海道测量区域分类及测量方法研究
王成双
摘要：浅滩、礁石区、养殖区、繁忙的航道/港池、船舶密集的锚地等区域都是常规的海道测量作业方法作业难道较大，较危险，甚至不能完成的。随着科学技术的发展，海道测量的可用手段逐渐丰富，海道测量的应用范围也由传统的保障航海安全，扩展到如国防服务、海洋环境保护、海洋划界 、海洋资源开发 以及科学研究。本文主要对海道测量区域进行分类研究，分析实施海道测量的难点，并对不同类型测区提出可行的测量方法。
关键词：海道测量 测区分类 测量方法
0 引言
为更好地实现海图覆盖水域、特别是港口及附近通航水域、航路及其他通航水域的测量，需要对应用常规手段难以完成测量任务的水域进行精细化分类，归纳不同测量区域的特点，找出测量的难点。根据难点、特点集合现有测量手段，分析研究合适的测量技术手段。
1 测区分类
根据测区距海岸的远近，水下地形的复杂状况和制图的要求，海道测量通常分港湾测量、沿岸测量、近海测量和远海测量4类。
（1）港湾测量
港河、港湾锚地、进出港航道水域的海道测量。港湾水浅，水下地形复杂，进出航道和航门狭窄，一般需测制大比例尺图。为了保证定位精度，通常采用光学经纬仪、海用微波测距仪或激光测距仪等定位。采用高精度回声测深仪测探，并进行潮位观测，将所测水深归算至深度基准面。为了使测量船的实际航迹顺直，间距均匀，往往要设立导标，引导测量船沿计划测深线航行。
（2）沿岸测量
目视定位仪器所能达到的，距岸约10海里水域内的海道测量。沿岸水域水下地形比较复杂，岛屿、礁石众多，航道交错，通常采用1：25000～1：50000比例尺测量。用高精度回声测深仪测深，按实际潮位将所测水深归算至深度基准面。测深点位置用前方交会法、后方交会法，以及高精度无线电定位仪器测定，并根据相邻的实测船位连线修正航向，引导测量船沿计划测深线航行。
（3）近海测量
一般指距海岸 10～200海里水域内的海道测量。近海水域开阔，海底平坦，通常用1：100000～1：500000比例尺测量。这个海域内难以观测到陆地上的目标，需采用精密无线电定位仪器定位。用回声测深仪测深，所测深度应归算至深度基准面。
（4）远海测量
距岸约 200海里以外水域的海道测量。远海水域是十分开阔的深海，可用小于1：500000的比例尺测量。采用回声测深仪测深，高精度无线电导航系统、组合导航系统和卫星导航设备等定位。远海水深，潮差小，可把瞬时海面当作深度基准面。
根据海道测量难度或危险度较大的水域。一般可分为政治敏感、环境复杂和交通密集三大类区域。
（1）政治敏感水域
政治敏感水域指接近陆地国境线的海域、存在主权争执或界线不明确易引发国际争端的水域。前者如丹东鸭绿江口水域，后者如东海钓鱼岛、南沙个别岛屿，尽管我国拥有主权，但由于种种原因未能实际控制。
在政治敏感水域开展常规的海道测量，可能会引起争端，因此，应考虑采用卫星遥感、无人机激光测量等方式开展测量。相应地，要解决平面和垂直控制、成果精度检测等问题。
（2）环境复杂水域
环境复杂水域可分为浅滩、礁石、急流、海岛礁、养殖区、潮汐复杂区、声速变化复杂区等具有典型特征的区域。针对这些区域，分析实施海道测量的难点，比如说浅滩、礁石测量的时候，需高潮时测量船迎其而上，危险系数高，测量受时间限制，影响效率。
① 浅滩
浅滩指海底坡度较缓且水深较浅的区域。沙质、泥质、淤泥质等性质的底质易出现浅滩。在浅滩进行水深测量时，由于测量船的吃水一般都大于1m，必须乘高潮时测量零米线以上的区域，否则就要采用其他手段进行测量。
② 礁石区
礁石，一方面是指高出海蚀平台的海蚀残留体；礁石可为生物礁体组成，也可为火山岩体或大陆岩体延伸于水下所组成，因其分布于海中或靠近海岸，对沿海渔业及航行都不利。礁石上面也经常长满了海砺和贝壳，若礁石的规模很大，则称岛屿。生物礁体组成的礁石是由造礁珊瑚的石灰质遗骸和其它造礁生物如石灰质藻类，对生成礁的钙物质长期堆积而成的礁体。
礁石按其高度可分为明礁、干出礁、适淹礁、暗礁。
明礁是指理论大潮高潮面以上的孤立岩石，其干出高度（高程）是从当地平均海面起算的。干出礁是指理论大潮高潮面以下，深度基准面以上的孤立岩石，其干出高度从理论深度基准面起算。适淹礁又可以分为低潮适淹礁和高潮适淹礁。暗礁是指深度基准面以下的孤立礁石。
由于礁石区往往明暗相间，变化莫测，船舶在礁石区进行测量危险度较大。
③ 潮汐复杂区域
潮汐现象是沿海地区的一种自然现象，指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。我们的祖先为了表示生潮的时刻，把发生在早晨的高潮叫潮，发生在晚上的高潮叫汐。
不同海域因自然条件的不同，会形成全日潮、半日潮、不规则潮等潮汐特征。在测量时必须提前进行潮汐观测，掌握其涨落的规律，在测区布设一定密度的验潮站，否则就会造成较大的测量误差。
④ 声速变化区
声波在海水中的传播速度。声波传播速度的主要因素是温度、盐度和压强（深度）等。其中温度的变化对声速的影响最大。由于海水介质中温度、盐度分布的不均匀，会造成声速分布的不均匀，从而形成海洋中的声速梯度。在测量的过程中如果不能较为详细地测量声速随温度、盐度和深度的实际声速剖面值，就不能得到精确的水深数据。
对于声速变化较复杂的区域，应采取特殊测量手段进行声速加密测量。
⑤ 海上养殖区
由于地方经济的发展过程中对海域使用规划的不科学、不合理，甚至是失控，造成部分通航水域被养殖区占据，并随着养殖季节性发展而有所变化。没有经过行政审批的养殖区的范围在海图上不能标明其范围，但水深必须进行测量，这就给测量工作带来了很大的难度。在养殖区进行测量，必须用小船缓慢行驶，不然就会损坏仪器或破坏养殖网具。
⑥ 水下碍航物
在海道测量工作中，必须对危及船只航行安全的障碍物，如礁石、沉船、浅地等，均应准确测定其位置，最浅深度（或干出高度和高程），范围、性质，对新发现的航行障碍物要及时上报。
水下障碍物有多种性质，根据其性质可以分为三类：
礁石类：明礁、干出礁、适淹礁、暗礁、点礁、險恶地和特殊深度等；
沉船类：沉船和沉船残骸；
其他类：铁锚、飞机残骸、铁木或混凝土桩柱。
在进行水下碍航物探测时，测量船本身就要承受较大的危险。
（3）交通密集水域
测量船在进行作业时都是按照既定的测线进行航行的，临时改变航线就会造成废线，必须进行重新测量，并且测量船往往还会进行侧扫声纳测量的拖曳作业，不便改变航线，因此，国际航行规则规定，过往船只应避让正在进行海道测量的作业船。
但是，在交通量较大的水域，过往船只较多，无法让多艘航行船舶避让测量船时，测量船就只能在航行船舶之间穿行，因此也会造成废线重测，甚至碰撞事故时有发生。
2 不同水域海道测量实施方法
通过对海道测量主要内容和任务、水域的类型和作业难度以及各种海道测量平台的特点的分析，将不同平台及手段适应不同的任务的研究分析对照如表2-1。
参考文献：
[1] GB12327-1998海道测量规范.
[2]国际海道测量组织海道测量标准（S-44）第四版.
[3] JTS 131-2012水运工程测量规范.
摘要：浅滩、礁石区、养殖区、繁忙的航道/港池、船舶密集的锚地等区域都是常规的海道测量作业方法作业难道较大，较危险，甚至不能完成的。随着科学技术的发展，海道测量的可用手段逐渐丰富，海道测量的应用范围也由传统的保障航海安全，扩展到如国防服务、海洋环境保护、海洋划界 、海洋资源开发 以及科学研究。本文主要对海道测量区域进行分类研究，分析实施海道测量的难点，并对不同类型测区提出可行的测量方法。
关键词：海道测量 测区分类 测量方法
0 引言
为更好地实现海图覆盖水域、特别是港口及附近通航水域、航路及其他通航水域的测量，需要对应用常规手段难以完成测量任务的水域进行精细化分类，归纳不同测量区域的特点，找出测量的难点。根据难点、特点集合现有测量手段，分析研究合适的测量技术手段。
1 测区分类
根据测区距海岸的远近，水下地形的复杂状况和制图的要求，海道测量通常分港湾测量、沿岸测量、近海测量和远海测量4类。
（1）港湾测量
港河、港湾锚地、进出港航道水域的海道测量。港湾水浅，水下地形复杂，进出航道和航门狭窄，一般需测制大比例尺图。为了保证定位精度，通常采用光学经纬仪、海用微波测距仪或激光测距仪等定位。采用高精度回声测深仪测探，并进行潮位观测，将所测水深归算至深度基准面。为了使测量船的实际航迹顺直，间距均匀，往往要设立导标，引导测量船沿计划测深线航行。
（2）沿岸测量
目视定位仪器所能达到的，距岸约10海里水域内的海道测量。沿岸水域水下地形比较复杂，岛屿、礁石众多，航道交错，通常采用1：25000～1：50000比例尺测量。用高精度回声测深仪测深，按实际潮位将所测水深归算至深度基准面。测深点位置用前方交会法、后方交会法，以及高精度无线电定位仪器测定，并根据相邻的实测船位连线修正航向，引导测量船沿计划测深线航行。
（3）近海测量
一般指距海岸 10～200海里水域内的海道测量。近海水域开阔，海底平坦，通常用1：100000～1：500000比例尺测量。这个海域内难以观测到陆地上的目标，需采用精密无线电定位仪器定位。用回声测深仪测深，所测深度应归算至深度基准面。
（4）远海测量
距岸约 200海里以外水域的海道测量。远海水域是十分开阔的深海，可用小于1：500000的比例尺测量。采用回声测深仪测深，高精度无线电导航系统、组合导航系统和卫星导航设备等定位。远海水深，潮差小，可把瞬时海面当作深度基准面。
根据海道测量难度或危险度较大的水域。一般可分为政治敏感、环境复杂和交通密集三大类区域。
（1）政治敏感水域
政治敏感水域指接近陆地国境线的海域、存在主权争执或界线不明确易引发国际争端的水域。前者如丹东鸭绿江口水域，后者如东海钓鱼岛、南沙个别岛屿，尽管我国拥有主权，但由于种种原因未能实际控制。
在政治敏感水域开展常规的海道测量，可能会引起争端，因此，应考虑采用卫星遥感、无人机激光测量等方式开展测量。相应地，要解决平面和垂直控制、成果精度检测等问题。
（2）环境复杂水域
环境复杂水域可分为浅滩、礁石、急流、海岛礁、养殖区、潮汐复杂区、声速变化复杂区等具有典型特征的区域。针对这些区域，分析实施海道测量的难点，比如说浅滩、礁石测量的时候，需高潮时测量船迎其而上，危险系数高，测量受时间限制，影响效率。
① 浅滩
浅滩指海底坡度较缓且水深较浅的区域。沙质、泥质、淤泥质等性质的底质易出现浅滩。在浅滩进行水深测量时，由于测量船的吃水一般都大于1m，必须乘高潮时测量零米线以上的区域，否则就要采用其他手段进行测量。
② 礁石区
礁石，一方面是指高出海蚀平台的海蚀残留体；礁石可为生物礁体组成，也可为火山岩体或大陆岩体延伸于水下所组成，因其分布于海中或靠近海岸，对沿海渔业及航行都不利。礁石上面也经常长满了海砺和贝壳，若礁石的规模很大，则称岛屿。生物礁体组成的礁石是由造礁珊瑚的石灰质遗骸和其它造礁生物如石灰质藻类，对生成礁的钙物质长期堆积而成的礁体。
礁石按其高度可分为明礁、干出礁、适淹礁、暗礁。
明礁是指理论大潮高潮面以上的孤立岩石，其干出高度（高程）是从当地平均海面起算的。干出礁是指理论大潮高潮面以下，深度基准面以上的孤立岩石，其干出高度从理论深度基准面起算。适淹礁又可以分为低潮适淹礁和高潮适淹礁。暗礁是指深度基准面以下的孤立礁石。
由于礁石区往往明暗相间，变化莫测，船舶在礁石区进行测量危险度较大。
③ 潮汐复杂区域
潮汐现象是沿海地区的一种自然现象，指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。我们的祖先为了表示生潮的时刻，把发生在早晨的高潮叫潮，发生在晚上的高潮叫汐。
不同海域因自然条件的不同，会形成全日潮、半日潮、不规则潮等潮汐特征。在测量时必须提前进行潮汐观测，掌握其涨落的规律，在测区布设一定密度的验潮站，否则就会造成较大的测量误差。
④ 声速变化区
声波在海水中的传播速度。声波传播速度的主要因素是温度、盐度和压强（深度）等。其中温度的变化对声速的影响最大。由于海水介质中温度、盐度分布的不均匀，会造成声速分布的不均匀，从而形成海洋中的声速梯度。在测量的过程中如果不能较为详细地测量声速随温度、盐度和深度的实际声速剖面值，就不能得到精确的水深数据。
对于声速变化较复杂的区域，应采取特殊测量手段进行声速加密测量。
⑤ 海上养殖区
由于地方经济的发展过程中对海域使用规划的不科学、不合理，甚至是失控，造成部分通航水域被养殖区占据，并随着养殖季节性发展而有所变化。没有经过行政审批的养殖区的范围在海图上不能标明其范围，但水深必须进行测量，这就给测量工作带来了很大的难度。在养殖区进行测量，必须用小船缓慢行驶，不然就会损坏仪器或破坏养殖网具。
⑥ 水下碍航物
在海道测量工作中，必须对危及船只航行安全的障碍物，如礁石、沉船、浅地等，均应准确测定其位置，最浅深度（或干出高度和高程），范围、性质，对新发现的航行障碍物要及时上报。
水下障碍物有多种性质，根据其性质可以分为三类：
礁石类：明礁、干出礁、适淹礁、暗礁、点礁、險恶地和特殊深度等；
沉船类：沉船和沉船残骸；
其他类：铁锚、飞机残骸、铁木或混凝土桩柱。
在进行水下碍航物探测时，测量船本身就要承受较大的危险。
（3）交通密集水域
测量船在进行作业时都是按照既定的测线进行航行的，临时改变航线就会造成废线，必须进行重新测量，并且测量船往往还会进行侧扫声纳测量的拖曳作业，不便改变航线，因此，国际航行规则规定，过往船只应避让正在进行海道测量的作业船。
但是，在交通量较大的水域，过往船只较多，无法让多艘航行船舶避让测量船时，测量船就只能在航行船舶之间穿行，因此也会造成废线重测，甚至碰撞事故时有发生。
2 不同水域海道测量实施方法
通过对海道测量主要内容和任务、水域的类型和作业难度以及各种海道测量平台的特点的分析，将不同平台及手段适应不同的任务的研究分析对照如表2-1。
参考文献：
[1] GB12327-1998海道测量规范.
[2]国际海道测量组织海道测量标准（S-44）第四版.
[3] JTS 131-2012水运工程测量规范.
