海洋大地测量

术语

在海面和海底，以及利用人造卫星在海洋上进行的大地测量工作。主要包括在海洋范围内布设大地控制网、海面和水下定位、测定海面地形和海洋大地水准面等。海洋大地测量为船舰精密导航、海洋资源开发、海洋划界、海面和海底各项工程设计和施工，以及研究海底地壳动态和潮汐变化等提供各种数据。

简介

领海是国家主权的重要组成部分,国家空间基准和位置服务应该覆盖陆地和海洋。海洋大地测量主要包括在海洋范围内布设大地控制网、海面和水下定位、测定海面地形和海洋大地水准面等。海洋大地测量为船舰精密导航、海洋资源开发、海洋划界、海面和海底各项工程设计和施工，以及研究海底地壳动态和潮汐变化等提供各种数据。

海底控制网的建立

海底控制网是各种海洋测量和航海定位工作的基础。海底控制网中的控制点是安置在海底的一些声应答器，它们的三维位置是以统一的大地基准为参考，利用声学测距技术测定的。当以海底控制网为依据测定一点的位置时,必须由这点至少向3个已知点测量距离。因此，海底控制网要以阵列的形式来布设，每一阵列至少有3个应答器T1、T2、T3。测定海底控制点U 的方法是借助于海面上的测量，建立已知点同海底控制点之间的联系。已知点可以是陆地上的大地控制点，也可以是空间控制点──已知位置的人造卫星。从海面测量船上，用声学方法根据声波经历的时间测量至海底控制点的距离，同时用电磁波测距技术（测量距离），或用摄影测量方法(测量方向)，或用多普勒技术（测量距离差）测定相对于（陆地上的、卫星上的）已知点的位置。

海面定位

岸海域的定位可用常规陆地大地测量方法和电磁波测距技术解决。较远海域的定位需要利用人造卫星、声呐(声学导航和测距系统)和各种无线电定位系统，其中卫星技术对于海面定位有重要意义。它的优点是可以全天候作业，作用范围不受限制。利用声呐技术进行海面定位，是以海底控制网为依据，由海面船舰向其中一个阵列的各控制点测距，确定船舰的位置。

水下定位

定水下运载体的位置，主要采用船载惯性导航系统。它是利用质量的惯性来测量运载体的加速度，然后由电子计算机对它进行两次时间积分，求得运载体的位置。这种方法的主要问题是会产生系统的漂移,因此每隔一定时间,需要利用其他定位方法进行订正。

海面地形测定

平均海面不是一个重力等位面，它相对于一个与之接近的等位面(大地水准面)的起伏称为海面地形。也有人把海面地形定义为海面相对于大地水准面的高，这里有瞬间海面地形和似平静海面地形之分。瞬间地面地形消除了海面随时间的一些变化之后，得到似平静海面地形。

测定近岸海域的海面地形，可采用大地水准测量法，即在沿岸设置若干个验潮站测定当地平均海面。以某一站的平均海面作为高程起算的重力等位面(大地水准面)，再以精密水准测量联测其他各站的平均海面高程。若平均海面是一个等位面，则联测的高程都为零。实际上它们并不为零，所出现的差值就是海面地形。

测定深海域的海面地形，可以采用海洋水准测量法。这种方法是把大洋深处（1000～4000米）的等压面看成是一个等位面，通过测定海水分层的温度、密度，再利用基本的流体静力方程，计算出平均海面相对于这个等位面的力高。

海洋大地水准面的测定

理论上来说，如果有了充分的重力测量数据，就可以利用斯托克斯积分公式求定大地水准面至地球椭球面的差距，从许多个点上的这种差距便可得出大地水准面的形状。实际上，已有的重力数据不能满足斯托克斯公式全球积分的要求，特别是海洋上的重力测量还有很多空白。因此，测定海洋大地水准面最有效的手段是卫星雷达测高技术。卫星上的雷达测高仪向海面发射脉冲波，返回信号用快速反应仪器监测，从得出的信号时间延迟，可以推算由测高仪至瞬间海面的垂直距离ΔH。由于散射，雷达波束在海面上的射迹是一个圆。“测地卫星”3号(Geos－3)的雷达波束在海面上的射迹的直径约为 3000米。ΔH是由这个圆内所有反射波加以平均后求得的，从而消除了海面短波长特征（海浪）的影响。已知卫星轨道参数，可以算出卫星对地球椭球面的高H。H -ΔH=Nm是瞬间海面对于椭球面的高。如果ΔH 中加入海面随时间的变化的改正，则Nm为似平静海面对于椭球面的高。如果采用大地水准测量或海洋水准测量得到海面地形ΔN，则由Nm减去ΔN，就得出大地水准面至椭球面的差距N。

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