海島礁測(cè)量技術(shù)應(yīng)用探討

茅克勤

摘 要：海島礁測(cè)量作為海洋空間資源測(cè)量中的重要組成部分，區(qū)別于傳統(tǒng)的陸域測(cè)量，其作業(yè)成本、作業(yè)難度也遠(yuǎn)高于近岸測(cè)量。隨著浙江“兩區(qū)”戰(zhàn)略的深入實(shí)施，準(zhǔn)確獲取海島礁地理空間信息，并進(jìn)一步掌握全省海島礁分布特征、數(shù)量、面積已成為科學(xué)管理海洋、優(yōu)化配置海洋資源的重要的基礎(chǔ)性任務(wù)。該文就當(dāng)前主流的海島礁測(cè)量技術(shù)展開研究探討，并重點(diǎn)就無(wú)人機(jī)技術(shù)在海島礁測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：海島礁 測(cè)量 無(wú)人機(jī) 地理空間信息

中圖分類號(hào)：P22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（c）-0073-01

浙江作為海洋大省，海島數(shù)量居全國(guó)首位，隨著浙江省“兩區(qū)”戰(zhàn)略的實(shí)施，浙江明確了構(gòu)建“一核兩翼三圈九區(qū)多島”的海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局。保護(hù)利用海洋資源已成為重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)，海洋空間資源相關(guān)的基礎(chǔ)工作得到進(jìn)一步重視。海島礁作為海洋空間資源的重要組成，其測(cè)量定位存在一定難度，主要表現(xiàn)為：一是海島礁測(cè)定與潮位密切相關(guān)，測(cè)量時(shí)機(jī)難以準(zhǔn)確把握；二是歷年本底數(shù)據(jù)匱乏，基礎(chǔ)工作較為薄弱；三是往往地處偏遠(yuǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施不夠完備，造成工作時(shí)人力成本居高不下。要克服上述問題，必須選擇測(cè)量響應(yīng)迅速、基礎(chǔ)設(shè)施依賴低、人員投入需求少的測(cè)量技術(shù)。

1 海島礁測(cè)量的三大基準(zhǔn)分析

海島礁的測(cè)量基準(zhǔn)主要有平面控制基準(zhǔn)、高程及深度基準(zhǔn)、重力基準(zhǔn)。

平面控制基準(zhǔn)。由陸域范圍的平面控制網(wǎng)以統(tǒng)一的參考橢球向海域、海島礁延伸，形成的海陸一體的平面控制網(wǎng)，從而作為海島礁測(cè)量的平面控制基準(zhǔn)。鑒于海島礁控制點(diǎn)尚未完全覆蓋到位，需與現(xiàn)行的2000國(guó)家大地坐標(biāo)系大地基準(zhǔn)進(jìn)行有效銜接，并對(duì)現(xiàn)有的海洋控制網(wǎng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充、加密。

高程及深度基準(zhǔn)。陸域范圍內(nèi)主要用高程基準(zhǔn)對(duì)地物的高度、海拔進(jìn)行刻畫，目前，應(yīng)用較廣的高程基準(zhǔn)為1985年國(guó)家高程一期和二期，全國(guó)使用統(tǒng)一的起算點(diǎn)；而深度基準(zhǔn)原先用于海圖繪制，將理論最低潮面作為起算點(diǎn)。由于不同海域理論最低潮面存在差異，深度基準(zhǔn)在全國(guó)沒有統(tǒng)一的原點(diǎn)。當(dāng)前，浙江省正致力于構(gòu)建海陸一體的水準(zhǔn)基準(zhǔn)，將大地水準(zhǔn)網(wǎng)與驗(yàn)潮站進(jìn)行聯(lián)測(cè)，但尚未形成真正統(tǒng)一的高程及深度基準(zhǔn)。

重力基準(zhǔn)是指絕對(duì)重力值已知的重力點(diǎn)，作為相對(duì)重力測(cè)量的起始點(diǎn)。我國(guó)于1985年重新建立的國(guó)家重力基準(zhǔn)由6個(gè)基準(zhǔn)重力點(diǎn)，46個(gè)基本重力點(diǎn)和5個(gè)因點(diǎn)組成，稱為1985年國(guó)家重力基本網(wǎng)。當(dāng)前，海域重力數(shù)據(jù)來源較多，有陸地重力、船測(cè)重力、航空重力等，各種數(shù)據(jù)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異，亟需進(jìn)一步融合統(tǒng)一，形成適用海島礁測(cè)量的重力基準(zhǔn)。

2 海島礁岸線的確定

海島礁潮位和海岸線判定是海島礁測(cè)量中的難點(diǎn)所在。海岸線并非實(shí)際存在的曲線，通常指的海岸線是陸地與海洋間的分界線，結(jié)合海島礁定義，應(yīng)以高潮時(shí)水位的痕跡線作為海島礁岸線。然而，自然形成的痕跡線，按地區(qū)、時(shí)段存在差異，并隨海岸類型、岸線走向、地貌特征的變化而不同。在浙江省海域，有些島嶼痕跡岸線的高程不符值可達(dá)2～5m。因而，無(wú)論采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量還是遙感影像判繪等方法，海島礁岸線的判定都少不了人工干預(yù)，對(duì)痕跡岸線的判斷會(huì)產(chǎn)生一定的差異。在現(xiàn)有情況下，應(yīng)盡量選擇高潮位時(shí)段測(cè)量海島礁，以減少類似誤差。

3 海島礁測(cè)量中的主要技術(shù)手段

3.1 GPS-RTK技術(shù)

GPS-RTK技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地籍測(cè)繪與地形測(cè)量中，其成熟、可靠的運(yùn)行保障以及24h全天候的衛(wèi)星作業(yè)模式已成為現(xiàn)代測(cè)量必不可少的技術(shù)手段。浙江省目前已經(jīng)建成了基本覆蓋全省范圍的省級(jí)ZJCORS系統(tǒng)，CORS系統(tǒng)其實(shí)質(zhì)是一種基于連續(xù)運(yùn)行固定基站的網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)系統(tǒng)。在CORS基站30km的覆蓋半徑內(nèi)，開展海島礁測(cè)量工作，可實(shí)現(xiàn)5～10cm的定位精度。因此，GPS-RTK技術(shù)是目前海島礁測(cè)量中最為便捷、且技術(shù)要求較低的測(cè)量手段；然而，對(duì)于個(gè)別海島，如臺(tái)州大陳島，在實(shí)踐過程中出現(xiàn)CORS信號(hào)不暢等情況，無(wú)法正常作業(yè)。

3.2 遙感技術(shù)

應(yīng)用遙感技術(shù)，可以大大降低前期的人工投入。利用全色遙感影像，能翔實(shí)展現(xiàn)海島礁的地形地貌，強(qiáng)化顯示效果；利用不同波段的遙感影像，可較為準(zhǔn)確地判定、提取海島礁的岸線，當(dāng)前較為流行的高分辨率遙感影像，如Quickbird、WorldView等，均能達(dá)到亞米級(jí)分辨率。但是，遙感衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡相對(duì)固定，到達(dá)某一地物上空的時(shí)間穩(wěn)定，很難在高潮位時(shí)獲取某一海島的空間信息，這也造成了在海島測(cè)量中很少應(yīng)用遙感技術(shù)。

3.3 無(wú)人機(jī)技術(shù)

無(wú)人機(jī)技術(shù)具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測(cè)、成本低、高分辨率、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，江蘇連云港、遼寧大連已應(yīng)用低空無(wú)人機(jī)開展了海域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，但目前應(yīng)用于海島礁測(cè)量仍然較少。其主要原因是海島礁測(cè)量對(duì)于無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間、穩(wěn)定性、起降限制等有著更為嚴(yán)格的要求。

4 無(wú)人機(jī)技術(shù)在海島礁測(cè)量中應(yīng)用展望

在浙江省海洋空間資源測(cè)量中，已開展了無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)的初步探索實(shí)踐。由于浙江省海島礁眾多，其中無(wú)居島海島礁占據(jù)一半左右，往往出現(xiàn)人員登島困難的情況，外業(yè)安全存在隱患，無(wú)法正常開展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，無(wú)人機(jī)技術(shù)將很好地克服上述問題，為海島礁監(jiān)視監(jiān)測(cè)、無(wú)居民海島保護(hù)與利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。

無(wú)人機(jī)自身的特點(diǎn)決定了其在海島礁測(cè)量中的獨(dú)特應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在無(wú)人機(jī)技術(shù)趨向熱門的今天，在不久的將來，無(wú)人機(jī)技術(shù)必將成為海島礁測(cè)量的重要技術(shù)手段。

5 結(jié)語(yǔ)

海島礁測(cè)量有別于一般的陸域測(cè)量，需要不斷的技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新，以提升其測(cè)量的效率和準(zhǔn)確性。在完善相關(guān)理論和技術(shù)規(guī)程的同時(shí)，更需引入低空無(wú)人機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，以提升其測(cè)量數(shù)據(jù)的更新頻率，解放人力投入。該文僅結(jié)合浙江省海島礁測(cè)量的實(shí)踐工作及現(xiàn)勢(shì)需要，就相關(guān)技術(shù)手段進(jìn)行研究探討，對(duì)于無(wú)人機(jī)技術(shù)在海島礁測(cè)量中的應(yīng)用做了初步展望，今后將在這方面作進(jìn)一步的深入研究與實(shí)踐，以獲取更豐富的支撐數(shù)據(jù)。

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