時間：2023-03-20 16:19:39
序論：在您撰寫海洋測繪論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
關鍵詞：導航衛星；海洋測繪；應用
1 概述
我國具有島嶼多、海域廣、海岸線長等特點。因此，做好海洋測繪工作，對于維護國家安全和開發海洋資源來說，意義重大，除此之外，海洋測繪工作還與海洋地質勘探、海洋工程、海上交通、管道敷設、開發海洋資源和海底電纜等相關工作息息相關。作者通過查找相關的資料和結合自身的工作經驗，得知導航衛星在海洋測繪中發揮的作用不容忽視。
2 海洋測繪在GPS信號接收機
通過人造地球衛星來對點位進行測量，這種技術就是我們耳熟能詳的衛星定位技術。在這種技術剛出來的時候，人造地球衛星只是一種空間上的觀測目標，在地面測站實施攝影觀測，就是我們平時常說的衛星三角測量技術。這種技術在一定程度上可以解決陸地海島聯測定位的問題，但是所消耗的人力、物力和時間比較大，而且定位的精度不高，難以對點位的地心坐標進行測量。所以，衛星多普勒定位很快就取代了衛星三角測量技術，取得了較大的進步，也導致衛星定位技術從初級階段上升到高級階段，實現了從空間觀測目標到動態已知點衛星的轉變。但是，有一點必須要明確的是，對子午衛星信號實施多普勒定位的時候，需要間隔的時間比較長，還要花上1-2天的時間來觀測。在連續定位問題上沒有得到解決，同時也沒有實現厘米級的定位精度，所以，子午衛星導航系統的應用也受到了較大的約束。隨著技術的發展，人類也追求全球性、全天時、全天候和更加高精度的導航和定位技術，GPS衛星全球定位系統也隨之誕生。這也使導航與定位技術的發展進入到一個全新的階段，其前景也相當可觀。
在20世紀的90年代初期，當時的在軌GPS衛星數量不多，僅僅為15、16顆，但是，那時候GPS衛星導航定位技術就已經深受海洋測繪人員的偏好。中國南海GPS島礁聯測分隊由國家海洋局、測繪局和地震局于1990成功建立起來，同年，乘坐“向陽紅五號”前往中國南海，并開展GPS島礁聯測的工作；測量的范圍涉及廣州、曾母暗沙、三亞和黃巖島，其面積多達200萬平方千米。海域面積相當大，時間也長達52天，第一次通過3臺WM-102GPS雙頻接收機工作，GPS的定位聯測工作點設立在南海8個點位、陸地4個大地和南海上的5個島礁，而此次站間距離最大也實現了808687.519m，在南海建立起一個精度較高的陸海大地測量控制網。
國家海洋局科技司于1991年4月提出，全面推進GPS衛星定位技術，將統一的陸海大地測量控制網建立在所有領海基點、島嶼測量大地測量控制點和基本驗潮站中，總共包含有345個GPS測量定位點。這樣做的主要目的就是為了能夠將陸海大地測量控制網建立在我國專屬經濟區和大陸架中，并提高其測量的精度，從而為這些地區提供相關的基準數據。
中國測繪學會海洋專業委員會和大地測量專業委員會在1994年10月13～16日展開了相關的研討會，對20世紀90年代初期的GPS技術研發成果進行了深入的交流。作者查閱了相關的資料，發現研討會中的部分在期刊《海洋測繪》上，其期刊數為1994年第4期，包含了14名作者所發表的9篇關于GPS技術應用的論文。這些學者進一步推動了海洋測繪GPS技術的應用，隨著其逐步完善和發展，在海面變化、海港工程、海洋漁業、海上地位等領域上都得到了廣泛的應用。
3 導航衛星技術與海洋測繪技術分析
GPS/GLONASS技術在近幾年來，發展比較穩定，北斗星導航定位系統計劃于2020年實現全球性的覆蓋；歐盟的伽利略全球衛星導航系統于2014年8月成功發射了衛星；印度也在積極進行IRNSS印度區域衛星系統的工作。將會有越來越多的導航衛星運行在天空中，方便海洋測繪人員工作的開展，也提高了海域定位的精度，海洋測繪的研究價值相當有意義。
3.1 導航衛星在海洋強國建設中的意義重大
我國具有的島嶼較大，而且島嶼面積大，島嶼岸線也比較長，除此之外，還擁有很多島群，這些島群也會發展成為我國核心的海島綜合經濟帶。再對《聯合國海洋法公約》的規定進行分析，劃分在中國管轄的海域面積為400萬平方公里左右。海洋強國戰略任務在《中國海洋21世紀議程》中首次被提出，主要解決海洋產業發展、海洋經濟區域建設和海洋科技等問題之外，還需要處理國家海洋權益和利益的維護、海上力量建設的強化等。從中我們可以看出，要想真正落實海洋強國任務，海洋測繪工作是必不可少的，因為這是一項基礎性和前期性的工作，而點位測定工作，則能夠提供基準數據給海洋測繪，是一項超前性工作。飛行在天空中的導航衛星，能夠將精度高、速度快的定位測量運用在廣闊的海域上，并且實現動靜結合。舉個例子說，通過導航定位信號的載波相對測量數據解算，就能夠實現厘米級的動態定位測量精度。所以，導航衛星對于實施海洋強國建設及其戰略的意義來說，是不容忽視的。
3.2 海域測量領域在GNSS三頻接收機影響下的前景相當明朗
GPS、GLONASS、Compass和伽利略全球衛星導航系統，都能夠將3個導航定位信號向民間用戶提供，有一點必須要注意的是，CLONASS的不斷發展，可以提供8個CDMA信號，同時實現了GPS/Compass/Galileo良好的兼容性。開展定位測量工作時利用三個導航定位信號，主要有下面的幾大意義：
第一，可以計算出排除電離層效應干預站星的距離，從而進一步促進用戶點位精度和置信度的提升；第二，運用在軍事領域上，可以為用戶解算出實時點位坐標，這個坐標的精度和置信度更高，那么高速飛行兵器就有了更加良好的數據基礎。第三，能夠計算出更長的寬巷載波相位測量波長，這樣能夠增加航解算算法的速度，也有利于高動態用戶可以獲得精度更加高的實時點位坐標。
總而言之，利用三個衛星導航定位信號，在提高動態用戶實時點位精度方面表現得相當出色，也將定位測量與廣闊海域的導航衛星緊密結合在一起。
3.3 GNSS導航衛星能夠為航7維狀態參數和3維姿態參數提供更加準確的精度
相對于水面測量船測量來說，機載激光測深所耗用的費用僅僅為其1/6。可見，機載激光測深系統的成本低而且效率高，能夠精密又快速地對海底地形進行測繪，是一項先進的設備，在今后的發展也會得到重視，成為我國現代化海事測繪保障體系建設的一項重點工程。
在采用機載激光測探的時候，一個必須具備的系統就是機載GNSS信號接收機，主要測定飛機在航3維姿態參數，將基準數據提供給控制機載激光作業的平臺，確保其穩定性，從而更加穩定地接收激光回波；還能夠將時間同步源提供給機載激光測探等子系統，確保不同子系統之間的協同性；對飛機在航7維狀態參數進行測定，可以更好地引導飛機在晝夜作業。飛行在天空中的導航衛星和三個民用導航定位信號，確保了機載激光測深系統的精確性，促進了機載激光測深事業的發展。
4 結束語
對于海洋測繪作為一項超前期基礎性建設工作，其作用能夠確保我國海洋國土的完整性，有利于海洋資源的開發和利用，導航衛星能夠解決很多海洋工程項目問題，并為其提供快而準的定位數據，隨著我國導航衛星與海洋測繪技術的不斷發展，在導航衛星在軌飛行影響下，海洋測繪事業將會發展得更加興旺。
參考文獻
英文名稱：Acta Geodaetica et Cartographica Sinica
主管單位：中國科學技術協會
主辦單位：中國測繪學會
出版周期：雙月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：
國內刊號：
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1957
期刊收錄：
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
江西測繪雜志基礎信息：
本刊本著反映現代高新技術的發展，推動測繪科技成果向生產力轉化，促進測繪行業科技進步的辦刊宗旨，在廣泛交流測繪理論研究、應用技術、生產經驗等方面受到了廣大測繪科技工作者的關愛。
江西測繪雜志欄目設置：
主要以發表研究論文為主，也報道相關學科的研究綜述與述評、研究進展與動態、研究短訊、新技術與新方法等。
江西測繪雜志訂閱方式：
CN：36-1123/P，地址：江西省南昌市省政府大院內江西省測繪學會秘書處，郵政編碼：330046。
江西測繪雜志相關期刊
海洋測繪雜志測繪與空間地理信息雜志測繪文摘雜志測繪通報雜志測繪科學雜志測繪工程雜志測繪標準化雜志測繪雜志北京測繪雜志江西科學雜志
江西測繪雜志社簡介
一、摘要與關鍵詞：文章要提供100-200字的摘要，客觀反映論文的主要內容；提供3-5個關鍵詞，用分號隔開；撰寫的文章字數以2500-4500字為宜。
二、作者簡介：姓名（出生年月）、性別、工作單位、郵政編碼、職稱、職務、學歷、主要研究方向等（研究生須注明博士研究生或碩士研究生）。
三、注釋：注釋序號（上標）用帶圓圈的阿拉伯數字表示，附于文末。
四、非正式出版物（如博士或碩士學位論文）、未正式發表的講話等不能作為參考文獻引用。
五、參考文獻的格式：
1、參考專著：[序號]作者.書名.出版地：出版社，出版年。
2、參考報紙、期刊：[序號]作者.文題.報刊名，出版年，卷（期、版次），其止頁碼（具體情況可以參照國家GB7714-87“文后參考文獻著錄規則”）。
六、資助項目需注明資助者、項目編號。
七、體例要求：以“一”、“1”、“（1）”作為文章層次，（1）之下以小標題方式提煉主要觀點。
八、圖表要求：表格：將表名置于表上方居中；圖：將圖名置于圖下方居中。表、圖內文字統一用楷體。
一、適用范圍
本條件適用于測繪專業各分支專業，即大地測量、攝影測量與遙感、工程測量（含礦山測量、水利測量等）、地形測量、海洋測繪、地籍測繪、房產測繪、地質測繪、地圖制圖與地圖制印、地理信息工程專業中從事科學研究、技術設計、技術生產及測繪儀器設備維修、質量檢查監督、技術管理、技術開發、科技信息等工作的工程技術人員。
二、政治思想條件
遵守國家法律和法規，有良好的職業道德和敬業精神。任現職期間，年度考核合格以上。
三、學歷、資歷條件
獲博士學位后，從事本專業技術工作，取得工程師資格2年以上。或大學本科畢業以上學歷，從事本專業技術工作，取得工程師資格5年以上。
四、外語、計算機條件
（一）較熟練掌握一門外語，參加全國職稱外語統一考試，成績符合規定要求。
（二）較熟練掌握計算機應用技術，參加全國或全省職稱計算機考試，成績符合規定要求。
五、專業技術工作經歷（能力）條件
取得工程師資格后，具備下列條件之一：
（一）省（部）級測繪科技項目、工程項目的主要參加者。
（二）主持完成市（廳）級測繪科技項目、工程項目兩項以上。
（三）主持技術推廣項目，采用新技術、新材料、新工藝或開發新產品兩項以上或主要參加三項以上。
（四）編制和審核大中型測繪項目綜合技術設計兩項以上或單項設計書四項以上，并組織或主持完成大型測繪工程項目或生產項目一項以上。
（五）主持完成三項以上大中型測繪工程項目的質量檢查，編寫相應的技術報告。
（六）編輯設計或編審大型普通地圖集或專題圖集，并已出版。
（七）承擔完成三種類型10臺以上測繪儀器維修或檢測鑒定任務，并能獨立解決其重大技術難題。
（八）承擔完成重大測繪儀器的研制、改裝或精密儀器安裝調試工作。
（九）主要參加基礎地理信息系統的建設及技術推廣，完成數字化制圖或編輯入庫等項目工作。
六、業績成果條件
取得工程師資格后，具備下列條件之一：
（一）國家、省（部）級測繪科技成果獲獎項目的主要完成人、或市（廳）級測繪科技進步一、二等獎獲獎項目的主要完成人。（以獎勵證書為準）
（二）主持或組織完成的項目成果獲得市（廳）級優秀成果獎、優秀圖書獎一等獎以上。（以獎勵證書為準）
（三）主持完成大型測繪項目，經省級業務主管部門審定，其項目設計水平先進、質量優良，產生顯著的效益。
（四）主持開發、推廣的科技成果兩項以上，取得明顯的經濟效益。
七、論文、著作條件
取得工程師資格后，公開發表、出版本專業有較高水平的論文（第一作者）、著作（主要編著譯者），撰寫有較高價值的專項技術分析報告，具備下列條件之一：
（一）出版本專業著作1部。
（二）在省級以上專業學術期刊2篇以上。
（三）在國際或全國學術會議宣讀或交流論文2篇以上。
（四）為解決復雜技術問題撰寫有較高水平的技術報告2篇以上或重大項目的立項研究（論證）報告2篇以上。
八、破格條件
為不拘一格選拔人才，對確有突出貢獻者，并取得工程師資格2年以上，具備下列條件中的兩條，可破格申報：
1、獲國家級發明獎、自然科學獎、科技進步獎項的主要完成人；或省（部）級自然科學獎、科技進步獎二等獎一項或三等獎二項以上，獲獎項目的主要完成人。（以獎勵證書為準）
2、在推廣新新技、新工藝和科技成果轉化等方面取得了重大經濟社會效益，處于本行業領先水平，并被省（部）級授予優秀科技工作者榮譽稱號。
3、擔任大、中型工程項目中的技術負責人，完成大型工程一項或中型工程二項以上，取得顯著的經濟效益，并通過省級權威部門鑒定，填補了省內外技術領域空白。
4、在國家級學術刊物上發表有價值的學術論文3篇、省級5篇以上，或正式出版專著1部（獨著10萬字以上，合著20萬字以上）。
九、附則
1、凡冠有“以上”的，均含本級（或本數量）。
關鍵詞：計算機；編程；學習興趣
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）34-8262-02
1 概述
當前，電腦在大學生中普及率非常高，但學生對電腦的利用情況并不樂觀。互聯統計大學平均每天利用電腦的時間分配顯示：男生中打游戲比例最高、其次是聊天，利用電腦進行知識學習的約有25%，女生聊天的時間最多，其次是聽音樂、看電視電影等，利用電腦進行知識學習的時間約有35%。大學生的首要任務是學習，大學生對電腦的利用時間應該超過50%在學習方面，才是較好的情況。從統計情況來看，當前大學生電腦的利用情況不容樂觀。
從另外一個角度來講，這種情況說明當前大學生對電腦的使用有一定的基礎，大學生也比較喜歡電腦、比較認可電腦。如果指導大學生利用電腦進行專業學習應該是存在可行性的，如果指導內容事關就業，那么大學生的興趣可以進一步提高。
海洋測繪專業學生畢業就業的招聘信息內容與計算機相關的較多，說明海洋測繪專業畢業生應該多利用電腦學習點知識，在學習過程中充分利用電腦，面向就業的學習更多知識。
大學課堂教學改革在不斷摸索中，其中面向就業的教學探索也比較多。結合海洋測繪專業課堂教學實踐，探索面向就業的教學內容穿插，推動教學，提高學習的興趣，促進就業。教學的最終目的是讓學生掌握更多的知識。
2 教學中舉措
課堂中講到了很多知識，用到的軟件都是學生曾經學過的，也都是學生計算機上能夠實現的。但是在《工程測量》中知識將會新用，即新的應用，又可達到“溫故而知新”，學而時習之，不亦說乎”的目標。工程測量不只需要放樣，同時還需要數據助理，求解放樣數據，這也是最關鍵的部分。基于這些原因采取了以下舉措。
Excel 是微軟辦公套裝軟件廣泛地應用于管理、統計財經、金融、行業數據處理圖標制作等眾多領域。在工程測量的數據處理中，excel軟件是經常被用到制作圖表的，非常實用方便。學生將來工作中也會用到，或者將來讀研撰寫科研論文時，也可以利用Excel進行畫圖。
Matlab和Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件。Matlab可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。
在《工程測量》中，經常會遇到擬合各種曲線、曲面的問題。例如，天文臺并址過程中，需要擬合圓心坐標；在隧道建設中，需要通過擬合圓柱面，來控制盾構機的施工導向。這些都可以采用Matlab進行模擬計算。
在解決擬合圓并求解圓心的問題時，首先講解模型，然后根據模型，一行一行的代碼書寫，限于文章篇幅，代碼省去。中間穿插Matlab的基礎知識，比如矩陣的各種技巧，講解循環控制語句等。最終達到學生掌握Matlab，可以應用到以后的畢業設計中，工作中，讀研中。
例如講到工程測量第5章斷面圖繪制、第7章變形觀測數據整理、成果表達時都要面對一系列的數據，通過使用Excel可以繪制斷面圖，直觀表達地形的起伏狀況。另外，可以將變形觀測數據整理成報表，很容易找到建筑物變形量累積的關鍵時間節點；如果使用Excel表格的繪圖功能，則可以很容易生成變形圖表，直觀表達建筑變形隨時間的變化情況。下一組漁船的軌跡坐標，通過Excel繪制軌跡圖，如圖1所示，方便快捷，容易掌握。
其他應用還有利用Excel、Matlab繪制斷面圖；利用C#語言進行坐標轉換，實現高斯投影的正反算。
3 課程設計
教學中認真做好教學設計也很重要。首先會在第一次授課中，講一些課程的相關的考勤、考核方式、答疑等，同時為了后面做準備，請同學在課下安裝matlab、visual studio開發工具等軟件，方面以后的課程講授使用。
做好案例的準備工作，講解案例的應用意義，應用的地方。以文字圖片、錄像等方式來解釋；然后準備相關數據，通過模擬數據，或者通過其它途徑獲得數據，模擬數據學生可以參與測量采集。最后是講解過程，講解原理、講解模型、講解代碼的書寫，最后是執行。布置作業，達到強化訓練的目的。
4 實施效果
課程教學中，這些方法都得到了學生的認可。豐富了教學手段，豐富了課堂內容，學生的積極性被調動起來，課堂的教學質量提高很多。目前已經實施兩屆學生，效果較明顯，每一屆都有多個學生對編程產生濃厚的興趣。一個同學在實習階段運用編程解決了工作中的一些問題，從而得到了公司認可，最后成功入職，還有一個同學目前正在一家IT公司從事專業領域的研發任務，并表現出很大的熱情。他們都是課堂中，產生的濃厚興趣。編程和自己專業背景相結合，可以對就業產生積極的影響。大家在找工作的時候，簡歷中編程的能力也可以成為亮點。
5 總結
通過這些教學手段，很多同學都掌握一些實用工具；并通過這些工具學習，增加學習興趣，同時也達到溫故而知新的效果。同時掌握編程，有利于就業。今后的將圍繞著教學內容不斷豐富知識點，實用工具則緊緊圍繞Matlab和C#編程語言，為學生打造生動課堂內容，面向就業的課堂內容。需要注意的是課程的核心內容是不能改變，教學結束時，達到教學大綱的要求。
參考文獻：
[1] 陸國棟.于大學教學中若干要素的思考[J].中國大學教學，2009（11）：11-13.
[2] 謝遠成，李友瑾.利用Microsoft Excel 解決工程測量數據處理的分析與探討[J].中國市政工程，2003（4） ： 62-64，73.
關鍵詞：導航 海底地形 數據標準
1 三維地形數據發展現狀
1.1 美國SRTM 90米分辨率原始高程數據
由美國太空總署（NASA）和國防部國家測繪局（NIMA）聯合測量。2000年2月，美國發射的“奮進”號航天飛機上搭載SRTM系統，共計進行了222小時23分鐘的數據采集，獲取北緯60。至南緯60。之間總面積超過1.19億平方公里的雷達影像數據，覆蓋地球80%以上的陸地表面。SRTM系統獲取的雷達影像的數據量約9.8萬億字節，經過兩年多的數據處理，制成了數字地形高程模型（DEM），即現在的SRTM地形產品數據。此數據產品2003年開始公開，經歷多次修訂，目前的數據修訂版本為V4.1版本。SRTM地形數據按精度可以分為SRTM1和SRTM3，對應的分辨率精度為30米和90米數據（目前公開數據為90米分辨率的數據）。SRTM的數據組織方式為：每5度經緯度方格劃分一個文件，共分為24行（-60至60度）和72列（-180至180度）。
1.2 日本GDEM高程數據
2009年6月，日本經濟產業省（METI）美國航天局（NASA）與共同推出了最新的地球電子地形數據ASTER GDEM（先進星載熱發射和反射輻射儀全球數字高程模型），該數據是根據NASA的新一代對地觀測衛星TERRA的詳盡觀測結果制作完成的。這一全新地球數字高程模型包含了先進星載熱發射和反輻射計（ASTER）搜集的130萬個立體圖像。ASTER測繪數據覆蓋范圍為北緯83°到南緯83°之間的所有陸地區域，比以往任何地形圖都要廣得多，達到了地球陸地表面的99%。ASTER GDEM數據是世界上迄今為止可為用戶提供的最完整的全球數字高程數據，它填補了航天飛機測繪數據中的許多空白。NASA目前正在對ASTER GDEM、SRTM兩種數據和其他數據進行綜合，以產生更為準確和完備的全球地形圖。
1.3國家測繪局
“中國空間信息網”（）網站上提供了下列空間數據產品：地形數據庫、地名數據庫、數字柵格地圖數據庫、數字正射影像數據庫、數字高程模型（DEM）、重力數據庫、大地數據庫。數字高程模型（DEM）產品按比例尺分為：1：100萬、1：25萬、1：5萬、1：1萬。1：100萬數字高程模型利用1萬多幅1：5萬和1：10萬地形圖，按照28".125X18".750（經差X緯差）的格網間隔，采集格網交叉點的高程值，經過編輯處理，以1：50萬圖幅為單位入庫。原始數據的高程允許最大誤差為10-20米。全國1：100萬數字高程模型的總點數為2500萬點。1：25萬數字高程模型的格網間隔為100mX100m和3″×3″兩種。陸地和島嶼上格網值代表地面高程，海洋區域格網值代表水深。另外，國家測繪局于1999年安排生產了七大江河區域范圍的1：1萬數字高程模型，其格網尺寸為12.5m X 12.5m。已完成13781幅，數據量達24GB。
1.4 中國科學院
中科院“國際科學數據服務平臺”提供以下DEM數據產品：中國30米分辨率數字高程數據產品、中國30米分辨率坡度數據產品、中國90米分辨率數字高程數據產品、中國90米分辨率坡度數據產品、中國90米分辨率坡位數據產品、中國90米分辨率坡向數據產品。其中，中國30米分辨率數字高程數據產品利用ASTER GDEM第一版本的數據進行加工得來，是覆蓋整個中國區域的空間分辨率為30米的數字高程數據產品。
2 現有二維電子海圖標準不足
IHO特別出版物S-57是IHO數字海道測量數據傳輸標準。它主要目的是為不同海道測量組織之間交換數據、向航海設備生產廠商、航海者和其他用戶數據用。S-57在1992年5月被第十四屆國際海道測量大會正式批準為IHO的官方標準。它的確保了各類海道測量數據的轉換具有統一和規范的格式。但是，在近幾年的推廣使用過程中，人們發現S-57標準存在很大限制，如標準維護缺乏彈性、不支持柵格、圖像數據和時變數據格式等。現在的S-57 3.1版本已經“凍結”，換句話說，即標準內容已不再改變。這更難滿足隨時變化、日益增長的海洋測繪和航海保障的需求。
以S-57標準為基礎的二維電子海圖在航海領域已得到了廣泛的應用，然而它與其他的二維海圖一樣，本質上都是基于抽象符號的系統，不能直觀還原自然界的真實面貌且易形成抽象多義化，給使用者的辨識和符號意義還原帶來困難。另外隨著應用的逐步深入，三維高程、水下海岸等信息越來越重要，迫切需要真三維這種表現方式的出現。目前二維電子海圖導航技術也一直在采取各種措施來彌補二維固有的缺陷，例如對于航標、重要建筑物、關鍵地形，通過提供圖片鏈接，使駕駛員得到相應物標的直觀圖像信息，利用各種動畫圖片來表征燈標的燈質等，但這些手段是遠遠不夠的，我們需要建立真三維的航行環境，為二維平臺引入三維這一直觀、形象輔助手段，進一步提高船舶航行的安全性。ECDIS系統作為地理信息系統在航海領域的特殊應用，結合陸上地理信息系統的發展趨勢，我們可以預測三維電子海圖導航技術將成為電子海圖技術的重要發展方向之一。
另外，ENC數據單元的數據大小不超過5兆，因此，海事測繪的圖幅ENC數據在原始測量數據的基礎上進行了大規模的抽稀和壓縮，這樣原始測量獲取的高密度多波束水深點數據未得到有效的應用，造成了這些數據資源的浪費。未來若不同密度的海底數字地面高程模型數據，則可以充分發揮測量數據的效益，滿足不同用戶的不同需求。
當前，S-100系列標準是IHO正致力于重點發展的海道測量最新標準，它將支持多種數據格式，如圖像和柵格數據、3D、隨時間變化的數據 （X， Y， Z和時間），以及超出傳統海道測量范圍的新應用，例如，高密度水深、海底分類和海洋地理信息系統。它也將能夠使用獲取、處理、分析，訪問和提交數據這些基于Web的服務。重要的是要認識到S-100不是一個S-57標準的修訂版本。S-100是一個新的標準，其中包括更多的內容并支持新的數據傳輸格式。它將成為新的可界定的最廣泛的各種應用和利用的水文數據基礎標準。S-100將按照IHO網站上的ISO合格注冊進行匯編和管理，并將成為地理信息ISO 19100系列標準的一部分—目前，有超過40個標準列入ISO 19100系列。這些已經包括國際標準（包括已實施的和草案）的時空架構、數據、圖像和柵格數據、資料、描述和編碼。
在S-100的第8 部分“影像和柵格數據”中定義“影像”為一種特殊類型的柵格數據結構。并指出：海道水深就其性質而言是一組測量數據點。這些數據點可以采用不同方式的格網結構進行表示，包括使用一個規則格網間距的高程模型，以及用單元大小可變的不規則格網。它們也可以用不規則三角網或者點集表示。
3 數字三維海底地形模型產品標準研究
雖然，目前S-100對三維數據交換標準的規定還不是十分細化，但是S-100的基本原則就是要與S9001等通用測繪標準相一致，網格時變數據在S-100的標準中明確表示將支持NetCDF格式，可以預期的是在未來S-100標準框架下，NetCDF一定是其中重要的標準格式。基于以上提出問題，本文研究在現行S-57電子海圖數據標準的基礎上參考新版海道測量數據地理空間標準S-100中的數據模型，定義了海事測繪三維航道數據的交換標準，同時參考目前成熟的三維GIS建模技術及三維場景重建和可視化技術提出了三維航道模型的建立與實現的關鍵技術。
3.1 NetCDF標準的介紹
NetCDF（network Common Data Form）網絡通用數據格式是由美國大學大氣研究協會的Unidata項目科學家針對科學數據的特點開發的，是一種面向數組型并適于網絡共享的數據的描述和編碼標準。利用NetCDF可以對網格數據進行高效地存儲、管理、獲取和分發等操作。NetCDF文件開始的目的是用于存儲氣象科學中的數據，現在已經成為許多數據采集軟件的生成文件的格式。NetCDF提供一組針對陣列數據訪問的接口，一個可自由分發的數據訪問庫（包），支持C、Fortran、C++、Java、R以及其他的一些語言。NetCDF數據具有下列特性：自我描述、可攜帶和可移動性、可伸縮性、可追加性、可共享性、可存檔行。由于NetCDF是一種靈活的、自描述的，并能表達大量數組數據的格式，因此NetCDF在地球、海洋、大氣科學中得到了廣泛的應用，許多國家的組織和科學機構都采用NetCDF作為一個表示科學數據的標準方式。例如，NCEP（美國國家環境預報中心）的再分析資料，NOAA的CDC（氣候數據中心）的海洋與大氣綜合數據集（COADS）均采用NetCDF作為標準。
支持NetCDF的軟件和系統有許多，除了ArcGIS，還有Matlab、Ferret、GrADS、PanoplyWin等。
3.2 數字三維海底地形模型產品標準
不同于現有的陸地數字地形模型采用純二進制或文本文件的表示方法，本文提出的數字三維海底地形模型采用NetCDF作為數據存取的手段，這樣保證格式具有足夠的開放性，能夠被現有大量的軟件支持，同時適應S-100未來的發展。數字三維海底地形模型產品的數據來源主要有兩大方面：一是原始測量產生的多波束、單波束水深數據，二是制作完成的電子海圖ENC數據。與數字海圖類似，海底地形數字模型產品也是海道測繪測繪數字化保障的一個產品形式，可用于海底電纜、管道等海上工程、海洋石油、海上交通運輸、海洋環境保護、海上航行安全等海洋綜合開發、利用和管理。它按照固定大小的格網間隔，表示了海底地形的深度。
3.3 元數據設計
元數據是描述數據的數據。數字三維海底地形模型產品的元數據需要包含以下信息：數據標準名稱、數據標準版本、數據制作方、數據測量日期和時間、數據制作日期和時間、數據集名稱、平面精度、深度精度、接邊精度、等效比例尺分母、數據范圍、采樣間隔、平面坐標參照系、垂向坐標參照系、插值方法、維度、坐標軸名稱、起始點位置、網格行數、網格列數、坐標單位。
網格值矩陣
一定海區內規則格網點的平面坐標與深度的數據集合。格網的遍歷順序按照ISO 19123附錄C中定義的方式進行。可采用的遍歷方式有：線性掃描（Linear Scan）；莫頓順序（Morton Order）。下圖表示了格網的線性掃描遍歷以及一個莫頓順序的遍歷。莫頓排序容易適應不規則形狀的格網以及格網大小可變的格網。莫頓順序對應于一個二維的四叉樹，并且可以擴展為更高維的。莫頓遍歷順序可以處理大小可變的單元。曼頓順序是從左到右，從底到上，逐個單元、不考慮單元大小地遍歷。它先增加X坐標，然后是Y坐標。這也可以擴展到多維的情況，先增加X坐標，然后Y坐標，再然后Z坐標，以此類推到更多的維度。
4 數據轉換和試驗系統
建立DEM的方法有多種。從數據源及采集方式講有：直接從地面測量，例如用GPS、全站儀、野外測量等，從現有海圖上采集、內插生成DEM等方法。DEM內插方法很多，主要有分塊內插、部分內插和單點移面內插等幾種。目前常用的算法是通過等深線和水深點建立不規則的三角網（TIN）。然后在TIN基礎上通過線性和雙線性內插建DEM。主要的離散點網格生成算法應該有：移動平均插值法、距離平方倒數加權法、趨勢面擬合技術、樣條函數插值法、克立金法插值法。
本原型系統采用西戈公司的cgGlobe三維地理信息&虛擬現實軟件平臺作為底層三維開發支撐平臺，用Microsoft Visual C++開發工具實現航道數據NetCDF 格式數據的訪問接口，選用微軟的WPF技術作為整個軟件呈現界面功能。三維航道數據主要來源于多波束水下測量形成的水深文件和ENC電子海圖中提取的水深數據等，本原形系統將這些不同種類的水深數據統一以三維航道數據交換標準（草案）中的網格覆蓋數據標準的NetCDF數據格式。各類原始水深數據經提取后可以比較容易的生成XYZ格式的水深數據文件，再將其轉換為符合三維航道數據交換標準中的網格覆蓋數據標準的NetCDF數據格式，由NetCDF數據讀取模塊接入cgGlobe三維GIS平臺，完成數據交換流程。
本系統采用經企業應用程序經典的三層結構，從下至上分別為：數據層、邏輯業務層和呈現層。分層設計通過把不同的邏輯封裝在不同的軟件開發層次上，來實現邏輯意義上的層次結構。邏輯上實現軟件功能的封裝性和相對獨立性。數據層主要包括三維航道數據和其他GIS相關基礎數據，為業務邏輯層提供數據支持，業務邏輯層則實現三維航道的數據的組織、三維建模、渲染和各查詢功能接口，呈現層則將接受用戶的輸入并在三維渲染畫面上疊加顯示各查詢結果信息。
5 結束語
下一步，將對標準繼續完善，優化數據轉換軟件，開發數據質量檢測軟件，爭取盡早納入海事測繪產品體系。另外，將研究內容擴展到航標、地面建筑等其他目標的三維建模標準、數據生成算法、場景顯示調度等方面，形成整個海洋的真實化三維場景，并開展相關的應用研究，爭取盡早實現全要素的船舶三維導航的海洋環境數據生產、質檢、、應用的全套體系。
參考文獻
[1]袁洪滿.論導航發展規律與發展趨勢.天津航海.1982，第一期.
[2]梅雄，鐘成雄，電子海圖顯示與信息系統簡介.中國航海學會內河海事委員會2006會議論文集，2006
[3]李軍，滕惠忠.海底三維可視化技術及應用[J].海洋測繪，2004，24（4）
[4]胡清華等.利用MB-System軟件進行多波束測深數據處理的研究[J].海洋測繪，2006（5）
老實、穩重、邏輯清晰、做事認真……
這是王華強給人的第一印象，經常漂泊在海上，他的皮膚曬得黝黑，但掩蓋不住臉上的自豪，這是一種海測人獨有的自豪。在南海航海保障中心廣州海事測繪中心（簡稱“測繪中心”）這個中國海測行業發源地的技術崗位上，他一待就是八年，由一個技術員做到高級設備工程師，王華強有足夠的理由驕傲，但他卻沒有，反而選擇了一條讓自己時刻繃緊神經的路。
大音希聲，大象無形。海測工作需要嚴謹再嚴謹，完成任務必須次次都精益求精，王華強滿懷一顆“匠心”開創了屬于自己的一番海測事業，在工作中一步一個腳印，在專業技術上不斷突破，在理論基礎上不斷總結創新。2008年進入海測大隊以來，他先后出色完成了馬航MH370失聯客機搜救、珠江口沉船應急掃測等任務，并參與港珠澳大橋建設測繪保障任務，主持或參與南海海區多個重點工程項目測繪保障，斬獲中國航海學會優秀測繪工程銅獎一個，中國航海學會優秀論文二等獎兩次，三等獎一次，還為測繪中心引入GDCORS系統，大大提高了一線測量人員的工作效率。
初探測繪，“門外漢”式的新兵
1983年出生的王華強已過而立之年，稚嫩褪去，處事老練。2000年至2008年期間，他本科和研究生在南京大學地理與海洋學院就讀，分別學習地理科學和海洋地質專業。海事測繪作為航運的保障服務部門，公眾對其認知度并不高，當初王華強也并沒想過自己會進入這個行業。據了解，海事測繪是通過開展海道測量，編繪出版各類航海圖書，提供與船舶航行密切相關的海岸地形、海底地貌、水文氣象、助航設施、航行障礙物等各種地理信息和航海信息，為海上運輸安全和航運經濟發展提供安全保障。沒入職前，王華強對海事測繪有一定了解，但是并不熟悉，命運仿佛早已安排好，他工作的第一個八年，將由一個測繪“門外漢”，搖身一變成為這個領域的高級設備工程師。
據了解，目前我國有廣東、天津、上海三個海事測繪中心，其中位于廣州海珠區侖頭村的廣東海事局侖頭基地于1955年成立，承擔著華南沿海廣東、廣西、海南三省（區）航行圖的周期性測量及相應160多幅海圖數據處理工作，同時開展疏浚測量、掃海測量、海上定位、專題圖制作等航海保障服務。2008年7月畢業后，王華強加入南海航海保障中心廣州海事測繪中心，先后在測量四分隊、三分隊擔任技術員，隨后擔任技術裝備科高級設備工程師。在這支華南地區規模最大、實力最強的海洋測繪隊伍中鍛煉，為王華強的海事測繪生涯打下了堅實的基礎，并提供了廣闊的發展空間。
入職初期，王華強由基礎測繪學起，恰逢2009年1月份，港珠澳大橋籌備建設，需要做一些前期勘探性質作業，王華強被派遣到這個項目協助工作。“我對海洋地質方面比較了解，做完這個項目后，為我今后的工作打下了堅實的基礎。”據了解，港珠澳大橋橋區水域水下結構物掃測是一個大型專項服務項目。當時由15人組成的團隊前后耗時40多天，測量面積達35.58平方公里。
大橋如何才能在海上搭建起來屹立不倒？這是一門技術活！說起這個問題，王華強滔滔不絕，他介紹，大橋橋墩只有打到海底的巖石層才會穩，所以當時他和團隊主要的工作就是探測整個港珠澳大橋橋樁的最佳位置，由香港到珠海沿線35.58平方公里的水域全部都是做地質勘探，期間還要摸清楚海底有無淤埋的沉船、光纜、管道、錨、炸彈等，以免因施工時情況不清造成損失。“探測完成后，我們要告訴施工方，什么地方有危險物，什么地方有過海電纜，什么地方地層比較危險，這份資料的提出，也提高了我們單位在地球物理勘探行業內的影響力，算是一種業務的突破。”
匠心獨運，技術創新的尖兵
海測是一門大事業，耐心、嚴謹、精益求精，工匠精神仿佛是海測人與生俱來的，這種精神在王華強身上也體現得淋漓盡致。王華強主要負責測繪中心海事測繪技術方面的工作，包括多波束、單波束、測流、水下機器人、水下聲學攝像、海底底質分類、海底物理勘探等。除了要熟悉日常的設備儀器使用方法、并用通俗易懂的方法教會單位基層技術員外，為進一步掌握設備的核心技術，他還經常要下大工夫、花大精力去研究設備，并與制作設備的國外廠家的技術人員進行交流學習。
