摘要：海洋测绘是发展海洋经济的前期性、基础性工作。本文研究了海洋测绘基准的需求问题，从几个方面探讨了建立海洋测绘基准的必要性和具体方法，介绍了深度基准面的确定方法以及海洋测绘基准发展的现状、存在的问题和解决的对策。
关键词：海洋测绘；测绘基准；深度基准面；重力测量
1前言
测量基准的建立和维持是测绘领域的基础性工作，基准一旦建立，就具有相应的法律效应。为测绘信息几何（位置）表征和物理（重力场）表征的需要，测绘基准总体分为位置基准和重力基准两大类。加强海洋测绘基准体系建设已成为目前海洋测绘工作亟待解决的基础性课题。
2海洋测绘基准的需求
同陆地上的测绘一样，海洋测绘的数据成果也必须纳入一定的参考框架内才有意义。为了表示海洋地理环境和物理环境信息，我们需要知道测量点的椭球（平）面位置、高程（或深度）、地球重力场信息以及海水温度、盐度、密度等信息。从测绘学的角度讲，海洋测量基准也应该由平面基准、垂直基准和重力基准组成。不论是国民经济建设还是海洋划界工作，都需要在严格的质量控制下建立一套全国甚至是全球统一的各类基准体系。
2.1建立海洋测量基准是海洋开发活动的需要
占地球表面积71%的海洋是人类生存的重要空间。人类在海洋上的一切活动都或多或少地、精密或粗略地需要知道自身在海洋上所处的位置。海上交通、海上养殖、海上执法、渔业捕捞、防险救生、海洋工程、海洋划界等无不需要位置信息，这些位置信息无疑依赖于位置基准。海上航行和渔业、海洋工程等需要知道海水的深度，这就要求海洋测绘要有一个深度基准，在该深度基准的框架下，提供客观的深度值，并通过该基准和必要的海面时变信息恢复瞬时深度。同陆地上一样，海上的岛屿同样要有从某个面起算的高程，而且其高程应尽可能与大陆的表示方法相一致，这就要求海洋测绘必须提出岛屿高程传递的一套方法。
2.2建立海洋测量基准是维护国家主权的需要
由于海洋具有丰富的资源，世界各海洋国家都把注意力由陆地向海洋转移。在我国周边的几个海洋邻国都宣布了其大陆架范围，我国与这些国家的海洋划界问题并没有得到很好的解决。甚至有的邻国与我国还存在岛礁的归属之争，使得海洋权益的争夺日益加剧。为了进行海洋划界、维护我国海洋权益，开发海洋资源，一项基础性的工作就是开展海洋测绘，而海洋测绘必须在科学的基准框架内进行。特别是划定领海基线，对有关岛礁的位置测定和高程测定需要具有相当高的精度，更需要合理的基准数据支持。
2.3建立海洋测量基准是军事斗争准备的需要
我国海域是中华民族赖以生存和发展的蓝色宝库，也是抵御外来入侵的主要战场之一。保卫国家安全，维护国家领土完整，是一项艰巨而长期的任务。为了提高远程武器发射的机动性和命中精度，需要现势性很强的高程数据、水深数据和高精度高密度的海洋重力场数据。登陆和抗登陆则必须熟悉当地的海岸地形，了解岛屿和滩涂附近的变化，这些都需要精确的高程和水深测量数据。目前，我国只在少量岛屿上有等级不高的控制点，国家重力基点在我国沿岸的分布还很稀疏，海洋重力测点的密度还有很大差距。
2.4建立海洋测量基准是经济建设的需要
海洋蕴藏着丰富的矿业资源、渔业资源等，是人类21世纪开发利用的重点。在陆地资源已经大部分勘查清楚之后，海洋国家的注意力已经转向了海洋，纷纷向海洋索取各种矿产资源、生物资源等。我国的沿海省市均成立了海洋管理机构，对海域的合法使用进行管理。为了准确、方便、及时地履行国家赋予的海洋管理职能，需要有一个统一的坐标系统。在海岸带开发利用方面，则要求具有现势性很强的海岸地形图。无论是采用航空摄影测量的方法，还是采用电子平板测量的方法，都需要与高程基准和深度基准发生关系。从国家的角度讲，海上资源的开发利用避免不了与邻国发生矛盾甚至冲突，为了解决国与国之间在海洋资源利用方面引起的争端，同样需要有统一的坐标系统。
2.5建立海洋测量基准是确定领海基点的需要
领海基线是确定一个国家海上疆界的基准线，领海基点则是划定领海基线的依据。国际上公认的12海里领海以及200海里的专属经济区，都是从领海基线的基点处起算的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆领海基点的点位、分布情况、位置测定准确与否等，直接关系到我国海洋国土面积和专属经济区的大小。领海基点的对外公布是国家的一件大事，采用的坐标系统必须得到国际的认可。
2.6建立海洋测量基准是国家空间基础设施建设的需要
作为“数字地球”重要基础的国家空间数据基础设施，目前得到了蓬勃发展。我国已经建成了国家GPSA、B级网，全国GPS一、二级网和中国地壳运动观测网络，总点数已达到2500多个，然而这些点大多数都布设在我国大陆。为了建设国家空间数据基础设施，必须建立在统一大地测量基准下能覆盖国家整个国土的陆海空间大地测量控制网。
3海洋测绘基准现状
目前，海洋测绘的二维定位基准采用的仍是1954年北京坐标系，仅有极少数点与国家的GPS控制网相连。海洋测绘的垂直基准则分为高程基准和深度基准。高程测量采用的是1985国家高程基准，深度测量则采用理论最低潮面作为深度基准面。海洋重力测量基准与陆地重力测量基准一致，都采用1985国家重力基准。
建立统一的海洋大地测量基准是进行海洋勘测、海洋开发和海洋学研究的先决条件，世界上一些发达国家历来非常重视海洋测量基准的建立和研究工作，并随着科学技术的发展，及时对原有基准进行更新或修正，如应用广泛的北美基准和欧洲基准等。近年来，许多国际组织和国际会议都把建立全球统一的高程基准列为今后开展合作研究的重点项目。越南和马来西亚等，也都正在实施本国的精密海洋定位工作计划。日本已经完成了海洋定位基准的建立工作。
几十年来，我国虽然已对周边海域进行了较为广泛的勘察和测量，但由于长期缺乏统一的高精度的海洋大地测量基准，因而一直难以实现各个部门之间及不同时段获得的数据之间的交换和相关图件的拼接，更难以实现与相邻国家的海洋勘测图件的有效拼接，无法满足专属经济区和大陆架划界工作的需求。
几年以前，我国已经完成把陆地大地控制网扩展到南海海域的观测工作，在少数岛礁上进行了GPS。
联测，初步实现了海陆控制网的合理连接。但由于目前还缺乏统一的高精度的海洋测量高程基准，使得在陆地和海洋观测数据的统一处理方面仍存在许多困难，在很大程度上降低了海洋观测数据的使用价值。
4海洋测绘基准目前还存在的问题和解决对策
就二维定位框架而言，由于目前海洋测量仍采用传统的大地测量坐标系，它不利于与相邻国家、甚至不同部门测量成果的统一与拼接。为此，应将GPS网尽量向海域扩展，并在某历元的ITRF框架下进行统一平差计算，并获得原有坐标系和地心坐标系的准确转换关系，并逐步过渡到采用地心坐标系维持海洋测绘的定位基础框架。
陆地高程基准与海洋深度基准是不一致的，这种差异的存在，使得陆地高程和海洋深度之间的转换就显得比较复杂，而且不同图幅之间的水深也存在基准面不统一问题。由于高程基准与深度基准转换的困难，使得陆海交界处的高程表示无法进行无缝拼接，给航空海岸地形摄影测量、滩涂地区的开发利用、三军协同作战用图等带来了很大的困难。对此，我们认为，海洋垂直基准应分级设定，作为基础海洋地理信息获取方式的海底地形测量，选取平均海面基准作为水位控制的基础应该是保证数据质量和可重复性的主要解决思路。而海底地形与陆地地形的统一则需要通过将国家高程基准等位面向海域延伸来解决，即需加强与陆地高程基准统一的海面地形模型的研究。由于深度基准面的特殊性，沿岸各地的深度基准面的垂直位置并不相同。欲解决三军协同作战用图问题以及滩涂测图问题，必须加强沿岸各验潮站数据的收集和统一处理，建立深度基准面与1985国家高程基准面的转换参数模型，目前解决这一问题的理论和技术条件已基本成熟。
很多岛屿高程采用的是独立的高程基准，其高程基准是由当地多年的平均海面决定的。这表明，不同岛屿的高程可能起算于不同基准面。当然，按上述等位面扩展的方法，该问题也将基本得到解决。
海洋重力测量基点的分布在我国海域基本上处于空白，仅在少数码头设有重力测量基点，难以满足海洋重力测量基点比对和控制重力仪掉格的需要。因此，以绝对重力测量方式或高精度相对重力测量方式在沿岸有关港口建立海洋重力测量基准框架也势在必行。
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论文作者:钟康如
论文发表刊物:《基层建设》2016年23期
论文发表时间:2016/12/8
标签：基准论文; 海洋论文; 高程论文; 测量论文; 重力论文; 深度论文; 国家论文; 《基层建设》2016年23期论文;