海底地形測量

海洋測繪的類型之一。是以測量海底起伏為主的測繪工作。海底地形測量通常由安裝在船上的回聲測深儀和側掃聲納同時測定水深和水下地物大小和位置，也可採用多波束回聲測深系統、海底攝影測量、機載激光測深和海洋遙感測深等方法。根據距海岸的遠近，各測點的定位可採用光學定位、無線電定位、水聲定位、衞星定位和組合定位等方法.在利用潛水船進行海底地形測量時，可採用慣性定位或利用海底控制點定位.其中以多波束回聲測深系統與組合衞星定位系統相配合，由計算機實時處理繪出海底三維圖形的方法發展最快.海底地形圖在座標系統、基準點、分幅、比例尺等方面應統一規定，並與同地區的陸地地形圖相一致，以利於海、陸圖的銜接使用。

地球上廣闊連續的水域稱為海洋，約佔地球表面的70%。然而，與陸地相比，海洋是陌生而神秘的。192年，德國“流星號”用回聲測深儀系統測量南大西洋海底地形，一改前人對海底地形十分單調的認識，得出了海底地形起伏不亞於陸地的結論。簡單來講，海底和陸地一樣是起伏不平的，有高山、深谷、也有廣闊的平原和盆地。海底的靠近大陸、並作為大陸和大洋盆地之間過度地帶的區域稱為大陸邊緣。在構造上大陸邊緣是大陸的組成部分。大陸邊緣主要包括大陸架、大陸坡和大陸隆三個地貌類型。真正的大洋盆地中，除深海平原外，還有大洋中脊、大洋隆起等地貌類型。

進一步的研究發現整個海底地形地貌具體可以分為四級，一級是大陸邊緣、大洋盆地等，二級有大陸架、大陸坡、大陸隆、深海盆地、多山帶等，三級有深海平原、深海丘陵、海槽和斷層崖等，四級地貌有古河道、水下三角洲、陡崖等。正是海底地形地貌的複雜性，為海底地形輔助導航技術的發展提供了必要條件。

測量海底起伏形態的工作。是陸地地形測量在海洋上的延伸。其內容包括獲取海底地貌形態信息，探測海底沉積物的分層結構，收集露出水面、懸浮水中或固定於底土的植物等，為編制海底地形圖提供基本資料。

測繪海底地形圖一般採用統一的測量基準點、座標格網和投影。海底地形圖的分幅、編號、比例尺方案也有統一規定，並常常與同地區的陸地地形圖取得一致，以利海、陸地形圖的銜接使用。海底地形圖的比例尺視各海域的重要性而定，一般為1：25000～1：250000成套出版。海底地貌用等深線或負等高線來表示。

海底地形測量的方法有：水面船隻測量，測量船沿預定測深線所進行的測量作業；潛艇或潛水器測量，使用測量儀器靠近海底，探測海底詳細的局部資料。潛水器備有攝像機，用水下立體攝影測量方法進行海底地形測量；水下儀器測量，即由潛水員或水下機器人攜帶水下經緯儀、水下攝影機等在海底進行地形測量;空中遙感測量，適用於水深淺於20米的沿岸海區的海底地形測量。

海底地形測量的定位，可用岸上目標、無線電雙曲線定位系統和衞星定位系統定位的方法，也可用海底控制點（見海洋大地測量）來定位。測深則多采用回聲測深儀，也可採用側掃聲吶（見掃海測量）或多波束測深系統。此外，還可用輔助船增測平行斷面。輔助船對於主船的位置用電磁波測距儀測定。這樣，主船和輔助船形成一個多聲束的綜合回聲測深系統，以測取海底的一個寬帶。現在已開始用海底攝影測量、海洋遙感測深和機載激光測深等方法測量海底地形，但目前只限於淺海。深度較大時，可從潛艇用超聲波斷面測量海底碎部，潛艇的位置則由海面的測量船或海底控制點來測定。

用海洋聲學方法探測海底地形地貌及水下物體的設備。又稱地貌儀。設備安裝在船上或拖曳體中，船在航行時以一定傾角向兩側發射水平開角很窄和垂直開角很寬的扇形聲脈衝波束。聲波接觸海底後產生回波，回波信號的強弱與地形有關。接收換能器接收回波信號。放電或熱敏記錄紙上的灰度隨回波信號強度而變，隨着船舶在待測海域航行用聲脈衝波束掃描海底並記錄，就構成海底地貌聲圖。經識別可分辨出海底表層結構、礁石、沉船、沙丘等。側掃聲吶就其探測能力而言，又分為中、近、遠程三類。中程側掃聲吶作用距離約2×(500～1 000) m範圍；近程側掃聲吶作用距離約2×(50～100) m範圍；遠程側掃聲吶作用距離約20～30km。最具有代表性的側掃聲吶是英國海洋科學研究所研製的GLORIA遠程側掃聲吶，作用距離達22km，分辨力可達數十米，每天可完成2000k海域測量。國內目前已研製成作用距離數百米的側掃聲吶。

目前應用較廣泛的地形圖多采用數字地形高程模型，即使用地形的高程特徵建立的數字模型。存儲在計算機或載體中的數字地圖就是通過對地形高程離散採樣並量化後得到的，其採樣間隔距離叫做格網距離。

海底數字地形圖的製作要比陸地數字地形圖困難得多，比較常用的方法是多波束測量方法，效率較高，精度也可以滿足要求。另外由於海底地形沒有陸地地形變化快，排除出現類似海底地震的特殊情況，海底地形一般會保持數百年不變，所以對海底地形的測量是一項“一勞永逸”的工作。

得到海底地形的原始數據以後還必須進行後期數據處理，才可以用於地形輔助導航，目前的方法是將原始地形柵格化，每一個格網記錄下對應地形的“代表高程”，通常“代表高程”取為格網的平均高程，即數字高程模型的建立。格網距離的大小與所需定位精度和存儲量有關，一般格網距離可取50~1000m，同時格網取為正方形。 ^[1]