曹玲娟　孟昕　王茜

摘 要：遙感是一門(mén)比較年輕的學(xué)科，是過(guò)去30年內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性的應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。它在很大程度上增強(qiáng)了人類(lèi)在區(qū)域上乃至全球上資源開(kāi)發(fā)、監(jiān)測(cè)地表動(dòng)態(tài)信息變化的能力，但是在海洋中還有大量的礦產(chǎn)資源尚未被開(kāi)發(fā)。其中，確定礦產(chǎn)的位置就顯得尤為重要。本文將從海底地形測(cè)量、運(yùn)用高光譜遙感、波譜特性找礦等三個(gè)方面分別闡述遙感在海洋資源中的應(yīng)用。然后以機(jī)載遙感信息為主，以星載遙感信息為輔，以地表地球化學(xué)、地球植物學(xué)、地面遙感勘查作為其驗(yàn)證手段，對(duì)其施行多元化信息復(fù)合分析，可以達(dá)到海底勘查資源的目的。

關(guān)鍵詞：海洋遙感 波譜特性 礦產(chǎn)勘查 高光譜遙感

中圖分類(lèi)號(hào)：P407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）04（a）-0023-02

1 研究背景及現(xiàn)狀

國(guó)外較早地開(kāi)展了遙感技術(shù)在海洋礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)等方面的研究，從20世紀(jì)50年代以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是衛(wèi)星技術(shù)電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，讓海洋遙感突破了傳統(tǒng)的海道測(cè)量?jī)?nèi)容和范圍，從以測(cè)量航海要素為主，發(fā)展到對(duì)整個(gè)海洋空間，包括海面、水體和海底進(jìn)行全方位，多要素的綜合測(cè)繪，獲取包括大氣（雨、云、霧、氣溫、風(fēng)等）、水文（密度、海水溫度、鹽度、潮汐、波浪海流等）以及海底重力、地形、地貌、底質(zhì)、磁力、海底擴(kuò)張等各種數(shù)據(jù)和信息，并繪制出不同目的和用途的專題圖件，為經(jīng)濟(jì)、軍事和科學(xué)研究服務(wù)[1]。遙感勘查技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為礦產(chǎn)勘查的一大熱門(mén)。

2 海底地形測(cè)量

海底地形測(cè)量是指確定海底地貌的情況，對(duì)海洋礦產(chǎn)勘測(cè)具有重要的意義，其類(lèi)似于地質(zhì)圖對(duì)資源勘查的重要性。

2.1 測(cè)深線布設(shè)

測(cè)深線可以分主測(cè)深線，補(bǔ)充測(cè)深線和檢查測(cè)深線。主測(cè)深線是測(cè)深線的主體，其擔(dān)負(fù)著探明整個(gè)測(cè)區(qū)海底地形的任務(wù)，而補(bǔ)充測(cè)深線有著彌補(bǔ)主測(cè)深線的作用，檢查測(cè)深線是檢查上述測(cè)深線的水深測(cè)量質(zhì)量，以保證水深測(cè)量的精度。

根據(jù)不同的海域情況，測(cè)深線可以用下面3種方式布置。

（1）測(cè)深線垂直于水流方向。

（2）測(cè)深線與水流軸線夾角成45°。

（3）測(cè)深線方向成輻射角。

2.2 導(dǎo)標(biāo)放樣

為了使測(cè)量船沿著設(shè)計(jì)的測(cè)深線方向航行，通常在岸邊測(cè)深線的方向設(shè)置一個(gè)網(wǎng)信標(biāo)（通常有兩面不同顏色的旗子），用來(lái)指示測(cè)量船的航行方向。網(wǎng)信標(biāo)的定位主要有兩種方法：利用岸上各控制點(diǎn)的極坐標(biāo)或用羅盤(pán)確定信標(biāo)的位置。

（1）羅盤(pán)儀放樣導(dǎo)標(biāo)。

根據(jù)預(yù)先在繪圖板上測(cè)得的各測(cè)深線的方位角，利用羅盤(pán)根據(jù)磁場(chǎng)的方位角確定前后導(dǎo)軌的位置。

（2）經(jīng)緯儀配合放樣導(dǎo)標(biāo)。

2.3 水位測(cè)量和測(cè)船定位

2.3.1 水位觀測(cè)

由于海面是不斷變化的，在測(cè)量水深的時(shí)候，必須觀察水位。水位觀測(cè)的目的是為確定水深基準(zhǔn)和導(dǎo)航基準(zhǔn)提供依據(jù)，為水深測(cè)量提供水位校正。

①觀測(cè)時(shí)間。

觀測(cè)水位必須晝夜連續(xù)30d以上，為基準(zhǔn)面計(jì)算提供水文資料。

②觀測(cè)方法。

為保證觀測(cè)精度，觀測(cè)視線應(yīng)盡量與水面平行，相鄰波峰波谷的水位每次讀取兩次，每次取平均值為最終結(jié)果。

③水位聯(lián)測(cè)。

在水站附近，一般設(shè)置一個(gè)或多個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)，定期對(duì)水站水位計(jì)的零位高程進(jìn)行引導(dǎo)和檢查。水尺零點(diǎn)高程的引測(cè)，視其精度一般可按四等水準(zhǔn)或圖根水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)。

2.3.2 測(cè)深船定位

在海底地形測(cè)量中，測(cè)深船在測(cè)深線上勻速行駛測(cè)量水深，根據(jù)規(guī)定的間距確定測(cè)點(diǎn)的平面位置。測(cè)深點(diǎn)常用的定位方法有交點(diǎn)法、極坐標(biāo)法、無(wú)線電定位法和GPS定位法。交會(huì)方法分為前向交會(huì)法和后向交會(huì)法。交會(huì)方法使用六分儀來(lái)確定被測(cè)船舶的平面位置。無(wú)線電和全球定位系統(tǒng)（GPS）的定位常常被用來(lái)定位大的河口、海灣和海洋。

2.3.3 數(shù)據(jù)處理

（1）將同一天觀測(cè)的角度和水深測(cè)量的記錄匯總， 然后逐點(diǎn)（或旗號(hào)）核對(duì)，對(duì)于遺漏的測(cè)點(diǎn)或記錄不全的測(cè)點(diǎn)應(yīng)及時(shí)組織補(bǔ)測(cè)。

（2）根據(jù)水位測(cè)量成果進(jìn)行水位改正，并計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的高程。

（3）在圖紙上展繪各控制點(diǎn)和各測(cè)點(diǎn)的位置，并注記相應(yīng)的高程。

（4）根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的高程，勾繪海底等深線提供完整的海底地形圖。

3 高光譜遙感

高光譜遙感利用非常窄的電磁波獲取地表遙感影響數(shù)據(jù)。高光譜遙感已成為海洋遙感的前沿領(lǐng)域。由于中分辨率成像光譜儀（modis）的光譜范圍寬，高分辨率和波段多的優(yōu)勢(shì)，因此已成為海洋水色、水溫的有效探測(cè)工具，不僅可用于海水葉綠素濃度、懸浮泥沙濃度和某些污染物表面溫度的檢測(cè)，也可用于探測(cè)海冰、沿海地區(qū)等[2]。

由于海洋光譜特征是海洋遙感的重要研究?jī)?nèi)容，各國(guó)在海洋遙感衛(wèi)星發(fā)射前后對(duì)海洋光譜特征進(jìn)行了研究，其中包括對(duì)海洋光譜特征測(cè)量的大量研究。在海洋遙感的早期應(yīng)用中，使用的傳感器波段較少，不能滿足現(xiàn)代定量遙感應(yīng)用研究的需要。中分辨率成像光譜儀的應(yīng)用，不僅促進(jìn)高維數(shù)據(jù)分析方法的研究，也將促進(jìn)海洋高光譜特性的發(fā)展研究，可以更準(zhǔn)確地了解海洋的光譜結(jié)構(gòu)，確定海水中不同物質(zhì)的光譜特性。，掌握近岸水光學(xué)參數(shù)的分布和變化規(guī)律，光學(xué)遙感器為海洋遙感應(yīng)用和海洋評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。

4 波普特性找礦

礦區(qū)內(nèi)的多處礦床受埋藏微生物和海底覆蓋層的干擾。在這種情況下，金屬元素、其他礦物等會(huì)使海底表面發(fā)生明顯的凹凸結(jié)構(gòu)變更。海底表面覆蓋著綠藻等植物，可以吸收隱藏的金屬元素。

海底表面的綠藻等植物內(nèi)的葉綠素，相應(yīng)的水分會(huì)隨著地貌而不斷變化。從綠藻類(lèi)植物中反射出來(lái)的光譜會(huì)有明顯的差異。海底表層生物的多樣性特征為遙感勘查資源定位提供了可能。遙感技術(shù)可以探測(cè)到異常信息，識(shí)別出該地區(qū)的潛在的礦產(chǎn)，從而為以后的探索提供明確的指導(dǎo)。

不同類(lèi)別范疇內(nèi)的海底植物，細(xì)分出來(lái)的多類(lèi)器官，他們表征出來(lái)的金屬總量，也可能會(huì)帶有差異。因此，在劃定好的海域之中，應(yīng)盡可能地搜集海底可能出現(xiàn)的各種植被，并查驗(yàn)它們獨(dú)有的光譜特性。把統(tǒng)計(jì)植被的信息作為一種預(yù)設(shè)（標(biāo)準(zhǔn)）的特征植被，用來(lái)指導(dǎo)海底資源勘探。對(duì)于團(tuán)聚體較弱的植物，可以作為輔助植被進(jìn)行檢測(cè)[3]。

5 展望與不足

（1）海水中懸浮物質(zhì)對(duì)光線折射和散射的影響是目前該勘探的重大技術(shù)難題之一。

（2）天氣和海浪都可能會(huì)影響海洋勘探技術(shù)的精度準(zhǔn)確性。

（3）目前海洋遙感勘探技術(shù)基本借鑒于地表礦產(chǎn)勘探的經(jīng)驗(yàn)來(lái)發(fā)展海洋遙感勘探技術(shù)。只有在真正下海開(kāi)發(fā)的時(shí)候，才能證明海洋勘查技術(shù)的準(zhǔn)確性。

隨著衛(wèi)星遙感的興起，計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的進(jìn)步以及軍事情報(bào)的需要，數(shù)字成像技術(shù)得到了極大的提高。世界主要的大國(guó)已研制出多種用于對(duì)地觀測(cè)的遙感衛(wèi)星，并逐步將其用于商業(yè)用途（例如本文的海洋勘查）。因此，國(guó)際上商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)界特別是私營(yíng)部門(mén)，直接參與或獨(dú)立參與遙感衛(wèi)星的研制、發(fā)射和操作，甚至提供端到端服務(wù)。而海洋遙感技術(shù)一定會(huì)在占地球面積最大的海洋中得到更好更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉現(xiàn)華.遙感地質(zhì)勘查技術(shù)與遙感找礦模式研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2014（9）：21-22.

[2] 楊哲海，韓建峰.高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].海洋測(cè)，2003（6）：14-16.

[3] 花冬蕾.淺議遙感地質(zhì)勘査技術(shù)與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（5）：44-49.