海洋测绘技术范文

导语：如何才能写好一篇海洋测绘技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词 海洋；测绘；CCD技术

中图分类号P2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）122-0087-02

CCD技术在海洋测绘中的应用，可以采用远程图像传输监测技术对海洋的图像进行数值化处理，能够有效把握流水的速度和方向，当海洋在温度较低的情况下形成聚集冰块时，利用CCD技术可以拍摄流冰的密度和类型，这种技术为海洋监测提供了科学的依据。

1 CCD技术概述

1.1 CCD技术的具体特点

CCD技术具有较高的分辨率，在使用过程中噪音较低，具有较高的敏感度。使用这种技术进行测量不会限制到测量人员的动作范围，线性曲线较好，进行光电转换的效率相对较高，在微光下可以正常进行测量和摄像。此外，其本身的体积较小，方便测量过程中的操作，具有光谱响度广、测量精度高等特点。在应用的过程中不会引入附加误差。

1.2 CCD技术的工作原理

CCD技术是一种半导体的表面器件，其存储和传递信息的形式主要是以电荷包进行传递，主要组成部分是许多以阵列方式排成的MOS电容器。每个MOS电容器都可以作为一个光敏元，工作时利用光射到MOS电容器的作用使得一部分电子被吸收到势阱中，势阱中的电子会以光的形式注入电荷，通过电子数目的多少可以反映出光的强弱，不同强度的光线说明了图像明暗程度的不同，利用MOS电容器在一定程度上能够实现信号的转变，主要是由光信号向电荷信号转变。将MOS电容器中的光先注入到电荷中，然后使用特殊的仪器取出部分进行检测，对这些光进行处理就可以得到视频和图像等信息。注入到电荷的光还要按照一定的形式进行计算，以确保注入程度能够满足测量的具体要求。

1.3 CCD器件的主要种类

CCD器件的分类方法有多种，从海洋测绘应用角度可以将其分为两种，即线阵和面阵，其中线阵CCD主要指的是光敏元以线形方式进行排列。可以将线型分为两种，一种是直线型，另一种是曲线型。典型的线阵CCD器件有TCD1206UD，组成部分是2160个沿直线排列的光敏元，这些光敏元阵列的总体长度为33mm。此外，CCD器件中还具有环行线阵CCD，主要由720个光敏元组成，具有说明性的环行线阵CCD是PO072B，每个光敏元中的光电二极管均匀分布在圆周的上面，光敏元所占的角度是0.5度。从形式的排列上看除了线阵CCD以外还有面阵CCD，主要是以面的形式进行光敏元的排列。面阵CCD可以直接接收二维光信息，主要的代表物体是TCD5130AC，这种设备具有较高的有效像元数和较大的像敏面积。

2 CCD技术在海洋测绘中的应用

2.1 CCD技术在海洋水下摄像中的应用

在海洋测绘过程中，需要对海洋下面的具体物体进行图像采集时，可以使用CCD面阵进行图像采集工作。这种技术开始于20世纪80年代，产生于外国的海洋物质研究，首先是美国等一些国家在载人潜水器上面安装摄像机对水下的情况进行勘探，实施水下救生等作业，取得了较大的成果，曾经在4000m深的海洋发现了稀有矿物。之后是墨西哥石油泄漏事故的发生，英国的一些海洋勘测人员使用水下摄像机对海底的具体情况进行拍摄，监督石油泄漏情况，通过勘探和摄像制定了有效的堵漏方案，并将制定的方案实施。随着水下摄像的发展，我国的水下考古人员也利用摄像机进行水下考古作业。起初使用这种技术时受到多种因素的影响，无论是照明度还是分辨率的影响都使得水下摄像没有较好的清晰度。

2.2 CCD技术在海底地质取样中的应用

CCD技术在海底地质的取样调查中起着较为重要的作用，是海底调查的重要手段。传统的取样中取样器不具备摄像功能，取样人员在取样过程中通常是根据自身的知识或测量仪器等具有声音的设备对海底的深度进行判断，使用这种方法虽然可以对一些地质构造较为复杂的地区进行采样，也可以对一些特定的目标区域进行采样，但是在采样过程中不可避免地会因操作不当导致采样器出现不同程度的损坏。由于CCD技术具有一定的可视性，在采样过程中可以避免不可控盲采事件的发生，可以清楚地看见采样点的位置和原始样本的附存情况，对采样过程中海底出现的动静也能够观察清楚。对于海底表层难以进行取样的物质不需要取样，可以通过视频拍摄的方式观察，从而精确判定它的地质类型。当研究人员需要获得深度的海底样品时，可以通过拍摄的视频操控取样器，有效提高海底作业的

效率。

2.3 CCD技术在水准点联测中的应用

CCD器件上具有电子水准仪，可以对水准点进行测量。电子水准仪是在自动安平水准仪的基础上发展的，这种水准仪上面具有条码标尺，在测量过程中可以将望远镜对准条码标尺。标尺的条码具有两方面的作用，一方面可以通过分光镜在光电传感仪上成像，另一方面可以在望远镜分化板上成像，通过对这些形成图像进行处理，可以自动给出标尺的读数，最后实现自动测量。

2.4 CCD技术在潮水测量中的应用

CCD技术可以对潮水进行测量，主要方法是在水中竖立特制水尺，在海岸边固定光学测量仪器，定时对水尺和海面图像进行摄像，使用自动识别的功能可以对海面上的水尺位置进行判别，从而得到出水位。在测量过程中采用的水尺和电子水准仪的条码不同，主要是为了清楚地识别测量图像。使用这种技术关键是对水尺和水面进行识别，对水尺的识别属于静态图形的识别，主要是对尺码图形的迅速识别，然后得出码单元的像素值。而水面识别属于动态识别，通过水面和水尺的灰度差识别多种图像。

3结论

在海洋测量中，由于受到不同使用环境和检测目标的影响，测量图像在处理过程中也会有所不同，CCD技术可以对各种测量图像自行处理，来获取图像的特征和需要的要素。现阶段大多数的CCD技术在测量过程中可用来监视水中的各种动态，人眼直接对各种图像进行监视，来辅助测量工作的实施，但获取的信息是的一定限制的。在侧量过程中还需要根据实践经验来完善这种技术，使其能够满足全天候连续作业的要求，在以后的测量中发挥更好的作用。

参考文献

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关键词：遥感技术；特点；海洋测绘；应用

遥感是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。遥感（Remote Sensing），从广义上说是泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体的信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的技术。通常遥感是指空对地的遥感，即从远离地面的不同工作平台上（如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等）通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。遥感方式有主动式和被动式两种，主动式遥感先由遥感器向海面发射电磁波，再由接收到的回波提取海洋信息或成像。被动式遥感的传感器只接收海面热辐射能或散射太阳光和天空光的能量，从中提取海洋信息或成像。当前，遥感形成了一个从地面到空中，乃至空间，从信息数据收集、处理到判读分析和应用，对全球进行探测和监测的多层次、多视角、多领域的观测体系，成为了获取地球资源与环境信息的重要手段。

一、遥感技术的特点

遥感作为一门对地观测综合性技术，它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要，更有其它技术手段与之无法比拟的特点。遥感技术的特点归结起来主要有以下几方面：

（1）可获取大范围数据资料。遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，可及时获取大范围的信息。一张陆地卫星图像，其覆盖面积可达3万多平方公里。这种展示宏观景象的图像，对地球资源和环境分析极为重要。

（2）能动态反映地面事物的变化。遥感探测能周期性、重复地对同一地区进行对地观测，这有助于人们通过所获取的遥感数据，发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化。同时，研究自然界的变化规律。尤其是在监视天气状况、自然灾害、环境污染甚至军事目标等方面，遥感的运用就显得格外重要。

（3）获取信息的速度快，周期短。遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。

（4）获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。

（5）获取的数据具有综合性。遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据，这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象，宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布，真实地体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之间的关联性。

（6）获取信息的手段多，信息量大。根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。

目前，遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。在未来，预计遥感技术将步入一个能快速，及时提供多种对地观测数据的新阶段。遥感图像的空间分辨率，光谱分辨率和时间分辨率都会有极大的提高。其应用领域随着空间技术发展，尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透，将会越来越广泛。

二、遥感技术在海洋测绘领域的应用

海洋遥感技术主要包括以光、电等信息载体和以声波为信息载体的两大遥感技术。海洋声学遥感技术是探测海洋的一种十分有效的手段。利用声学遥感技术，可以探测海底地形、进行海洋动力现象的观测、进行海底地层剖面探测，以及为潜水器提供导航、避碰、海底轮廓跟踪的信息。

海洋遥感主要应用于调查和监测大洋环流、近岸海流、海冰、海洋表层流场、港湾水质、近岸工程、围垦、悬浮沙、浅滩地形、沿海表面叶绿素浓度等海洋水文、气象、生物、物理及海水动力、海洋污染、近岸工程等方面。遥感监测己成为海洋及海岸带主要的监测手段和信息源。

利用传感器对海洋进行远距离非接触观测，以获取海洋景观和海洋要素的图像或数据资料。海洋不断向环境辐射电磁波能量，海面还会反射或散射太阳和人造辐射源（如雷达）射来的电磁波能量，故可设计一些专门的传感器，把它装载在人造卫星、宇宙飞船、飞机、火箭和气球等携带的工作平台上，接收并记录这些电磁辐射能，再经过传输、加工和处理，得到海洋图像或数据资料。

海洋的各种经济和军事活动，都需要获取及时、准确的海面现场数据。高频地波雷达以探测距离远、面积大，并能超视距、全天候探测海面等优越性，被广泛应用在世界海洋经济活跃的重要区域。利用卫星高度计资料进行潮波分析、海洋风浪场、重力场、海洋大地水准面、全球气候变化等研究；应用合成孔径雷达（SAR）信息进行海底地形、海洋内波、海浪方向谱等研究；以光学和微波遥感信息为主，通过多源信息复合技术建立海流、海面风场分析方法和模型；我国在以上海为中心的长江三角洲外缘，舟山群岛的朱家尖和象山分别建立了两个高频地波雷达站，夜以继日地观测两站连线以东四万平方公里海面风、浪、流的数据。

风力、波浪、潮流等是塑造海洋环境的动力，利用RS，GPS 等现代海洋观测技术可以大范围快速、准确、直接地获得海洋动力信息，对于海面风场观测，遥感所获得的海面风数据一般是距海20nm 处的观测资料。这些资料的取得有助于台风大风预报和波浪预报。对于海浪观测，可以通过合成孔径雷达反演波浪方向谱或者可以通过动力模式来解决表面波场问题；对于海流观测，海洋中的海流主要受风力、引潮力和密度分布不均匀所驱动。测流主要使用雷达高度计，目前已联合使用卫星定位装置、数据采集系统和海流浮标，取得了有价值的资料。

21 世纪是人类开发利用海洋的新世纪，随着对地球认识的不断深化，海洋的作用越来越被人们所认识。我国东临太平洋，是世界上重要的海洋国家之一。利用遥感技术合理开发利用海洋资源，切实保护海洋生态环境，对于实现海洋资源、环境的可持续利用和海洋事业的协调发展，具有重要的意义。■

参考文献

[1]陈洪云，翟国君；海洋测绘进展评述[J]；海洋测绘；2004年01期

[2]黎刚；环境遥感监测技术进展[J]；环境监测管理与技术；2007年01期

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关键词：GPS；海洋测绘；应用；发展

Abstract: Marine surveying and mapping is a branch of the science of Surveying and mapping. From the name of the branch, we can clearly know, object of marine surveying and mapping is the sea. Marine surveying and mapping not only to acquire and display these elements of their location, nature, form, also includes the relationship and development between them, such as the relationship between the channel and the reef, lighthouse, harbor construction progress, current, temperature and seasonal changes. It is a basic and advanced work, all maritime activities cannot do without the marine surveying and mapping security, especially in developing marine, and utilize the ocean today, more and more important role in marine surveying and mapping. Important differences due to ocean area and the area of land natural phenomenon is the distribution of moment of water movement, there is obvious difference between the land surveying and mapping method and its mapping method, so the terrestrial waters of rivers and lakes of Surveying and mapping, usually included in marine surveying and mapping.

Key words: GPS; marine surveying and mapping; application; development

中图分类号：P228.4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

一、海洋测绘的早期发展

海洋测绘大致可分3个阶段：①20世纪30～50年代中期，开始对海洋进行地球物理测量，包括海洋地震测量、海洋重力测量等。这阶段利用回声探测数据绘制海底地形图，揭示了海洋底部的地形地貌；利用双折射地震法获取大洋地壳的各种地球物理性质，证明大洋地壳与大陆地壳有显著的差异。②1957～1970年，实施了国际地球物理年（1957～1958）、国际印度洋考察（1959～1965）、上地幔计划（1962～1970）等国际科学考察活动，发现了大洋中条带磁异常，为海底扩张说提供了强有力的证据，揭示了大洋地壳向大陆地壳下面俯冲的现象，观测了岛弧海沟系地震震源机制。③70年代以后，广泛应用电子技术和计算机技术于海洋测绘中。

二、GPS技术在海洋测绘领域的应用

海洋测绘主要包括海上定位、海洋大地测量和水下地形测量。在海上定位和水下地形测量中都有GPS技术的应用。

1.GPS技术应用于海上定位

海上定位是海洋测绘的重要工作，在海上作业如果不知道自己的具置，那将是一件不可想象的事情。海上定位通常是通过定位系统，确定船只的具置和方向，主要是用于船只导航，同时也是海洋测绘中不可或缺的工作。GPS技术在海上定位的应用主要包括海面定位和水下定位，水下定位主要是用于水下地形测量。

为了能够获得比较好的海上定位精度，是采用GPS接收机与船上的导航设备组合起来进行定位。例如，在GPS伪距法定位的同时，用船上的计程仪（或多普勒声纳）、陀螺仪的观测值联合推求船位。对于近海海域，还可采用在岸上或岛屿上设立基准站，采用差分技术或动态相对定位技术进行高精度海上定位。利用差分GPS技术可以进行海洋物探定位和海洋石油钻井平台的定位。进行海洋物探定位时，在岸上设置一个基准站，另外在前后两条地震船上都安装差分GPS接收机。前面的地震船按预定航线利用差分GPS导航和定位，按一定距离或一定时间通过人工控制向海底岩层发生地震波，后续船接收地震反射波，同时记录GPS定位结果。通过分析地震波在地层内的传播特性，研究地层的结构，从而寻找石油资源的储油构造。根据地质构造的特点，在构造图上设计钻孔位置。利用差分GPS技术按预先设计的孔位建立安装钻井平台。

GPS技术在海洋测绘中的海上定位中的重要性不可忽视，海洋测绘的大量测量工作都要用到海上定位的数据。

2.GPS技术应用于水下地形测量

水下地形测量是海洋测绘的最基本的工作之一。由于海域辽阔，海上定位颗根据离海岸距离的远近而采用不同的定位方法，如光学交会定位、无线电测距、GPS卫星定位等。

水下地形测量主要是海道测量，海底控制测量是确定海底点的三维坐标或平面坐标，而水下地形测量还需要利用水声仪器测定水深。对于近海领域，采用在岸上会岛屿上设立基准站，采用动态相对位技术进行高精度海上定位。在船上安装差分GPS接收机和测深仪。测量船按预定航线利用差分GPS导航和定位，测深仪按一定距离或一定时间按照事先设定自动向海底发射超声波并接受海底的发射波，同时记录GPS的定位结果和测深数据。定位测量和水深测量的数据都有了之后，就可以利用这些电子手簿和计算机、绘图仪等组成系统，测绘水深图和水下地形图等。

三、GPS技术在海洋测绘领域的应用中出现的问题及解决方法

1.出现的问题

由于GPS技术是由美国军方制作并控制的，因此我们在使用GPS数据时就要考虑到数据的真实性和数据的实用性。美国军方可以随时修改我们使用的数据，如果数据不准确一切工作都没有任何用途。

另一方面，由于GPS定位系统是基于美国军方的国家战略研发的，所以其对外开放的彻底性还有所保留，加上整个系统本身研发时的局限性和民用领域的不断延伸，所以同其他测量手段一样，GPS测量误差也不可避免，因此在进行海洋测绘的时候需要注意出现的误差。

2.解决方法

在数据使用的问题上，我们目前还没有什么卫星定位系统可以和GPS卫星定位系统相比，不论是我国的北斗系列，还是GLONASS 全球导航卫星系统或Galileo系统总体功能现在都无法与GPS相比，因此我们要在研发新的系统的同时，还是要使用GPS的数据来解决我们目前的一些问题。

对于GPS测量时产生的误差，我们应该分析产生误差的原因，一般出现的都是系统误差。对于这些系统误差，我们不可避免，因此只能通过一些参数来进行数据结果的修正。另外，还有一部分误差是我们在进行数据转换的时候产生的。因为GPS卫星定位系统采用的是WGS-84坐标系统，而在我们国家一般使用的是北京54坐标系统，因此在使用GPS数据时就需要进行坐标系之间的转换。由于不同的地方的转换参数不同，因此坐标系之间的转换是一项浩大的工程，在转换构成中就会产生一些误差，对于这些误差我们也只能尽量避免。只有这些误差都减小了之后，我们进行海洋测绘的工作才能做的更精细，数据才能更准确。

四、海洋测绘学的新进展

1.海道测量。在海洋测深过程中，为解决回声测深仪波束角效应使记录的测深图像失真问题，提出了波束角效应的改进模型及其改正算法。针对多波束测深数据集，采用改进的距离反比权重算法和多细节层次模型技术来建立海底数字地形模型（DTM）。应用双频GPS动态后处理高精度定位技术建立了一套完整的GPS无验潮海洋深度测量作业模式，显著提高了水深测量成果的精度。

2.海洋重力场与磁力场测量。有关海洋重力的确定，首先研究了建立我国陆海新一代平均重力异常数字模型问题：基于重力场的频谱理论，给出了扰动引力在全球平均意义下的功率谱表达式；推导了垂线偏差同大地水准面差距偏导数的转换公式；推导了水平重力梯度边值问题的级数解。

对海洋磁力测量的研究，从磁偶极子磁场出发，推导出一个简单的测线间距计算公式。基于磁力线定义和均匀磁化球体周围的磁场分布，推导出一个简单的磁力线簇公式。以陆用地磁日变站为基础，结合DGPS系统和浮标技术，自行设计开发数据实时采集与传输系统。采用布设海底地磁日变观测锚系的技术方法，解决了远海区磁测日变改正观测资料问题。

3.空基海洋测绘技术。首先是重点研究了利用有理函数模型实现高分辨率卫星CCD影像的单片定位的方法；其次是提出了一种遥感图像半自动提取建筑物的方法；第三是提出了一种基于多分辨率小波高频特征系数的高光谱遥感影像亚像素目标识别方法；第四是针对IKONOS高分辨率卫星影像处理中的不适应性，提出一种更为精确细致的图像融合方法——自适应小波包分析法；第五是从测高卫星飞行轨道的规律出发，提出了采用“距离加权平均”计算正常点海面高的新方法；第六是研究了观测卫星的选择对基线解算质量的影响，提出了提高基线解算质量的人工选星的基线处理方法。

4.海图制图与海洋地理信息工程。首先是提出了基于Circle原理和“优胜劣汰”思想的地图综合新算法；其次是探讨了数字测图中的坐标变换方法，总结了一套作业思路和方法；第三是提出了基于Flash技术制作多媒体电子地图的解决方案及实现过程；第四是研究了一种由计算机自动生成Delaunay三角网的增点生长构造法；第五是实现了MapInfo图形数据在IE中的显示与浏览，从而验证了用VML实现地理空间数据可视化的可行性。

五、结束语

GPS技术已经广泛应用于各个领域，在海洋测绘领域也不例外。对于海上定位，海洋的水下地形测量，GPS技术发挥了很大的作用，我们使用GPS技术让我们在海洋测绘领域的成果更进一步，建立了海洋测量平面控制网。GPS技术的引进改变了传统的测量方法，节省了很多人力物力。

参考文献：

[1]朱道璋.浅析GPS测量的误差及应对措施[J].江西省水利规划设计院.2006.

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关键词：海洋测量结果；降低误差；措施

中图分类号：K928文献标识码： A

引言

随着人们对于海洋这一领域的深入研究，涉及海洋领域的工程项目也就变得越来越多。其中如果海洋测量时误差过大，就会造成海洋工程在具体的施工过程当中的工作任务量大大增加，工程的成本大大增加。怎样降低海洋工程测量结果的误差数值，已经日益成为海洋工程测绘工作中的关键性问题。海洋测绘工作内容主要地包括以下几点，海上定位工作、海洋的大地测量工作和水下的地形测量工作。海上定位一般指的是在海上对船位进行定位的工作。海洋 测量包括在海洋的广大范围中布置大地控制网络，并进行相关海洋的重力测量工作。在这一基础上开展水下的地形测量工作，水下地形图的测绘工作，海洋大地的水准面的测定工作。伴随人类对于地球科学的研究的不断地发展，对于海洋领域的综合性研究也变得越来越深入，海图测绘面积越来越大，水下地形测量直达深海区域，海底滩涂的测绘已经涉及到近岸的浅海地区，港口的工程施工与港口的清淤工作以及航道的测量工程也变得越来越多，随之而来的对于海洋的测量工作中精度的要求也已经变得越来越高。造成海洋测量结果误差的原因，已经成为了海洋测绘工作者十分关注的问题。

一、在海洋领域进行测量导致误差的原因

现代的海洋测量工作的特点显著，不仅具有与现代的陆地地形的测量工作共有的特点，比如精度高、自动化程度高和效率高等，而且它还拥有自身独有的特点，比如全天候的特点、测量作业呈现连续性的特点、误差源十分复杂的特点、测量时的环境复杂多变的特点、由于海底地形是无法用肉眼直接看到的，因而难以直观掌握相关实际情况的特点、测量的性质是属于水下声波进行探测，因此使用较多的是水下超声波方式进行探测的特点、观测时会产生大量测量数据的特点等。

海洋测量误差的内容主要包括船只因素造成的误差、船速因素造成的误差、潮位观测因素造成的误差、声速误差与仪器误差等。

仪器误差是指由于测量所采用的仪器在性能上的差异而导致的误差或由于对探测仪的装配不当等所造成的误差。由于探测仪自身在性能上的差异而导致的误差是指探测仪在使用过程中，或是在多次的探测仪的使用过程中，由于电压电池的换挡因素与降低因素、元器件老化因素等所造成的在转速与声速方面的变化，因此对于水深的测量在精度上所产生的一定影响。与此同时，由于型号的不同和使用程度的不同，相关探测仪对于反射声波加以接受时的敏捷度也是有所差异的。不仅如此，当与水草介质、杂物介质、泥浆介质等相互碰撞时，也会导致水深数据的虚假，于是对于测量的真实度与精度也是都会造成影响的。

声速误差是指走航式的水深测量会依据声波来对深度加以测量的误差。这类误差是由于当声波在水中进行传播时的速度将会对水深的精度方面的测量工作造成较大的影响而导致的。

潮位观测误差是指水深测绘所得到的结果是通过理论上的这一区域最低的潮位的信息，应当把外业所测绘的数据计算到最低的潮位面上，因此，在对潮位加以测绘工作时的准确程度将会对水深测绘的精度而产生影响。

船速误差是由于探测仪的自身的工作原理而造成的，因此探测仪会在水面上朝着海底的方向来发射出声波，声波当触碰到了介质面而进行反射过程时，会被换能器来接受，依据接收到的时间原因、声速原因等，来推测地得出这一位置的水深。因此水深测绘本身是动态性质的一种测绘，而当水深比较大的环境条件下，声波在接受与发射间会产生时间差，在产生的时间差内，船只却早已航行出了相当的一段距离，因此才会产生这类误差。

船只原因同样会对最终测绘所得的精度造成很大的影响，在对水深地形进行测绘工作时，船型与船的大小将会使得测绘工作形成很大的影响。假如船只的体积太大，那么其在工作时就很容易产生搁浅现象，并且相应的船只在吃水方面会太深，对浅水带附近的数据无法有效的测绘。假如船只太长，在运行过程中的灵活性会受到一定的影响，很难按照预先设定的方式进行测绘。假如船只短，船体进行回旋的半径就很小，在拐弯与掉头的过程中，就会具有很大的灵活性。近年来，海上活动与人工饲养十分频繁，在测绘的过程中，船只受到障碍物的影响，也会产生测绘误差。

在实际使用无验潮方式进行水深测绘时，测绘结果精度会由于船体的摇摆、采样速率、同步时差及RTK高程的可靠性等原因造成的误差的影响，这些误差远远大于RTK定位误差，从而成为无验潮方式水深测绘精度提高的瓶颈原因。

二、降低海洋测绘结果误差的措施

假如海洋测绘的误差程度较大，会使海洋工程在施工过程中的工作量增加，增加工程的成本。为了降低海洋测绘结果的误差，应当对测探仪来进行定时的检查工作，选用有模拟记录的专业测深仪来进行操作，在工作的过程当中选用的船体应当满足灵活性和适宜性的具体需求，从而确保在外作业得以有效地进行。与此同时，由于考虑到气象原因对于船只的具体影响，当进行探测工作时，防止波浪对于测绘工作的准确程度的不必要的影响。

为了最大限度地降低测绘结果中的误差，当进行探测工作时，应当依据电池电压所产生的变化，来对声速、吃水线与正零线来进行选择工作，如果水深已经深于十六米时，应当对测探仪的换挡工作加以误差检验。在成图以前，应当把电脑所采集的数据与模拟记录的数据加以验证，从而减少假水深所产生的危害，并且要进行必要的改正工作。而在对于换能器加以安装时，应当首先使得全体的船员都上船，并要使船体尽可能地确保平衡与稳定，然后再对换能器加以固定，并努力地调整好其吃水的深度，从而确保换能器在吃水上的准确与稳定。

为了最大限度的降低测绘误差，测绘前，先要确定测区范围与测图比例尺，设计图幅，准备图板与展绘控制点，布设测深线与验潮站，以及确定验流点与水文站的位置。测绘时，测绘船沿预定测深线连续测深，并按一定间隔进行定位，同时进行水位观测。测绘中要确定礁石、沉船等各种航行障碍物的准确位置，探清最浅水深及其延伸范围。同时还要进行底质调查，测定流速与流向，以及收集水温与盐度等项资料。取得水深的原始资料后，要对它进行各项改正，检查成果质量，最后绘制出成果图板。

RTK高程用于测绘水深，其可靠性问题是倍受关注的问题。在作业之前可以把使用RTK测绘的水位与人工水准观测的水位进行比较，判断其可靠性。为了确保作业精度，可从采集的数据中提取RTK高程信息绘制水位曲线。根据曲线的平滑程度来分析RTK高程有没有产生个别或部分点出现急剧升高或降低的情况，然后使用修正的方法来改正个别高程存在错误的点。

对于声速误差，在进行测探之前，应该对测深器的数值进行测定，因此设置声速值的水平会对测深数据的精确性产生较大的影响，一旦出现了声速值设置不合适的问题，很容易使测深的结果变浅或者变深，假如没有通过其它的方式进行检验，很难对系统误差进行发掘。

对于采样速率及延迟造成的误差，可以在延迟校正中加以修正，修正量可在斜坡上往返测绘结果计算得到，也可以采用以往的经验数据。船体摇摆姿态与动态吃水的修正，可用电磁式姿态仪修正船的姿态。船的航向、纵摆与横摆等参数都可以通过姿态仪输出，借助专用的测绘软件可以修正这些参数。

结束语

随着社会发展对水下地形测绘要求的提高，传统单波测深仪已经无法满足日益增长的新需求，多波束水深测绘技术的出现带来了海洋测绘技术的一次重大变革。多波束测绘技术的发展与海图数据库的建立，将会对数据库产品化产生重大影响，使得海洋测绘产品化的时间得以有效缩短，并能提高海洋测绘产品的多样性。卫星定位、声波测深、激光测深、遥感探测等技术的不断发展，使得海洋测绘已越来越向现代化、高效率、高精度发展，测绘误差得到了极大的降低。

参考文献

[1]郑克斌,翟国君,赵立霞.海洋测量成果质量控制的探讨[J].海洋测绘,2014,(2).

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关键词：测量技术，数 字化，信息化

中图分类号： TM930.9 文献标识码：A文章编号：

Abstract: this paper mainly introduces the traditional measuring the concept of learning and research objects, measurement of new technology global positioning technology GPS geographic information technology GIS remote sensing technology RS 3 S and digital photography in the measurement of the advantages and the new technology development in national economic construction of survey, design, construction and maintenance of the various stages of applications.

Keywords: measurement technique, number of words, information

随着科学技术的飞速发展 ，计算机 网络技术、卫星定位系统以及地理信息系统的运用使得现代测绘技术的作用领域不断扩大。目前，世界上已有多个国家实现了现代数字测绘技术代替传统的模拟测绘技术，数字化信息也正朝着网络化的方向发展，这标志着数字化时代已经来临。近年来，我国经济社会信息化水平不断提高，使得社会各个领域对数字化测绘产品的需求量也随之增加，数字化基础地理信息已经成为一种不可或缺的数字地理空间支撑条件。现在，我国正处于非常重要的发展时期，要进一步加强水利、交通、能源等基础设施的建设 以及自然资源的开发利用，这对测绘技术提出更高的要求，同时也提供了更广阔的发展空间。

1、传统测量学

传统测量学是研究如何测定地面点的平面位置及高程，如何将地球表面的地貌及其它信息测绘成图，如何确定地球形状和大小，并将设计图上的工程构造物放到实地上的科学 它的任务与作用包括测绘与测设两个方面 测绘是测定地球表面的自然地貌及人工构造物的平面位置及高程，并按一定比例尺缩放成图，供国防工程及国民经济建设规划设计管理和科学研究用，测设是将设计图上的平面位置和高程实地标设出来，作为施工的依据。

测量学按其研究的对象和应用范围可分为以下几门课程：

普通测量学，研究将地球表面局部的地貌及人工构造物测绘成大比例尺地形图的基本理论和方法的科学，这是测量学的基础。

大地测量学，研究地球表面区域的点位测定以及整个地球的形状大小和地球重力场测定的理论和方法的。

科学摄影测量学，研究利用摄影和遥感技术获取被测地表物体的信息，进行分析处理，绘制成地形图和数字模型的理论和方法的。

科学工程测量学，研究工程建设在规划设计、施工运行、管理等各阶段经行的测量工作的理论和方法的科学制图学，研究将地球表面的点、线经过投影变换后绘制成满足各种不同要求的地图。

2、 测量技术的发展

技术（GIS）遥感技术（RS）及数字摄影测量近些年来，伴随着科学的发展，测量科学也有着巨大的进步，现代数字化技术全球定位系统（GPS ）地理信息技术（GIS ）遥感技术（RS ）及数字摄影测量等各种新技术在测量学中得以研究和应用。

2.1 GPS技术

全球定位系统（GPS ）是美国军方在 1973 年开始发展的新一代卫星导航和定位军事系统，由分布在六个轨道上的21+3个卫星组成，民用限制使用。大约1983年开始用于解决大地测量问题，它的基本定位原理是依据用户和四颗卫星之间的伪距测量，根据卫星在适当参考框架中的已知坐标确定用户接收机天线的坐标信号由卫星发出，基本观测值是信号由卫星天线到接收机天线传播的时间间隔，然后用信号传播速度将信号传播时间换算成距离。按照原理，只要同步观测三颗卫星即可交会出测站的三维坐标 RTK实时动态技术是在 GPS基础上发展起来的，能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果，并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的 GPS定位测量方式，是 GPS应用的重大里程碑 RTK测量是将 l 台 GPS接收机安装在已知点上对 GPS卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去；流动站在对 GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也接收由基准站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量；流动站的GPS接收机再利用 0TF （运动中求解整周模糊度）技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置 RTK测量可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度快速地测定图根控制点界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次生成电子地图 同时，也可以根据已有的数据成果快速的进行施工放样，因此，RTK被广泛应用于图根控制测量，地籍房地产测绘数字化测图及施工放样等各种工作中。

2.2 RS技术

遥感（RS ）是不接触物体本身，用传感器采集目标物的电磁波信息，经处理分析后，识别目标物，揭示其几何物理性质和相互联系及其变化规律的科学技术一切物体，由于其种类和环境不同，因而具有反射或辐射不同波长电磁波的特性。遥感技术就是利用物体的这种电磁波特性，通过观测电磁波，从而判读和分析地表的目标及现象，达到识别物体及物体存在的环境条件的技术。

2.3 GIS技术

地理信息系统（GIS ）是在计算机软件和硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布及属性以一定的格式输入、贮存、检索、更新显示、制图和综合分析应用的技术系统，它是将计算机技术与空间地理数据分布相结合，通过一系列空间操作和分析方法，为地球科学，环境科学和工程设计，乃至政府行政职能和企业经营提供对规划，管理和决策有用的信息，并回答用户提出的问题。目前 GIS不仅发展成为一门较为成熟的技术科学，而且已经成为一门新兴的产业，在测绘 地质矿产、农林水利、气象海洋、环境监测、城市规划土地管理区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用。采用 GIS 数据库内外一体化测图扫描矢量化及全数字摄影测量等技术，为专业信息系统提供及时、准确、标准化、数字化的基础空间信息，以建立各类专业信息系统，从而实现管理的科学化、标准化、信息化。

2.4 3S 技术

3S技术的集成，是 GPS， RS， GIS技术的发展，并走向集成，是当前国内外的发展趋势在3S技术的集成中，GPS主要用于实时快速提供目标物的空间位置，RS用于实时快速提供地表物体及其环境的几何物理信息，以及它们的各种变化 GIS则是对多种来源时空数据的综合处理分析和应用的的平台。

2.5 数字摄影测量技术

数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法。航空摄影测量是大面积大比例尺地形测图、地籍测量的重要手段与方法，可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图产品全数字摄影工作站的出现，加上 GPS技术在摄影测量中的应用，使得摄影测量向自动化、数字化方向迈进随着全数字摄影测量系统的应用，摄影测量产品已经从影像图等向 4D产品转化，为建立各类专业的信息系统和基础地理信息平台提供了可靠的数据保证。

2.6地图学技术

现在，地图学已经朝着多层次 、多领域、多时态以及多功能的方向发展。遥感技术 、地理信息系统 技术、自动制图技术以及多媒体技术的发展使地图学的理论、技术和工艺发生巨大变化。地图学技术发 展的关键是如何把遥感技术和其他快速更新地图信息的手段结合，研发出实用化专题地图设计专家系 统、地图自动编辑制版系统以及地图信息分析应用专家系统 。

2.7海洋测绘技术

在海洋测绘方面，海洋测绘技术向着高精度、全覆盖以及全过程自动化的方向发展。利用卫星定位技术或卡尔曼滤波等方法可提高海洋测绘定位精度 ，研发航空航天遥感测深系统或高精度条带式测深系统来达到全面覆盖测量海洋信息的目标，进一步提高海洋测绘自动化过程，通过与海洋图自动制图技术的链接建立海洋图数据库，最终建立海洋测量信息系统。

3、现代测绘技术的作用

3.1在地理信息系统建设中起主导作用

地理信息系统 ( GI S )主要分为 2种，即基础地理信息系统和应用地理信息系统。现代测绘技术 主要为基础地理信息系统建设服务，同时为应用地理信息系统建设提供地理信息平台。GIS的重要内容是地理信息数据，必须依靠现代测绘技术获得良好的地理信息数据。因此，现代测绘技术在地理信息系统建设 中起主导作用。

3．2为城市信息化管理提供帮助

测绘成果是对自然地理要素和地表人工设施的形状 、大小 、位置以及属性等测定的结果，能为城市规划和土地管理等提供重要帮助。测绘资料是一个各等级控制点坐标和各种比例尺地形图，其含有极丰富和详细的地理信息，是城市信息化管理中有关地理信息的唯一来源。由于不同管理部门的职能不同，其对地理信息了解的详细程度的要求也不一样。例如，在城市里同一块区域，城市规划建设和土地管理 等管理部门需要信息量大且准确的较大比例地形图，因为其需要了解该区域建筑物的布局以及土地使用情况，而供电供水部门需要铺设管线，则需要细化到单体房屋类型和结构的地形图。

3.3满足人们对地理位置信息的需求

在现实生活中人们都使用过交通 图等地形图，表明地理位置信息已经成为人类生活的重要组成部分，而测绘资料是绘制地形图的基础，因为构建高质量地形图的关键必须依靠准确详细的测绘资料 。随着 GI S与光盘存储技术、可视化技术和多媒体技术的融合 ，以及与 GPS和遥感技术 ( RS)的集成，将使空间信息获取和处理更新速度大大加快 ，使人们能够对空间信息进行适时处理 ，例如进行车辆定位、手机定位等 ，从而极大地满足了人们对地理位置信息的需求。

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【关键词】测绘；发展；探测技术；应用

测绘学是一门关于地球空间信息的学科，是采用各种方法和手段研究空间对象的定位、描述和表达，动态变化与监测，并将所获得的各种空间信息进行加工、存储与处理，使之综合应用于经济建设、国防建设、科学研究、社会发展等各个领域中所形成的一门学科。测绘科学既是地球学科的重要分支，又是一门工程应用学科，她服务于各种工程建设，包括地面、空中、地下、水下各种民用工程、矿山工程、海洋工程、军事工程、环境工程、生态工程等领域。现代测绘科学研究的主要对象是空间信息，而以空间信息理论为核心的测绘学科，与地学、生态、环境、城建土地管理等相关学科都有密切的联系。现代测绘高新技术，往往是多种专业技术的综合系统，只有将各类知识融会贯通，构成有机的知识网络，才能适应现代科技相互交叉、渗透、移植的特点。测绘的范围从地面扩展到整个近地空间，加之通讯、计算机网络等信息技术，给测绘学的发展提供了广阔的发展空间。随着数字地球构想的实施，测绘学面临一个历史性的发展新机遇，传统的或现代测绘学将以地球空间信息学的新面目立于地球科学分支学科之林，以更强的活力向前发展。

现代测绘技术主要有：（1）空间测绘技术（2）航空、卫星重力探测技术（3）航空航天遥感技术（4）地图制图与地理信息系统技术（5）GPS、GIS、RS的三S集成技术。测绘科学与技术下设大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感、地图制图学与地理信息工程三个研究方向。

大地测量学与测量工程专业是培养具备地面测量、海洋测量、空间测量、摄影测量与遥感以及地图编制等方面的知识，能在国民经济各部门从事国家基础测绘建设、陆海空运载工具导航与管理、城市和工程建设、矿产资源勘察与开发、国土资源调查与管理等测量工程、地图与地理信息系统的设计实施和研究、环境保护与灾害预防及地球动力学等领域从事研究、管理、教学等方面工作的工程技术人才。

摄影测量与遥控专业是结合摄影测量（解析摄影测量、数字摄影测量）、地理信息系统、图象信息处理以及遥感的系统理论和有关仪器设备的原理，培养从事摄影测量与遥感技术领域的地图制作，建立地理信息系统，进行资源调查以及近景摄影测量生产与研究的高级工程技术人才。

地图制图学与地理信息工程已从传统的地图绘制发展成为运用现代计算机技术与信息通信工程。

现代测绘学的内容广泛，任务涉及面大，是现代高新技术互相渗透的结果。现代测绘学与传统的测绘学有所不同，它不只是手段先进，方法新颖，而且其研究和服务的对象、范围越来越广泛，重要性越来越显著。

如上所述，现代测绘学是一门科学性、技术性很强的学科。对于国民经济建设、国防建设以及科学研究等领域，是一门重要的基础科学。

在工程建设方面，工程的勘测、规划、设计、施工、竣工及运营后的监测、维护都需要测量工作。在军事上，首先由测绘工作提供地形信息。在战略的部署、战役的指挥中，除必须究和服务的对象、范围越来越广泛，重要性越来越明显。如上所述，现代测绘学是一门科学性、技术性很强的学科，对于国民经济建设、国防建设以及科学研究等领域，是一门重要的基础科学。

测绘工作是国民经济建设和社会发展的一项前期性、基础性工作，是构成地理信息产业的基础和主干。它为国家经济建设和社会发展提供与地理位置有关的各种专题性和综合性的基础信息，其成果是进行资源调查、环境监测、农田建设、能源、交通、水利等大型工程建设、城乡规划建设、土地开发利用、重大灾害监测预报和科学研究、国防建设以及国家宏观管理决策必不可少的基础资料。

随着空间科学、信息科学和计算机技术的飞速发展，测绘科学技术也进入了一个新时代。目前，国内外测绘科学技术的发展出现了下列主要趋势：

（1）大地测量自采用快速高精度空间定位技术，特别是GPS技术以来，逐步从静态大地测量发展到动态大地测量，作用范围从地球局部区域扩展到全球，研究对象从地球表面几何形态深入到研究地球内部物理结构及其动力学机制，传统大地测量理论和技术将产生重大变革。应用大地测量技术对地壳运动和海平面变化进行精确监测和研究，及时对因环境变化而产生的自然灾害做出精确预报将受到普遍的重视。

（2）摄影测量的发展经过模拟摄影测量、解析摄影测量时代，已经于本世纪90年代进入到数字摄影测量时代。数字化摄影测量系统已经进入商品化的阶段；将数字摄影测量系统与地理信息系统结合，促进了测绘生产过程的数字化和自动化；利用GPS确定航摄外方位元素，从而实现无地面控制点或少地面控制点的航空摄影测量，摆脱繁重的野外控制测量工作。

（3）遥感技术正朝向多种传感器、多级分辨率、多频谱、多时相的信息获取和快速实时的智能化信息处理的方向发展。利用遥感技术对大陆、海洋、大气等地球环境的变化进行长期观测和分析，已经与遥感制图、地球资源调查一样成为遥感技术的主要方向。高分辨率卫星摄影系统、高分辨率成象光谱仪、合成孔径雷达等新型传感器及其影象信息处理系统日益受到普遍重视。

（4）地理信息系统已在某些专业得到应用并进入商品化生产的阶段，计算机技术和通讯技术的迅速发展，使GIS向多样化和分布式处理迈进。在侧重信息存储、数据库建立、查询检索、统计分析和自动制图等基本功能的基础上，GIS逐步进入开发分析、评价、预测、决策支持模型以及增加智能化功能的发展阶段。

（5）地图学的发展呈现出多层次、多领域、多时态、多功能的特点，遥感技术、地理信息系统技术、机助制图技术与多媒体技术的发展将使地图制图学的基本理论、技术方法和手段、工艺过程发生根本性的变化。研究解决利用遥感技术和其它手段快速更新地图信息，实现地图内容的自动综合，以及研制实用化专题地图设计专家系统、地图自动编辑制版系统和地图信息分析应用专家系统，是当今地图制图技术发展的关键。

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摘要:

多波束水柱数据携带了波束从换能器到海底的完整声学信息，可用于探测海面至海底的声照射目标。通过对多波束原始水柱数据文件(*.all，*.wcd)解析，分析提取水柱数据绘制其航向剖面图、垂直剖面图和波束阵列图。利用水柱影像分析工具可清晰判断水体中目标物的形状、大小和位置，获得传统多波束深度测量无法探测到的细小特征。实例分析表明，研发的水柱影像分析工具在水柱成像及水体目标探测识别中有着重要应用价值。

关键词:

海洋测量;多波束测深;水柱影像;水柱数据;目标探测

1引言

多波束声纳水柱影像在水下目标探测中应用广泛［1］，可反映声波穿透区整个水体中目标物反射信息［2］。在探测航道碍航物［3］、沉船［4－5］、水雷和潜艇等民用和军事目标，监测海底热液喷口、气层泄露［6］、海洋内波［7］等海洋环境活动中有着重要作用和应用前景。随着多波束技术研究和硬件设备的发展，大部分多波束测量系统拥有测量水深数据同时记录水柱数据的能力。国外研究者开始发掘其中的重要价值，Marques［8］研究表明多波束水柱影像可用于识别和精确定位海水中悬浮目标，用于海洋学研究、海事搜救和打捞、军事应用以及地质活动跟踪。Auke［3］使用水柱数据分析了沉船桅杆等物体的成像和跟踪能力。HugeClarke［4－5］等提出使用多波束水柱数据成像并改进精化沉船的最浅深度。多波束水柱信息尚是一个新生事物，在目前国际上还未推广应用，国内学者对其研究甚少。同时，许多厂商采集的水柱信息采用自定义的格式存储，成像、处理与分析软件极其缺乏。本文对KongsbergSimrad公司生产的EM系列多波束声纳系统采集的原始水柱数据文件(*.all和*.wcd)进行结构分析、数据提取和水柱成像分析工具的设计与开发。将水体目标以不同视野清晰显示，辅助测量人员对目标物的形状、大小以及位置等信息进行判断，获取传统多波束深度测量无法探测的详尽水体中目标信息。

2水柱影像分析工具设计实现

分析工具基于MicrosoftVisualStudio2010MFC平台进行界面设计和程序实现，分为显示和分析两个模块。显示模块主要对航向、垂向以及波束阵列方式进行影像显示;分析模块则提供在时间序列和角度序列上的数据变化信息，主要用于后续研究。为了使图像能更清晰完整地反映水体中目标特征，引入了图像插值和灰度变换技术，进一步提高了目标识别率和成像效果。

2.1水柱成像原理

多波束声纳工作时，换能器发射基元阵列持续发射声波，声波从水体至海底经过反向散射后，再由接收换能器对回波信号进行接收。对于传统的深度测量，仅探测代表波束脚印中心处的平均往返时间或相位变化［9］;而水柱数据则是采集沿探测波束方向上反向散射强度的时序观测量，其采样个数是同时水深测量的成百上千倍。在不考虑声速、水深环境、海底起伏等因素下，随着测量船的行进，每条测线可获得一个三角柱体，见图1。水柱数据采集为等时间采样模式，根据仪器设定的脉冲宽度和采样频率决定当前水深环境下波束序列的采样点个数，结合声波在水中传播速度以及波束入射角可计算当前采样点在换能器坐标系下的位置，见公式(1)。R=n×ssf(1)式中，R为当前采样点到换能器的距离;n为波束采样点点号;ss为声波在海水中传播速度;f为采样点的采样频率。

2.2显示模块设计

根据不同视角将水柱影像成像设计为航向、垂向和波束阵列3个显示模块，分别与其水柱影像图对应显示。测量船沿测线方向连续采样时，将当前测线下采集到的所有水柱采样点按照其反向散射强度大小堆叠投影至YOZ平面(图1)，即生成水柱影像航向图(图2(a));每一瞬时发射接收周期(Ping)下所有反向散射强度采样点进行归位计算后全部绘制到XOZ平面(图1)，即为水柱影像垂向图(图2(b));将当前Ping下所有采样点按照其所在波束角和采样点号依次平行排列则生成波束阵列图(图2(c))。航向显示模块中可查看在当前测线较长时间间隔下水柱中央内部的变化，对水体中存在的连续目标物及其走势进行整体观察和判断;垂向显示模块对采集的每Ping数据进行检查，可查看每一瞬时切面下水体内部及海底信息;波束阵列图则是将每Ping采集到的全部采样点数据尽数展绘，可避免数据的遗漏。3个显示模块相互辅助可提高水柱影像目标查找准确性。

2.3分析模块

为准确判断水体目标物的位置和反向散射强度等信息，需要对其所在角度波束的时间序列以及其相同旅行时处的角度序列进行分析。时间序列以波束传播时间为横坐标，角度序列以波束角为横坐标，纵坐标均为反向散射强度(图3)。通过垂向显示模块初步判断目标物存在，选择目标物所在同范围曲线，根据角度序列图中峰值位置判断目标物所在波束角，选择目标所在角度的时间序列图，精确判断目标物位置。

3关键技术及主要功能

3.1八邻域插值

采集的原始水柱文件中，反向散射强度数据是按照波束角和采样点号依次排列的，当归算到直角坐标系时，波束边缘出现空值，导致影像显示不完整，极大影响影像识别。因此，须对在波束角范围内的采样空值点进行插值。数据解析中已知强度值区间为－64～0dB，空值区为0。定义一个3×3插值算子，算子中心O处灰度值为f(O)，如果出现空值点，f(O)=0，此时取与空值点邻近的8个采样点中非空值的平均值作为f(O)的值(图4)。此方法可将待插值点和其周边采样点值相关联，符合坐标转化后的角度空值区的填补规律，十分便捷有效。插值前后细节区域对比效果见图5。

3.2影像增强

3.2.1灰度变换

水柱数据成像时，将反向散射强度数据与灰度数据相关联，即可生成原始水柱影像(图6(a))。此时影像直方图中目标灰度较为集中，且其灰度值总体较小，所成影像目标与背景较为相近，难以区分，目标成像不清晰。为使提升影像识别和细节表征能力，对原始影像进行如下灰度变换:灰度取反(图6(b))、灰度增加(图6(c))、灰度减小(图6(d))、线性增强(图6(e))、直方图均衡化(图6(f))。取反变换是对原影像中的灰度进行取反操作，实现底片效果;灰度增加和减小两种变换是对影像加上或减去一定灰度值对其进行再现;线性变化是对所有灰度值乘上固定的系数，使灰度覆盖范围扩大或缩小;直方图均衡变换是通过使用累积分布函数见公式(2)对灰度值进行“调整”，把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。Sk=255×∑kj=0njn(2)式中，k=0，1，2，...，L－1;Sk为均衡化后的灰度值;n为影像像素总数;nj为影像中某个灰度色阶j的像素数量;j的范围为0～k;L为影像可能的灰度级数。

3.2.2变换效果分析

通过图6中各种灰度变换后的水柱影像图及其灰度直方图，可以直观看到灰度变换的效果。虽然灰度取反、增加和减小对影像可见度有部分改善，但线性增强和直方图均衡化对影像优化更加明显。线性增强可根据用户设定的缩放参数对图像进行灰度缩放，调整至最优视图。直方图均衡化则表现了更优秀的成像能力，增强对比度，大大减少对弱回声目标的遗漏现象。综合比较后，直方图均衡变换方法是适合水柱二维影像灰度变换较为理想的方法。分析工具提供了以上各种变换，用户可根据需要选择适宜的灰度变换方法。

4实例分析

本次实验对象为1991年被作为休闲潜水设施沉没的货船MVG.B.Church，它沉没区域的水深约为24～27m，船身长54m，甲板上绳索齐全，桅杆和吊艇架均完整存在。实验对象在沉没前被测量并拍照记录，其突起物大小、特征和位置均有据可查。实验多波束设备为EM3002型号，同时采集测深数据和水柱数据，原始水柱文件记录数据类型为*.all格式。读入文件后可在水柱影像分析工具的主界面看到航向和垂向两个显示模块。航向显示模块中可观察到沿航迹线方向上有疑似沉船目标物的存在，并能看到其桅杆、绳索等细部特征物。在航向显示窗口中选择目标Ping后即在下方窗口中显示其垂向图。本例为桅杆所在Ping，此时可在右侧波束信息显示区域得知桅杆所在Ping号为58131，其波束开角为129.66°，波束数为160个，当前声速值为1477.2m/s，采样频率为7146.5Hz，海底深度为26.7m。根据设计的深度拾取功能还可查看桅杆最浅点的深度值约为4.1m。若使用波束阵列显示模块，则可得到目标Ping的波束阵列图(图2(c))。使用分析模块对水柱影像进一步分析时，可选择指定波束角和相同范围曲线，即得到相应的时间序列图和角度序列图(图3)。通过分析，可进一步确定沉船细节部分所在波束角、相对于换能器的位置以及目标物反向散射强度等重要信息。由于桅杆目标较为细长，传统的多波束测深时未能将其作为底部采样值记录或者将其作为噪声点过滤，此时不能得到此区域正确的最浅深度，危及航行安全。而在水柱影像中能够清晰观察到桅杆的存在，并可通过分析工具判断桅杆所在位置的最浅点。水柱影像图中还可观察到将环境噪声和旁瓣噪声的存在，如径向噪声、镜面回波和第一回波。由于海底反射较为强烈，导致海底所在相同范围曲线上所有采样点反向散射强度值增加，继而会掩盖部分区域真实目标。因此在水柱数据采集时，为保证水体目标物拥有较好的可视度，应使其分布在最小斜距范围以内。

5结束语

水柱影像提供了水体中目标物更丰富的细节信息，可用来辅助多波束测深数据处理。但由于其数据量较大以及其格式的不统一，给研究者带来了困难。本文介绍了一种多波束声纳水柱影像分析工具，可对*.all和*.wcd格式的原始水柱数据解析成图。并使用八邻域插值法以及直方图均衡等灰度变换法对水柱影像可视度和目标可见度进行较大改善。同时，可对影像图、时间序列和角度序列等原始数据进行提取保存，为进一步的分析研究奠定基础。通过实例验证了分析工具的功能性以及水柱影像的更为详尽的细节记录和重现能力，可作为辅助多波束测深以及水体目标探测分析的有效工具。

参考文献:

［1］阳凡林，韩李涛，王瑞富，等．多波束声纳水柱影像探测中底层水域目标的研究进展［J］．山东科技大学学报:自然科学版，2013，32(6):75-82．

［2］丁继胜，董立峰，唐秋华，等．高分辨率多波束声纳系统海底目标物检测技术［J］．海洋测绘．2014，34(5):62-64．

［9］赵建虎．多波束测深及图像数据处理方法［M］．武汉:武汉大学出版社，2006．

［10］丁继胜，周兴华，吴永亭，等．多波束回声测深系统测量数据的分离提取方法［J］．海洋测绘，2006，26(4):33-35．

［11］王煜，赵英俊，阳凡林，等．EM300X系列多波束ALL数据格式解析［A］．山东科技大学学报:自然科学版，2009，28(5):16-22．

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关键词：GPS技术 测绘工程 应用 发展

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（b）-0038-01

由于GPS技术的高速发展使得GPS技术在测绘工程中得到普遍应用，下面简要介绍GPS技术的特点和工作原理。

1 GPS技术的特点和在测绘工作中的工作原理

1.1 GPS技术特点

GPS技术可以实现全天候定位。只要能够连接到通过GPS定位卫星，就可以对某一地区进行全天候的定位和测量。对着科技的不断发展，GPS技术的稳定性和持续性进一步增强，实现会不间断地为我们提供想要的测绘数据。

GPS技术的测量精度高，对于某一区域的测量和定位GPS技术可以保证误差在几米范围内，能准确的反映出测绘地形的真实数据。在300～1500 m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1 mm。

操作简便，GPS技术的仪器设备大多数都已经实现自动化，当仪器参数设置好之后只要人工监测仪器是否正常工作就可以得到想要的数据。即使没有受到过专门的GPS技术培训，也能掌握GPS设备的使用方法，利用测得的数据开展测绘工作。

1.2 GPS技术原理

传统意义上GPS技术的基本原理就是通过卫星测量出接收器与目的地之间的距离。它的工作原理是GPS接收机设置在需要进行测量的点位上，在同一时刻接收四颗以上的GPS卫星传输的电文数据。通过计算机对GPS接收器中的各种数据进行计算分析，测算出某一时刻GPS接收器与GPS卫星之间的距离，同时获得测量点位的精确地理位置，获得测量点位的三维地理坐标。

GPS系统主要由GPS卫星星座、地面监控部分和用户接收部分组成，下面利用表格对这三个组成部分进行分析说明见表1。

2 GPS技术在测绘工作中的应用

2.1 GPS技术在海洋测绘中的使用

随着人们海洋意识的不断增强，人类对海洋的开发日趋频繁，对海洋开发的步伐日益加快。现阶段，人类在海洋上修建了港口、码头、石油钻井等设施，在未来人类还要潜入海底对海洋进行更深层次的开发，但传统的水下测绘技术一直困扰着水下地形图的测绘，水下地形图远远落后于对海洋的开发脚步。这就要求我们利用GPS技术对海洋的水下环境进行精确测绘，得到更精确的水下地图，为人类的海洋开发做出贡献。

水下地形测量工作中的测量重点是对海道进行测量，海底点的三维坐标或者平面坐标是依靠海地控制测量来确定的，而水下地形测量中所需要的水深数据，则是依靠水深仪器来单独测量。在近海领域测绘水深图和水下地形图，可以将基准站建立在附近海岸上或者周边岛屿上，为了确保海上定位的精度足够高，可以采用动态相对位技术来进行定位。同时将GPS接收机和探测仪安装在测量船上，测量船利用GPS技术进行导航和定位确保行驶在预定航线上，探测仪则按照定时或定距的规律进行超声波发射和接受工作，并将GPS的相关结果和数据进行记录，将这些记录下的定位信息、水深信息输入到系统（电子手簿和计算机、绘图仪等组成）中去，从而完成测绘水深图和水下地形图的绘制工作。

2.2 GPS技术在土地测绘中的使用

传统的土地测绘方法为得到更精确的测量数据主要采用补测法，补测法又细分为简易补测法和平板补测法。这两种方法主要利用简单的测量工具和简单的几何方法对土地实施测绘。这两种测绘方法要求测绘土地周围要有足够的参照物，否则就无法确定土地的基本数据，在测量过程中，测量出的数据容易受到主观因素的影响，造成测绘的精度降低，测绘的质量不高。

GPS技术的抗干扰能力强，测量精度高，操作方便，同时工作效率高，经常被用来辅助地籍测绘工作的进行，而且GPS技术成功布设地籍平面控制网以后，能够实现全天候作业，不受时间、气候等因素的干扰。将GPS技术应用于地籍测绘工作中，不仅能够提高测绘精度，而且能够缩短测绘时间，降低工作强度，提高测绘效率。地籍测绘工作中，需要进行进行局部地籍细部测量，测量的内容包括测定界址点、测绘地籍图、面积量算等，所以对技术的要求极高，而GPS测绘技术能够将测量误差控制在5 cm以内，足以满足地籍细部测量中对精度的要求。

2.3 GPS技术在工程变形监测工作中的应用

现在高层建筑不断增多，对与高层建筑的工程质量检测也变得越来越重要。高层建筑在施工和使用过程中有可能会出现变形问题，造成变形的原因可能是多方面的，也许是人为的原因造成的，也许是地质原因造成的，也许是自然原因造成的。对变形原因的分析成为当前保障建筑安全的最关键问题。利用测量精确度极高的GPS技术，对整个建筑进行三维测定，精确测定出建筑物各个位置的当前数据。在施工和使用过程中还要对整个建筑进行实时监测，与之前检测到的数据进行分析对比，掌握建筑的细微变化，对建筑的施工和使用提供参考依据。

（GPS只能用于做控制。）

3 结语

在测绘工程中广泛使用GPS技术，可以提高测绘的工作效率，提升测绘数据的准确性。GPS技术有着全天候、高效率、低成本的特点，在越来越多的测绘工作中得到应用。目前，随着GPS技术的不断提高，GPS技术一系列的配套设施也得到了改进与创新，为测绘工程的进一步发展提供了必要条件，为人类提供了更精确的数据，为现代化的测绘工作作出贡献。

参考文献

篇9

关键词：地理信息系统；设计；管理措施；测量

中图分类号：S611文献标识码： A

前言：地理信息指的是将于地面空间上有关的数据信息、地形信息等所有相关数据进行整合处理，并将这些信息进行组织，最终形成一个系统的过程。地理信息系统是一个多学科的系统工程，实现了数据的共享，并为测绘工作提供了方便。文章中笔者结合多年的工作经验对多元地理信息的获取及系统的维护进行了简要的介绍，从地理信息系统的设定目标、内容以及系统的开发与利用多方面进行阐述，希望对同行有所帮助。

一、地理信息系统（GIS）的概念分析

地理信息系统（GIS）的基础是地理空间数据库， 建立时所采用的方法是地理模型分析法，通过及时的将各种动态的和空间的地理信息提供给地理信息系统，进而服务于地理决策和地理研究，属于现代化的计算机技术。具体可以概括为以下三个方面：

（1）首先采集地里的空间信息之后将这些信息进行整理，并将其输出，将这些信息转化为有重要价值的信息数据库。在进行地理信息系统的管理过程中要求具有较高的空间感和动态性。

（2）地理信息系统的研究对象是地理，使用科学合理的模型进行分析然后分析出决策，使其变为具有价值的信息系统。需要使用高新技术以及强效的预测和多种要素综合而成。

（3）全程由计算机系统操作执行来完成地理信息系统，利用计算机的计算和模拟功能进行地理数据的管理。也就是说通过计算机将地理信息简化浓缩成一个具有逻辑性的小模型，但

是要求涵盖各方面的数据。

二、地理信息系统建设的内容

我国大地测量数据系统的功能是用来储存我国大地测量的数据，主要包括控制网和大地水准网的数据，并且可以向外界提高数据资料，并对测量成果进行有效的管理。

（1）测绘数据系统主要为市政工程建设、城市规划以及其他部门提供准确、直观的数据。

（2）海洋测绘数据系统。海洋测绘数据系统应涵盖海洋重力测量情况、水深测量、海洋测量的控制网等多方面的数据，并且应包含海洋气象信息、潮汐、洋流等信息。

（3）地理信息系统可以为测绘工作提供详细的数据基础，可以有效提高城市测绘工作的科学性和准确性。相对传统的测绘工作有很大的进步。地理信息系统进行测绘时是利用计算机

的快速的计算能力和逻辑能力提供多种选择，并且可以有效提高工作效率，提高测量的精度。除此之外，计算机系统可以自动生成数据库、报告和表格，并且可以及时进行数据的修正和删补，确保测绘工作的顺利展开。

（4）一般情况下城市规划设计主要是为测绘人员提供资料，测绘工作极为复杂，测绘的目的不仅是为城市规划，但实际工程中，城市规划和测绘工作存在脱节，测绘人员的目标不

清楚，测绘工作对城市规划中的作用不显著，配合不够默契，地理信息系统的建立对于测绘工作的准确度和科学性奠定了坚实的基础。数字化和信息化的发展为测绘工作有很大帮助，可以有效解决测绘工作中出现的问题，可以便于图形的输入、输出，以及数据资源的贡献。

三、地理信息系统设计与开发

（1）开发平台和工具的选择

为了保证地理信息系统的工作效率和成功率应慎重选择合适的开发工具和开发平台。计算机技术的高速发展为地理信息系统的设计和开发奠定了坚实的基础，目前国内外已经有多种开发工具和平台可供选择。选择时应保证平台和工具具有良好的使用性能，并且保证常用功能的高效性，并要求具有汉字处理能力，并且能够提供良好的联机服务功能和优质的用户界面功能，并能实现二次开发，可以升级和扩充。

（2）数据库的设计

为了有效提高地理信息系统的运行效率就应严格遵守最小单元化和最小数据冗余度原则来进行数据库的设计和建立。数据库设计的目的应该符合测绘产品的生产，能够确保将大地测量数据、城市测绘数据、海洋数据等地理信息数据根据不同的属性存放在不同的数据库中，形成不同的数据信息表，并且要求按照统一的标准编码，并且实现数据的共享，便于地理信息系统的管理和维护，并且要保证数据资料的安全性和独立性。

（3）人员配备和系统管理制度

地理信息系统开发设计过程中应建立一个科学完善的人员配备管理系统，确保地理信息系统可以得到高效的管理和有效的维护。配备的人员应该按照科学的管理方法形成一个全套的管理体制，进而提高工作效率。

四、工程测量的质量控制措施

目前，工程测量过程中的自量控制主要存在于两方面：一方面是根据工程项目的管理要素进行分类；另一方面是根据工程测量的具体对象进行分类。根据以上两种情况，工程测量又包括地形测绘工程中的质量控制、线路测量的质量控制以及施工过程中的施工放样质量控制等。工程测量当中的质量管理则是由一些系统的、特定的做法组成的，主要包括质量目标、质量控制、质量监管、质量措施以及质量的审核等方面，利用这一体系来保障工程测量的正常进行。下面介绍工程测量的质量控制措施：

（1）工程测量的质量控制点

工程测量的质量控制点，是整个工程项目得以顺利施工的一个很重要的关键点，一般情况下，工程测量的质量控制点又可以具体的分为工程测量的数据控制、工程测量的人员控制以及在工程侧量过程中的数据采集。一定要注意的是，在进行工程测量的时候所选用的机械设备，一定要有高度的精确性，能够科学、合理的表现出工程测量的结果，而最主要的就是要确保工程测量的质量。另外，工程测量的工作人员应该有能够通过审查的必要的资历证明，而且丰富的工作经验，能够保证工程测量工作的顺利完成。在进行工程测量的时候，如果有反常数据出现，一定要对其进行重复测量，来保障所得工程测量数据的科学性、准确性和可信度。

（2）严格审查测量数据

每一个测量数据对工程都有着特别的作用，对工程项目的施工质量有很大的影响。所以，每一个经过测量得到的数据一定要经过严格的审查，一定要保证其属性数据以及风格数据的质量达到了相关的标准，具有很高的准确性，只有这样才能保证施工项目施工过程的安全以及工程的质量。

（3）正确使用和保管仪器设备

工程的测量工作离不开测量仪器，这些设备仪器就像是工作人员的双手，失去了双手的工作人员是不能顺利的完成测量工作的。由于在大多的情况下，测量工作都是在室外进行的，而那些测量设备都是非常脆弱的，很容易受到外界的影响，所以在进行工程测量的过程中，工作人员除了要保证能够正确的使用这些设备之外，还应该要做好所用设备仪器的保管工作。如果工作人员在使用的时候出现差错，就很有可能出现错误的结果，或者是测量数据与真实数据存在很大的偏差，不能正确的使用设备，这对设备本身来说也是一种损害，如果出现这样的情况就会严重的影响工作效率进而影响工作的质量。因此，工作人员除了要严格的按照设备的相关说明进行操作之外，还要做好这些设备的养护和检修的工作。

（4）测量结果的验收和监理

在工程的测量结束之后，相关的施工监理人员还要对测量的结果进行检查，在检查和审核合格之后，工作才能结束。一般情况下监理要检查的内容主要有：（1）是否具有详细的技术指标；（2）是否拥有科学、合理的测绘技术参数；（3）是否获得精准的测绘数据；（4）是否具有详细的检查记录；（5）仪器精密度是否能够满足标准等。通过以上严格的检查和审核，监理人员可以及时的发现工程中的不足，并且做出补救。

五、结束语

地理信息系统和工程测量的复杂性和多学科的交叉，导致其建立过程极为复杂，应严格按照相关的原则有条不紊的建立。地理信息系统的建立对于许多行业、城市规划、市政工程等的开展都有很大的帮助，因此应大力开展地理信息系统建设，使之形成一个高效、精准、科学规范的系统，为我国社会的可持续发展提供良好的环境。

参考文献：

篇10

关键词：液压缓冲器；海洋重力测量；传感器吊桶；AIRSEA SystemⅡ

中图分类号：P222.39文献标识码：A文章编号：

16721683（2014）02017503

Analysis and Design of New Hydraulic Bumper in AIRSEA System II

YU Fuqiang

（Naval Bengbu Petty Officer Academy，Bengbu 233012，China）

Abstract：Sea gravity measurement is conducted under dynamic conditions.In order to increase the measurement precision， eight hydraulic bumpers were used in the sea gravimeter sensor bucket of AIRSEA system II to decrease the perturbation of the survey boat；however，such problems as easy to aging and poor buffer still exist.Therefore，four new hydraulic bumpers were placed on the bottom of the sensor bucket to improve the stability of the sensor under severe weather conditions..Numerical simulation and experimental data confirmed that the new hydraulic bumper can effectively extend the measurement range and acquire data with high accuracy.

Key words：Hydraulic bumper；Sea gravimetry；Sensor bucket；AIRSEA SystemⅡ

1问题的提出

海洋重力测量不同于陆地环境下的静态测量，它是将重力仪放置在测量船的测量平台上进行的动态测量。重力传感器被称为海洋重力仪的“大脑”，直接决定着重力测量的精度。目前，AIRSEA SystemⅡ已经开始应用于我国的海洋重力测量[1]。为了获取高精度的测量结果，使海洋重力仪在作业时处于一种平衡状态，通常在仪器AIRSEA SystemⅡ的传感器吊桶下方固定8个液压缓冲杆，来减弱外界干扰因素对传感器的影响。但是当前AIRSEA SystemⅡ所使用的8根液压缓冲杆存在很多问题，比如随着使用时间的累计，器件的老化，缓冲效果很难达到预期，且在零件稍有磨损就易引起缓冲力严重下降而失效[2]。为此，在长期研究液压缓冲器的基础上，笔者结合海洋重力仪的使用要求，特设计了一种新型液压缓冲器来代替液压缓冲杆，测量时将海洋重力仪置于此缓冲器上[3]。此设计方案的应用可提高恶劣海况下海洋重力测量的精度。

2设计方案

2.1设计思想

将8根液压缓冲杆换成4个新型液压缓冲器，布置在传感器吊桶的四个边，具体方案见图1。这种新型缓冲器改变了传统缓冲装置的设计思想，使先进的陀螺稳定平台、传感器和吊桶的配合设计更趋合理，运动更加平稳，可以克服传统液压缓冲杆易老化、缓冲差的缺点[2]，进而最终提高海洋重力测量的精度[4]。

图1重力传感器支撑缓冲系统

Fig.1The support and buffer system of gravitation sensor

2.2结构设计及工作原理

图2是新型液压缓冲器的结构设计及工作原理图[5]。当传感器吊桶下坠作用于活塞杆顶部时，活塞向下运动。由于内筒上小孔的节流作用，右腔（缓冲腔）中的油不能畅通出流，外界冲击能使右腔的油压急剧上升。高压油从小孔以高速喷出，使大部分压力能转变为热能，由筒体逸散至大气中[6]。当缓冲器活塞位移至行程终端之前，冲击能量已被全部吸收。小孔流出的油返回至活塞左腔（因左腔有活塞杆），泡沫式贮油元件被油压缩，以贮存由于两腔体积差而多余的油液。一旦外负载撤去，在油压力和复位弹簧力使活塞杆伸出的同时，活塞右腔产生负压，左腔及贮油元件中的油就返回至右腔，使活塞复位至端部。防尘圈和杆密封圈为双层密封，保证不漏油，以增长其工作寿命[7]。

1.活塞杆 2.限位器 3.防尘圈 4.密封架 5.杆密封圈 6.轴套 7.密封圈 8.贮油元件 9.外筒 10.活塞 11.螺母 12.弹簧座 13.复位弹簧 14.内筒 15.钢球 16.止动螺母

图2液压缓冲器的结构

Fig.2Structure of hydraulic bumper

2.3液压缓冲器的最大缓冲能力

当液压缓冲器内部的油受到压缩时会产生很高的压力，可以有效地吸收传感器吊桶运动产生的动能。当海况良好时，液压缓冲器负载的质量较小、冲击速度不高，运动负载的动能可以全部被液压缓冲器吸收；当海况恶劣时，液压缓冲器负载的质量较大时，运动负载的动能不能完全被液压缓冲器吸收，会发生传感器现象，此时，将满足不发生传感器条件下的运动物体的最大动能或动量定义为液压缓冲器的最大吸收能力。因此可以把是否发生传感器作为判断是否达到最大缓冲能力的指标。通常可以用到达行程终点的速度作为衡量是否发生传感器的标准。根据大量的试验和计算结果，可以将末端冲击速度v=005m/s作为液压缓冲器是否发生传感器的标准[8]。

假设此新型液压缓冲器的活塞直径为14 mm，行程为12 mm，利用数值仿真模拟计算的方法得到了当达到最大缓冲能量时负荷质量与最大冲击速度、冲击动能和冲击动量的关系（图3和图4）。从图3可以看出当负荷质量发生变化时，最大冲击动能也随之变化；对于同一个缓冲器，当冲击质量较小时，缓冲器可以吸收更多的动能。与之相反，冲击动量随负载的变化并不显著（图4），在某一质量区间内可以看成常数，即负荷质量与最大冲击速度成反比例关系。在相应的对数坐标中，负荷质量与最大冲击速度的关系是一条直线，图5中的每一条直线对应同一型号的液压缓冲器。液压缓冲器的体积越大，可以吸收的运动负载的动量值越大，对于同一型号的液压缓冲器，不同冲击负载所对应的最大冲击动量接近一个常数。这个结论可以用来在试验时指导新型液压缓冲器的选择。

图3最大冲击动能和负荷质量的关系

Fig.3Relationship between maximum kinetic

energy and load weight

图4最大冲击动量和负荷质量的关系

Fig.4Relationship between maximum kinetic

momentum and load weight

图5负荷质量和最大冲击速度的关系

Fig.5Relationship between load weight and

maximum impact velocity

3讨论

（1）海况比较好时，无论是传统液压缓冲器还是新型液压缓冲器都可以达到比较理想的状态，重力传感器基本工作于一种平衡状态[9]；但当海况比较恶劣时（测量船的水平干扰加速度达到10伽以上，垂直干扰加速度达到40伽以上），如果使用传统液压缓冲器，重力传感器吊桶会不断碰到重力仪框架，此时液压缓冲器已不能制衡外部的干扰力了，测量数据无法满足精度要求[10]。而使用新型液压缓冲器能够增大恶劣海况下测量数据的有效性，经过海上试验得出：测量船的水平干扰加速度在15伽以内，垂直干扰加速度达到60伽以内，海洋重力仪所测得的数据均可满足精度要求。

（2）新型液压缓冲器在工作时由于油温的升高，引起油的粘度降低，气室压力增大，此时缓冲器性能发生变化。因此，在新型液压缓冲器设计时必须考虑开始工作时和温升后的性能差异[11]。有效的办法是控制温升，如使缓冲器内贮以足够的油液，壳体采用导热性能好的材料，必要时外设散热片。

（3）液压缓冲器运动特性、内部压力变化和最大吸收动能与传感器吊桶的冲击质量和冲击速度密切相关。对于相同结构和尺寸的小型液压缓冲器，不同质量的冲击负载所对应的最大冲击动量接近一个常数。这个结论可以用来指导液压缓冲器的选型和优化设计。

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