茅克勤
摘 要:海島礁測量作為海洋空間資源測量中的重要組成部分,區(qū)別于傳統(tǒng)的陸域測量,其作業(yè)成本、作業(yè)難度也遠高于近岸測量。隨著浙江“兩區(qū)”戰(zhàn)略的深入實施,準確獲取海島礁地理空間信息,并進一步掌握全省海島礁分布特征、數(shù)量、面積已成為科學(xué)管理海洋、優(yōu)化配置海洋資源的重要的基礎(chǔ)性任務(wù)。該文就當前主流的海島礁測量技術(shù)展開研究探討,并重點就無人機技術(shù)在海島礁測量中的應(yīng)用進行了展望。
關(guān)鍵詞:海島礁 測量 無人機 地理空間信息
中圖分類號:P22 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)05(c)-0073-01
浙江作為海洋大省,海島數(shù)量居全國首位,隨著浙江省“兩區(qū)”戰(zhàn)略的實施,浙江明確了構(gòu)建“一核兩翼三圈九區(qū)多島”的海洋經(jīng)濟發(fā)展格局。保護利用海洋資源已成為重點關(guān)注的環(huán)節(jié),海洋空間資源相關(guān)的基礎(chǔ)工作得到進一步重視。海島礁作為海洋空間資源的重要組成,其測量定位存在一定難度,主要表現(xiàn)為:一是海島礁測定與潮位密切相關(guān),測量時機難以準確把握;二是歷年本底數(shù)據(jù)匱乏,基礎(chǔ)工作較為薄弱;三是往往地處偏遠、基礎(chǔ)設(shè)施不夠完備,造成工作時人力成本居高不下。要克服上述問題,必須選擇測量響應(yīng)迅速、基礎(chǔ)設(shè)施依賴低、人員投入需求少的測量技術(shù)。
1 海島礁測量的三大基準分析
海島礁的測量基準主要有平面控制基準、高程及深度基準、重力基準。
平面控制基準。由陸域范圍的平面控制網(wǎng)以統(tǒng)一的參考橢球向海域、海島礁延伸,形成的海陸一體的平面控制網(wǎng),從而作為海島礁測量的平面控制基準。鑒于海島礁控制點尚未完全覆蓋到位,需與現(xiàn)行的2000國家大地坐標系大地基準進行有效銜接,并對現(xiàn)有的海洋控制網(wǎng)進行適當?shù)难a充、加密。
高程及深度基準。陸域范圍內(nèi)主要用高程基準對地物的高度、海拔進行刻畫,目前,應(yīng)用較廣的高程基準為1985年國家高程一期和二期,全國使用統(tǒng)一的起算點;而深度基準原先用于海圖繪制,將理論最低潮面作為起算點。由于不同海域理論最低潮面存在差異,深度基準在全國沒有統(tǒng)一的原點。當前,浙江省正致力于構(gòu)建海陸一體的水準基準,將大地水準網(wǎng)與驗潮站進行聯(lián)測,但尚未形成真正統(tǒng)一的高程及深度基準。
重力基準是指絕對重力值已知的重力點,作為相對重力測量的起始點。我國于1985年重新建立的國家重力基準由6個基準重力點,46個基本重力點和5個因點組成,稱為1985年國家重力基本網(wǎng)。當前,海域重力數(shù)據(jù)來源較多,有陸地重力、船測重力、航空重力等,各種數(shù)據(jù)測定標準存在一定差異,亟需進一步融合統(tǒng)一,形成適用海島礁測量的重力基準。
2 海島礁岸線的確定
海島礁潮位和海岸線判定是海島礁測量中的難點所在。海岸線并非實際存在的曲線,通常指的海岸線是陸地與海洋間的分界線,結(jié)合海島礁定義,應(yīng)以高潮時水位的痕跡線作為海島礁岸線。然而,自然形成的痕跡線,按地區(qū)、時段存在差異,并隨海岸類型、岸線走向、地貌特征的變化而不同。在浙江省海域,有些島嶼痕跡岸線的高程不符值可達2~5m。因而,無論采用現(xiàn)場測量還是遙感影像判繪等方法,海島礁岸線的判定都少不了人工干預(yù),對痕跡岸線的判斷會產(chǎn)生一定的差異。在現(xiàn)有情況下,應(yīng)盡量選擇高潮位時段測量海島礁,以減少類似誤差。
3 海島礁測量中的主要技術(shù)手段
3.1 GPS-RTK技術(shù)
GPS-RTK技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地籍測繪與地形測量中,其成熟、可靠的運行保障以及24h全天候的衛(wèi)星作業(yè)模式已成為現(xiàn)代測量必不可少的技術(shù)手段。浙江省目前已經(jīng)建成了基本覆蓋全省范圍的省級ZJCORS系統(tǒng),CORS系統(tǒng)其實質(zhì)是一種基于連續(xù)運行固定基站的網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)系統(tǒng)。在CORS基站30km的覆蓋半徑內(nèi),開展海島礁測量工作,可實現(xiàn)5~10cm的定位精度。因此,GPS-RTK技術(shù)是目前海島礁測量中最為便捷、且技術(shù)要求較低的測量手段;然而,對于個別海島,如臺州大陳島,在實踐過程中出現(xiàn)CORS信號不暢等情況,無法正常作業(yè)。
3.2 遙感技術(shù)
應(yīng)用遙感技術(shù),可以大大降低前期的人工投入。利用全色遙感影像,能翔實展現(xiàn)海島礁的地形地貌,強化顯示效果;利用不同波段的遙感影像,可較為準確地判定、提取海島礁的岸線,當前較為流行的高分辨率遙感影像,如Quickbird、WorldView等,均能達到亞米級分辨率。但是,遙感衛(wèi)星的運行軌跡相對固定,到達某一地物上空的時間穩(wěn)定,很難在高潮位時獲取某一海島的空間信息,這也造成了在海島測量中很少應(yīng)用遙感技術(shù)。
3.3 無人機技術(shù)
無人機技術(shù)具有續(xù)航時間長、影像實時傳輸、高危地區(qū)探測、成本低、高分辨率、機動靈活等優(yōu)點,江蘇連云港、遼寧大連已應(yīng)用低空無人機開展了海域動態(tài)監(jiān)測,但目前應(yīng)用于海島礁測量仍然較少。其主要原因是海島礁測量對于無人機的續(xù)航時間、穩(wěn)定性、起降限制等有著更為嚴格的要求。
4 無人機技術(shù)在海島礁測量中應(yīng)用展望
在浙江省海洋空間資源測量中,已開展了無人機監(jiān)測的初步探索實踐。由于浙江省海島礁眾多,其中無居島海島礁占據(jù)一半左右,往往出現(xiàn)人員登島困難的情況,外業(yè)安全存在隱患,無法正常開展現(xiàn)場測量,無人機技術(shù)將很好地克服上述問題,為海島礁監(jiān)視監(jiān)測、無居民海島保護與利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。
無人機自身的特點決定了其在海島礁測量中的獨特應(yīng)用優(yōu)勢,在無人機技術(shù)趨向熱門的今天,在不久的將來,無人機技術(shù)必將成為海島礁測量的重要技術(shù)手段。
5 結(jié)語
海島礁測量有別于一般的陸域測量,需要不斷的技術(shù)進步與創(chuàng)新,以提升其測量的效率和準確性。在完善相關(guān)理論和技術(shù)規(guī)程的同時,更需引入低空無人機等先進技術(shù),以提升其測量數(shù)據(jù)的更新頻率,解放人力投入。該文僅結(jié)合浙江省海島礁測量的實踐工作及現(xiàn)勢需要,就相關(guān)技術(shù)手段進行研究探討,對于無人機技術(shù)在海島礁測量中的應(yīng)用做了初步展望,今后將在這方面作進一步的深入研究與實踐,以獲取更豐富的支撐數(shù)據(jù)。
參考文獻
[1] 許家琨,歐陽永忠,繆世偉,等.東海轄區(qū)海島礁測量的若干問題和對策[C]//中國測繪學(xué)會.中國測繪學(xué)會第九次全國會員代表大會暨學(xué)會成立50周年紀念大會論文集中國測繪學(xué)會.2009.
[2] 許家琨,歐陽永忠,繆世偉,等.東海轄區(qū)海島礁測量的若干問題和對策[C]//中國測繪學(xué)會海洋測繪專業(yè)委員會.第二十一屆海洋測繪綜合性學(xué)術(shù)研討會論文集中國測繪學(xué)會海洋測繪專業(yè)委員會.2009.
[3] 周立,謝宏全,史建青.CORS在海洋管理中的應(yīng)用[C]//測繪出版社.第二屆“測繪科學(xué)前沿技術(shù)論壇”論文精選測繪出版社.2010.