劉方蘭，肖 波

（廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州 510760）

Global Mapper系統(tǒng)在海洋調(diào)查中的應(yīng)用

劉方蘭，肖 波

（廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州 510760）

Global Mapper是一個簡單、實用的地理信息管理與應(yīng)用軟件，文中介紹了該軟件的基本功能和開發(fā)應(yīng)用。在海洋地質(zhì)調(diào)查工作中，通過對Global Mapper軟件功能的轉(zhuǎn)換與靈活應(yīng)用，結(jié)合動態(tài)GPS，實現(xiàn)了地形導(dǎo)航和歷史信息、綜合信息的實時顯示與查詢，并改進了多波束水深測量現(xiàn)場監(jiān)控、工程磁法測量成果數(shù)據(jù)處理等技術(shù)方法。另外，Global Mapper軟件也能應(yīng)用于海洋調(diào)查信息管理與海洋地質(zhì)研究。

Global Mapper；海洋調(diào)查；地形；信息

地理信息系統(tǒng)以其智能化、可視化、直觀化等特點，在陸地城市建設(shè)、土地應(yīng)用、資源開發(fā)管理、工程等方面應(yīng)用非常廣泛[1]，但在海洋調(diào)查中，由于海上條件特殊影響了這些軟件的推廣與應(yīng)用。但是，近年來出現(xiàn)的Global Mapper軟件（簡稱GM）則正在逐漸改變這種局面。Global Mapper是美國Globalmapper公司開發(fā)的一個簡單、實用的圖形管理與操作軟件。該軟件是2000年才開始正式流通使用，自2006年開始在海洋調(diào)查中使用，應(yīng)用范圍不斷擴大。作者通過使用后認為，結(jié)合海洋地質(zhì)調(diào)查的特點，充分應(yīng)用軟件已有的功能，開發(fā)其潛在功能，可以使GM成為海洋調(diào)查非常實用的工具，并在海洋地質(zhì)調(diào)查與研究中發(fā)揮巨大作用。

1 GM功能概述

美國Globalmapper公司自2001年以后，GM軟件發(fā)展非常迅速，很快成為Intermap公司全球3D數(shù)字化項目的成員之一[2]。GM軟件目前最新版本為11.1，它可以在指定投影和地理坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，編輯、轉(zhuǎn)換光柵和矢量地形圖，繪制二維、三維地形圖以及點、線自編圖形，具有良好的繪圖、編輯、顯示以及數(shù)據(jù)輸出界面。其主要功能特點包括以下三個方面[2-3]：

（1）可瀏覽、編輯、顯示各種通用的柵格圖形和高程及矢量數(shù)據(jù)。只要通用類型的圖片可以直接打開，數(shù)字高程模型調(diào)用后即顯示數(shù)字地（形）圖，其他軟件形成的點、線、區(qū)文件或者文本點、線文件在該軟件中打開后，就可以顯示為相應(yīng)的點、線和區(qū)。點、線、區(qū)可以在圖中直接編輯生成。

（2）具有數(shù)據(jù)、圖形的轉(zhuǎn)換、編輯、拼接功能和投影轉(zhuǎn)換。GM可以打開各種類型的圖形文件，它的圖形和數(shù)據(jù)輸出格式更多，它輸出的文件，可以為目前應(yīng)用較廣泛的圖形軟件類型。圖片的投影方式能夠在該軟件中設(shè)置和改變、轉(zhuǎn)換，不同地理位置的地圖能夠在GM中結(jié)合。

（3）具有簡單的地理信息功能和動態(tài)GPS接收功能。GM軟件可以為沒有位置信息的圖片添加坐標(biāo)信息，在同一個項目中打開的文件都會在相同投影下的大地坐標(biāo)系中顯示，GPS功能可以跟蹤動態(tài)目標(biāo)。

2 海洋調(diào)查地形導(dǎo)航

地形導(dǎo)航是指在為船舶導(dǎo)航過程中，能夠提供和顯示航點、航路的水深及其附近的地形起伏特點的導(dǎo)航方式。在目前的專業(yè)導(dǎo)航軟件如Hyapck、Spectra等系統(tǒng)中，都不容易實現(xiàn)該功能。但是，隨著海洋調(diào)查的深入，對地形導(dǎo)航要求逐漸提高，加之地形資料的日臻完善和豐富，具有信息直觀、應(yīng)用方便的地形導(dǎo)航將會不斷得到發(fā)展。

作為一個地理信息系統(tǒng)軟件，GM除能載入地理圖外，同時能直接與GPS相連接，兩者的結(jié)合即形成電子地圖導(dǎo)航。GM與GPS的連接采用Nema 0183格式數(shù)據(jù)，導(dǎo)航過程中，能實時顯示船舶的位置、速度、航向、水深（如圖1），航跡可進行實時保存。在GM中，地形的顯示既可以用等深線表示，也能以彩色和陰影的形式呈現(xiàn)，同時可以顯示三維地形和測線或航跡剖面地形。在GM系統(tǒng)中載入地形資料主要有三種方式:(1)直接載入柵格或矢量地理、地形圖，這種方式只能圖形顯示地形，無法獲得數(shù)字化水深數(shù)據(jù);(2)直接載入水深數(shù)據(jù)在GM中建立三角網(wǎng)地形模型形成地形圖，這種方式在小范圍內(nèi)可以非常方便地實現(xiàn)地形導(dǎo)航；(3)調(diào)用已有的水深網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，這種方式能夠獲得更大范圍和更準(zhǔn)確的地形資料，比較適合大范圍的地形導(dǎo)航。在海洋調(diào)查中，水深數(shù)據(jù)是最基礎(chǔ)的資料。目前，水深數(shù)據(jù)種類繁多，不僅有傳統(tǒng)的單波束測深儀測量獲得的水深數(shù)據(jù)，更有先進的多波束水深測量獲取海量的水深數(shù)據(jù)。通過對不同調(diào)查系統(tǒng)、不同年代、不同區(qū)塊的水深網(wǎng)格化數(shù)據(jù)進行融合，可以顯示大區(qū)域粗略的地形（如全球1分網(wǎng)格的數(shù)字高程模型），也可顯示較小區(qū)域詳細的地形或局部范圍微地形信息。擁有大量詳細的海洋地形資料，就能按照不同的海洋調(diào)查需要和不同的調(diào)查海域，載入相應(yīng)的地形圖作為GM的地理底圖，實現(xiàn)在自己調(diào)查獲得的地形圖上進行海洋調(diào)查地形導(dǎo)航。

圖1 GM軟件界面及地形導(dǎo)航示意圖（左下：導(dǎo)航信息顯示，右下：測線地形剖面顯示）

3 綜合信息查詢和顯示

GM軟件中點、線、區(qū)的元素，對應(yīng)海洋調(diào)查中的測站、測線和調(diào)查區(qū)。在GM這些元素中，不但可以賦予測站、測線和調(diào)查區(qū)的地理位置信息，還可以增加測站、測線和調(diào)查區(qū)的屬性信息，例如測站、測線和調(diào)查區(qū)的名稱、作業(yè)手段、取樣長度、巖性及其描述、附加說明等。同樣，我們可以采取地理位置信息和屬性信息的疊加，延伸GM的功能，通過點、線、區(qū)的元素裝入GM系統(tǒng)，并利用其中的屬性把圖中的點、線和區(qū)塊特征表述出來，繪制海洋調(diào)查所需要的成果地圖，例如海底底質(zhì)圖、構(gòu)造圖、地質(zhì)圖等。不同時期的海洋調(diào)查區(qū)域具有重疊性，但海洋調(diào)查的技術(shù)方法在不斷更新，調(diào)查數(shù)據(jù)的精度和質(zhì)量逐漸提高，對同一調(diào)查區(qū)域不同時期獲得的調(diào)查信息進行對比和分析顯得尤為重要。GM軟件能夠?qū)崿F(xiàn)這個功能，把新調(diào)查的測站、測線以及歷史完成的測站、測線、調(diào)查區(qū)以及調(diào)查成果圖（底質(zhì)圖、構(gòu)造圖、地質(zhì)圖…）都放入一個GM平臺上，根據(jù)調(diào)查現(xiàn)場的需要，能夠隨時查閱、顯示最新的和歷史調(diào)查資料和成果信息。

4 調(diào)查監(jiān)控和成果處理方法的改進

4.1 調(diào)查監(jiān)控

傳統(tǒng)的多波束測量監(jiān)控方法往往采用各自多波束系統(tǒng)自帶的軟件。但是，不同的多波束系統(tǒng)監(jiān)控軟件一般都不兼容，特別是要了解歷史調(diào)查信息和其他系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)幾乎是不可能的。GM軟件為解決這一難題提供了一個非常實用的平臺。GM軟件可以接收任何多波束測深系統(tǒng)獲得的水深資料，并且以地形圖或覆蓋圖的方式顯示出來。不同的數(shù)據(jù)，在相同平臺中顯示，進行互相疊置和合并，這樣多波束全覆蓋水深測量的質(zhì)量如何、是否達到全覆蓋等都能在GM地理圖中表示出來。特別是在全覆蓋地形測量中，利用GM軟件檢查測區(qū)邊界銜接、測區(qū)內(nèi)漏測和空白區(qū)，效果非常明顯。因此，GM為多波束水深測量提供了獨立于測量系統(tǒng)的監(jiān)控方法。

在海洋調(diào)查中，經(jīng)常會遇到一些奇怪的現(xiàn)象和科學(xué)問題，例如某處聲反射異常，某測站泥溫異常，測線某處BSR非常明顯等等,以往總是在調(diào)查施工圖上標(biāo)注，或在自己的筆記本中記錄下來。運用GM軟件，我們可以直接標(biāo)注在圖中，采用點或其他符號，任何需要描述的問題均可以在屬性中加以表達。我們也可以在GM軟件中專門建立一個“科學(xué)問題”或者“調(diào)查記錄”的圖層，不需要的時候隱藏起來，也不會影響GM的主體功能。因此，GM軟件也可以成為海洋調(diào)查的“地理記事本”。

4.2 調(diào)查成果處理方法的改進

在工程調(diào)查中，簡單、實用、靈活的GM軟件更能發(fā)揮作用。例如，在進行磁法海底電纜調(diào)查中，使用GM軟件，現(xiàn)場即可描畫電纜走向和分布。這就是利用GM軟件中的即時定位和點標(biāo)記功能，在每個方向上磁法測量探測到異常時進行定位，并在打標(biāo)中，添加探頭電纜歸算長度，異常點位置就能準(zhǔn)確地回歸到探頭位置。多測線異常點的連接即可獲得海底電纜分布信息。過去需要通過后處理才能完成的工作，現(xiàn)在利用GM軟件，可以調(diào)查過程實時獲得結(jié)果，大大提高了工程調(diào)查的效率。

GM軟件的多信息顯示和查詢功能同樣可以應(yīng)用在海洋地質(zhì)研究與調(diào)查信息管理中。研究論文、報告中的插圖，都可以通過GM軟件繪制。在管理多船海上調(diào)查的過程中，GM軟件可以收錄不同海上調(diào)查項目測線、站點和不同調(diào)查船的動態(tài)。隨著調(diào)查的深入，已完成的測站、測線從圖中刪除或者使用不同的標(biāo)識顯示，這樣海上調(diào)查進度一目了然，特別是把每天通過衛(wèi)星實時傳送的調(diào)查船位置信息（航跡）疊加進GM軟件中（如圖1），調(diào)查船動態(tài)就可以按時間的序列顯示在圖中。

5 結(jié)語

相比Mapgis、ArcGis以及Mapinfo等專業(yè)的地理信息系統(tǒng)，GM是一個價格便宜，但非常實用的軟件工具，功能多，易于多信息管理和疊加，便于二次開發(fā)。在海洋調(diào)查中，目前我們利用GM軟件開發(fā)了地形導(dǎo)航，實現(xiàn)多信息顯示、查詢，改進了一些調(diào)查技術(shù)方法。隨著對GM軟件使用和研究的深入，一定能夠挖掘更多為海洋調(diào)查服務(wù)的功能。如果在該軟件的基礎(chǔ)上，再進行一些腳本編寫和二次開發(fā)，相信將來GM軟件還能成為專門的海洋調(diào)查信息系統(tǒng)開發(fā)工具。

[1]李亞東.基于特征的GIS應(yīng)用軟件開發(fā)方法研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2008.

[2]http://globalmapper.com/news/press_release.htm，2010-1-17.

[3]http://bbs.godeyes.cn/showtopic-369275.aspx,2010-1-18.

Abstract：Global Mapper is a GIS and a practical application software.The basic functions are introduced.By composing and transforming the functions and flexible application,the topography navigation and displaying multi-message are applied in the marine geological survey.Global Mapper is also used as a realtime monitoring system in multibeam survey and router magnetic survey and their post processing.

Key words：Global Mapper;marine survey;topography;information

Global Mapper System and Its Application in Marine Geological Survey

LIU Fang-lan,XIAO Bo
（Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou Guangdong 510760,China）

P714.8

B

1003-2029（2011）01-0024-03

2010-06-18

劉方蘭（1967-），男，碩士，主要從事海洋地質(zhì)與綜合地球物理勘查工作。