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海道测量手册-水运图书网PDF

归档日期:06-18       文本归类:海道测量      文章编辑:爱尚语录

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  国际海道测量组织 海 道 测 量 手 册 出版物C ̄13 第一版—2005年5 月 (2011年2 月修订) 中华人民共和国海事局 编译 图书在版编目(CIP)数据 海道测量手册/ 中华人民共和国海事局编译. — 北京 :人民 交通出版社ꎬ2014.5 ISBN978 ̄7 ̄114 ̄11332 ̄1 Ⅰ. ①海� Ⅱ. ①中� Ⅲ. ①海道-航道测量-手册 Ⅳ. ①U675.4 ̄62 中国版本图书馆CIP数据核字(2014)第064553号 书 名:海道测量手册 编 译 者:中华人民共和国海事局 责任编辑:钱悦良 出版发行:人民交通出版社 地 址:(100011)北京市朝阳区安定门外外馆斜街3号 网 址:http:/ / www.chinasybook.com 销售电线 总 经 销:北京交实文化发展有限公司 印 刷:北京鑫正大印刷有限公司 开 本:880×1230 1/ 16 印 张:23 字 数:610千 版 次:2014年4月 第1版 印 次:2014年4月 第1次印刷 书 号:ISBN978 ̄7 ̄114 ̄11332 ̄1 定 价:70.00元 (有印刷、装订质量问题的图书由本社负责调换) 声 明 本书是IHO出版物«Publication C-13 Manual on Hydrography»的译本ꎮ IHO未对本 译本进行审查ꎬ不对其准确性负责ꎮ 如有疑问ꎬ请查询«Publication C-13 Manual on Hy ̄ drography»英文原版ꎮ 前言 QIANYAN 国际海道测量组织(IHO)出版物是世界各国长期从事海道测量专家的集体智慧和经 验的结晶ꎬ对推动和指导世界各国海道测量的技术发展和管理水平提高ꎬ协调、统一和推广 国际标准与规范ꎬ起到了积极的作用ꎮ IHO 出版物«海道测量手册»详细介绍了海道测量相关概念知识ꎬ为制定海道测量工作 计划、组织实施海道测量工作提供了明确的指南ꎮ 手册的目的是通过提供有效的海道测量 方法和手段来协调、统一海道测量活动与相关工作ꎮ 作为海道测量人员的专业指南ꎬ该手 册对于提高我国测绘技术和管理人员的技能和水平ꎬ提升我国海道测量服务能力具有重要 意义ꎬ为此中国海事局组织编译了«海道测量手册»ꎮ 本手册由北海航海保障中心天津航测 科技中心承担翻译、校对、编辑和出版的组织工作ꎮ «海道测量手册»的出版ꎬ必将进一步提高我国海道测量基础工作的水平ꎬ提高我国在 国际海道测量界的履约水平ꎬ充分发挥海洋大国、航运大国、海道测量大国应有的作用ꎬ不 断提升我国在IHO的影响力ꎮ 由于译校条件及编译者水平所限ꎬ如有不妥或错漏之处ꎬ欢迎读者批评指正ꎮ 中华人民共和国海事局 2014 年1月 编译委员会 BIANYIWEIYUANHUI 主 任 委 员: 陈爱平 副主任委员: 郑和平 刘福生 委 员: 曾 晖 聂乾震 柴进柱 编 审人 员: 徐斌胜 王玉林 白亭颖 孙 冰 编 译 人 员: 白亭颖 马建设 朱勇强 夏启兵 邬凌智 许 艳 邢伟坡 窦 芃 桑 金 谢志茹 于桂菊 董玉磊 王 昭 汪连贺 边志刚 曲 萌 孙东礼 季凯敏 朱 超 刘朝功 石景元 王 平 黄小苑 庄应点 马永学 吕玉晓 王宇凯 序言 XUYAN IHO海道测量手册旨在提供海道测量相关概念知识以及海道测量计划与实施指南ꎮ 本手册可作为海道测量人员的专业指南ꎬ也可作为教师和学生的海道测量课程工具书ꎮ 本手册从IHO 多数成员国同意建立海道测量手册项目时开始准备ꎬ其最初成果是1999 版的海道测量手册ꎮ 此后ꎬ国际海道测量局(IHB)建议成立工作组ꎬ工作组于2001年6 月 20~22 日在IHB总部召开了首次会议ꎬ审议通过了本手册的内容目录ꎬ并授命工作组主席 负责处理具体事务ꎬ汇编专家们撰写的稿件ꎬ此外ꎬ会议还确定了一项工作计划ꎮ 2004 年ꎬ 工作组第二次会议审议并通过了手册草案ꎮ 在广泛征求成员国意见后ꎬ最终定稿并出版了 IHO海道测量手册ꎮ 本手册被认为是有助于IHO履行职责的有价值的产品之一ꎬ其目的是: a) 协调各国海道测量机构的活动ꎻ b) 最大限度地统一海图和相关文件ꎻ c) 采用可靠有效的方法开展和实施海道测量ꎻ d) 发展海道测量学和海洋学领域的技术ꎮ 必须指出的是ꎬ很多海道测量机构自成立之日起就在起草和更新其本机构的海道测量 手册的方面做了大量的工作ꎬ但由于时间和人力资源方面的限制ꎬ阻碍了很多海道测量机 构开展此项工作ꎬ因此ꎬ大家同意合作并共同努力起草IHO 海道测量手册ꎮ 该手册对每个 人都有用ꎬ其中包含了海道测量相关的具体内容ꎬ而对其他内容则仅做了一般性的概述ꎬ因 为这些内容中的绝大部分已在现有相关书籍中有了更为详细的阐述ꎮ 本手册分为七章: �第一章 海道测量原理(含测量规范)ꎻ �第二章 定位ꎻ �第三章 水深探测(原理与技术)ꎻ �第四章 海底底质分类和要素探测ꎻ �第五章 潮汐和潮流ꎻ �第六章 地形测量ꎻ �第七章 海道测量实施ꎻ 1 附 录 缩略语、参考文献及其他相关内容ꎮ 根据成员国及其他应邀组织提供的相关信息更新本手册是国际海道测量局(IHB)的职 责ꎮ 如有需要ꎬIHB将向FIG/ IHO/ ICA 国际海道测量师和海图制图师适任标准咨询委员会 征求意见ꎬ并以适宜的方法增加新内容或组织相关章节ꎮ IHB将在IHO 网站发布本手册的电子版ꎬ并应需提供印刷版ꎮ 此外ꎬ在读者和各成员 国的支持下ꎬIHB将定期更新本手册ꎮ IHB 向英国海军上将Ritchie致以特别的感谢ꎬ感谢他对本手册简介的编写所给予的支 持与鼓励ꎮ IHB还要对下列主要作者表示感谢ꎬ感谢他们编写手册过程中所付出的努力ꎬ同时ꎬ还 要感谢那些协助他们工作而没有署名的相关人士ꎮ Capt Muhammad ZAFARYAB (巴基斯坦)ꎬCdr Lamberto LAMBERTI (意大利)ꎬLt An ̄ tonio DILIETO (意大利)ꎬLt Cdr Paul LAWRENCE (英国)ꎬLt Cdr Fernando ARTILHEIRO (葡萄牙)ꎬLt Cdr Peter JOHNSON (澳大利亚)ꎬCdr Jerry MILLS (美国)ꎬMr Stephen GILL (美国)ꎬMr Federico MAYER (阿根廷)ꎬMr Hector SALGADO (阿根廷)ꎬLt Cdr Bob WIL ̄ SON (英国)以及Lt Cdr David WYATT (英国)ꎮ 2 目录 MULU 引言 …………………………………………………………………………………………………………… 1 海道测量简史 …………………………………………………………………………………………… 1 海道测量的重要性 ……………………………………………………………………………………… 2 与海道测量密切相关的领域 …………………………………………………………………………… 3 第一章 海道测量原理 ……………………………………………………………………………………… 6 1.引言 ……………………………………………………………………………………………………… 6 2.海道测量 ………………………………………………………………………………………………… 7 2.1 测量规范…………………………………………………………………………………………… 7 2.2 测量计划…………………………………………………………………………………………… 9 2.3 数据采集 ………………………………………………………………………………………… 11 2.4 数据处理 ………………………………………………………………………………………… 11 2.5 数据分析 ………………………………………………………………………………………… 12 2.6 数据质量 ………………………………………………………………………………………… 12 2.7 数据质量—表现形式 …………………………………………………………………………… 13 2.8 数据产品 ………………………………………………………………………………………… 16 2.9 航海信息系统(NIS) …………………………………………………………………………… 16 附录A 缩写词…………………………………………………………………………………………… 22 参考文献…………………………………………………………………………………………………… 23 URL 地址 ………………………………………………………………………………………………… 24 参考书目…………………………………………………………………………………………………… 25 第二章 定位………………………………………………………………………………………………… 26 1. 简介 …………………………………………………………………………………………………… 26 2.定位原理………………………………………………………………………………………………… 26 2.1 地球 ……………………………………………………………………………………………… 26 2.2 基准 ……………………………………………………………………………………………… 27 2.3 坐标系统 ………………………………………………………………………………………… 32 2.4 制图原理 ………………………………………………………………………………………… 32 2.5 投影 ……………………………………………………………………………………………… 33 3.水平控制方法…………………………………………………………………………………………… 36 1 3.1 简介 ……………………………………………………………………………………………… 36 3.2 传统方法 ………………………………………………………………………………………… 36 3.3 综合法 …………………………………………………………………………………………… 39 3.4 摄影测量方法(见第6章) ……………………………………………………………………… 43 3.5 测站间的通视情况 ……………………………………………………………………………… 46 4.垂直控制方法…………………………………………………………………………………………… 47 4.1 几何水准测量(经典水准方法) ………………………………………………………………… 47 4.2 三角水准测量(三角高程) ……………………………………………………………………… 49 4.3 GPS测高(GNSS 垂直控制方法) ……………………………………………………………… 51 5.用于建立平面控制和垂直控制的仪器………………………………………………………………… 52 5.1 GNSS接收机(全球定位系统) ………………………………………………………………… 52 5.2 电子设备 ………………………………………………………………………………………… 52 5.3 光学仪器 ………………………………………………………………………………………… 56 6.定位方法………………………………………………………………………………………………… 59 6.1 GNSS (GPS)……………………………………………………………………………………… 59 6.2 电磁波 …………………………………………………………………………………………… 66 6.3 水声定位系统 …………………………………………………………………………………… 69 6.4 光学技术 ………………………………………………………………………………………… 74 参考文献…………………………………………………………………………………………………… 75 参考书目…………………………………………………………………………………………………… 76 第三章 水深探测…………………………………………………………………………………………… 77 1.引言……………………………………………………………………………………………………… 77 2.声学和姿态传感器基础………………………………………………………………………………… 78 2.1 海水声波和物理特性 …………………………………………………………………………… 78 2.2 盐度、温度与声速确定…………………………………………………………………………… 81 2.3 海水声波传输 …………………………………………………………………………………… 83 2.4 声学参数 ………………………………………………………………………………………… 84 3.姿态传感器……………………………………………………………………………………………… 85 3.1 操作原理 ………………………………………………………………………………………… 85 3.2 横摇、纵摇和起伏测量…………………………………………………………………………… 86 3.3 艏向 ……………………………………………………………………………………………… 86 3.4 测量精度 ………………………………………………………………………………………… 86 4.换能器…………………………………………………………………………………………………… 87 4.1 根据工作方式进行分类 ………………………………………………………………………… 87 4.2 波束宽度 ………………………………………………………………………………………… 87 4.3 根据波束进行分类 ……………………………………………………………………………… 91 4.4 根据安装方式进行分类 ………………………………………………………………………… 91 4.5 覆盖范围 ………………………………………………………………………………………… 92 2 5.声学系统………………………………………………………………………………………………… 93 5.1 单波束回声测深仪 ……………………………………………………………………………… 93 5.2 条带系统………………………………………………………………………………………… 102 6.非声学系统 …………………………………………………………………………………………… 110 6.1 机载激光系统…………………………………………………………………………………… 110 6.2 机载电磁系统…………………………………………………………………………………… 111 6.3 遥感……………………………………………………………………………………………… 111 6.4 机械系统………………………………………………………………………………………… 112 参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 114 参考书目 ………………………………………………………………………………………………… 116 附录A 参考和坐标系统 ……………………………………………………………………………… 119 第四章 海底底质分类和要素探测 ……………………………………………………………………… 121 1.概述 …………………………………………………………………………………………………… 121 2.海底要素探测 ………………………………………………………………………………………… 121 2.1 背景……………………………………………………………………………………………… 121 2.2 标准……………………………………………………………………………………………… 121 2.3 要素探测方法…………………………………………………………………………………… 124 2.4 侧扫声纳记录…………………………………………………………………………………… 139 3.海底底质分类 ………………………………………………………………………………………… 142 3.1 背景……………………………………………………………………………………………… 142 3.2 分类传感器……………………………………………………………………………………… 146 3.3 分类—原理……………………………………………………………………………………… 147 参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 157 第五章 潮汐和潮流 ……………………………………………………………………………………… 158 1.简介 …………………………………………………………………………………………………… 158 2.潮汐和水位 …………………………………………………………………………………………… 158 2.1 潮汐和水位的原理……………………………………………………………………………… 158 2.2 操作支持功能…………………………………………………………………………………… 172 3.水流和潮流 …………………………………………………………………………………………… 186 3.1 简介……………………………………………………………………………………………… 186 3.2 潮流原理………………………………………………………………………………………… 186 3.3 潮流观测………………………………………………………………………………………… 187 3.4 潮流预报………………………………………………………………………………………… 188 参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 189 第六章 地形测量 ………………………………………………………………………………………… 190 1.简介 …………………………………………………………………………………………………… 190 2.地形ꎬ海岸线以及航标的定位………………………………………………………………………… 190 2.1 规范……………………………………………………………………………………………… 190 3 2.2 定位方法和精度………………………………………………………………………………… 191 2.3 沿海及港口陆地测量…………………………………………………………………………… 205 3.遥感 …………………………………………………………………………………………………… 207 3.1 摄影测量 (参考第二章3.4) ………………………………………………………………… 207 3.2 非摄影测量遥感影像…………………………………………………………………………… 214 缩写词 …………………………………………………………………………………………………… 236 参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 238 网址 ……………………………………………………………………………………………………… 241 参考书目 ………………………………………………………………………………………………… 243 附录A 横轴墨卡托投影公式 ………………………………………………………………………… 245 附录B 商业设备举例 ………………………………………………………………………………… 252 第七章 海道测量实施 …………………………………………………………………………………… 255 1.简介 …………………………………………………………………………………………………… 255 2.海道测量设计 ………………………………………………………………………………………… 255 2.1 海道测量项目…………………………………………………………………………………… 255 2.2 测量任务评估…………………………………………………………………………………… 256 2.3 详细测量设计…………………………………………………………………………………… 257 2.4 平面控制………………………………………………………………………………………… 257 2.5 高程控制………………………………………………………………………………………… 258 2.6 潮流……………………………………………………………………………………………… 258 2.7 水深……………………………………………………………………………………………… 258 2.8 旁扫声纳………………………………………………………………………………………… 259 2.9 底质采样………………………………………………………………………………………… 259 2.10 岸线ꎬ显著地物及地形………………………………………………………………………… 259 2.11 辅助观测 ……………………………………………………………………………………… 259 2.12 测量队伍组织 ………………………………………………………………………………… 260 2.13 数据编辑与检查 ……………………………………………………………………………… 260 2.14 数据汇交要求 ………………………………………………………………………………… 260 2.15 作业程序完善 ………………………………………………………………………………… 260 2.16 作业工期及费用预算 ………………………………………………………………………… 261 2.17 与外界的沟通联络 …………………………………………………………………………… 261 3.测量踏勘 ……………………………………………………………………………………………… 261 3.1 踏勘总则………………………………………………………………………………………… 261 3.2 大地测量踏勘…………………………………………………………………………………… 262 3.3 验潮站踏勘……………………………………………………………………………………… 262 4.数据获取 ……………………………………………………………………………………………… 263 4.1 平面控制与检校………………………………………………………………………………… 263 4.2 高程控制与校准………………………………………………………………………………… 284 4 4.3 环境观测………………………………………………………………………………………… 286 4.4 测线……………………………………………………………………………………………… 287 4.5 检查线…………………………………………………………………………………………… 290 4.6 主测线…………………………………………………………………………………………… 290 4.7 加密测量………………………………………………………………………………………… 291 4.8 辅助观测/ 其他观测 …………………………………………………………………………… 292 5.岸线测量 ……………………………………………………………………………………………… 293 5.1 概述……………………………………………………………………………………………… 293 5.2 沿海详细情况调查……………………………………………………………………………… 293 5.3 航行物标………………………………………………………………………………………… 294 5.4 地形……………………………………………………………………………………………… 294 5.5 干出线测绘……………………………………………………………………………………… 295 5.6 陆地要素高度…………………………………………………………………………………… 295 5.7 海滩测绘………………………………………………………………………………………… 295 5.8 岸线透写图……………………………………………………………………………………… 295 5.9 航拍图的应用…………………………………………………………………………………… 295 5.10 岸线测量方法 ………………………………………………………………………………… 296 5.11 绘制岸线 ……………………………………………………………………………………… 296 5.12 岸线测量报告 ………………………………………………………………………………… 297 6.数据处理 ……………………………………………………………………………………………… 298 6.1 水深测量………………………………………………………………………………………… 298 6.2 底质……………………………………………………………………………………………… 299 6.3 特征物探测……………………………………………………………………………………… 299 6.4 辅助/ 其他观测 ………………………………………………………………………………… 300 6.5 测量计划完成情况……………………………………………………………………………… 301 7.数据提交 ……………………………………………………………………………………………… 301 7.1 测量报告………………………………………………………………………………………… 301 7.2 数据要求………………………………………………………………………………………… 301 7.3 数据格式与数据密度…………………………………………………………………………… 301 7.4 介质要求………………………………………………………………………………………… 302 参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 303 参考书目 ………………………………………………………………………………………………… 304 附录1 测量规划和评估指南 ………………………………………………………………………… 306 附录2 平面定位系统及选择标准 …………………………………………………………………… 311 附录3 海道测量中的平面定位系统的带宽分类 …………………………………………………… 312 海道测量中的平面定位系统的应用范围 附录4 系统图表 ……………………………………………………………………………………… 313 附录5 测量报告 (样本) ……………………………………………………………………………… 322 5 引 言 引 言 海道测量简史 今天我们知道的最古老的海图是Carte Pisaneꎬ这样命名是源于它是由法国国家图书馆在1829 年购 于Pisan家族ꎮ Carte Pisane绘在一张13世纪末的动物皮上ꎬ可能出自热那亚ꎬ因为当地当时建有一所航 海图制图学校ꎮ 威尼斯也有一所类似的学校ꎬ而第三所类似学校则建在马略卡岛上ꎮ 这些学校制作的海 图在风格和内容都十分相似ꎬ称作‘图解’ꎮ 其最显著的特征是从标示32个风向的风向玫瑰图引出交叉 的罗盘方位线格网ꎬ每个风向都可用圆规来设计航线ꎮ 这些海图覆盖整个地中海沿岸ꎬ海岸地名标注在 陆地上ꎬ留出海域以作航迹追踪标绘ꎮ 图上无水深ꎬ仅有一些符号如表示暗礁的十字ꎮ 到15世纪ꎬ借助葡萄牙和西班牙海图ꎬ地中海船员可以远航到英国南部和佛兰德斯运输羊毛ꎮ 几十年来北方的船员借助其祖先一代代流传下来手写 的航行指南及水深资料顺利远航ꎬ即“caping the ship”航法ꎮ 随着印刷技术的发展ꎬ鲁昂的Pierre Garcie第一个将“caping the ship”内容印刷在简单的 木刻航海图“Routier de la Mer”上ꎮ 阿姆斯特丹的制图员Cornelius Anthonisz意识到木刻图可以用来出版纸质海图ꎬ他的第一幅海图是 波罗的海和北海的“Karte van Ostland”ꎮ 他采用Ptolomy投影(近期从Constantinople发现)处理罗盘方位 线和其他海图要素ꎮ Anthonisz揭示了印制海图的方法ꎬ但40年后ꎬ荷兰Enkhuizen 的Lucas Janszoon Waghenaer将纸海图 印刷在了铜盘雕刻图上ꎮ 他作为海员历经多年广泛游历搜集海道测量信息ꎬ49岁时他离船上岸ꎬ并向其 海员同伴征集相关资料以编制海图ꎮ 1584年Waghenaer 出版了包含45 幅海图ꎬ覆盖欧洲沿海从挪威至 直布罗陀海峡的图集“Spoeghel der Zeevaerdt”ꎮ 其中ꎬ他引入了很多新的海图要素(如在岸线下方加注一 些沿岸地区公认的简介信息)ꎬ缩小了海港之间的距离以便其进港航路可以显示在大比例尺图上ꎬ引入浮 标、立标、教堂尖塔等符号ꎬ并将水深减小到半潮时的深度ꎮ Waghenaer实现了一个重大突破ꎬ即:由海员制作供海员使用的海图ꎮ 在之后的100年里荷兰人追随 他的作法ꎬ荷兰海图受到广泛应用ꎬ甚至覆盖了英国水域ꎻ最终ꎬCharles 国王决定测量整个英国沿岸及 海港ꎮ Charles 国王挑选了海军军官Greenville Collins执行这一任务ꎬ授予他“国王的海道测量官”头衔ꎬ并 为其提供了Merlin测量船ꎮ 这项工作自1681年开始ꎬ历时11年ꎮ 对于Collins来说ꎬ没有可供参考的英国地形总图ꎬ也没有任何方法获得经度ꎬ仅能通过象限仪来估 计纬度ꎻ以罗经及测量传递确定岸标ꎬ再以岸标的罗经方位确定低水位水深作为图上水深ꎮ 1693 年“英 国沿岸航行图”图集出版ꎬ包括47 幅海图、30 页潮信表、航行指南及沿岸图ꎮ 海图精确标注水深及进港 导航线等ꎮ 图集很受英国船员欢迎ꎬ在此后的几百年里再版了20次ꎮ 1 16世纪ꎬ许多远洋航行的航海人员在Dieppe建立了一所海道测量学校ꎮ 1661年Jean Baptiste Col ̄ bert 成为路易十四的大臣ꎬ他的任务之一是重建法国海军ꎮ 他不仅接管了Dieppe学校ꎬ还在法国的许多 港口建立了类似的海道测量中心ꎬ因此他得以测量整个法国海岸线ꎬ每幅图均与Cassini王朝建立的国家 三角网直接相联系ꎮ Colbert 的海道测量骨干工作在新法兰西且大部分资料来自于Quebec大陆ꎬ因此ꎬ后来在巴黎成立了 法国的“Depot General des Cartes et Plans”ꎬ如今它被认为是第一个国家海道测量机构ꎮ 丹麦是第二个成 立国家海道测量机构的国家ꎬ第三个是英国ꎬ它在1795年成立了海道测量机构ꎻ到19世纪ꎬ大约有20个 国家建立了类似的机构ꎮ 大约在1775年ꎬ发明了三角分度仪ꎬ这主要归功于两名英国测量人员:Murdoch Mackenie 和他的同 名侄子ꎮ 这种仪器能通过观测3个固定岸标的两个水平角精确绘制船位ꎮ 这是一项十分重要的技术进 步ꎬ给整个19世纪的海上测绘带来了革命性影响ꎬ当时ꎬ对航海图的需求因战争和和平年代的使用需要 而大大增加ꎮ 到第一次世界大战前ꎬ许多国家的海道测量人员都在考虑如何通过国际合作促进海图设计的交流与 标准化ꎮ 战争结束后ꎬ英国和法国海道测量人员联合呼吁召开了国际会议ꎬ会议于1919年6月在伦敦召 开ꎬ来自22个国家的代表参加了会议ꎮ 会议在海图标准方面做出了许多决议ꎬ最后决定成立由三个局长 领导的国际海道测量组织ꎮ 摩纳哥王子H.S.H Albert 一世始终关注着会议进程ꎬ并慷慨同意在摩纳哥公国为IHO提供办公场 所ꎬ该办公场所一直沿用至今ꎮ 20世纪的海道测量经历了许多技术变革ꎬ其历史详见1997年3月国际海道测量大会75周年纪念专 题ꎮ 海道测量的重要性 首先ꎬ有必要认真研究IHO对海道测量的定义ꎬ具体如下: 海道测量测量ꎬ是测量和描述海洋及沿岸地带地貌特征的应用科学分支ꎬ主要服务于导航及其他海 洋目的或活动ꎬ如:海上活动、研究、环境保护及预报服务等ꎮ (IHO出版物ꎬS ̄32) 制定国家海事政策需要对海床与海岸的地理、地质和地球物理特征ꎬ以及海流、潮汐和海水的某些物 理性质有一个基本的了解ꎬ所有这些数据随后都必须经过适当的处理ꎬ以便正确的描述国家各航运水域 的海底特征、海底与陆地的地理关系以及海洋特性和海洋动力学特征ꎮ 总之ꎬ海道测量ꎬ如其定义所描述 的那样ꎬ是成功开展海上活动的关键ꎬ对国家经济发展具有重要意义ꎮ 要彻底解决一些问题ꎬ如: —安全高效的海上交通管控ꎻ —海岸带管理ꎻ —海洋资源的勘探与开发ꎻ —环境保护ꎻ —海上防卫ꎮ 因此有必要成立海道测量服务机构ꎮ 该机构通过沿岸和海上系统的数据采集ꎬ制作和发布相关信 息ꎬ以支持海上安全航行、海洋环境保护、防卫和资源开发ꎮ 2 引 言 与海道测量密切相关的领域 海上交通运输 世界上超过80%的国际贸易是通过海运完成的ꎮ 海上贸易是一个国家经济的基本组成部分ꎮ 世界 上很多地区和港口都没有精确和足够的海图覆盖ꎮ 要想安全通过某国水域、沿海岸航行并进入其港口ꎬ 必须有现代的航海图ꎮ 缺乏足够的海图会阻碍相关国家水域和港口海上贸易的发展ꎮ 高效与安全对航运业至关重要ꎮ 海图和相关信息的缺乏将导致航程不必要的增加ꎬ并影响船舶最佳 载货量ꎬ从而增加成本ꎮ 使用更短更深的航路、尽可能使用更大船舶或载重船将大大节省时间和成本ꎬ从 而对国家工商业产生重大经济影响ꎮ 更值得关注的是ꎬ国际海上人命安全公约(SOLAS)第五章中早就指 出ꎬ未为预期航程配备必要的最新海图的船舶是不适航的ꎮ 要解决这些问题ꎬ就要求海道测量机构生产高质量的地图和海图并不断进行更新和发行ꎮ 采用现代 海道测量技术制作的海图ꎬ必须能确保现代大型船舶可以安全地通过某国水域并进入其港口ꎬ而这在以 前船舶在该地区航行可能是不安全的ꎬ因此ꎬ这也成为促进沿岸国家经济发展的重要工具ꎮ 此外ꎬ现代海图也能为根据国际公约建立定线制系统和促进沿岸国家的经济发展提供必要的信息ꎮ 海岸带管理 完整的海岸带管理应包括的项目有:新港建设及现有港口的维护与发展ꎻ为维持图注深度及开建、管 理和整治航道而进行的疏浚作业ꎻ海岸侵蚀控制ꎻ填海造田ꎻ工业倾废区的设立和监控ꎻ矿产资源开采ꎻ水 产养殖ꎻ海运以及包括近岸水域基础设施建设在内的公共工程ꎮ 精确的大比例尺测量为涉及上述项目的工程提供了第一手基础资料ꎮ 由于海岸线变化频繁ꎬ因此必 须按照监测和分析处理结果确定的周期进行更新测量ꎮ 海道测量部门采集的海岸带信息为海岸带 GIS (地理信息系统)提供了基础录入数据ꎬ该系统正越来越多地被用于有关沿岸地区冲突处理的更好更全 面的管理与决策ꎮ 海道测量信息的用户已经超出了传统用户群(航海者)的范畴ꎬ也包括政府部门、沿海 管理人员、工程师和科学家ꎮ 海洋资源的勘探和开发 海道测量部门多年收集的范围广泛的数据库ꎬ及其各种产品和服务虽然最初旨在保障航行安全ꎬ但 在辅助海洋资源管理与开发方面也具有可观的经济价值ꎮ 近年来ꎬ海道测量服务不足的负面影响愈加明 显ꎬ不仅制约了海上贸易的增长ꎬ也导致了在资源勘探方面的重大损失ꎮ 沿岸和近海的沉积区可能含有多种矿物资源ꎬ特别是碳氢化合物ꎬ而这就需要通过充分的海洋测量 来加以确定ꎮ 如果确实存在碳氢化合物ꎬ沿海国就会采取行动开发碳氢化合物产品ꎬ而这意味着:需要对 海底地形进行描述ꎻ需要确保这些危险物运输时的航行安全ꎻ需要确保近海平台及相关海底传输系统、生 产井设置和管道铺设等方面的安全ꎮ 在发展碳氢化合物产业的过程中ꎬ海道测量服务机构提供的水深、 潮汐和气象数据都是基本要素ꎮ 渔业也是国家财富的来源之一ꎮ 渔民不仅需要海上信息来用于安全航行ꎬ也需要海上信息来用于安 全布设捕捞用具ꎬ因为这样可以避免大量损失ꎮ 海道测量机构编制和生产的海洋作业图如今已广泛应用 于渔业部门ꎮ 渔业活动需要详细的海图信息ꎬ以便: —避免因未探测到的或海图标注不明的障碍物而损坏渔具和渔船ꎮ 3 —识别渔区ꎮ —确认限渔区或禁渔区ꎮ 这类信息因频繁变化而需不断更新ꎮ 海道测量的根本任务是及时获取并更新这些信息ꎬ而且应进行 周期性的复测ꎮ 现代渔业科学的发展方向是栖息地管理ꎻ水深及其他海洋数据将是进行适当的物种管理和开发的重 要信息来源ꎮ 环境保护与管理 安全而精确的导航对于环境保护至关重要ꎮ 沉船和溢油是造成污染的主要破坏因素ꎬ污染所带来的 经济损失远超过通常的想象ꎬ在某些情况下ꎬ一次事故的损失估计就达30亿美元ꎮ 导航服务对于海洋环境保护的价值已得到国际公认ꎮ 正如1992 年联合国环境与发展大会«21世纪 议程»第17章所述:“海图制作对航行安全至关重要”ꎮ 海洋科学 海洋科学在很大程度上依赖于水深信息ꎮ 全球潮汐与环流模型、各种科学研究的局部和区域模型、 海洋地质学/ 地球物理学、科学仪器设备的部署/ 放置以及海洋科学的许多其他方面都依赖于海道测量服 务机构提供的水深信息ꎮ 国家空间数据基础设施 在信息时代ꎬ政府已经意识到高质量和管理完善的空间数据是影响经济贸易发展及环境保护的基础 因素ꎮ 因此ꎬ许多国家正在汇集各主要国家空间数据提供者提供的服务和数据集(如地形学、大地测量 学、地球物理学、气象学和海洋测深学方面的服务和数据集)ꎬ以建设国家空间数据基础设施ꎮ 海道测量 服务机构是国家空间数据基础设施的重要组成部分ꎮ 海洋划界 良好的海道测量数据对于恰当划定海洋界限至关重要ꎬ联合国海洋法公约对此已作了详细的规定ꎮ 海上防卫 海军是海图产品的主要用户ꎬ他们必须时刻准备被部署到全球各地ꎬ因此ꎬ必须维护好一个大型的海 图集ꎮ 对于装载军需品和核材料的船舶来说ꎬ特有的风险使得拥有最新海图信息显得尤为重要ꎮ 国家海 道测量机构提供的海洋数据和信息为生产海军作战使用的各种产品提供了支持ꎮ 水面、水下、反潜、扫雷 和海空联合军事行动所需要的航海信息产品各不相同ꎮ 如果要最优化国防投资的话ꎬ就必须保证可获得 制作上述产品所需的海道测量和海洋学数据ꎮ 旅游业 优质海图对于发展具有重要经济意义的海上旅游业(特别是游船业)十分重要ꎬ游船业的发展潜力 对于发展中国家尤为重要ꎮ 如果由于缺乏足够的海图而使远程观光旅游的安全航行受到阻碍或限制ꎬ那 么财税的重要来源就不能得到很好的开发ꎮ 旅游业是21世纪的主要增长行业之一ꎮ 休闲游艇业 休闲泛舟者在航海者中占了很大的比例ꎮ 但通常并不强制要求休闲游艇配备海图ꎬ娱乐航海者也不 常更新他们的海图ꎻ然而ꎬ数字海图信息的出现ꎬ使得休闲游艇可以比较容易地获得最新海图信息和诸如 码头位置之类的有价值的附加信息ꎮ 这种发展趋势有可能使得休闲游艇成为海道测量数据消费市场的 主体ꎬ因为越来越多的人正逐渐有能力拥有游艇ꎮ 此外ꎬ对许多国家来说ꎬ这方面的收益正变得越来越 重要ꎮ 4 引 言 可见ꎬ要量化一个国家海道测量项目带动的经济和商业利益是极其困难的ꎬ但由IHO成员国进行的 一些研究表明:对主要海洋国家来说ꎬ投入与产出的比例约为1 �10ꎮ 目前ꎬ海上贸易正持续增长ꎬ海岸 带开发与可持续发展在不远的将来也将成为政府和产业界的主要关注点ꎮ 需要注意的是ꎬ按照经济学上的说法ꎬ国家海道测量项目属于“公共产品”ꎮ 那就是说公共利益所需 的必要服务仅依靠市场力量是不可能达到最优的服务水平的ꎮ 提供海道测量服务是每一个IHO成员国 中央政府的职责ꎬ也是一个国家经济发展的必不可少的组成部分ꎮ 对于这一工作上的全部和重要的经济 意义ꎬ过去接受海道测量服务的部门提及不多ꎬ但近年来却因立法或监管的需要而被广泛提及ꎮ 显然ꎬ海 道测量的经济意义应得到比过去更多的关注ꎮ 5

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