2016年《海洋測繪》論文綜述

一、引言

《海洋測繪》創刊於1981年7月。由海軍海洋測繪研究所主辦，海軍參謀部直屬工作局主管。為技術性科技期刊，雙月刊。本刊的突出特色是：以報道海洋測繪專業領域的內容為主，同時涉及與海洋測繪發展相關的測繪學基本理論與技術，以及海洋測繪儀器、海洋地質地貌、海洋水文調查、航海導航和地理信息系統等。

現為中國學術期刊綜合評價資料庫、中國科學引文資料庫、俄羅斯《文摘雜誌》、美國《烏利希期刊指南》和《斯蒂芬斯全文資料庫》等國內外知名期刊資料庫收錄。為「中國科技核心期刊」、「全國優秀測繪期刊」、「海軍優秀期刊」。

在2016年相關權威機構發布的《中國科技期刊引證報告（核心版）》統計中，本刊在2015年的核心影響因子為0.479，在測繪科學技術類13種核心期刊中排名第7位，在海洋科學類24種核心期刊中排名第8位。總被引頻次、引用刊數、他引率、學科影響指標、學科擴散指標等其他質量指標均比往年有明顯的提升。根據「中國知網」統計，在2016年，《海洋測繪》的機構用戶為3228個，分布於10多個國家和地區。

全年出版6期，發表論文118篇。共計出版第36卷總第173期。作者單位分布比較廣泛，其中軍隊作者76篇，約佔64%；高級職稱和博士研究生作者發表的論文64篇，約佔54%；各類基金項目支持的論文為65篇，基金論文比約為55%。同時刊登《中國海軍百科全書(第二版)》海洋測繪條目41條；刊登《測繪學名詞(第三版)》海洋測繪名詞324條。報道了海洋大地測量；海底地形測量；遙感應用；導航定位；海圖製圖和其他測繪領域科學技術研究的新成果、新動態。本文主要針對2016年已發表的論文進行簡要分析和評述。

二、海洋大地測量方面

⒈ 重力、磁力測量

重力場模型、重力異常反演、多源重力數據融合和計算精度等問題為研究的主要方向。作為確定地球外部重力場的一種新探索，虛擬壓縮恢復法不僅具有重要的理論意義，同時也有較高的應用價值。劉敏等在《虛擬壓縮恢復法應用於航空重力向下延拓的適用性問題》中，為了求解不規則邊界面的大地測量邊值問題，在對虛擬壓縮恢復法進行模型化分析基礎上，從理論上證明了在求解地球內部Bjerhammar球上的虛擬重力異常時，虛擬壓縮恢復法與基於逆Poisson積分的逐步迭代解是完全等價的，利用數值計算驗證了兩種解算結果的一致性，同時通過數值模擬計算，分析探討了數據觀測雜訊對虛擬壓縮恢復法解算結果的影響。檢驗結果表明，虛擬壓縮恢復法應用於航空重力向下延拓計算，一方面可能增加邊緣效應的影響，另一方面同樣存在數據誤差累積放大問題，因此，其適用性和計算結果可靠性有待做進一步的研究。陳欣等在《功率譜密度函數的構建及在重力場元計算中的應用》中，採用間接法，利用Moritz協方差模型、Tscherning/Rapp協方差模型和Moritz兩分量模型分別構建了對應的功率譜密度函數模型。採用非線性最小二乘法在EGM2008模型的基礎上擬合了模型係數。擬合結果表明：在2倍相關長度的相關距離內，Moritz兩分量模型求得的理論協方差值與經驗協方差值的符合度最好。設計了以EGM2008模型重力異常為基礎數據，計算大地水準面高的模擬實驗。這三種模型中，Morit兩分量模型的計算結果精度最高，同傳統Stokes方法的計算結果精度相當，與擬合的理論協方差曲線圖所反映的結果一致。李倩倩等在《高精度測高重力場反演南海海底地形》中，研究了利用衛星測高重力異常反演南海海底地形，並採用經典方法和重力地質法計算局部海域海底地形，與網格化實測水深模型和ETOPO1模型進行比較分析。重力測量研究的內容還有衛星測高反演重力異常、多航次重力測量系統偏差調整等。

趙希亮等在《世界地磁場模型WMM2015誤差分析與評估》中，基於世界地磁場模型(WMM2015)的建立方法，系統分析了該模型的誤差來源，建立了誤差估算模型。研究認為WMM2015模型誤差包括主磁場係數定義不準確導致的定義誤差和忽略因素影響誤差，忽略環境因素誤差包括地殼磁場及長期變化和擾動磁場所導致的誤差，建立的誤差估算模型可以用來計算總誤差，可為海洋磁力測量正常場校正和相關應用提供參考。

⒉ 測量基準

潮汐類基準包括平均水位、深度基準和凈高基面，它們都具有潮汐基準的特徵，在不同國家、海區甚至不同時期的選擇往往都不同，因此，這類基準存在著離散、跳變、不連續等諸多問題，在海洋測繪領域一直受到普遍關注。崔楊等在《潮汐基準的量級分析與精度估算》中，分析了機制主要潮汐基準面的特點和數值表示量級，區分了平均海面與平均水位的概念差別；剖析了深度基準面的演算法、定義誤差，從定義和實現方式等方面分析了深度基準面模型的是由離散點控制的不連續曲面，且不同類型驗潮站的深度基準值的穩定性不同，不同的水位改正技術會造成深度基準的階梯性躍變。通過若干長期驗潮站的實測數據進行調和分析，驗證了現有深度基準面含義缺乏一致性的問題。暴景陽等在《海道測量水位控制的技術體系及標準更新》中，結合《海道測量規範》的修訂，研究了水位控制涉及的基本概念，重新梳理了海道測量水位控制的技術體系。提出水位控制包含海域垂直基準確定、水位歸算信息提供兩項內容。闡明了水位控制的任務服務、信息綜合利用、質量控制系列技術體系。許軍等在《水位改正中的基準面空間內插及其誤差約束》中，分析了水位改正中隱含的基準面空間內插形式，以最小二乘擬合法為標準改正方法，理論推導表明水位改正中隱含內插方法與潮汐比較參數內插方式相一致，基準面空間內插誤差為基準面相對於平均海面的垂直差距的線性內插誤差。提出現階段減弱與控制該誤差的可行手段是，由L值模型模擬不同驗潮站空間配置下基準面空間內插誤差的空間分布，為潮汐觀測站布設提供先驗信息。

黃辰虎等在《日潮特徵海域回歸潮平均高高潮位的計算方法》和《半日潮特徵海域平均大潮高潮面的計算方法》中，針對海岸線採用大潮高潮面的規定，研究了在半日潮和日潮海岸的潮面計算問題。在《日潮特徵海域回歸潮平均高高潮位的計算方法》中，認為對於日潮特徵海域，因潮汐高低潮時刻主要受月赤緯影響，平均高潮位不能描述日潮海域的高潮位，現有海岸線定義中的多年平均大潮高潮面在日潮特徵海域無實際意義。通過分析月赤緯高度角的長期變化趨勢，揭示了月赤緯高度角極值與回歸潮高高潮位的強相關性，進而在顧及當地日潮齡值基礎上，提出並實現了日潮特徵海域顧及日潮齡值的回歸潮平均高高潮位計算。建議海岸線定義可修訂為平均大潮高潮面或回歸潮平均高高潮位與海岸的交接線更科學。

三、海底地形測量方面

⒈ 多波束測深

多波束測深系統組成結構複雜，工作模式特殊，技術要求高。因此，從海上作業、數據處理到產品製作等各個方面，涉及的關鍵技術問題繁多，數十年來，一直受到國內外學者關注。陸秀平等在《多波束測深數據處理關鍵技術研究進展與展望》中，就測深數據處理的流程，分析了聲線跟蹤計算、異常數據探測和條帶數據拼接等關鍵技術的研究進展，展望了多波束測深技術下一階段的發展方向，針對國內應用需求，提出了一些具有前瞻性的研究開發建議。陳爽等在《多波束探測解析度估計模型研究》中，基於多波束探測原理和一般探測原則，在幾何空間上分別推導出了縱向、橫向、垂向解析度模型，提出多波束探測目標解析度估計模型。以Reson 8101為例進行了相應的計算，計算結果表明，估計模型可較直接地估計不同測量參數下的多波束探測解析度，且橫向解析度較其他兩個方向對目標解析度的影響更大。劉勝旋等在《多波束測深成果精度評估方法探討》中，分析了諸多水深測量相關規範或規程，結合多個不同水深範圍調查區的測量成果精度評估結果，認為水深主檢不符值均方根差這一單獨指標不適合對水深測量成果精度作評估。為能更加客觀地反映最終測量結果的精度高低，建議統一採用相對誤差進行水深測量精度評估。

⒉ 測深改正

測深側掃聲納水深測量的主要誤差源包括:姿態感測器輸出延遲，換能器陣相對高度和相對角度偏差，換能器陣幅相誤差，表面聲速和聲速剖面誤差，深度感測器與換能器陣相對高度偏差，定位數據誤差和輸出延遲，定位系統與換能器陣相對位置偏差以及信號處理方法誤差等。劉曉東等在《高解析度測深側掃聲納系統測深精度評估方法》中，針對聲納自身與整個系統兩方面確定了各自的測深精度評估方法。以高解析度測深側掃聲納系統(HRBSSS)為例，對其外場實驗測深數據精度進行了評估。結果表明，測深精度在250m×2覆蓋範圍內符合IHO S－44特級標準，受感測器誤差和界面影響，淺水條件下系統測深精度在水平距離113m內符合該標準。

海水聲速是水深測量誤差改正的重要參數，基於特定深度處的溫度鹽度等信息並結合聲速經驗模型可計算海水聲速。陸秀平等在《全球海域最優聲速積算模型的綜合選定》中，指出國際上出現了多個聲速計算模型，這些模型基於不同的海水樣本數據和試驗方法得到，在溫度、鹽度、壓力(深度)等方面有適用要求。經查閱國內外專著等，發現在聲速計算模型的公式表達、適用條件等方面，存在一些認識分歧，另外由於模型係數較複雜，部分文獻甚至出現了錯誤表達。基於經核實的多個常用聲速計算模型開展了精度比對，提出了全球海域最優聲速模型選定的基本要求，優化了現行海道測量規範中由水文資料計算聲速改正數的方法，設計並開發了適用於全球海域水深測量的聲速剖面計算及改正的新軟體。

⒊ 測量設備

為了快速、高效地實現淺水區域水深測量，國內外一些機構開展了無人水面測量艇(USV)的研製和試驗，通過搭載測深設備實現海底地形測量。在島礁周邊等淺水區域進行水深測量，無人水面船隻具有機動性和高效性特點，近年來成為海洋測量技術研究的熱點之一。黃賢源等在《無人水面測量艇技術研究》的3篇連載論文中，針對淺水區域水下地形複雜、暗礁眾多、涌浪較大的特點，對無人水面測量艇水深測量技術進行研究，涉及的關鍵技術包括船型及推進方式設計、測量設備加裝測試、無線數據傳輸功能、測量艇吊放回收技術等。研究提出三體噴水推進無人水面測量艇設計方案，基於該方案實現的測量模式具有很強的機動性和高效性；綜合考慮測量艇各艙室的配重情況，提出了具體的測量設備加裝設計方案，針對測量設備多、介面複雜和集成度大等問題，採用了基於串口轉換軟體的遠程控制技術結合無線數據傳輸的方案，實現了通過岸台基站即可直接對船台測量設備進行實時監控及參數設置調整；結合無人水面測量艇三體結構特點，研製出自動導引掛接起吊回收系統，該系統利用吊臂纜卡鎖結構件實現對測量艇的自動回收，整個回收過程可以在岸邊或母船通過遙控實現，實際的水上吊放回收試驗驗證了該系統的合理性和有效性。

隨著國內多方研發力量的投入，淺水多波束測深聲納關鍵技術已經基本被突破，國內已經問世了多款實用化的淺水多波束測深聲納產品，但在進一步提高系統性能、向國際先進技術產品靠攏的道路上依然面臨挑戰。周天等在《淺水多波束測深聲納關鍵技術剖析》中，基於多波束測深聲納工作原理，結合國內外主流淺水多波束測深聲納產品與技術發展現狀，分析了淺水多波束測深聲納應具備的典型能力；提出了從能力表徵的角度理解淺水多波束測深聲納性能指標，歸納了實現這些能力所採用的主要關鍵技術，例如寬頻換能器、複雜探測信號、發射動態聚焦、艏向補償和合成孔徑聲納技術等，討論了技術實現的具體思路。

四、遙感應用方面

衛星光學影像、激光雷達、航空攝影與視頻影像等在海洋測繪領域的應用日益廣泛，研究方向包括圖像處理、要素提取和海浪數據反演等。郝睿等在《基於BP神經網路的多特徵融合變化檢測方法》中，基於BP神經網路，提出了一種多特徵融合的遙感影像變化檢測方法。在提取影像光譜特徵、紋理特徵和空間特徵的基礎上，構建了用於進行二類分類的BP神經網路模型，並在一定數量的樣本支持下，有效完成了變化信息的提取。實驗表明，該方法相比傳統的影像代數法和僅使用對象光譜特徵的方法，在保持較高正確率的情況下，有效降低了漏檢率和虛警率。呂立蕾在《多光譜激光雷達小波去噪效果評價體系》中，為了對消噪效果做出合理的評價，從能量、圖形、統計多角度出發，結合常規的評價指標，提出由信噪比、均方根誤差、信號誤差、平滑度、信號能量比和雜訊模六項指標綜合考慮的小波消噪效果評價體系，形成比較完善的客觀評價方法，為不同信號雜訊去除方法的選擇提供更加可靠的依據。

李雪紅等在《基於遙感影像的海岸線提取技術研究進展》中，綜述了遙感影像海岸線提取技術的研究進展，通過分析基於各類型數據提取水邊線的主要方法原理、特點及適用情況，論述了潮位校正和基於DEM 數據獲取真實海岸線的研究方法，以及三維激光掃描數據的應用；並就目前該領域的不足之處提出了今後研究的可行性建議。王鵬等在《高解析度遙感影像海岸線半自動提取方法》中，根據商業軟體的多尺度分割演算法，以人機交互方式進行海陸標記，用光學直方圖測量對象之間的相似性，通過兩階段對象合併實現海岸線提取，以人工海岸、潮灘海岸線為例進行了實驗。滕惠忠等在《海島礁航空攝影測量技術應用研究》中，研究了海島礁航空攝影測量的特點和關鍵技術，對海島礁航航空攝影分區、地面站與檢校場布設、空中三角測量和特定要素判繪等提出了解決方案。

五、導航定位方面

北斗衛星導航系統(BDS)的不斷發展與完善，其定位方式、可靠性和服務精度等方面的研究得到測繪界的關注。馮來平等在《北斗區域衛星導航系統電離層建模精度分析》中，研究了北斗衛星導航系統在電離層建模中的可行性和作用。採用多項式模型構建區域電離層模型，利用IGSjfng和cut0兩站觀測數據，從穿刺點分布、單系統建模精度和BDS/GPS融合建模精度等方面，分析了北斗系統對於電離層建模的作用。結果表明，利用北斗建立電離層模型，其殘差標準差小於1.2TECU，外符合精度優於4TECU，與利用GPS建模精度相當。郝建錄等在《基於北斗衛星導航系統偽距單點定位研究》中，研究了北斗衛星導航系統的定位機制、誤差影響和偽距單點定位模型，利用實測數據驗證了單點定位模型選取和誤差改正方法的有效性。祖安然等在《北斗導航衛星迭代雙向卡爾曼濾波定軌》中，以不同天的廣播星曆擬合初值結果作為北斗星導航系統(BDS)衛星軌道解算參數初值，分析了狀態參數不同初始值對雙向卡爾曼濾波定軌結果的影響。針對卡爾曼濾波系統不穩定時或弧段長度未能使卡爾曼濾波達到穩定時，初始值的誤差對BDS衛星濾波結果影響較大的情況，提出了將雙向卡爾曼濾波定軌解算得到的衛星初始曆元狀態參數估計值作為初值，其他參數初值重新解算，初始方差保持不變，進行迭代計算的迭代雙向卡爾曼濾波定軌演算法。實驗結果表明，在相同初始先驗方差的情況下，迭代雙向卡爾曼濾波定軌方法可整體提高衛星軌道精度。

柴洪洲等在《GNSS多系統組合精密定位研究進展》中，分析了有關衛星導航系統的最新建設與發展狀況，探討了多系統組合精密定位的應用，以及為數據預處理、精密單點定位(PPP)和實時動態測量(RTK)帶來的機遇和面臨的挑戰，認為GNSS多系統的兼容和共同發展是未來導航定位領域發展的趨勢，也能相應提升各種導航定位的性能指標。

六、海圖製圖方面

⒈ 數字製圖

在數字地圖研究領域，點狀符號自動識別是一項難度很大的工作。畢記省等在《基於認知理論的地圖點狀符號智能識別》中，針對數字地圖點狀符號自動識別難題，提出了運用認知理論進行點狀符號智能識別的方法。首先對地形圖點狀符號進行幾何特徵處理，獲取圖形的角、圓、面積等特徵信息；通過分析符號圖形的拓撲屬性，計算歐拉數、矩特徵等量化指標；依據多分類器的處理和先驗知識庫，來對點狀符號進行類別劃分。實驗結果表明，基於認知理論的地圖點狀符號識別成功率高、運算速度快，能夠有效解決傳統數字地圖研究領域存在的點狀符號識別問題。賈俊濤等在《數字海底地形產品生產技術研究》中，分析了水深源數據處理、水深三角網模型等網格化產品和等深線模型創建等關鍵技術；結合實際生產應用中遇到的問題，對數字海底地形產品生產技術流程進行了深入探討。溫連發等在《蛇模型在等深線自動化簡中的應用》中，針對當前等深線的自動化簡中存在的問題，研究蛇模型在等深線自動化簡中的應用。闡釋了蛇模型的基本內涵，分析和計算了蛇模型曲線所受的力，明確了蛇模型點的安全約束方法，推導了蛇模型的能量公式，基於蛇模型進行了等深線自動化簡實驗。研究認為，採用蛇模型演算法化簡後的等深線能很好地遵守安全性約束準則；蛇模型可以用來實現等深線的自動化簡。

移動地理信息系統技術的發展為海洋漁業信息化建設提供了基礎支持。夏思雨等在《漁業電子海圖手持終端的設計與實現》中，基於智能移動設備和Mobile GIS技術，提出了應用ArcGIS API for Android開發組件和Java編程語言設計漁業電子海圖手持終端的技術方案；實現的漁業電子海圖手持終端由硬體設備、軟體系統和(海圖、漁業)數據構成，成為「漁業信息雲服務平台」的節點單元，能夠向用戶實時傳輸海洋地理空間信息、海況信息、漁汛和市場等信息。

國際海道測量組織(IHO)制訂的《通用海洋測繪數據模型》(S－100)是新一代海洋地理信息基礎標準，將要替代《海道測量數據傳輸標準》(S－57)，會影響到電子航海圖產品規範的改變。陳長林等在《S－101與S－57分類編碼對比分析》的3篇連載論文中，分析研究了二者的分類編碼要素、屬性和複雜結構等內容的變化，歸納了新標準內容的特點和應用方法，對電子航海圖生產、海洋測繪信息處理的標準執行有指引意義。

⒉ 海圖設計與編製

研究內容包括海圖與海圖集設計、專題要素表示方法等。彭認燦等在《等距離正圓柱投影世界挂圖上大圓航線的繪製》中，針對世界挂圖上全球任意兩點間大圓航線繪製存在的問題，通過總結當前幾種常用於大圓航線繪製的世界挂圖投影存在的不足，提出採用等距離正圓柱投影作為世界挂圖投影並分析其適用性。從大圓航線在等距離正圓柱投影中的方程及其曲率入手，按照計算機製圖中「以直代曲」的研究思路，給出了一種在等距離正圓柱投影世界挂圖上繪製大圓航線的方法，最後以我國南極科考航線所需參考的大圓航線繪製實例驗證了該方法的可行性與實用性。《北極航海地圖集》作為首部全面反映北極航行相關知識的大型綜合性地圖集，通過將專題地圖和海圖的有機集成，展現了北極航行所需的各種信息。鄔凌智等在《的設計與編製》中，針對圖集編製中處理的問題，論述了設計思路和編製方法，包括資料收集與處理、內容結構設計、專題要素表示方法、色彩與符號設計、版式與開本設計、地圖整飾和工藝流程等。

【作者簡介】第一作者王克平，1968出生，男，遼寧東港人，副編審，碩士，主要從事海洋測量技術應用及編輯出版理論與技術研究；本文來自《海洋測繪》（2017年第6期），若其他公眾平台轉載，請備註論文作者，並說明文章來源，版權歸《海洋測繪》所有。

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