海底地形测绘技术的应用

科技创新与应用TechnologyInnovationandApplication应用科技2021年15期

无人船在水下地形测量中的应用

秦亮亮

（91550部队，辽宁大连116023）

我国幅员辽阔、山川河流众多，仅流域面积就已经超

过1000km2，随着国家对水下地形地貌调查进程的加快，

对于湖泊乃至近海水域的水下地形测量调查工作要求也

在不断提升。长期以来，我国的水下地形测量工作停留在

人工测量阶段，有关水下地形测量的技术手段较为落后，

因此开展无人船水下地形测量优势极为明显。近几年来，

为了获得水下地形信息数据，无人船测量系统通过搭载GNSS-RTK设备、单波束测深仪等数据采集设备进行水

下地形数据测量，可有效满足传统测量模式中人工测量

技术无法达到的工程任务要求，可有效解决传统测量模

式中所受到的地形环境因素制约，让水下地形测量人员

获得高精度的数据信息，为水下3D模型的建立奠定坚实基础。1无人船

1.1无人船应用特点

无人船作为进行水下地形测量数据获取的重要路

径，现阶段已代替了大部分的传统人工测量作业方式。自

我国应用无人船技术以来，经由多年的技术创新发展，无

人船的水下地形测量技术已趋近于成熟，而无人船的水

下航行表现也趋于稳定。现阶段的无人船发展方向为智

能化。在水下地形测量中无人船技术应用的最大优势就

是高效、安全、轻便及小巧，再加上无人船测量运行成本

低的应用优势，让无人船测量技术深受测绘单位的喜爱。

无人船测量技术的远程遥控系统，以及自动驾驶系统完摘要：在我国基础建设工作逐步开展的前提下，海洋战略发展步伐逐步加快。近年来我国对近海滩涂、海底地形测绘调

查及陆地水下地形测绘、监测工作的测量要求精准性，以及时效性逐步提升，确保水下地形测量的精准性是加快水利工程建设速度的重要路径。水上测绘领域的环境条件较为艰苦，比陆地测量工作艰难很多。水上测绘工作的开展不仅充满各种困难与艰辛，同时测绘人员需要面临测绘安全问题。传统技术下的水下测量工作都是借助人工操作船只进行地形定位及地形测量，因此传统水下测量结果的精确度和测量人员的安全性相对较低。无人船在水下地形测量中的应用，可大大提升传统水上测量的测量效率及测量精度。为此，文章对无人船在水下地形测量中的应用内容进行探究，为我国无人船水下地形测量技术的应用研究添砖加瓦。关键词：无人船；水下地形测量；测量案例中图分类号院U617文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2021冤15-0169-03

如何进行海洋水文测量和海底地形测绘

海洋水文测量和海底地形测绘是海洋科学领域中重要的研究内容，对于了解海洋环境、探索海底资源以及预测海洋灾害具有重要意义。本文将从海洋水文测量的方法、海底地形测绘的技术以及两者的应用等方面展开讨论。

海洋水文测量是指对海洋水体的物理、化学和生物学参数进行观测和测量的过程。其中，物理参数包括海水温度、盐度、密度等；化学参数包括海水酸碱度、溶解氧含量、营养盐等；生物学参数包括浮游生物丰度、种类等。为了获得准确的数据，科学家们采用了多种方法进行观测。

首先，海洋水文测量中最常用的方法之一是采样测量。科学家们通过各种采样器，在不同深度的海区采集水样，然后经过实验室分析，得到海水中各种参数的数据。这种方法简单易行，但是由于样本数量有限，无法对整个海洋进行全面的观测。

其次，海洋水文测量中还使用了遥感技术。遥感技术通过卫星或飞机携带的传感器，对海洋进行遥感观测，获取海洋物理、化学和生物学参数的数据。这种方法可以大范围、高分辨率地观测海洋，但是由于受到遥感技术的限制，无法获取水体深度等参数。

此外，海洋水文测量中还运用了声学技术。声学技术通过发送声波信号，通过测量回声信号的时间和强度，获取海水中的物理参数。例如，声纳可以测量海底的深度，水下声呐可以捕捉到海洋生物的回声信号，从而了解海洋生物的分布情况。声学技术在测量范围广、准确性高的同时，也存在着成本较高的问题。

除了海洋水文测量，海底地形测绘也是海洋科学中的重要环节。海底地形测绘是通过测量海底地形的方式，获取海底地形的数据。海底地形测绘的主要方法包括声学测深、卫星测深以及潜水器探测等。

声学测深是最常用的方法之一。它通过声纳或多波束测深仪向海底发送声波信号，通过测量信号的传播时间和强度，确定海底的深度和地形。卫星测深则是利用卫星搭载的测深设备对海洋进行遥感观测，从而获取海底地形的数据。潜水器探测则是通过潜入水下的潜水器运载设备，对海底地形进行直接观测和拍摄，获得海底地形的真实图像。

海洋调查与测绘技术的综合应用实例展示

随着科技的不断发展，海洋调查与测绘技术在海洋开发、海洋保护和海洋资源管理等领域发挥着越来越重要的作用。本文将通过一些实例来展示海洋调查与测绘技术的综合应用。

首先，让我们来看大规模的海底地形调查。海洋地形的测量是一项至关重要的任务，可以帮助人们了解海底地貌、地震活动和海岸线的变化等信息。而这项任务离不开现代化的测绘技术。例如，利用多波束测深仪，可以对海底进行快速、高精度的测量，生成三维地形图。这些地形图可以帮助科学家们研究海洋地震活动，预测海啸的影响范围，并为海底管线敷设提供参考。

其次，海洋生态环境调查也是海洋调查与测绘技术的一个重要应用方向。随着海洋工业的迅速发展，人们对于海洋生态环境的关注也越来越高。而要对海洋生态环境进行准确、全面的调查，离不开遥感技术的应用。通过搭载在卫星、无人机或者飞艇上的高清相机和多光谱传感器，科学家们可以获取大范围、高分辨率的海洋生态环境信息，如水质、海藻分布、海底植被覆盖等。这些数据可以为海洋生态环境保护政策的制定提供科学依据。

第三个例子是海洋资源勘探。海洋中蕴藏着丰富的矿产资源，如石油、天然气、硫化物等。为了开发这些资源，科学家们需要先对海底地质进行详细调查。而测绘技术的应用就发挥了重要作用。通过搭载声纳和磁力仪等设备的调查船只，可以对海底地质进行高精度的测量，获取海底地形和地质构造的数据。这些数据可以为矿产资源的勘探提供重要的参考，减少开发风险。

最后一个例子是海洋气象调查。海洋气象对于航海、沿海地区的风险评估和海上作业的安排至关重要。而测绘技术的应用提供了丰富的数据来源。通过气象浮标、测量船舶和遥感数据的结合，可以获取海洋气象的实时数据，包括风速、气压、海面温度等。这些数据可以用来研究海洋气象现象，提前预警风暴和海啸，保障安全航行。 综上所述，海洋调查与测绘技术的综合应用发挥了重要作用。通过大规模的海底地形调查，我们可以更好地了解海底地貌和地震活动；通过海洋生态环境调查，我们可以更好地保护海洋生态；通过海洋资源勘探，我们可以更好地开发海洋资源；通过海洋气象调查，我们可以更好地预测风暴和海啸。这些应用实例都为我们展示了海洋调查与测绘技术的重要性和广泛应用前景。相信随着科技的不断进步，海洋调查与测绘技术将在未来继续发挥更大的作用，为人类探索和保护海洋提供更多的支持。

如何进行雷达测深与海底地形测绘

雷达测深与海底地形测绘是海洋科学领域中的重要工作之一。通过测量水下物体与地形的距离，可以了解海底地形的起伏、测量水深，为海洋勘探、航海安全以及海洋资源开发提供基础数据。本文将探讨雷达测深与海底地形测绘的原理、方法以及相关技术的应用。

雷达测深原理是利用声波在水中传播的特性进行测量。声波在水中传播速度约为1500米/秒，当发射声波信号到达水底或水下物体时，会发生反射。通过接收到的回波信号的时间和强度，可以计算出水下物体与地形的距离以及水深。

在雷达测深中常用的设备是多波束测深仪。这种仪器通过发射多个声波束，可以同时测量多个点的水深。它的工作原理是在一定范围内将声波分成多个扇形束，每个束的方向和距离分别测量不同的点。通过获取多个点的数据，可以得到更全面、更精确的海底地形图。

除了多波束测深仪，还有一种常用的雷达测深仪是侧扫声呐。侧扫声呐是一种能够在水下产生声波图像的设备。它通过在船舶一侧发射声波信号，然后接收回波信号，并将信号转化为图像显示出来。通过观察这些图像，可以直观地了解海底地形的起伏、物体的分布以及水深的变化。

雷达测深与海底地形测绘的应用非常广泛。首先，它是进行海洋地质勘探的重要手段。通过测量海底地形的起伏，可以了解到地壳构造的变化，找到潜在的地震活动带、海底火山等。其次，海底地形测绘对于航海安全至关重要。船只在航行时，需要了解水下的障碍物和水深情况，以避免航行事故的发生。再者，海底地形测绘也是进行海洋资源开发的基础。在深海矿产资源开发中，了解海底地形和水深情况可以帮助选择开发区域，评估资源潜力。

值得注意的是，在进行雷达测深与海底地形测绘时，还需要考虑一些因素。首先是水深的测量误差。由于水深的测量受到多种因素的影响，如水下的悬浮体、水质等，因此需要在数据处理中进行纠正。其次是地形的解译和数据处理。在获取的声纳数据中，地形信息和目标物体往往混杂在一起。通过采用信号处理和图像解译的方法，可以将地形和目标物体分离开来，得到准确的地形图。还有一个重要的因素是船舶的行驶速度。船舶速度过快，会导致数据点的间距过大，从而影响数据的精度。因此，在测量过程中需要控制好船舶的速度。