海洋測繪

佔全球面積71%的海洋(面積約三億六千萬平方公里)，藴藏着極為豐富的生物和礦產資源，隨着世界對海洋開發的迅猛發展和海上軍事活動的日益加強，作為海上一切經濟和軍事活動基礎的海洋測繪，已處於一個新的發展、變革時期。其主要特點是：

1、海洋測繪的內容與範圍不斷擴大，測繪精度與可靠性比以往要求更高。如測繪工作範圍由近海淺水區向大洋深水區發展；從測量航海要素為主，發展到獲取各種專題要素的信息和建立海底地形模型的全部信息。

2、電子計算機和計算技術的開發應用，促使海洋測繪工作逐步由手工方式向自動化方向轉化。如目前為海洋測量而建造的大型綜合測量船，可以同時獲得位置、水深底質、重力、磁力、水文、氣象等資料。

3、新興科學技術的發展，使海洋測繪手段更加多樣化。

以海洋水體和海底為對象所進行的測量和海圖編制工作統稱為海洋測繪。它既是測繪科學的一個重要分支，又是一門涉及許多相關科學的一門綜合性學科，是陸地測繪方法在海洋的應用與發展。

海洋測繪的主要內容包括：海洋大地測量、海道測量、海底地形測量、海洋專題測量、以及航海圖、海底地形圖、各種海洋專題圖和海洋圖集等的編制。 ^[1] 

海洋測繪的發展大致可分3個階段：

①20世紀30～50年代中期，開始對海洋進行地球物理測量，包括海洋地震測量、海洋重力測量等。這階段利用迴聲探測數據繪製海底地形圖，揭示了海洋底部的地形地貌；利用雙折射地震法獲取大洋地殼的各種地球物理性質，證明大洋地殼與大陸地殼有顯著的差異。

②1957～1970年，實施了國際地球物理年（1957～1958）、國際印度洋考察（1959～1965）、上地幔計劃（1962～1970）等國際科學考察活動，發現了大洋中條帶磁異常，為海底擴張説提供了強有力的證據，揭示了大洋地殼向大陸地殼下面俯衝的現象，觀測了島弧海溝系地震震源機制。

③70年代以後，廣泛應用電子技術和計算機技術于海洋測繪中。

海洋測量的基本理論、技術方法和測量儀器設備等，同陸地測量相比，有它自己的許多特點。主要是測量內容綜合性強，需多種儀器配合施測，同時完成多種觀測項目；測區條件比較複雜，海面受潮汐、氣象等影響起伏不定;大多為動態作業,測者不能用肉眼通視水域底部，精確測量難度較大。一般均採用無線電導航系統、電磁波測距儀器、水聲定位系統、衞星組合導航系統、慣性導航組合系統，以及天文方法等進行控制點的測定和測點的定位；採用水聲儀器、激光儀器，以及水下攝影測量方法等進行水深測量和海底地形測量；採用衞星技術、航空測量以及海洋重力測量和磁力測量等進行海洋地球物理測量。

海圖編制的基本理論、方法和手段，同陸圖編制相似。

測量方法主要包括海洋地震測量、海洋重力測量、海洋磁力測量、海底熱流測量、海洋電法測量和海洋放射性測量。因海洋水體存在，須用海洋調查船和專門的測量儀器進行快速的連續觀測，一船多用，綜合考察。基本測量方式包括：①路線測量。即剖面測量。瞭解海區的地質構造和地球物理場基本特徵。②面積測量。按任務定的成圖比例尺，佈置一定距離的測線網。比例尺越大，測網密度愈密。在海洋調查中，廣泛採用無線電定位系統和衞星導航定位系統。

海洋測量的對象是海洋，而海洋與陸地的最大差別是海底以上覆蓋着一層動盪不定的、深淺不同的、所含各類生物和無機物質有很大區別的水體。

由於這一水體的存在，使海洋測量在內容、儀器、方法上有如下明顯不同於陸地測量的特點：由於這一水體，使目前海洋測量只能在海面航行或在海空飛行中進行工作，而難以在水下活動。因而在海洋水域沒有居民地，也沒有固定的道路網，除淺海區外，也沒有植被。因此海洋測量的內容主要是探測海底地貌和礁石、沉船等地物，而沒有陸地那樣的水系、居民地、道路網、植被等要素，而且海底地貌也比陸地地貌要簡單得多，地貌單元巨大，很少有人類活動的痕跡。但這並不是説海洋測量比陸地測量要簡單得多，相反，海洋測量在許多方面比陸地測量要困難。

首先，水體具有吸收光線和在不同界面上產生光線折射及反射等效應，在陸地測量中常用的光學儀器，在海洋測量中使用很困難，航空攝影測量、衞星遙感測量只侷限在海水透明度很好的淺海域。海洋測深主要使用聲學儀器。但是超聲波在海水中的傳播速度隨海水的物理性質，如海水鹽度和温度等的變化而不同，這就增加了海洋測深的困難。

其次，由於水體的阻隔，肉眼難以通視海底，加上傳統的回聲測深只能沿測線測深，測線間則是測量的空白區，海底地形的詳測需要進行加密，或採用全覆蓋的多波束測深系統，這就會大量地增加測量時間和經費。

再次，由於海水是動盪不定的，這為提高海洋測量的精確性造成極大的困難。

最後，目前海洋測量的載體主要是船舶，而船舶的續航力很有限，出測又受到天氣和海況的限制，全球海域又如此廣大，因此詳測全球海域需要漫長的時日。

關於海洋測量的實用性任務，主要指的是對各種不同的海洋發開工程，提供它們所需要的海洋測量服務工作。主要包括：海洋自認資源的勘探和離岸工程；航運；救援與航道；近岸工程；漁業捕撈；其他海底工程。

早在上古時代，人類在海上捕魚、航行，就產生了對海洋進行測繪的需要。公元前 1世紀古希臘學者已經能夠繪製表示海洋的地圖。公元 3世紀，中國魏晉時期，劉徽所著《海島算經》中已有關於海島距離和高度的測量方法的內容。1119年中國宋代朱彧所著《萍洲可談》記載：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針或以十丈繩鈎取海底泥嗅之，便知所至。”説明當時已有測天定位和嗅泥推測船位的方法。

現存最早的直接為海上活動服務的海圖，是1300年左右製作的地中海區域的“波特蘭”（航海方位）型航海圖。這種圖上繪有以幾個點為中心的羅經方位線。15世紀中葉，中國航海家鄭和遠航非洲，沿途進行了一些水深測量和底質探測，編制了航海圖集（見《鄭和航海圖》）。15、16世紀航海、探險事業的活躍，大大促進了海洋測繪的發展。1504年葡萄牙在編制海圖時，採用逐點註記的方法表示水深，這是現代航海圖表示海底地貌的基本方法的開端。1569年G.墨卡託採用等角正圓柱投影編制海圖。此方法被各國沿用至今。

17世紀以後，海洋測繪的範圍日益擴大，航海圖的內容不斷增加。18世紀歐洲許多國家相繼成立了海道測量機構，開始對本國沿岸海區進行系統的海道測量，編制了一系列航海圖。這一時期還出現了以等深線表示海底地貌的海圖。19世紀海洋測繪從沿岸海區向大洋發展，大洋測量資料的不斷增加，為編制世界大洋水深圖提供了條件。1899年在柏林召開的第 7屆國際地理學大會上決定出版《大洋地勢圖》，並於1903年出了第一版。20世紀20年代，在水深測量中開始使用回聲測深儀，大大提高了工作效率。

1921年國際海道測量局成立後，開展學術交流活動，修訂《大洋地勢圖》，並陸續出版國際航海公用的《國際海圖》，促進了國際合作。40年代開始，在海洋測繪中試驗應用航空攝影技術。50年代以來，海洋測繪在應用新技術和擴大研究內容方面又取得了重大的進展。測深方面,除了使用單一波束的回聲測深儀外,已開始使用側掃聲吶和多波束測深系統，海洋遙感測深也取得初步成功。定位手段，由採用光學儀器發展到廣泛應用電子定位儀器。定位精度由幾千米、幾百米提高到幾十米、幾米。測量數據的處理已經採用電子計算機。

70年代以來，各主要臨海國家已有計劃地利用空間技術進行海洋大地測量和各種海洋物理場的測量(如海洋磁力測量)。特別是應用衞星測高技術對海洋大地水準面、重力異常、海洋環流、海洋潮汐等問題進行了比較詳細的探測和研究。在海圖成圖過程中已廣泛採用自動座標儀定位、電子分色掃描、靜電覆印和計算機輔助製圖等技術。海洋測量工作已從測量航海要素為主，發展到測量各種專題要素的信息和建立海底地形模型的全部信息。為此建造的大型綜合測量船可以同時獲得水深、底質、重力、磁力、水文、氣象等資料。綜合性的自動化測量設備也有所發展。例如1978年美國研製的960型海底繪圖系統,就能夠蒐集高分辨率的測深數據，探明沉船、墜落飛機等水下障礙物，以及底質和淺層剖面數據等，並可同時進行海底繪圖和水深測量、海底淺層剖面測量。海圖編制除普通航海圖的內容更加完善外，還編制出各種專用航海圖（如羅蘭海圖、台卡海圖）、海底地形圖、各種海洋專題圖（如海底底質圖、海洋重力圖、海洋磁力圖、海洋水文圖），以及各種海洋圖集。 ^[2]