海岸图
海图种类
海岸图是海图的一种。详细标明沿岸地形、地物、水深和灯标、浮标以及全部航行障碍物等的图。比例尺小于五万分之一,为大比例尺海图。如因航行地段冲淤,灯标、浮标、锚地的更新、易位,以及水下障碍物的增加、清除等情况,则成图需重新绘制。可供船舰通过狭水道和进出港湾锚地等使用。是国家机密档案资料,须妥加保管。原图有查考、研究价值,保管期宜长。
海岸带
海岸带是陆地与海洋相互作用、相互交界的地带,其范围是指自海岸向陆延伸10km的陆地,向海至-10~-15等深线的浅海狭长地带。我国海岸带是一条从南到北的狭长地带,带内有较多的大、中城市、港口、工业基地和水陆运输系统,由于历史上经济发展所留下的不同痕迹,使得海岸带具有复杂、多样化的地物、地形。另外,海岸带对国土的界限划定尤为重要,2002年起,国家海洋局展开了全国海域划界工作。
沿海地带对人类活动具有一种特殊的吸引力,不仅是因为其资源丰富和环境优美,更重要的是它可作为世界经济联系的窗口和各国友好往来的大门。据有关专家分析和统计,在全世界45万公里长,平均宽度为80公里的海岸狭长地带〔总面积约1813万平方公里)内聚居着全球近2/3左右的人日。近年来,随着港口城市的兴起,临海大规模工贸业基地的建立,海洋资源开发的产业化和旅游业、疗养业需求的增加,未来世界人口仍然有向沿海地区集中和迁移的趋势。就我国来说,沿海n个省市的人口已占全国总人口的40%以上,耕地面积为全国总数的32%,工农业总产值达全国的50%。因而如何合理开发利用海岸带自然资源,控制人口和城市发展规模,保护沿海生态环境的良性循环已成为当务之急,而卫星遥感是监测沿海资源环境和进行海岸带规划、决策与管理的有效手段。
海岸图的研究意义
海岸带是影响人类活动的重要地带,海岸图能够详细表示出海岸带的特性。随着海洋经济的发展,海岸图的需求日益增加。
海岸图是以描绘海岸带为主的海图,比例尺一般为1:5万。它是沿海的详图,详细表示属于海岸带的干出滩类型、性质、特点及沿岸海底地形。在航海上,它用作船舶在沿岸和复杂水道航行时的参考;在军事上,除了用于登陆、抗登陆以外,还可用于沿岸布扫水雷、障碍等;在经济上,它用于研究海岸带的开发和利用。海岸地带的经济建设与开发,使其地形不断发生变化,已测地图陈旧程度逐渐增加,使用价值随之降低。因此,需对海岸图更新。海岸带的自然条件造成了实地测图的困难性,需要消耗大量的人力财力。用遥感卫星影像和gps作为主要数据源进行测图可以解决这一问题。但是这又带来了一系列的新问题:如何高效使用新技术手段获取更多制图信息,如何用新方法处理、提取、分析信息,用新媒体分发地图等等。
海岸图的编绘
地图的载体有不同的介质,最常见的是纸与屏幕,它们有共同的构成要素,即图形要素、数学要素、辅助要素及补充说明。图形要素是地图所表示内容的主体。而数学要素是保证地图具有可量性、可比性的基础。它主要包括地图投影、坐标系统、比例尺、控制点等。
地图投影的选择问题
地图投影是用一定的数学方法建立平面上的点(用平面直角坐标或极坐标表示)和地球表面上的点(用纬度和经度表示)之间的函数关系。地图投影是地图数学基础中的重要组成部分,它是将地球椭球面上的景物科学、准确地转绘到平面图之上的控制骨架和定位依据。地图投影不同会产生不同的地图变形,所以投影的选择正确与否会影响地图的表现精度。地图投影选择的主要依据有:地图内容和用途,地图的比例尺,制图区域的大小、形状、位置,地图的出版方式,地图内容转绘和图面配置等等。
海岸带是海陆相交的特殊地带,海岸图投影的选择有别于其他地图的投影选择。以我国海岸为例,陆地投影使用的是高斯—克吕格投影;海洋投影从航海的角度出发大多使用的是墨卡托投影。在海岸带测图时,需要考虑这两种投影系统的转换,否则陆图和海图不能衔接。
随着海洋经济在国民经济中重要性的提高,海岸图的投影选择又出现了新问题。用于经济用途的大比例尺海岸专题图的需求日益增加,这些专题图对面积变形要求高,要有最小的变形、最准确的面积。使用哪种投影才能最大程度满足这些要求,是海岸图投影的下一步研究内容。
坐标系转换问题
我国坐标系原为1954年北京坐标系,采用克拉夫斯基椭球体。它是由前苏联西伯利亚地区的一等网,经东北的呼玛、吉拉林和东林三个基线网,将我国的一等网与前苏联的大地网联结,通过以角度为观测值,在高斯平面上进行平差后,将前苏联的1942年普尔科夫坐标系的坐标延伸到我国。但是1954年北京坐标系相对应的椭球参数不够精确,其椭球面与我国大地水准面差距较大,在东部经济发达地区差距高达60余m,因而我国在1978年建立了新的大地坐标系即1980年西安大地坐标系。但由于原测量数据仍是54坐标系,为了数据的统一性,需对坐标系进行转换。制作海岸图时,采集原始数据时不可避免遇到坐标系统一问题,而在制作成果图时也会碰到这一问题。例如:现有的江苏海岸带地形图等相关地图使用的大多为54坐标系,在海域勘界中最后的成果图要求使用80坐标系。
研究不同大地坐标系间的坐标转换问题,主要是研究不同的空间直角坐标系的坐标转换问题。不同大地坐标系间的坐标转换,在实际应用中具有重要的意义。主要有3种模型用于该转换:布尔莎模型、莫洛金斯模型、武测模型,目前广泛采用的是布尔莎模型。
比例尺对海岸图编绘的影响
比例尺表示地图图形相对于地面实体的整体缩小程度。比例尺决定着地图图形的大小、地图的测制精度和地图内容的详细程度。在海岸图绘制中有关比例尺的问题有如下几方面:
(1)数据源对比例尺精度的影响现阶段绘图的数据来源主要有:地形图、卫星遥感影像、GPS测量数据等。使用不同的数据源对成品图的精度有不同的影响:地形图是测绘基本图件,比例尺为1:50000,精度较高,但数据陈旧,不能满足制图需要;卫星遥感影像是近年来制图的主要数据源,有较好的时相性,但一方面遥感影像价位较高,另一方面,卫星遥感影像分辨率与地图比例尺的关系尚未有较准确的结果;GPS由于技术问题,现阶段的测量精度不足以用作精确地图的测绘,但是其应用前景乐观。
(2)比例尺大小对地图表现力度的影响比例尺不同对地图的表现力有不同的影响。大比例尺地图覆盖较小的区域面积,包含更细致的信息;相反小比例尺地图覆盖较大区域,包含较小的细节。现阶段科研的发展对基础数据量提出了较高要求:需要从海岸图上获得尽可能多的信息量,相应大比例尺地图的需求增加。如何提取尽可能多的信息数据,如何有效使用有限数据源编绘信息丰富的大比例尺地图成为海岸图研究的一个重要方向。
(3)不同比例尺数据源的匹配在编绘海岸图过程中,常需要对不同比例尺数据源进行匹配,互相支持。出现原因之一是由于资料的局限性,某一地区同一比例尺基础地图(如1:5万地形图)覆盖不完整,这就需要用现有的不同比例尺的其它数据补充。另一种情况是由于资料的时限性,地区发展迅速,原有地图无法显示近期的地区变化(如居名点、道路、桥梁及人工河流等变化很大),这就需要用最新出版的相关地图作为增加,其中自然会遇到比例尺不同的问题。
控制点的确定
控制点是在地面上运用精密测量的方法,获得对平面与高程位置的精度具有控制意义的点位。如天文点、三角点、导线点、水准点等。这些点位所具有的平面坐标值及高程,是直接测量地图的依据。在用遥感影像作为数据源绘制海岸地图时,由于遥感影像数据存在几何变形,需要作遥感影像相对于地面坐标的配准校正。遥感影像地理匹配的精确度直接取决于控制点选取的合理性。控制点对匹配精度影响主要是由控制点精度、分布和数量决定。因此选择控制点的步骤为:首先要在参考资源数据中选择那些标志明显、容易辨认的控制点,如典型地物及人工建筑物,如基岩岬角、岩礁,古树,道路拐角,交岔点、房屋以及束流堤等;这些控制点分布尽可能均匀,图像边缘部分一定要选取控制点,以避免外推,此外,尽可能满幅均匀选取;控制点数量不少于校正模型所需控制点最少数目,如校正模型为n次,则控制点数最少为(n+1)*(n+2)/2。控制点的数量、类型与分布随研究区自然环境的差异而不相同,一般来说控制点以随机分布为佳。
海岸带遥感图的研究
海岸带遥感就是把遥感技术应用到海岸带资源环境调查中,它伴随着遥感技术的发展而不断发展和完善。第二次世界大战期间,在河口海岸的调查中首先使用了航空摄影遥感;二二十世纪五十年代,美国在大规模的湾流考察中,第一次使用了飞机和调查船协同调查,逐步建立和完善了航空遥感海洋调查的理沦和方法;进入二十世纪六十年代,航天遥感技术开始兴起,它是在航天技术、计算机技术、传感器技术等的推动下发展起来的,从此科学家们进入了宇宙空间研究海岸带的新纪元。目前遥感技术在海岸带的主要研究方向有:①河口海岸变迁研究,②三角洲规划与河口治理,③海岸工程选址,④潮滩资源及生态调查,⑤海岛开发与近海渔业,⑥海洋灾害监测,⑦海岸带管理等。
2002年中国第一颗用于海洋水色探测的卫星—海洋一号(HY一1A)卫星的成功发射与数据的接收处理,结束了中国没有海洋卫星的历史,标志着我国海洋卫星遥感与应用技术迈入了一个崭新的阶段。HY一1A卫星数据将在海洋监测与保护、海洋渔业资源开发与利用、河口港湾建设与治理、海岸带资源调查与开发和可持续利用、海洋防灾减灾、维护海洋权益、海洋综合管理以及海洋科学研究等方面发挥作用。
自1972年7月23日美国发射第一颗陆地卫星(Landsat-1)以来,海岸带卫星遥感已在多方面应用,并取得一定的社会和经济效益。世界各国己经利用卫星遥感影像进行海岸带的制图、资源分析等研究,如:美国利用陆地卫星彩色合成图像对海滨沼泽的植被类型及生物量进行调查;菲律宾及马来西亚利用美国陆地卫星TM图像及法国SPOT卫星图像对南中国海域的珊瑚礁进行分类和制图,并依此对航运及渔业生产进行指导;为保护热带海洋岛国的珊瑚礁资源,法国科学家利用SPOT卫星资料中的绿、红及红外三个波段的信息,对南太平洋新喀里多尼亚群岛的珊瑚岛群进行地形监测和对活珊瑚生长情况进行定量评价和分布面积统计;南朝鲜利用陆地卫星TM图像多波段色度法勾划出沿岸赤潮出现的范围。
我国在1997一1998年开展了海岸地形航空摄影测量技术研究,首次利用航空摄影测量的方法测制出6幅1:10000海岸带地形图的实验样图。吴家乃学者研究了遥感影像在海岸带测图中的应用,认为尽管遥感测图工作受到许多条件的限制,但遥感技术在海岸带测图中的应用已展示了可喜的前景。特别是分辨率的提高,还增加了入水性更强的TM波段,完全有可能满足1/50000图件的测值精度。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 13:09
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