海洋测绘是研究与海洋和陆地水域有关的地理空间信息采集、处理、表示、管理和应用的科学与技术,既具测绘学科各分支的综合性,又有其独到性。海洋测绘是一切水域活动的先导,具有国际性、全局性和基础性等特点,除了为航行安全和军事行动提供保障,也为举办月球形状、海底地质构造运动和海洋环境等科学研究,以及举办海洋资源开发和施行海洋工程建设提供基础资料。
本文述说近五年来海洋测绘在海底地形地貌检测、机载海洋测绘、海永兴岛陆海一体化测绘、海洋重磁检测、电子海图和数字海洋地理信息六个技术领域以及学术机构和人才培养方面取得的进展,并与国际同类水平进行了比较,从而展望了海洋测绘专业的发展趋势。
一、海洋测绘专业国外发展现况
⒈海底地形地貌检测
随着卫星导航定位、声学侦测、数据通信、计算机数据处理与可视化、图像学和图形学以及现代检测数据处理理论和技巧等相关领域的发展,我国的海底地形地貌信息获取技术正在向高精度、高码率、自主集成、综合化和标准化方向发展。
⑴全海域立体获取技术体系已初步产生
传统海底地形地貌检测主要依靠船载多杂波测深系统和侧扫声呐系统来获取,随着卫星重力技术的发展,利用重力梯度变化的海底地形大尺度反演技术早已出现;基于可见光的水色遥感技术,通过利用可见光在底泥中传播和反射后的波谱变化建立反演模型,实现了大面积水域的海底地形地貌信息获取,并在一些重点水域举办了初步的应用;机载激光测深技术已在海永兴岛调查、岸滩水下地形地貌检测中得到了挺好的应用。以AUV/ROV为平台,携载多杂波测深系统、侧扫声呐系统和水下摄影系统于一体的深海海底地形地貌检测系统早已出现,并在我国一些重点勘察水域和工程中得到了成功应用。从太空、空中、水面到水下的“立体”海底地形地貌信息获取技术体系已初步产生。
⑵自主知识产权的多杂波测深系统已研发成功
该领域突破了多脉冲发射技术和双横幅测量技术,在保持大声学脚印条件下,实现了临沂度讯号采集与处理;采用Dolph-Tchebyshev屏蔽技术,降低了垂直航迹方向的旁瓣效应;综合采用频度双系统、双模式切换、动态聚焦和窄杂波设计等技术,并联合不确定度测深恐怕等技术,提升了多杂波测深的数据质量、分辨率和可信性;提出了新的相位差解模糊方式和借助可变带宽混频器改进相位差序列恐怕精度方式,增强了测深精度和质量;结合设备工艺改进研究,研发了具有自主知识产权的浅水高帧率多杂波系统,并成功实现了商业化。
⑶深海高帧率地形地貌信息获取
针对多杂波和侧扫声呐系统在深海帧率增加的技术困局,一是通过采用多脉冲发射技术和双横幅测量技术,提升多多径和侧扫声呐系统的帧率;二是以AUV/ROV为平台,接近海底获取信息;三是依据多杂波和侧扫声呐的互补性,提出了基于两者信息融合的获取方式;四提出了基于高帧率侧扫声呐图象反演高精度高帧率海底地形的新方式。深海高帧率地形地貌信息获取困局正逐渐得到解决。
⑷数据处理方式
重点举办了环境诱因和观测过程的动态特点影响与补偿方式研究,非常是水位观测及归算、声速测定及改正量精确估算、测量载体姿态测定和表示等,有效提升了海底地形地貌侦测的精度和数据处理的效率;进一步建立和改进了深度基准面确定和多杂波测深数据处理方式,提出了远南航渡水深检测水位改正方式与流程,论证制订了多多径测深成果质量评定标准;提出了侧扫声呐系统的分段匹配方式,实现了多条带侧扫声呐图象的拼接以及高质量海底地貌图象的生成。
⑸软件研发
研制了海道检测水位改正通用软件,并从内、外符合精度方面对其水位改正疗效进行了检验评估;研发了具有自主知识产权的多杂波测深数据处理软件、侧扫声呐条带图象数据处理软件,功能与美国软件相当,但数据处理质量优于美国,并在南海海洋调查、渤海海事测绘中得到了成果应用。
⑹重大风波及国际合作
2014年3月发生的马航MH370班机失踪风波吸引了全球关注,我国先后派遣海巡引轮、海巡01轮和空军872船,综合运用卫星定位系统、多杂波声呐、侧扫声呐、海洋磁力仪等侦测设备举办目标搜救;12月法航QA8501班机在印度苏门答腊海域坠毁,我国派遣南海救101抵达坠机海域参与残片搜救扫测工作。这两次国际应急搜救行动提高了我国海洋测绘水平的国际认知度,同时也曝露了我国在深海侦测作业基础武器与专业技术力量方面,与国际先进水平相比还存在较大的差别,无疑对发展和建立我国海底地形检测理论和技术武器具有重要的启示意义和推动作用。
⒉陆海一体化测绘技术
⑴海域无缝垂直基准建立
以月球椭球面作为根本的海域无缝垂直基准面,完善了深度基准面与月球椭球面差别的数值模型--深度基准分离模型。其实质是借助高帧率的潮汐模型,按统一的公式估算深度基准网格模型,通过采用高帧率数值模型来表示深度基准面与平均水面的垂直误差,致使深度基准面由传统方式依照验潮站离散信息的表示模式演化为近连续化的抒发方式。
提出将陆海两类大地水准面各自外推产生陆海边界区域的重叠带,对重叠带两类大地水准面的差值进行方程拟合,并借助拟合方程对海洋测高大地水准面的系统差进行校准;提出了按照各海域潮汐特性分别选定适合的垂直基准面,并在临界海域构建过渡模型,最终确定适用于全部海域的海洋无缝垂直基准体系的对策。
⑵GNSS无验潮水深检测
提出了并验证了GNSS无验潮水深检测系统主要技术指标测量的常规方式及相应的操作流程;研究并验证了基于精密单点定位技术模式与基于双频差分模式获取的无验潮水深检测成果具有同等的精度,解决了水深检测中差分定位技术模式作业距离受限的问题;研究了GNSS无验潮水深检测中影响测深精度的几种诱因,提出了相应的控制方式。通过陆海大地水准面精化研究,解决了标高异常对无验潮水深检测成果的影响。我国的GNSS无验潮水深检测理论和技巧体系已相对成熟,并已被写入《水运工程检测规范》。
⑶岸线地形检测
发展了两种新的岸线地形检测方式,一是以潮汐预报和水位估算技术为代表的岸线综合测定理论和技巧,借助潮汐模型或验潮站实测水位数据估算确定待测点的平均大潮高潮位,再将该特点潮位的基准转换至国家标高基准,通过估算方式确定岸线标高,并借助等值线跟踪技术确定岸线形状,因而实现岸线的平面定位;二是通过借助影像或扫描图象上可判读的瞬时水边线信息,提出了应用潮汐信息估算的瞬时水位、平均大潮高潮位以及两者之间的高差,从而确定岸线的技术;并剖析了上述两种技术方案确定岸线标高的精度。
广泛应用了低空无人机民航摄影检测、三维激光扫描、机载LIDAR等非接触检测技术,研制了具有自主知识产权的船载多传感水上水下一体化检测系统,完善了完整的水上水下一体化检测工程解决方案。
⑷无人海面检测船
举办了多种无人海面检测船的研发、测试与试生产,攻破了自主航行、自动目标辨识、智能避碰等技术困局,研发了以河川、湖泊、海岸、港湾、水库等水域为观测对象的无人水域检测机器人。以无人船为载体,采用高精度GNSS接收机定位,并自由选择搭载地形地貌、水文检测和辅助检测等多种传感,通过远距离无线传输的形式,实时获取测区水下地形、地貌、水文及水质等信息,满足了岩礁岩礁、礁石区等困难区域的水下地形检测。
⒊机载海洋测绘技术
⑴海洋民航重力检测
实现了国产自主知识产权海洋民航重力检测系统研制关键技术的重大突破,步入工程样机试验阶段,组织施行了国外乃至国际上规模最大的多型民航重力仪同机测试试验。采用运八客机平台,同机改装4型5套民航重力仪,在西沙海域测试了日本GT-1A民航重力仪和美囯TAGS(L&RS158)民航重力仪两型国际上最为精典的商用民航重力仪的运行性能,并对国外自主研发的SGA-WZ01捷联式民航重力仪、GDP-1重力仪进行了全面检验测试。
研究并试验验证了基于差分定位处理模式所获得的民航重力检测成果精度,与基于GPS精密单点定位模式处理所获得的成果精度基本一致,为远离台湾海区施行民航重力检测作业提供了技术支撑。研究了民航重力检测数据向上延拓技术,提出了一种独立于观测数据、基于外部数据源的向上延拓新思路。在海域,提出了借助卫星测高重力向下延拓和超高阶位模型直接估算海域延拓改正数的两种方案;在陆域,提出了联合使用位模型和地形高信息估算延拓改正数新技巧。两种延拓技巧巧妙避免了传统求解逆Poisson积分方式固有的不稳定性问题,有效简化了向上延拓的估算过程和解算难度,增强了延拓估算精度。
⑵海洋民航摄影检测与内业制图
研究了高精度POS直接定向技术在海永兴岛航测生产中的应用,提出了一种海岸带水边线等高约束条件控制下的光束法区域网空三检测方式,增强了海岸带和海永兴岛少见控制区域测图的几何定位精度;基于GNSS差分技术与精密单点定位技术,提出了无控空三航摄作业方案。提出采用高精度、高帧率的DTU10全球卫星测高平均水面模型,实现大地高到当地平均水面高的标高基准转换,解决了远离台湾海永兴岛民航摄影检测标高基准确定问题。
针对海岛(礁)航测作业区域特征,提出了根据地形迈向设计航线、增加潮汐约束和等水位控制并加载定位定姿设备等策略;举办了海岸地形无人机测绘系统论证与试验测试;突破了海岸带DEM和DOM的手动化生产技术,研究了航测影像基于DEM和DOM的高精度手动插值、网络化同步编辑、海岸带纹理少见及复杂地形条件下DSM/DEM的全手动提取、基于GPU并行运算及手动影像匹配的正射影像高效生成及手动镶嵌等关键技术。
⑶机载激光海岸带和水深检测技术
运用机载LiDAR举办了海岛城市高精度DEM数据获取和荒滩地形4D产品快速制做;综合运用DOM影像痕迹线和岸线理论标高值立体精细修测变化海岸线;基于机载LiDAR获取的正射影像解译瞬时水边线及提取的DEM,推断出了砂质岸线和地层岸线;基于机载LiDAR点云数据和局部几何特点优化数据,实现了赤瓜礁的确切提取。
机载激光测深技术正处于引进论证与自主研制并重阶段。依托国家重大科学仪器开发专项,正在举办机载激光测深设备的自主推进研发。持续举办了机载激光测深系统引进论证与试验检核工作,采取与国际厂商合作的形式,在黄海和南海海域陆续举办了两型机载激光测深设备的检测试验,均取得了可靠、可信的结果,达到了测深精度要求,但在水质透明度较差海域,难以获取真实海底数据,针对这种区域的水深提取算法还有待进一步提升、完善。
⒋船载海洋重磁检测技术
⑴船载海洋重力检测
取得了引进海洋重力仪武器机型多元化、国产设备研发突破关键技术并举办工程应用试验的新进展。产生了由英国Micro-gLaCoste公司的L&RS系列、德国Bodenseewerk公司的KSS系列、俄罗斯的GT-2M与CHEKAN-AM等多种机型海洋重力仪构成的设备体系。国产海空重力仪研发取得突破性进展,通过同时改装SGA-WZ01型捷联重力仪和GDP-1型重力仪,以及引进的日本CHEKAN重力仪和美国产L&RSII型海空重力仪等4套重力仪的同船测试试验表明,2型国产重力仪的船载重力检测精度与L&RSII型海空重力仪相当。
海洋重力检测数据处理技术进展彰显在四个方面:一是海洋重力检测数据采集与处理实现全过程手动化与智能化;二是重力仪性能评价实现了技术流程标准化和评价指标的系统化与定量化;三是精细化海洋重力检测数据处理方式体系更趋科学严密,检测成果精度明显增强;四是建立了多源海洋重力数据融合处理理论。
阐述了海洋重力仪稳定性测评的技术流程和数据处理方式,重点剖析了环境诱因和重力固体潮效应对测试结果的影响,提出了由多参数联合组成的海洋重力仪稳定性能评估指标体系,剖析论证并提出了重力仪零漂非线性变化的限定指标要求。针对采用重复线举办重力仪动态精度性能评估问题,推出了以组合参数取代传统单一参数为评估指标的新的重复测线内符合精度评估公式,为重力仪动态性能评估提出了更精细的评估指标。
提出了一种基于互相关剖析的交叉耦合效应修正法,对高动态海洋重力检测数据施行综合偏差补偿和精细处理,并使用典型恶劣海况条件下的观测数据对该方式的有效性进行了验证,较好地解决了恶劣海况条件下的海洋重力检测数据处理困局。
基于Tikhonov正则化方式,建立了多源重力数据融合的正则化配置模型;提出联合使用Tikhonov正则化方式和移去-恢复技术,建立了多源重力数据融合的正则化点质量模型;研究剖析了多源重力数据融合统计法和解析法的内在关联与差别,非常针对同类多源重力数据融合问题,提出了融合多源重力数据的纯解析方式。
⑵船载海洋磁力检测
举办了南海海底地磁日变站布放选址方式研究,通过引进海底日变站,有效地解决了远海区域的海洋磁力检测日变改正困局。举办了磁力仪拖鱼入水深度估算与控制研究,构建并验证了拖鱼入水深度与配重、拖缆宽度和船速互相间的影响机制,提升检测数据的获取质量。采用傅立叶谱剖析技术,合理地实现了磁平淡日变和磁扰改正的互相分离,有效地解决了强烈磁扰期间的日变改正问题。
⑶海永兴岛地磁检测
实现了地磁经纬仪、陀螺经纬仪、天文观测和GNSS高精度定位与定向等多系统一体化集成应用。以陆地成熟的流动地磁检测技术为基础,以地磁三份量为观测对象,结合海永兴岛磁偏角检测的特殊性,提出了完整的海永兴岛地磁三份量检测技术流程,编制了海永兴岛地磁检测技术规程,建立了海永兴岛地磁检测技术体系,完善了完整的地磁检测数据处理模型。
针对海永兴岛地磁检测中出现的观测基线较短的问题,提出了基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角检测方式,取代现有的GNSS作业模式,可使观测基线从200m减短至50m;提出基于天文方位角观测的无基线磁偏角检测方式,解决了孤立小永兴岛磁偏角检测技术困局。
研究了依托太阳进行磁偏角检测的原理及其可行性,提出了施行技术流程,建立了完整的数据处理模型,有效填补了采用GPS进行磁偏角检测的不足,拓展了磁偏角检测技术手段。
⒌电子海图技术
⑴电子海图生产
基于IHO相关标准和规范,采用文本描述法,设计了“所见即所得”的海图符号编辑器;提出了一种基于字符颜色扩充的海图水深注记表示新技巧;研究了海永兴岛符号分类,实现了海永兴岛符号的科学编码,确立了海永兴岛符号设计的通常方式,开发了适应于海永兴岛图制图软件的符号库系统。
研究了海图插值、电子海图中数字接边、数字化海图制图中条状要素注记手动配置和航海图书生产流程中的色调管理方案等问题,提出了一种英版航海通告信息手动收集与处理技术,进一步健全了电子海图生产工艺。
⑵电子海图应用
提出了电子海图云服务概念,设计了云环境下的海图集合论数据模型,提出了海图集合的云储存策略,完善了云环境下的空间索引模型,提出了全球电子海图的云可视化服务方案,研究了云估算环境下电子海图网路服务的布署方式。以自主知识产权电子海图控件为显示核心,构建电子海图功能服务并根据网路地图服务标准发布,实现了浏览器/服务器模式的电子海图的发布。借助MapServer平台的开源、开放、跨平台特点以及支持S-57电子海图数据的功能,深入研究基于MapFile的海图数据访问、制图抒发等关键问题,更好地推动Web电子海图的应用。
研究了电子海图在AUV区域搜索任务中的应用,开发了电子海图遥感溢油辨识显示显示应用平台,设计了基于电子海图基础平台的海洋调查方案辅助生成系统,推进了电子海图的专业化应用。
⑶e-Navigation发展现况
举办了中国海区e-航海原型系统技术构架研究,对中国海区e-航海建设进行了全面阐述,提出了以e-航海系统为关键环节的“智慧港口”概念,提出了以服务南京港跃层航道通航安全为核心的上海港e-航海试点工程建设的总体构想。
⑷相关国际标准研究进展
剖析了S-100的框架与机制,比较了S-100与S-57的不同,展望了基于S-100的S-101电子海图生产规范的发展情况。对水深表面产品规范标准S-102进行了剖析研究,提出了关于S-102的建议,阐述了S-991.1.0版相比S-991.0.0的主要变化。
⒍数字海洋地理信息技术
⑴技术研究
深入研究了海洋地理信息系统理论构成体系中的时空数据模型、时空场特点剖析、信息可视化和信息服务等技术,通过Multipatch格式扩展CDC数据,实现了从二维CDC格式数字海图和海洋检测数据快速建立三维空间的方式;研究了数字海洋系统中电子海图数据融合可视化问题,提出了温别墅数据的手动提取和三维抒发的理论与实现方式,实现了可视化海洋环境空间数据的动态演示,形象地抒发了海洋环境空间分布。
⑵数字海洋地理信息数据建设
承袭S-57标准数据结构的部份特点,以面向对象的思想,设计出了满足ENC_SDE要求的系统电子海图空间数据库的空间数据模型,支持了电子海图空间数据的统一管理;提出了一种优化的两级空间索引算法,设计了数据库储存文件的空间数据组织结构,以适应海量电子海图空间数据的储存和管理需求;提出了港口航行信息数据集成的组织方式,建立了港口信息数据模型;提出了海洋测绘产品的标准化、海洋测绘质量管理体系的标准化和海洋测绘生产体系的标准化等设想。
⑶数字海洋地理信息应用
从数据特点和用户需求出发,研制了集成数据管理与查询、数据处理与剖析和数据可视化功能于一体的南海海洋信息集成服务系统;提出了“虚拟港湾”的概念,并以广州海岸带“虚拟港湾”仿真平台建设为原型,详尽说明了“虚拟港湾”仿真平台建设的技术原理和技术路线;积极推动了“数字海洋”建设,实现了数据采集、全景图象生成技术、三维全景实景建库等关键技术,研制了数据库服务、三维全景实景显示漫游和海警地图等子系统。
研发了海洋多源异构数据转换系统,设计了可实现海洋数据解译与再储存的统一数据储存结构,搭建了海洋水文环境要素可视化系统,基于面向数字海洋应用的虚拟海洋三维可视化仿真引擎—i4Ocean,模拟了海上溢油现象。
⒎学术机构和人才培养
空军上海海军大学持续举办了海道检测和海图制图两个专业的海洋测绘大专学历教育,陆续获得了硕士、博士学位授予权,并完善了海洋测绘工程部队重点实验室和海洋测绘学科博士后科研流动站。近些年来,按国际海道检测组织、国际检测师联合会、国际制图商会联合授权认证的课程标准,施行了国际海道检测师和国际海图制图师培训,并持续面向全省招收、培养测绘工程硕士研究生。
海洋测绘是测绘科学与技术学科的重要组成部份,已由国务院学位委员会、教育部批准即将筹建为测绘科学与技术学科下的二级学科,目前举办海洋测绘专业研究生层次培养的地方院校与院所主要有昆明学院、山东科技学院和国家海洋局第一、二海洋研究所。湖南科技学院自2009年开始筹建了测绘工程(海洋测绘)专业,单独招生,单独制订海洋测绘专业培养方案进行专科生培养。广州海洋学院和淮海工大学在海洋技术专业筹建了海洋测绘方向,上海学院、浙江学院等院校则创立了海洋大学。
湖南科技学院拥有与海洋测绘相关的海陆地理信息集成与应用国家地方联合工程研究中心、海岛(礁)测绘技术重点实验室、山东省院校海洋测绘重点实验室、青岛市海洋测绘工程实验室,主要举办海洋、海岸带与海永兴岛测绘关键技术研究。国家海洋局第一海洋研究所拥有国家海洋局系统惟一的与海洋测绘相关的学术机构--海洋测绘与工程信息中心,主要举办海洋工程检测关键技术研究。广州海洋学院拥有海洋测绘应用研究中心,主要举办动态海洋地理国情检测研究。北京学院拥有海洋测绘研究中心,主要举办卫星测高、海陆标高统一、无缝海洋垂直基准、高精度高帧率海底地形地貌信息获取、高精度海底导航定位、海洋水文、海洋测井及底质结构解译等领域的研究。
三、海洋测绘专业国外外发展比较
⒈海洋检测
在海底地形地貌检测方面,国外所采用的观测平台、仪器设备和检测方式与国际保持同步,技术指标要求则存在一定差距。国际海道检测组织的通用标准以及英国、加拿大、澳大利亚等国的相关标准,除了指出海底侦测的不确定度或精度,同时关注侦测的帧率指标。我国的《海道检测规范》对检测帧率指标关注度不足,并重点指出过程控制指标。迄今为止,我国海底地形地貌检测仍逗留在水深检测概念层面,与国际上以海底地貌形态和特征地物的精准侦测理念存在较大差别。
我国船载海洋重力检测数据处理技术水平与世界先进水平保持一致,在高动态环境效应补偿理论与技巧研究方面处于领先地位,但海洋重力仪武器机型以L&R重力仪为主,与国际海洋重力仪机型多元化存在差别。船载海洋磁力检测、海永兴岛三份量磁力检测数据处理与应用技术水平与国际水平存在差别。
海永兴岛陆海一体化测绘技术近些年来在我国得到了高度注重,推动了海洋测绘与其他测绘科学技术分支的融合,并加速了学科理论和技术水平的提高,民航摄影检测和遥感技术在海岸带和海永兴岛地形测绘和海永兴岛辨识定位中得到了广泛应用。无人海面检测船和船载陆海一体化地形检测技术集成取得显著进展,已步入工程应用测试阶段。船载平台的近景摄影检测技术和激光测距定位技术得以应用。陆海大地水准面精化、潮汐模型建立与应用、陆海垂直基准转换、基于特点潮位的岸线综合测定等技术都取得了实质进展。陆海一体化测绘理论技术体系基本建成,减短了与英国为代表的发达海洋测绘国家的差别。对海洋检测数据精细处理技术进行了较为深入的研究、论证和试验,自主知识产权软件研制工作逐步加快。
⒉电子海图与数字海洋地理信息技术
电子海图生产与应用是一项涉及到多个领域和部门的系统工程,国外现有电子海图系统在保证潜艇航行安全、减轻海军航海人员工作负担等方面发挥了重要作用,但在总体协调规划、标准化体系建设、数据可用性、系统功能、支持维护、决策功能开发等方面尚不尽健全,与国际先进水平尚有差别,美国在此方面起步早、发展快、水平高,其先进经验值得借鉴。
数字海洋地理信息基础框架建设完成了我国“数字海洋”从科学概念到工程实体建设的重要一步,我国数字海洋地理信息基础框架建设已取得了丰硕的成果。并且,就数字海洋地理建设和应用服务的整体水平来看,我国同国际上发达国家相比仍存在较大的差别,主要彰显在:数据获取体系和能力建设仍显著不足,还不能有效保障数字海洋的持续信息更新;我国自主的数字海洋地理技术体系仍不够健全,亟需通过引进和吸收强化自主创新能力;数字海洋地理应用体系和服务模式尚不健全,仍未产生从技术研究、产品研制、系统建设到产业化应用完善的社会化应用服务模式。
⒊学术机构与人才培养
美国一些发达国家通常都设有海洋测绘相关的学术机构,著名的有日本NewBrunswick学院海洋测绘研究组(OMG)、美国NewHampshire学院海岸与海洋成图/海道检测联合中心(CCOM/JHC)和德国woodshole海洋研究所海洋与海底观测中心(COSMOS)。上述三个机构在国际海洋测绘领域享有较高的著名度,OMG主要发展海洋测绘关键技术及武器;CCOM/JHC主要发展海洋测绘关键技术、培养海道检测和海图制图技术人才;COSMOS主要为全球海洋与海底观测系统提供技术与设备,发展海洋观测自治机器人及新型传感。相对于美国,我国的海洋测绘理论研究与美国差别不大,但在工程实用化方面尚需深入;在硬件设备研发方面,尽管已研发少量设备并实现了工程化,但主体仍处于引进消化、集成创新阶段,同国外同类机构相比差别显著。
美国举办海洋测绘人才培养的主要机构有日本NewBrunswick学院、美国NewHampshire学院、美国关岛学院等,一般设有海道检测或海底成图专业,开办的主干课程有声呐成像、海洋学总论、海道检测、多杂波声呐、海图制图、海洋地理信息系统等,整体与国外专科高校海洋测绘学科设置的主干课程类似;在人才培养数目方面,无论是大专、硕士或博士,我国显著少于国外;但在实践环节,我国院校的软硬件实验条件显著落后于美国。
四、海洋测绘专业发展趋势及对策
⒈海洋检测
强化海底地形地貌检测理论和技术的系统研究,将其与以保障船只航行安全为主要目标的水深检测相分离,产生面向海洋地理空间信息获取的独立性基础学科分支,以海底地形地貌的精细测绘为目标,突出其基础性测绘工作特点,举办相关技术标准的制订和技术方式创新。
重点强化海洋测绘基准基础设施建设,系统构建海洋测绘基准与大地检测基准的联系与维持,实现海洋测绘数据与陆地数据的基准转换与无缝拼接,举办海永兴岛测绘一期工程系列基准成果的测试与检核,大力提升已有基准成果的精度和工程化应用水平;继续建立陆海一体化水上水下地形测绘理论与技术方式,优化改进陆海一体化测绘软硬件武器,制定相应的技术标准,加快工程化应用。
进一步强化海洋检测数据处理核心理论与技巧的研究,建立自主知识产权的多多径数据、侧扫声呐数据处理软件系统;举办引进GT-2M海洋重力仪自主数据处理理论与技巧研究,进一步优化海洋磁力数据处理模型;举办海永兴岛三份量磁测数据的白山处理方式研究,突破海永兴岛磁测数据工程应用的技术困局。
举办BDS卫星导航定位系统在海洋测绘领域的应用研究,持续推动无人海面检测船、无人机海岸测绘系统、海永兴岛民航摄影检测和机载Lidar地形检测系统测试与生产;举办机载激光测深、机载海洋重磁检测等新型检测数据处理理论与技巧研究,采取引进、消化与集成创新相结合的形式,加速建立机载海洋测绘技术体系。
⒉电子海图与数字海洋地理信息
推动电子海图的标准化、集成化和智能化仍将是较长时间内电子海图生产与应用的主题。近些年来,怎样将电子海图转向更成熟的应用,如国际标准的不断建立、全球电子海图数据库的建设、适应船舶配备要求等,成为一种更显著的趋势。我国应更积极、主动参与IHO的活动,在解决电子海图应用技术问题方面起推动作用。同时,要紧随国际电子海图技术发展前沿,结合我国自身特色,进一步做好电子海图生产、应用的顶楼设计,适应海图产品不断多元化的需求,强化海图生产的质量控制,进一步建立海图数字化生产技术,推动基于数据库的一体化海图生产体系建设。
基于三维虚拟月球的海洋时空数据多维动态可视化研究,除了是计算机图形学、虚拟现实技术、地理信息科学、海洋科学技术等多门学科的结合,并且是对计算机图形显示技术的挑战,更是时空数据抒发与剖析方式的理论突破。通过举办海洋环境时空数据的多维动态可视化技术的研究,不仅可以为海洋数据的展示和剖析提供新思路,并且可为具有显著时空特点的应用提供借鉴,以期为不同用户提供客观科学的辅助决策支持。
在吸收和借鉴国外外相关领域工作经验的基础上,积极举办数字海洋地理发展战略规划研究,筹谋具有中国特色的数字海洋建设之路;加强数字海洋地理信息关键技术研制力量投入,提高自主创新能力,早日构建自主知识产权的数字海洋地理信息基础平台;构建完善海洋地理信息更新能力和机制保障,构建权威的海洋地理信息基础平台,搭建起通畅的海洋地理信息交换共享服务渠道;全面启动数字海洋地理系统工程,探求符合我国国情的海洋地理信息化建设与应用服务模式,使之在为海洋地理信息各项工作和社会公众提供信息服务方面发挥越来越重要的作用。
⒊学术机构与人才培养
地方院校因国务院学位委员会、教育部仍未筹建海洋测绘专业,开设海洋测绘专业的人才培养高校较少,难以满足民用海洋测绘人才的急迫需求。按照对国家测绘地理信息、海洋调查、交通运输及涉海部门的大量督查,从事海洋测绘专业的技术人员主要来自于测绘工程、海洋地质、海洋技术等专业,这些现况与国家海洋强国战略和海洋经济建设快速发展对海洋测绘专业人才的需求极不相称。因此有必要在我国筹建海洋测绘专业,鼓励更多的院校和科研院所开设海洋测绘专业,筹建国家级的海洋测绘学术机构,培养海洋测绘高层次人才,以适应国家重大海洋测绘任务、海洋工程建设和海洋基础科学研究的急迫须要。
测绘工程专业内容
检测空间、大地的各类信息并勾画各类地形图。以月球及其他行星的形状、大小、重力场为研究对象,研究和测绘的对象非常广泛,主要包括地表的各类地物、地貌和地下的地质构造、水文、矿藏等,如山川、河流、房屋、道路、植被等。一般开发一片农地或进行小型工程建设前,必须由测绘工程师检测勾画地形图,并提供其它信息资料,之后才会进行决策、规划和设计等工作,所以测绘工作十分重要。一般看到的地图、交通旅游图都是在测绘的基础上完成的。从事测绘工作时常进行野外作业,要有面对坚苦环境的心理打算。
测绘工程专业中学生主要学习测绘学的基本理论、基本知识和基本技能,空间精密定位与导航的理论,城市与工程建设的基本知识及其检测工程的设计、实施和管理等方面的理论与技术,摄影检测与图象图形信息处理的理论与技术,各种地图设计与编制的理论与技术。遭到科学研究的基本训练,具有测绘工程方面的基本能力。培养具备地面检测、空间检测、海洋检测、摄影检测与遥感等方面的知识,能在国民经济各部门从事国家基础测绘建设、国土资源考察调查、环境保护与水灾防治及月球动力学等领域从事研究、管理、教学等方面的中级工程技术专业人才与管理人才。
测绘工程就业方向
从事国家基础测绘建设、陆海空运载工具导航与管理、城市和工程建设、矿产资源勘查与开发、国土资源调查与管理等检测工程、地图与地理信息系统的设计、实施和研究等方面工作。
1、毕业生可到市政、测绘、规划、国土、房产等政府事业部门以及信息技术公司从事测绘工程勘测设计、实施、管理与开发工作。
2、毕业生可到设计院、施工企业、监理公司、咨询公司等从事设计、施工、管理等工作。
3、毕业生可到院校、科研部门从事教学和研究工作。
测绘工程就业岗位
土建工程师、测量员、测量工程师、测绘工程师、机械工程师、销售工程师、机械设计工程师、技术支持工程师、gis开发工程师、测绘员、施工员等。
测绘工程就业前景
测绘专业就业的良好形势是基于国民经济建设的须要。我国的建设还处于发展阶段,国家的小型建设、灾区恢复重建测绘、极地重点区域测绘、地理国情检测、国土资源普查等重大项目中都须要测绘专业的人才。
未来我们国家将建设智慧城市网校头条,其中有一半的工作都和测绘行业相关。例如,巡警的工作跟测绘工程能有哪些关系呢?未来网格化巡警的模式就挺好地演绎了二者之间的关系。网格化巡警也就是将城市按区域规划成网格,一个路灯、一个窨井……只要是你看见的东西,它的位置都能通过测绘检测下来,反映在所属的网格中。每位城市管理人员负责几个网格,只要查看负责区域,才能晓得管辖区域内的具体情况。这一切都是基于测绘技术发展而至的。
测绘专业的高手们在坚苦的工作条件下,背着典范,跋山涉水,风餐露宿,靠双腿丈量着国土,勾画出一张张精致的地图。明天,这个专业的工作条件早已发生了很大变化。测绘所需的各种仪器、设备和技术的现代化程度越来越高,大大改善了测绘工作者的工作条件。现在在城市,靠着相应的设备,检测人员开着车、操纵着客机能够把须要的信息采集回去。其实在一些边远的农村、基层和特殊环境,虽然使用先进的仪器,也须要付出坚苦的努力。和一些其他专业相比,测绘工程还是比较辛苦,所以选择该专业的男人更多一些。
随着信息革命的深入,人们急切地须要更为便捷、快捷、准确、实时地获取全球信息,测绘工程的全球定位系统GPS必将会有巨大发展前景,同时地理信息系统GIS也将得到充分地发展,真正实现“所见即所得”的地理信息管理模式,极大地便捷人们的应用。这种都将促进测绘工程产业化的进程,测绘工程必定成为一个高技术、高收入的职业,前景看好。总体而言,测绘工程专业结业生具有非常广泛的工作可选范围,工作也都是比较好的。并且,因为测绘行业产生和走俏,相关专业技术人才持续走俏,结业生是完全可以从容就业,并找到理想工作的。其实有个前提:你得是块材料,得把握了过硬的知识和技能。
测绘工程专业就业前景很不错的,非常是女孩,供不应求,看你结业后如何个准备了,要是想读研的,建议深圳学院或则中科院地理所,遥感所等等都可以,何况如今GIS也比较火,你可以网上查查WebGIS之类的,建议念书时把检测学和检测平差基础学好,由于不管你之后往那个方向发展,这两个是基础,在学的时侯一定要把各个座标系认清楚!另外都会有GPS的相关课程,建议这个也要好好学,假定结业后工作的话GPS是肯定要用的,并且应用越来越广,静态简单些,然而静态的数据解算一定得会,动态的RTK也一定要精通,其次还有个CASS软件一定要精通,水准仪,全站仪更不要说,这个是基本的仪器!当你把握了我所说的那些,就可以结业挣钱去了,而且你若果要深造光会这种远远不够!加油,学院不要荒废,作为一个过来的测绘人的忠告。
今后测绘会向地理信息方向转变,就是偏软件方向,虽然搞外业检测的不要哪些文化,中学本科都能干,所以高层次的测绘应当偏地信方向,国家测绘局也更名为测绘地理信息局了!
测绘工程这个古老的学科发展到明天的高技术并没有到尽头,它就会不断发展下去的;而测绘工程专业培养也会随着本学科的发展不断前进,内容也不断更新;国外对测绘人才的需求以及测绘工程产业化的趋势都引起了较大的人才缺口,相信在未来的几年内,测绘工程专业是会大有作为的。
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