于测深锤只 适用于水深较小、流速不大的浅水区，测深时应使测深锤的 绳索处于垂直位置，再读取水面与绳索相交的数值，其测深 精度与操作人员的熟练程度有很大关系，且工作效率低，因 此，目前已很少或基本不用。图3－9 测深锤图3－10 测深杆 测深杆（图3─10）适用于水深5m以内且流速不大的水区。
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图3－1 测线布设示意图。
§3－2 导航定位 在进行水下地形测量时，测量船须沿着预先设计的测线行驶， 并且按照规定的时间或距离获取水深值和该水深值的平面位置。 在20世纪90年代以前，有多种定位方法用于水下地形测量，如 断面索量距法、六分仪、交会法、极坐标法、微波测距系统和 无线电定位系统等。目前，全球卫星定位系统（GPS）几乎完 全取代了这些传统的定位方法，成为水下地形测量工作中最主 要的定位手段，那些传统的方法在实际工作已经极少使用了。 因此，本节将只介绍GPS导航定位在水下地形测量中的应用。 一、导航定位系统的组成 图3－3导航定位系统组成导航显示器GPS接收机导航软件/计 算机同步定标器测深仪操作员显示终端数据通讯 一个典型的水深测量导航定位系统（见图3－3），包括GPS接 收机、安装有导航定位软件的计算机、导航显示器、操作员使 用的显示终端以及与测深仪连接的数据通讯电缆，有时候，还 需要一个专门的同步定标器。同步定标器的目的是控制测深仪 的定标时间与GPS的定位取样时间保持一致。导航定位软件应 具有数据采集、质量控制以及界面友好的导航定位信息显示等 功能。导航定位信息显示应包括：测线和测量船的位置，导航 信息与数据采集信息，以及供船驾驶的航向和偏航显示等
测绘技术中的水下地形测量与水下地图制作
测绘技术中的水下地形测量与水下地图制作随着现代科技的不断进步，人类对于地理信息的需求也变得越来越强烈。
测绘作为一项重要的技术手段，旨在获取地球表面的准确、全面的地理信息。
而水下地形测量及水下地图制作则是测绘技术领域中的一项重要内容，在海洋探测、海底资源开发、海上安全等领域发挥着重要作用。
水下地形测量是指通过测量手段来获取水下地形的高程、形状等信息的过程。
在过去，由于技术手段的限制，人们对于水下地形的了解相对较少。
然而，随着水下科学技术的发展，现代测绘技术实现了对水下地形的高精度测绘。
其中一项重要的技术就是声纳测深。
声纳测深是利用声波在水中传播的特性，通过发射声波信号并接收反射信号来测量水下地形的技术。
声纳测深仪通过测量声波信号的传播时间和反射强度来确定目标物体的距离和深度。
同时，还可以通过测量多个点的位置来绘制水下地形图。
除了声纳测深，水下激光雷达（SLR）也是近年来被广泛应用的测量技术之一。
水下激光雷达是利用激光束在水下的传播特性来获取水下地形信息的一种技术。
通过发射激光束，并接收反射激光束的信息，可以精确测量水下地形的形状和高程。
水下激光雷达具有测量速度快、精度高等优点，被广泛应用于海底地貌测绘、水下遗迹勘探等领域。
水下地图制作是根据水下地形测量所获得的数据，通过一系列的处理和分析，将水下地形信息以可视化的方式呈现出来的过程。
水下地图具有高精度、多层次、立体化等特点，可以帮助人们更好地理解和利用水下地形信息。
然而，水下地图制作过程中面临着数据量大、处理复杂等挑战。
在水下地图制作中，GIS（地理信息系统）起着重要的作用。
GIS可以将不同源的地理数据进行整合、分析与展示，从而实现对水下地形的多角度表达。
利用GIS技术，可以将测量得到的水下地形数据与卫星遥感影像、航海图、物质分布等数据进行叠加，从而建立起一幅立体化、多层次的水下地图。
此外，虚拟现实（VR）技术也为水下地图制作提供了新的视角。
利用VR技术，人们可以在虚拟环境中，身临其境地探索水下地形。
海洋测绘中的水下地形测绘方法
海洋测绘中的水下地形测绘方法在当今科技飞速发展的时代，海洋测绘成为了人类认识和探索海洋的重要手段之一。
而水下地形测绘，则是海洋测绘的重要组成部分。
本文将介绍几种常见的水下地形测绘方法。
首先，我们介绍的是声纳测量法。
声纳测量法是一种利用声波在海洋中传播的原理来获取水下地形信息的方法。
声纳测量法的原理是利用声波在水中传播的速度和反射原理，通过测量声波的往返时间，来确定水下地形的深度。
声纳测量法快速、精度较高，被广泛应用于海洋地理测绘和海底资源勘探等领域。
其次，我们介绍的是激光测深仪法。
激光测深仪法是一种利用激光束穿过水体，通过测量激光束的反射时间来确定水下地形的方法。
激光测深仪法具有测量速度快、精度高的特点，尤其适用于测量浅水区域的水下地形。
第三种方法是多波束测量法。
多波束测量法是一种通过同时发送多个声波束来获取水下地形信息的方法。
这种方法可以在短时间内获得大量的水下地形数据，提高测量效率。
多波束测量法可以通过分析不同波束之间的差异，进一步提高水下地形的精度。
除了上述方法，还有一种被广泛应用的方法是卫星测量法。
卫星测量法是一种通过使用卫星携带的测量设备，利用卫星和地球之间的测量与观测数据，来获取水下地形的方法。
卫星测量法具有覆盖范围广、数据全面的特点，被广泛应用于海洋测绘和海洋科学研究等领域。
综上所述，海洋测绘中的水下地形测绘方法多种多样，每种方法都有其特点和适用场景。
声纳测量法快速、精度高；激光测深仪法适用于浅水区域；多波束测量法提高测量效率和精度；卫星测量法具有广覆盖和全面性。
未来随着科技的不断进步，水下地形测绘方法也将不断创新和发展，为人类更好地认识和探索海洋提供更多可能。
希望本文的介绍能够为读者对海洋测绘中的水下地形测绘方法有一定的了解和认识。
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? §3－1 精度要求与技术设计
? 一、精度要求
? 水深测量的精度主要由测点的测深精度和定位精度决定，其精度必须满 足相应的国家标准、行业标准或特定测量项目的精度要求。国际上权威 的测深精度标准是国际海道测量组织（IHO）制定的国际海道测量标准。 在我国，水深测量的国家标准主要是《海道测量规范》、《海洋工程地 形测量规范》，行业标准有《水运工程测量规范》等，这些技术标准对 平面和高程控制测量的精度要求与陆地测量的要求基本相同，对测深精 度的规定一般与IHO的要求一致。表3－1为1999年版国家标准《海道测量 规范》规定的深度测量极限误差。对定位精度的要求，通常是根据测图 比例尺和项目的特定要求来规定，尽管存在一些细微的差别，但对测深 定位精度的要求基本应满足表3－2的规定。定位中心应尽量与测深中心保 持一致，当二者之间的水平距离超过定位精度要求的1/2时，应将定位中
? 3．测线布设
? 测线布设是水下地形测量技术设计的主要内容之一，测线布 设主要考虑测线间距和测线方向。测线间距是水下地形测量 要求的一项重要指标，测深线的间隔应顾及测区的重要性、 水底地貌特征和水深等因素确定。对单波束测深仪，原则上 主测线间距图上为1cm，平坦水底可以放宽为2cm，见表3－ 4。
? 一、导航定位系统的组成
? 图3－3导航定位系统组成导航显示器GPS接收机导航软件/计 算机同步定标器测深仪操作员显示终端数据通讯
? 一个典型的水深测量导航定位系统（见图 3－3），包括GPS接 收机、安装有导航定位软件的计算机、导航显示器、操作员使 用的显示终端以及与测深仪连接的数据通讯电缆，有时候，还 需要一个专门的同步定标器。同步定标器的目的是控制测深仪 的定标时间与GPS的定位取样时间保持一致。导航定位软件应 具有数据采集、质量控制以：测线和测量船的位置，导航 信息与数据采集信息，以及供船驾驶的航向和偏航显示等
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图3－1 测线布设示意图。
? §3－2 导航定位
? 在进行水下地形测量时，测量船须沿着预先设计的测线行驶， 并且按照规定的时间或距离获取水深值和该水深值的平面位置。 在20世纪90年代以前，有多种定位方法用于水下地形测量，如 断面索量距法、六分仪、交会法、极坐标法、微波测距系统和 无线电定位系统等。目前，全球卫星定位系统（GPS）几乎完 全取代了这些传统的定位方法，成为水下地形测量工作中最主 要的定位手段，那些传统的方法在实际工作已经极少使用了。 因此，本节将只介绍GPS导航定位在水下地形测量中的应用。
? 测线布设的方向对采用单波束测深仪或是多波束测深仪是不 同的。原则上，采用单波束测量时，主测线应垂直等深线方 向布设；采用多波束测深仪时，主测线应大致平行与等深线 方向布设。如图3－1所示，图中曲线表示等深线；虚线表示 使用单波束测深仪时，测线与
? 等深线垂直方向布设，测线间距相同；实线表示使用多波 束测深仪时，测线大致平行于等深线方向布设，测线间距 一般是浅水密、深水稀。为了检查测深与定位是否存在系 统误差或粗差，并以此衡量测深测量成果总的精度，需要 布设检查线。检查线的方向应尽量与主测线垂直，分布均 匀，并要求布设在较平坦处，能普遍检查主测深线。图3－1 测线布设示意图。检查线一般应占主测线总长5％～10％。
测范围或确定不同比例尺图幅之间的具体分界线，明确实施测量工作 中的重要技术保证措施，编写项目设计书和绘制有关附图。 ? 1．实地勘察 ? 2．制定技术设计书 ? 通过实地勘察，对初步设计进行修改，制定技术设计书。技术设计书 由技术说明书、控制测量、水深测量和岸线地形测量设计图及有关附 图和附表组成。 ? 技术说明书的内容为：任务的来源、性质、技术要求，测区的自然地 理特点，技术设计的依据及原有测量成果的采用情况；各施测控制点 的等级、标石及造埋数量，水深测量图幅、测深面积及障碍物的大致 分布情况；作业所需的各种主要仪器、器材、船只类型和数量；根据 测区地理气象及技术装备条件，确立不同测区的作业率，计算各种测 量作业的工作量和工作天数以及时间安排；技术人员选定及分工；根 据测区特点和作业技术水平，重点提出适当的作业方法和注意事项， 需要时应做出具体技术指示。
? 技术设计书的图表内容主要包括：控制测量设计图应标出已 知点和待测点的位置、名称和等级；水准测量起点和待测点 名称、联测路线、测量等级等；水深测量设计图应标出测区 范围、测图分幅编号、比例尺、水位观测站名称和位置及附 近重要城镇和道路的名称；海岸地形测量设计图应标明测量 比例尺及实测、修测范围；附表包括技术说明书中各种统计 表格等。
心归算到测深中心。
? 主测线与检查线的重合点水深值比对是检查水深测量的主要指标。主、 检点位图上距离1.0mm内的重合深度点，深度不符值限差规定为：在 0～20m为0.4m，20m以上为水深的2％，见表3－3。当超限的点数超过 参加比对点总数的25％，或图幅拼接的点位水深比对超限时应重测。
? 二、技术设计 ? 技术设计首先要确定测区范围，划分图幅和确定测量比例尺，标定免
? 第三章 水下地形测绘
? 水下地形测绘的目的主要通过水深测量方法获取水体覆盖 下的水底地形图，为航运交通、港口码头建设、海洋渔业 捕捞、水产养殖、水利设施建设、路桥建设、海洋资源开 发、海底管道电缆铺设、国防军事、海洋划界等提供基础 数据和图件。
? 水下地形测量与陆地地形测量所采用的控制测量方法是相 同的，不同的是由于水体的覆盖，水下地形是看不见的， 不能像陆地地形测量可以选择地形特征点进行测绘。因此， 只能采取在测区均匀布设测线和测点的方式测量。水深测 量的主要设备是测深声呐，即回声测深仪（简称测深仪）， 在一些水草茂密或测深声呐无法工作等特殊区域，偶尔也 采用测深锤或者测深杆。现在，与陆地地形测量一样，水 深测量的定位也主要采用GPS技术，一些传统的导航定位技 术如六分仪、无线电定位系统等已逐渐被淘汰。