第1章-海洋与海洋测绘.

现代海洋测绘赵建虎第一章海洋与海洋测绘Marine&MarineSurveying赵建虎本章内容海洋与海洋测绘海洋海洋概述世界海洋新格局中国近海概况我国海洋开发的历史及现代海洋开发的现状海洋测绘涵义、地位及作用特点及精度要求海洋测量与其它学科的关系海洋测绘任务、内容及技术要求海洋测量的发展及现状二十一世纪建设海洋强国的内涵及其对测绘保障的需求本书的结构体系思考题海洋是地球表面包围大陆和岛屿的广大连续的含盐水域。由作为海洋主体的海水水体、溶解和悬浮其中的物质、生活于其中的海洋生物、邻近海面上空的大气、围绕海洋周缘的海岸和海底等部分组成的统一体。但通常人们所称的海洋，仅是指作为海洋主体的广大连续水体。海洋的中心部分称为“洋”，边缘部分称为“海”。1.1海洋海洋面积占地球总面积的70%，海洋是人类的生命摇篮、现代社会的交通要道，也是地球上的资源宝库。地球表面海陆分布极不平衡：地球表面总面积=5×108km2海洋面积=3.61×108km2比例=70.8%陆地面积=1.49×108km2比例=29.2%海陆面积之比=2.5：1南北半球海洋和陆地占全球面积的比例见下表。海洋比例%陆地比例%北半球60.7（42.1）39.3（66.1）南半球80.9（57.9）19.1（33.9）1）括号内数字为南、北半球的海洋和陆地分别占其总面积的比例2）无论如何划分地球，任一半球海洋比例均大于陆地比例3）海洋是相通的，而陆地则是相互分离的地球上的海陆分布海洋的分布特征海洋面积是陆地面积的2.5倍；海水体积是地球体积的1/800；海洋平均深度是地球半径的1/1600；北半球海洋面积占60.7%，南半球占80.9%；北半球45-70°N之间，陆地面积大于海洋面积；南半球只有80°S以南为大陆，其余绝大部分为洋；北半球以北冰洋位为中心，大陆环形分布，南半球以南极洲为中心，海洋环形展布。海洋的中心部分称为“洋”边缘部分称为“海”。海洋中心主体叫洋，边缘附属部分称海海洋海洋海的面积小得多，只占海洋总面积的11%；海的水深平均较浅，平均水深一般小于3000米，有的甚至只有几十米深海受大洋流系和潮汐的支配；海与陆地接边，受大陆影响大，海洋要素随季节变化大，海水透明度较差。海底地壳为陆壳性质；大洋的面积大；约占海洋总面积的89％，大洋深度大，平均水深一般都在3000米以上，大洋有独立的洋流和潮汐系统，大洋离陆地较远，受陆地影响小，水温、盐度等要素比较稳定，海水的透明度大；洋底地壳为洋壳性质；海的分类海边缘海：一边以大陆为界，一边以岛屿、半岛为界与大洋分开。陆间海：界于大陆之间，有海峡与外海或大洋相连。内陆海：深入大陆内部的海，海洋状况受大陆影响。边缘海陆间海与内陆海全球四大洋太平洋大西洋印度洋北冰洋四大洋及其分布四大洋的分布图与海洋相关的概念海湾海湾是指洋或海延伸进入大陆部分的水域。其深度逐渐减小。海湾中海水的性质与其相近的洋或海中水的状况相似。由于海湾不断变窄、变浅，因此容易发生最大的潮汐。海峡海峡是指海洋中相邻海区之间宽度较窄的水道。海峡地区海洋状况的最大特点是潮流速度很大。海峡有深有浅、有宽有窄，它们是连接洋与洋、洋与海、海与海的咽喉。海岸:是陆地与海洋相互作用、相互交界的地带。海岸可分为海、陆之间现今正在相互作用着的现代海岸，和过去曾经相互作用过的古代海岸两种。海岸，海岸带，海岸线海岸带海陆交互的地带，其外界应在15—20米等深浅一带，这里既是波浪、潮流对海底作用有明显影响的范围，也是人们活动频繁的区域。海岸带的内界，海岸部分为特大潮汐（包括风暴潮）影响的范围。河口部分则为盐水入侵的上界。海岸线：近似于平均大潮、高潮的痕迹所形成的水陆分界线。海岸线可根据海岸植物的边线、土壤、植物的颜色、湿度、硬度以及流木、水草、贝壳等冲积物来确定。在地图上，人们为了明显起见，把海洋和陆地用一条界线截然分开，并亦把这条海水和陆地相交的界线称之为“海岸线”。海洋概貌海底两个主要组成部分图大陆与大洋连接的边缘地带。大陆周围被海水淹没的浅水地带，是大陆向海洋底的自然延伸。陆架外缘陡倾的全球性巨大斜坡，其下限为坡度突然变小的地方从大陆坡下界向大洋底缓慢倾斜的地带。海洋地形通常分为海岸带、大陆边缘和大洋底三个部分。海岸带海岸：海滩：水下岸坡：高潮线以上狭窄的陆上地带，大部分时间里裸露于海水面之上，仅在特大风暴潮时才被淹没，故又称为潮上带。高低潮之间的地带，高潮时被水淹没，低潮时露出水面，故又称为潮间带。低潮线以下直到波浪作用所能到达的海底部分，又称为潮下带。大陆边缘是大陆与大洋连接的边缘地带也是是大陆与大洋之间的过渡带，通常由大陆架、大陆坡、大陆隆及海沟等组成。大陆边缘海沟深度通常大于6000米，多数海沟分布在太平洋四周海沟：大陆边缘底部狭长的海底陷落带。大洋底是大陆边缘之间的大洋全部部分，由大洋中脊和大洋盆地构成。大洋底大洋中脊大洋中脊：是贯穿世界四大洋、成因相同、特征相似的巨大海底山脉系列。大洋盆地：大洋中脊和大陆边缘之间的宽广洋底。海洋资源以及与人类生存和发展的关系海水是一种密度比空气大得多，且有较大热容量、流动性和反射率很低的物质、因此地球上的海洋，实际上起到了巨大的太阳能“吸收器”、“分配器”和地理外壳的“调节器”的作用。海洋中储存了丰富的海洋能、矿物资源和生物资源。比高出海平面的陆地的体积大14倍的海水，它控制着自然界的水循环，对地球上的生态环境产生绝对的影响。海洋潮汐发电海潮的涨落、潮流和由风引起的波浪中都蕴藏着巨大的能量。海洋能指海水中包含的矿物资源、海底表面沉积的矿物资源和海底各种地质构造中埋藏的矿物资源的总称。海洋矿物资源海底石油的储藏量可能和陆上石油的储藏量相等，且近年来在增加。除石油之外，值得注意的是在大洋底广泛蕴藏着锰结核矿，其埋藏量大于陆上的埋藏量若干数量级，况且其埋藏量还逐年在增长。元素名埋藏量（吨）与陆地埋藏量之（倍）结核生长量（吨/年）Mn358101240001.3104Fe207101241.4104Co5.2101250000.36104Ni14.7101215000.102104Cu7.910121500.105104海底锰结核矿蕴藏量海洋生物资源海洋中有大量的鱼类和海藻类植物可供人类食用，而水产生物资源的一大特点是即使进行高效率的捕获，也不致于导致资源的枯竭，因为鱼种是一种自新生的资源。海藻类植物的繁殖速度也是相当快的，它们也可以为人类提供数量可观的食品。综上所述，海洋的存在对人类的生存产生着巨大的影响，尤其是随着世界人口不断的增长，陆上资源日渐枯竭，因此人类必须到大陆以外寻求新的资源来源。世界海洋新格局随着人类文明、科学技术的发展，人们逐渐认识到在海洋中储藏着无数的海洋生物资源、海洋矿产资源和海洋中可被利用的各种能源。一些沿海国家纷纷提出扩大领海范围的要求。即使—些内陆国家也提出了海洋资源的共有问题，鉴于上述情况，有关海洋法的制订工作，就成为当今世界上一项严重的政治任务。自第二次世界大战以来，经历了将近30年的时间，终于在1982年11月由联合国组织有关国家和组织，起草的《海洋法公约》已在牙买加蒙得哥湾开放签字，自此，世界海洋的新格局已经形成。内海：亦称内水，指领海基线以内的水域。领海：为沿海国的主权及于其陆地领土及其内水以外邻接的一带海域，在群岛国情形下则及于群岛水域以外邻接的一带海域。毗连区：为一种毗连国家领海并在领海外一定宽度的、供沿海国行使关于海关、财政、卫生和移民等方面管制权的一个特定区域。大陆专属经济区：为领海以外并邻接领海，介于领海与公海之间，具有特定法律制度的国家管辖水域。公海：指沿海国内水、领海、专属经济区和群岛国的群岛水域以外不受任何国家主权管辖和支配的全部海域。国际海底区域：国家管辖海域范围以外的海底、洋底及其底土。大陆架：指沿海国陆地向海的自然延伸部分，又称陆架、陆棚、大陆棚。我国海洋开发的现状在世界航运界，不单有万吨级的远洋海轮，现在已发展到具有几十万吨甚至上百万吨级的超级远洋海轮。深潜的潜艇研制成功并投入使用。深水钻探的能力和提取海底石油的能力在迅速的提高。已有精确定位的技术。海底电视、水下相机、多波束技术和高精度测深侧扫声纳技术的发展和应用这些新技术，极大的促进了我国海洋勘测和调查事业的发展。一切海洋活动，无论是经济、军事或科学研究，像海上交通、海洋地质调查和资源开发、海洋工程建设、海洋疆界勘定、海洋环境保护、海底地壳和板块运动研究等，都需要海洋测绘提供不同种类的海洋地理信息要素、数据和基础图件。因此，可以说，海洋测绘在人类开发和利用海洋活动中扮演着“先头兵”的角色，是一项基础而非常重要的工作。1．2海洋测绘海洋测绘是海洋测量和海图绘制的总称，其任务是对海洋及其邻近陆地和江河湖泊进行测量和调查，获取海洋基础地理信息，编制各种海图和航海资料，为航海、国防建设、海洋开发和海洋研究服务。海洋测绘的主要内容有：海洋大地测量、水深测量海洋工程测量海底地形测量障碍物探测水文要素调查海洋重磁力测量海洋专题测量和海区资料调查各种海图、海图集、海洋资料的编制和出版，海洋地理信息的分析、处理及应用。现代海洋测绘与已有海洋测绘相比，其特色主要体现在：①测绘内容更加广泛。突出了如海洋水文要素调查、海底地貌调查以及海水中声速测量等与海洋测绘关系密切的、以及与其它学科存在交叉的内容；同时，电子海图和海洋地理信息系统也成为了现代海洋测绘研究的重要内容。②采用的技术手段更加先进主要表现为在继承传统测量方法和手段的基础上，更加突出现代“立体”海洋测绘的概念，即卫星定位技术、卫星遥感技术、机载激光测深技术、多波束测量技术、高精度测深侧扫声纳技术和基于AUV/ROV等水下载体的水下测绘技术和手段。海洋测绘的特点垂直坐标和平面位置同步测定；海底控制点的距离相隔较远；动态测量；采用低频电磁波信号；测深并进行测深改正；无法进行重复观测，须同步观测。海洋测绘与其他学科的关系根据海洋测量工作的目的不同，可把海洋测量任务划分为科学性任务和实用性任务两大类：科学性任务一是为研究地球形状提供更多的数据资料。二是为研究海底地质的构造运动提供必要的资料。三是为海洋环境研究工作提供测绘保障。Ⅰ实用性任务关于海洋测量的实用性任务，主要指的是对各种不同的海洋开发工程，提供它们所需要的海洋测量服务工作。主要包括：海洋自然资源的勘探和离岸工程；航运、救援与航道；近岸工程；渔业捕捞；其它海底工程。根据不同的工作内容，可将海洋测量分成如下8种：海洋重力测量；海洋磁力测量；大地控制与海底控制测量；定位；测深；海底地形勘测和制图等。海洋重力测量海洋重力测量的目的在于研究地球的形状和内部构造、勘测海洋矿产资源和保证远程导弹发射提供海洋重力数据。海洋重力测量可分为：海底重力测量；航海重力测量；卫星重力测量。海洋磁力测量海洋磁力测量是测定海上地磁要素的工作，是研究地球物理现象，海洋资源勘探以及海底宏观地质构造的有力手段之一。海洋磁力测量的主要目的在于寻找与石油、天然气有关的地质构造和研究海底的大地构造。海水面的测定海水面的测定包括海面形态的测定和平均海水面的确定。前者对海洋测量和海洋科学的研究有着重要意义，而后者却对大地测量有着重要的意义。大地控制和海底控制测量大地控制测量与以往所用的理论和原理相同，而海底控制点的布设一般使用3个或4个一组的应答器通过声学测距的办法来建立海底控制。定位精确地确定海洋表面，海水中和海底各种标志的位置称为海洋定位。在海洋中对航行中的船舶的定位主要采用GPS卫星定位的方法。测深一般采用回声测深仪测水体的深度。目前所用方法有：航空摄影测量；机载激光系统；卫星水深测量。海底地形地貌及地质测量海底地形测量是测量海底起伏形态和地物的工作。特点是测量内容多，精度要求高，显示海底地物、地貌详细。海底地质探测是对海底表面及浅层沉积物性质进行的测量。海图绘制海图以海洋及其毗邻的陆地为描绘对象的地图，其描绘对象的主体是海洋，海图的主要要素为海岸，海底地貌，航行障碍物，