海测论坛▏2018年《海洋测绘》论文综述

一、《海洋测绘》简介《海洋测绘》创刊于1981年，双月刊，为“中国科技核心期刊”、“中国科学引文数据库统计源期刊”、“全国优秀测绘期刊”、“海军优秀期刊”。已被中国学术期刊综合评价数据库，中国核心期刊(遴选)数据库，中国科学引文数据库，中国期刊全文数据库，中文科技期刊数据库，俄罗斯《文摘杂志》，日本《日本科学技术振兴机构数据库》，美国《乌利希期刊指南》和《艾博思科数据库》等国内外知名期刊检索数据库收录。根据2019年版《中国科技期刊引证(核心版)》显示，2018年本刊的核心影响因子为0.511，核心总被引频次为639。《海洋测绘》的办刊宗旨是：反映我国海洋测绘学术技术研究成果和国内外海洋测绘动态，推动学科科技信息传播与交流，促进本领域科学技术发展与研究成果推广应用，热情为广大测绘工作者、读者和作者服务。本刊的突出特色是以报道海洋测绘专业领域为主，也涉及与海洋测绘发展相关的测绘学基本理论与技术，以及海洋测绘仪器、海洋地质地貌、海洋水文、航海导航、地理信息数据库等。

二、论文发表情况2018年，《海洋测绘》共出版期刊6期，发行18000余册，发表论文114篇，各类基金项目支持论文74篇，基金论文比为0.65。高级职称和博士研究生作者的论文75篇，约占66％。所刊论文重点围绕卫星测高、海洋测量定位、海岸地形及海岛礁测量、海底地形测量、海洋重磁测量、海图制图以及海洋环境调查等科技领域的最新理论和方法展开研究探讨，促进了海洋测绘各专业方向的交流融合和创新发展。表1是2018年《海洋测绘》发表论文中被引用和被下载数量排名前10位的论文，统计时间为2019年10月30日。表1　2018年度《海洋测绘》发表论文中被引用和被下载频次前10位的论文序号论文题目作者刊期1一种无人机影像点云提取海岛自然岸线的方法郭忠磊，辛宪会，滕惠忠，等第3期2我国海洋测绘研究进展申家双，葛忠孝，陈长林第4期3无人机影像在测绘1:500海岛地形图中的应用袁蕾，刘庆东，孙永光，等第1期4K－均值聚类算法在多波束底质分类中的应用吕良，金绍华，边刚，等第3期5海空重力测量技术体系构建与研究若干进展(一)：需求论证设计与仪器性能评估技术黄谟涛，陆秀平，欧阳永忠，等第3期6超高阶重力场模型计算高程异常算法与实现李玉平第3期7海道测量规范与IHO标准的比较研究董玉磊，桑金第3期8借助EGM2008的海域重力异常反距离加权插值算法曾敏，汪振华，邓凯亮，等第2期9STPIR和MW组合的北斗三频周跳探测与修复李迪，柴洪洲，潘宗鹏第1期10基于半参数模型的水位数据预处理方法研究刘聚，暴景阳，许军，等第2期三、论文综述⒈水位控制和潮位测量水位控制的主要任务之一是以有限离散的验潮站内插整个测区的瞬时海面，为水深测量提供改正依据。《传统水位改正法的实施条件与评价指标》一文，在总结各传统水位改正法基本原理及假设条件的基础上，分析了《海道测量规范》中关于验潮站布设的条目：潮汐类型相似及最大潮高差与最大潮时差的量化指标要求不能保证站间的水位关系满足传统水位改正方法的假设条件。基于假设条件，提出了评价指标与方法:对于站间水位相似性，提出由同步水位曲线定性判断、最小二乘拟合法的推算中误差为量化指标的定量分析相结合的评价方法；对于站间水位均匀变化，提出由站间是否存在阻挡以及潮波图定性判断、中间站点处水位内插误差为量化指标的定量分析相结合的评价方法，为验潮站布设与水位改正精度评估提供了参考。《基于半参数模型的水位数据预处理方法研究》一文为消除压力式验潮仪数据因误差引起抖动的现象，提出了利用半参数模型对水位数据预处理的方法，半参数模型既能够剔除不合理观测噪点，又能够高精度拟合观测水位，利用处理后的数据确定的余水位以及潮汐精度得到了提高。掌握潮汐变化规律是开展水深测量的基础，目前最常用的潮位获取方法有布设验潮站、投放压力式验潮仪或利用卫星高度计数据推算潮位模型。《多系统GNSS浮标潮位提取精度研究》一文提出利用多系统GNSS浮标测量潮位的新方法，该方法基于精密单点定位技术与后处理动态定位技术获取潮位信息，以压力验潮仪数据为参考，对GNSS浮标测量海面高进行经验模态分解，进而获取潮位信息，得出了多系统可以提高精密单点定位解算潮位精度的结论，为远离海岸的潮位获取与监测提供了新思路。⒉海洋测量定位随着卫星导航技术的飞速发展，形成了多种导航定位系统并存的局面，给多系统组合导航定位提供了前提条件，可以通过增加可视卫星数、改善卫星几何结构等方式，提高定位的精度、可靠性和效率。《Bancroft算法应用于GPS/BDS/GLONASS三系统伪距单点定位》一文，将Bancroft算法推广应用于GPS/BDS/GLONASS三系统伪距单点定位，得出了在定位精度相当的情况下，Bancroft算法比传统的最小二乘算法迭代次数少，可显著提高多系统组合单点定位的运算效率。水下地形匹配定位作为水下潜航器确定自身方位的主要手段之一，具有自主、全天候、定位精度与航程无关等优势。《基于TIN模型的水下地形匹配定位算法》一文提出了一种基于不规则三角网(TIN)模型的水下地形匹配定位算法，算法利用海图的原始水深直接构建TIN模型作为匹配基准图，在经典TERCOM (terrain contour matching)算法的基础上，设计基于TIN模型的匹配搜索区的确定方法，结合待匹配航迹点的水深值计算公式，通过构建目标匹配定位的地形相关组合算子实现匹配定位，其定位精度高于基于规则格网模型的经典TERCOM算法，为水下潜航器地形匹配定位提供了新途径。⒊海岸地形及海岛礁测量利用遥感技术实施海岛与海岸地形测量具有宏观、快速、综合、高频、动态和低成本等突出优势。《一种无人机影像点云提取海岛自然岸线的方法》和《基于天绘一号卫星多光谱影像的海岸线自动提取方法》分别基于点云数据和影像数据提取海岸线，前者利用无人机影像得到DSM点云数据，再结合潮汐模型提取海岛自然岸线，其基本过程为通过无人机影像预处理获取高精度的DSM点云，并由此生成DEM，再通过等值线追踪法自动提取基于平均大潮高潮面的海岛岸线，提取精度满足海道测量规范相关要求；后者则直接基于天绘一号卫星多光谱影像，利用将NDWI指数和水平集模型融合的方法，实现全自动水边线提取，然后采用面向对象分割技术和空间拓扑关系提取临海地物基元，最后结合遥感影像海岸线解译标志建立决策树完成临海基元的分类与海岸线提取可为海图测制与更新提供参考数据ꎮ《无人机影像在测绘1:500海岛地形图中的应用》一文基于无人机航摄系统具有高效快捷、地面分辨率高、成本低等优点，对无人机影像采集、影像处理、制作成图的流程进行了归纳，通过实例对无人机在海岛1:500地形图测绘中的应用进行了全面的分析和精度比对，进而说明了无人机影像可应用于海岛大比例尺地形图的制作。《基于BJ-1影像和高分辨率潮汐网格的潮滩DEM构建》利用中国近海高分辨率潮位网格，与卫星过境时刻的水边线进行空间关联与内插，生成带有高程值的系列水边点，并以此来构建潮滩地形三角网，最后生成格网潮滩DEM，反演精度可以满足一定比例尺的制图要求。⒋海底地形测量多波束测深系统与侧扫声纳可以对深海海底地形地貌进行快速、高效、大面积探测，但其测量精度有限，难以满足深海科学考察、资源勘探开发对高精度海底地形地貌的需求。《大深度近海底精细地形地貌探测技术》一文指出，随着各类大深度水下潜航器的涌现，以及各类耐高压测绘声纳产品的成熟，使得深海海底地形地貌精细探测成为了可能，并在实际作业中取得了应用。利用多波束测深系统开展水深和海底地形测量时，最终的产品精度会受到多种因素的影响，《测船非匀速直线测量引起的多波束测深误差分析》和《基于二维经验模态多波束测深插值算法比较分析》分别从测深数据获取端和后期数据处理端展开了深入研究与分析，前者认为当测船做直线加速运动时，会使纵摇角产生较大误差，当测船转弯时，会使横摇角产生较大误差，这两种作业模式均会对测深精度产生一定影响，论文研究结果可为作业人员提供借鉴；后者则在测深数据插值算法方面展开了研究，尝试将二维经验模态分解方法(BEMD)引入到多波束水深数据处理中，对比了几种不同插值方法对于包络面插值精度以及筛分标准偏差结果的影响，总结出适合应用于多波束水深数据二维经验模态分解方法的包络面插值方法，可为海底地形精细化插值计算提供参考。⒌海洋重磁测量海洋重力场信息作为地球重力场的重要组成部分，在地球科学研究、海洋资源开发、空间基准统一、海洋环境保障等多个领域都得到了广泛的应用，其测量方式主要有船载重力测量、航空重力测量、卫星重力测量以及卫星测高反演重力等。海洋重力测量发展至今，已形成了一个比较完整的理论技术体系，在《海空重力测量技术体系构建与研究若干进展》系列连载论文中，作者分析了海洋重力场信息的应用价值，并对海空重力测量技术的体系架构和研究目标与内容进行了总结，重点介绍了作者所在研究团队近年来在海空重力测量技术体系建设领域取得的有实用价值的研究成果，回答了“为什么测”、“怎么测”、“测到什么程度”、“用什么仪器测”、“如何客观评价测量成果质量”等一系列科学问题，从海空重力数据获取、数据处理分析和产品制作应用等方面建立了技术体系架构，涉及内容繁多，信息量巨大，很好地总结了海洋重力测量技术的发展现状及其涉及的相关技术方法，并高屋建瓴地对海洋重力测量技术未来的发展方向进行了展望，提出了见解深刻的发展思路，为该领域的科技工作者提供了很好的参考。重力异常计算方面，《基于测高重力和船测重力数据的重力垂直梯度异常反演》一文利用南海局部区域实测重力异常数据和Szndwell测高重力异常数据，将搜索范围、距离和精度多种因素融合考虑并对shepard算法进行改进，计算该区域的重力异常，进而反演得到高分辨率的重力垂直梯度异常结果，对提高海洋重力垂直梯度异常的分辨率和精度具有一定的参考价值。影响海洋磁力测量的误差源较多，不仅包括因测量环境引起的随机噪声误差还含有仪器测量误差、位置归算误差、船磁影响误差、地磁日变影响误差。论文《基于小波分析的海洋磁力测量数据调差方法》将航磁测量中频域滤波思想引入到海洋磁力测量资料系统差调整中，利用小波多尺度分析方法实现了高低频信息的分离，进而提取低频背景场信息，分离高频局部异常与测线系统差，最终实现船载磁测数据系统差的调整，验证了小波多尺度分析法用于海洋磁力测量数据调差的可行性。⒍海图制图针对当前在作为海洋测绘学分支学科的海图制图研究中存在的概念内涵过窄、研究内容表述不够完整等问题，《海图制图的概念及研究内容》采用分析、归纳、比较的研究方法，论证了海图制图学科与海洋测绘学科的从属关系，阐明了海图制图概念的科学内涵，即研究海图及其编制、出版、更新和应用等的理论、技术和方法，明确了海图制图研究的主要内容，具体包括海图发展史、海图分类、海图内容、海图编制、海图出版、海图更新、海图应用和海图标准化等方面，并较为系统、全面地对研究内容的各个方面进行了论述，可为海图制图学科的研究和发展提供重要理论参考。在制图方法方面，为了解决双重极球面投影极区航海图上准确便捷量距的问题，《等距圆量距法在海图上的扩展应用研究》一文从理论和数值方面，分析了将等距圆量距法推广应用到双重极球面投影海图的可行性，推导了误差并给出了修正公式，研究了将等距圆量距法扩展到基于大地纬度应用的可行性，以满足双重极球面投影极区航海图上便捷准确的量距需要。《等距离正圆柱投影在极区海图中的应用研究》针对当前极区投影方式在极区海图编制及应用方面不完全适用的问题，结合现有航海图制作及使用习惯，提出了选用等距离正圆柱投影作为极区海图投影的设想，并分析了其适用性及应用方面存在的不足。重点对该投影海图使用过程中较为关注的等角航线展绘和图上方位、距离量测等应用问题进行了研究并提出相应的解决方法。同时通过具体算例，证明了所提方法的可行性，为该投影在极区海图中的应用奠定了基础。⒎测量装备在海洋环境测量装备及试验平台研发方面，《一种多波束换能器水平旋转控制系统的设计》设计了一种以单片机为控制核心、以伺服电机为执行机构的多波束换能器水平旋转控制系统，实现了对多波束换能器在水平面内旋转角度、速度的良好控制和显示，为多波束测深系统的数据采集、信号处理等工作的一体化集成提供了一种新思路，可进一步提高多波束等声纳设备性能检测的自动化程度。《一种新型浅地层剖面仪试验平台的设计与应用》采用模块化的设计理念设计了一套新型浅地层剖面仪室内试验平台，该平台主要涉及室内定位技术、浅剖试验平台尺寸合理性分析技术、直线轨道与换能器之间的固定连接技术和海底声学参数反演技术，形成一个综合性强、试验高效的新型平台。通过铺设沉积物和布设障碍物，利用浅地层剖面仪进行室内走航试验，分析沉积物的厚度和障碍物的位置。试验结果表明：该平台可精确识别沉积物的厚度和障碍物的位置。该试验平台为开展理想环境下沉积物厚度和障碍物识别提供较好的测试环境，为声学海洋设备性能检测提供测试平台，进一步推动海洋技术装备行业的应用和发展。《ADCP 检定水池物理尺寸探讨》根据ADCP在水池拖车试验检定时换能器发射声波的主瓣、旁瓣与检定水池池壁、池底形成的几何关系，推导出了抑制旁瓣、不抑制旁瓣时检定水池的尺寸需求。以市场占有率最高的ADCP产品为研究对象，计算得出了不同工作频率ADCP对检定水池宽度和深度的理论值， 进一步完善了ADCP计量检定的理论基础，为ADCP在室内可控环境下的检定规范制定及检定平台设施建设提供参考与借鉴。四、结束语本文主要结合2018年度《海洋测绘》刊发论文情况，系统梳理了海洋测绘领域不同专业方向的理论、技术和成果应用现状，并基于现状对海洋测量定位、海底地形测量、海岸地形测量、海洋重磁测量、海图制图以及海洋测量装备及试验平台研发等方面进行了总结论述，旨在总结一年来海洋测绘领域的新技术新方法和新成果，藉以为广大的科研工作者提供些许参考和借鉴。1END1【作者简介】文/葛忠孝 王克平 张瑞瑞 魏兰，均来自海洋测绘研究所；第一作者葛忠孝，1992年出生，男，安徽阜阳人，助理工程师，硕士，主要从事海洋环境论证及海洋遥感技术研究；本文来自《海洋测绘》（2019年第6期），参考文献略，用于学习与交流，版权归作者及出版社共同拥有，转载也请备注由“溪流之海洋人生”微信公众平台编辑整理。