論海洋基礎測繪數據的質量監控
——以浙江省為例

項謙和，陳春雷，項似林

(1. 中國地質大學(武漢)，湖北 武漢 430074； 2. 浙江省測繪大隊，浙江 杭州 310030)

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論海洋基礎測繪數據的質量監控
——以浙江省為例

項謙和1，2，陳春雷2，項似林2

(1. 中國地質大學(武漢)，湖北 武漢 430074； 2. 浙江省測繪大隊，浙江 杭州 310030)

Research on the Quality Control of Marine Basic Surveying and Mapping Data——Taking Zhejiang Province as an Example

XIANG Qianhe，CHEN Chunlei，XIANG Silin

摘要：海洋區域與陸地區域自然現象的重要區別在于分布有時刻運動著的水體，而海洋測繪的對象是海洋，其測繪方法與陸地測繪方法有明顯的差別。本文結合浙江省海洋基礎測繪項目測繪過程中出現的問題，對控制海洋基礎測繪數據質量的關鍵環節進行了研究，從利用3S技術、水位控制測量、水位控制資料整理、水下地形測量、數據處理與數據入庫等方面提出了方法，為基礎海洋測繪項目更好地實施作準備，給類似項目的實施提供參考。

關鍵詞：海洋測繪；3S技術；舟山群島新區；質量控制；水位測量

海洋區域與陸地區域自然現象的重要區別在于分布有時刻運動著的水體，使其測繪方法與陸地測繪方法有明顯的差別，海洋基礎測繪數據沒有質量控制及保證，很難保證海洋基礎測繪成果的正確性和可靠性。為了有效控制海洋測繪數據及成果質量，國家標準、行業標準明確規范作業方法及流程；浙江省海洋基礎測繪項目嚴格按照規范規定的“二級檢查，一級驗收制度”，保證了測繪數據與成果的精度與質量[1-5]。海洋測繪的對象是海洋，海洋測繪不僅要獲取和顯示這些要素各自的位置、性質、形態，還包括它們之間的相互關系和發展變化，如航道和礁石、燈塔的關系，海港建設的進展，海流、水溫的季節變化等。因此，只有增強質量意識和提高測繪方法，統一在海洋測繪作業全過程，才能獲取更高精度、更好質量的測繪數據與成果[6-11]。本文結合浙江省海洋基礎測繪項目測繪過程中出現的問題，對控制海洋測繪數據質量的關鍵環節進行研究，從利用3S技術、水位控制測量、水位控制資料整理、水下地形測量、數據處理與數據入庫等方面提出方法，以提高海洋基礎測繪成果質量。

一、浙江省海洋基礎測繪概況

根據國家海洋發展戰略目標，打造“一核兩翼三圈九區多島”為空間布局的海洋經濟大平臺，即以寧波—舟山港為核心。浙江省舟山群島新區海洋基礎測繪(二標段)區域概略位置為121°51′19″E—122°47′49″E，30°06′55″N—30°47′56″N(如圖1所示)。測區范圍西起岱山縣高亭鎮魚腥腦島，東至普陀區東極鎮東福山島，南起定海區干覽鎮西碼頭港，北至岱衢洋中部。測區分別是1∶10 000比例尺的約1269 km2區域、1∶25 000比例尺的約184 km2區域及1∶2000比例尺的54 km2區域。

水文特性：港內潮汐類型為正規半日潮和非正規半日潮兩種，最大潮差超過4 m，潮流基本呈往復流，平均漲潮流速一般為1.03～1.54 m/s，最大可達2.06 m/s。平均落潮流速一般為0.77～1.08 m/s。舟山海域屬臺風、風暴潮、山體滑坡等多種災害多發區域。

圖1　二標段各區塊位置分布

二、水位控制測量

1. 水位站布置

根據水位控制技術要求及水位站選址原則，結合本測區海域地形特征，測量期間在岱山高亭、浪洗電廠、定海小沙、大長涂、廟子湖、大漁山及大衢山水位站等地方設置了7個水位站，見表1。

表1　各水位站位置一覽表

2. 水位站高程

根據要求，每個水位站應埋設工作水準點和主要水準點標志各一個。岱山高亭、定海小沙、浪洗電廠及大長涂水位站附近有高等級的水準點，統一采用現有水準點作為本項目的主要水準點，它們的工作水準點高程通過與主要水準點聯測獲得。廟子湖水位站工作水準點的高程采用同步傳遞法確定，廟子湖站主要水準點被設置在碼頭的后緣，其高程通過與工作水準點聯測獲得。所有水準聯測都按照四等水準測量的要求進行。

3. 水位觀測資料整理

水位觀測采用自記水位計，記錄間隔為5 min，記錄水位值為每30 s的平均水位。得到的原始水位值需進行氣壓改正及高程改正，從而得到1985國家高程基準(二期)下的水位值。通過分析計算，得到各相鄰水位站之間的潮高及潮時關系(見表2)。最大潮時差出現在廟子湖站與大衢山站之間，時差值為67 min；最大潮高差出現在岱山高亭站與大漁山站之間，潮高差為0.49 m，符合規范要求。

表2　相鄰水位站潮高及潮時關系統計表

三、水下地形測量技術方法

1. 測線布設原則

主測深線方向應垂直等深線的總方向布設，主測深線間隔為圖上1.5 cm，測點間距為圖上0.8 cm，深槽和地形變化劇烈地段適當加密。對狹窄航道，測深線方向可與等深線成45°角。在下列情況下，布設測深線的要求為：

1) 沙嘴、岬角、石陂延伸處，一般應布設輻射線。如果布設輻射線還難以查明其延伸范圍，則應適當布設平行其輪廓線的測深線；重要海區的礁石和小島周圍應布設螺旋形測深線；鋸齒形海岸，測深線應與岸線總方向成45°。

2) 測線間隔的確定應顧及海區的重要性、海底地貌特征和水深因素；原則上，主測深線間隔為圖上1.5 cm。對于需要詳細探測的重要海區和海底地貌復雜的海區，測深線間隔應適當縮小。螺旋形測深線間隔一般為圖上的0.25 cm；輻射線間隔最大為圖上1.5 cm，最小為0.25 cm。

3) 檢查線的方向應盡量與主測深線垂直，分布均勻，并要求布設在較平坦處，能普遍檢查主測深線。檢查線總長不少于主測深線總長的5%。

2. 導航定位

定位采用信標(星站)差分GPS系統，測試結果及統計情況見表3。

表3　差分GPS系統測試定位數據統計表

定位中誤差最大為±0.47 m，表明GPS定位精度符合本次測量定位要求。測試定位數據位于0.5 m半徑范圍內，表明GPS穩定性良好。

3. 潮間帶測量

對于海島周邊潮間帶區域，半潮線以上部分采用地形測量方法實施，斷面線的間距為圖上2～3 cm；半潮線以下部分采用水深測量方法實施，水深測量和地形測量應有必要的重疊區域，由水深測量獲得的高程與地形測量獲得的高程互差絕對值應不大于0.4 m。

4. 特殊地形(地物)探測

特殊地形(地物)主要指測區影響船舶航行安全或對海底地形有較大改變的干出礁、暗礁及沉船等。通過查閱現有海圖及島礁志等文獻資料，確定測區內特殊地形(地物)分布情況及其已知高程值并錄入到導航底圖中。外業實施時，對特殊地形(地物)要進行加密測量。對于暗礁，盡可能測得其最淺點水深。對于露出水面的干出礁，還進行了拍照記錄。最終整理得到本項目測區內特殊地形(地物)112處，其中包括干出礁69個、暗礁43個。

四、數據處理與數據入庫

1. 水深數據整理及高程計算

根據測深儀打印模擬記錄校對計算機采集的數字化記錄，改正假信號、誤跟蹤等數字化錯誤記錄，對波浪引起的粗差進行平滑處理，并對定位點之間的特殊水深點進行內插。測深儀記錄的是瞬時海面下的水深，需對測深數據進行水位改正，換算到1985國家高程基準(二期)起算的深度。水位改正采用三站時差法，根據水位站的位置關系及潮波傳播方向，將7個臨時水位站劃分成7個三角網格，在每個三角網中通過最大相關計算求出組成該三角網的3個水位站之間的潮時差。對于三角網中的任意水深點，通過空間平面關系計算該任意點相對于3個水位站的時間延時，從而得到對應時刻3個水位站的水位值，再利用空間平面關系，便可得到該任意水深點的水位改正值。

2. 測深精度分析

在程序計算時，取相交的主測線和檢查測線數據(見表4—表6)，計算其交點作為深度互差對比重合點，該點主、檢測線水深由對應測線上前后兩秒實測水深通過線性內插獲取(通常前后兩秒之間的定位距離約為3～5 m)。

3. 深度誤差分析

根據《水運工程測量規范》，在不考慮平面位移的情況下，由水深測量主測線及檢查測線重合點水深中誤差計算公式得知，本項目水深不大于20 m的主、檢測線重合點共3011個，中誤差為0.16 m；大于20 m的重合點共1943，中誤差為0.007H，滿足規范要求。

4. 數據入庫

為確保入庫資料的可靠性，在入庫前對相關入庫數據進行質量檢查，包括數據精度檢查、屬性精度檢查、要素完整性檢查、邏輯一致性檢查、接邊檢查及其他，以合理表示數據要素，正確注記文字，分類分層無誤，確保圖符表達的正確與圖飾的美觀。在遵循制圖規范的基礎上，做到表示準確、接邊無誤、構面完整、關聯正確，特別在內業編輯時注意各類地物之間的相應關系。

表4　主測線和檢查測線比對情況

表5　重合點比對結果(H≤20 m)

表6　重合點比對結果(H>20 m)

1) 為了保證以上要求的實現，所有編輯嚴格按照操作規范執行，保證所有要素符號都有匹配的要素編碼及相關的要素基本屬性(層、線型、顏色、寬度)。

2) 點狀獨立地物用帶編碼的空間點來表示；連續、完整的線狀地物，用帶編碼的多段線來表示；封閉的面狀地物，用帶編碼的封閉多段線來表示。

五、結論與建議

1) 測區所在舟山海域島礁密布，海岸線以陡崖和人工岸線為主，實際測量過程中很難測到1985國家基準二期的0 m線。根據測區范圍設置要求，遇人工堤壩或巖石陡崖時則完整測繪至人工堤壩或巖石陡崖即可。在地形復雜地區，由于受比例尺限制，實測數據點無法完整反映地形變化，由計算機繪制生成的等值線走勢可能存在與實際地形不一致現象，需要根據周邊島礁分布及潮流走勢，通過人工判斷編繪等值線，建議加陸域航攝圖件的加快推進。

2) 外業測量前應盡可能通過搜集現有資料(如現有海圖、島礁志書等)確定測區內特殊地形地物的概位，以便在外業過程中進行有針對性的測量。在外業測量過程中，由于單波束測深很難真正測到特殊地形地物的最淺點，為了與現有資料保持一致，特別是與現有的海圖保持一致，建議在成圖階段引入海圖中特殊地形地物的最淺點，防止因漏測導致特殊地形地物的不完整及對航行安全的影響。

參考文獻：

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[11]郭英起,張振海,王楊.建立GPS控制網觀測方案優化的研究[J].測繪工程，2011,20(3):12-14.

中圖分類號：P229

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)04-0064-04

作者簡介：項謙和(1977—)，男，博士生，教授級高級工程師，主要研究方向為海洋測繪、大地測量、地籍測量。E-mail: 215187606@qq.com

收稿日期：2015-12-10

引文格式： 項謙和，陳春雷，項似林. 論海洋基礎測繪數據的質量監控——以浙江省為例[J].測繪通報，2016(4)：64-67.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0122.