海洋是人類(lèi)發(fā)展的資源寶庫，海洋測繪是一切海洋活動(dòng)的先導和基礎，其任務(wù)已由傳統的航海圖測繪發(fā)展為海洋地理空間信息保障與服務(wù)。

　　自然資源部在行使“兩統一”職責過(guò)程中，涉及海洋、海島、海岸帶領(lǐng)域的調查監測、確權登記、空間規劃、用途管制、開(kāi)發(fā)利用、生態(tài)修復時(shí)，各個(gè)環(huán)節都需要海洋測繪的支撐。精準的海洋地理空間信息是維護我國海洋空間安全的基礎數據。

　　我國海洋測繪發(fā)展相對滯后，海洋測繪設備、人才和技術(shù)仍然落后于世界主要海洋國家，遠不能滿(mǎn)足海洋地理空間信息保障需求，發(fā)展海洋測繪任重而道遠。自然資源部海洋測繪重點(diǎn)實(shí)驗室（以下簡(jiǎn)稱(chēng)海洋測繪實(shí)驗室）依托山東科技大學(xué)、自然資源部海南測繪地理信息局、自然資源部第一海洋研究所等單位共建，旨在深化海洋測繪技術(shù)研究和技術(shù)實(shí)現，拓展海洋測繪地理信息社會(huì )化應用，培養海洋測繪領(lǐng)域人才，服務(wù)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展。

　　突破關(guān)鍵技術(shù)難題

　　近年來(lái)，對高精度和高分辨率水下地形地貌信息的需求日益加大，相關(guān)探測技術(shù)的價(jià)值不斷顯現。海洋測繪實(shí)驗室致力研發(fā)海底地形地貌高精度探測數據自動(dòng)化處理與分析應用技術(shù)，構建了多波束水深和海底反向散射強度精細處理技術(shù)體系，提出了高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的多波束聲吶測深精密波束歸位模型，解決了收發(fā)換能器獨立性引起系統性偏差的難題，解決了聲速誤差、潮位誤差對測深的顯著(zhù)影響，研發(fā)了海底中央鏡面異常、波束入射角效應校正技術(shù)，實(shí)現了高精度海底地形地貌的精確表達。同時(shí)，針對海底底質(zhì)探測需求，實(shí)驗室依據數據預處理、特征提取和分類(lèi)器構建三個(gè)主要環(huán)節，開(kāi)發(fā)了多元特征優(yōu)選、深度學(xué)習分類(lèi)模型構建和深?；旌下曄裨诸?lèi)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了海底底質(zhì)高精度分類(lèi)和監測。

　　基于以上技術(shù)創(chuàng )新，海洋測繪實(shí)驗室研制了具有自主知識產(chǎn)權的多波束測深精細化數據處理軟件和海底底質(zhì)分類(lèi)軟件，能夠處理當前主流格式的多波束數據，滿(mǎn)足了高精度、高分辨率海底地形地貌三維表達的迫切需求，為島礁測繪與大洋科考等國家重大科技工程項目提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

　　隨著(zhù)海洋強國建設的進(jìn)一步深化，對海岸帶和海島礁區域高精度、高效率與全覆蓋的資源環(huán)境探測提出了更高的要求。為了實(shí)現海洋及其周邊區域的合理化管理，首先要借助測繪技術(shù)，以獲取水上水下全要素地形地貌數據。然而，海岸帶、海島礁等水體周邊地形變化劇烈、環(huán)境十分復雜，采用常規的測量方式效率低、成本高、難度大、風(fēng)險高。如何快速、高精度測量復雜淺水海域，成為當前亟待解決的海洋測繪技術(shù)難題。為此，海洋測繪實(shí)驗室研制了船載水上水下一體化測量系統，集成多波束測深儀、三維激光掃描儀、定位定姿系統等，可滿(mǎn)足一些海岸或島礁區域測量需求，實(shí)現不登岸/島的水上水下無(wú)縫測量。

　　近年來(lái)，無(wú)人機激光雷達測深技術(shù)的出現與迅速發(fā)展，使其成為解決上述問(wèn)題的一種新的有效手段。該技術(shù)同時(shí)具備水陸地形測量功能，具有測量效率高、覆蓋面廣、水陸兩用、機動(dòng)性強等諸多優(yōu)勢，特別適合于復雜淺水區域地形的快速探測，能夠同時(shí)獲取淺水區海底地形及近岸水上地形，解決不易到達的島礁的地形測量、海岸帶和灘涂地形測量問(wèn)題。該技術(shù)最早在國外淺水及岸線(xiàn)地形測量中得到應用，近幾年我國也開(kāi)始重視并開(kāi)展無(wú)人機激光雷達測深技術(shù)與裝備研發(fā)，獲得了一批有價(jià)值的數據。

　　海洋測繪實(shí)驗室在無(wú)人機激光雷達測深技術(shù)與裝備研發(fā)方面取得了進(jìn)展。該技術(shù)以數字為基礎，以模型為載體，將有效解決海洋測繪水陸一體化測量關(guān)鍵技術(shù)難題，助力海洋實(shí)景三維建設，提升海洋測繪數據精細化處理及應用水平。

　　瞄準國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)化

　　海洋測繪實(shí)驗室的海洋智能導航與感知團隊面向海洋工程、海洋探測、油氣管道安全等應用領(lǐng)域，研究海洋聲學(xué)定位、水聲探測和管道安全監測等關(guān)鍵技術(shù)，致力于推動(dòng)高端海洋測量與定位導航裝備的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

　　從2018年開(kāi)始，該科研團隊圍繞水下智能導航與感知關(guān)鍵技術(shù)，展開(kāi)了高端海洋測繪裝備關(guān)鍵技術(shù)研究。主要研究成果包括：獨立研制了淺地層剖面儀，并逐步實(shí)現產(chǎn)品化推廣；與中國科學(xué)院聲學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)聲學(xué)所）聯(lián)合研制了深海近底多波束測深儀，解決了近底多波束的海底水聲地形測量、聲學(xué)信號處理等關(guān)鍵技術(shù)，并成功應用到多個(gè)國家深遠海潛器重大項目中；參與聲學(xué)所中深水多波束測深儀研發(fā)項目等。此外，團隊正在開(kāi)展全海深三維成像聲吶、全海深混合基線(xiàn)水下定位系統和水下組合導航系統等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。團隊已申請30多項發(fā)明專(zhuān)利和10多項軟件著(zhù)作權。

　　針對海底基準站“放得穩”關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，海洋測繪實(shí)驗室提出了“流線(xiàn)錐型”海底基準方艙整體結構，采用了穩定著(zhù)底、穩固重心、防淤積、防沖擊、防拖網(wǎng)等創(chuàng )新設計，模擬真實(shí)海洋場(chǎng)景，優(yōu)化確定了海底基準站方艙參數；針對海底基準站“待得久”長(cháng)期駐留服務(wù)問(wèn)題，設計了6000米深?？箟?、防腐、防附著(zhù)海底基準站方艙；針對海底基準站核心測量單元的“可回收、可維護”難題，提出了海底基準站方艙分體式框架設計，并采用雙釋放器等提高系統分體回收的可靠性。在海底基準站方艙設計方案基礎上，海洋測繪實(shí)驗室研制了我國首批淺海/深海海底基準站方艙，并成功實(shí)現了海底基準站布放、回收、標校等全流程技術(shù)驗證。

　　與此同時(shí)，海洋測繪實(shí)驗室構建了“粗勘”和“精勘”海底基準站址勘選技術(shù)，提出了海底基準站址可用性評價(jià)5級指標體系，解決了海底基準勘選成本控制問(wèn)題和穩定性評價(jià)難題。受復雜海洋水文環(huán)境、海底地形、地質(zhì)構造條件和海底沉積物等因素影響，海底基準站布放和建設面臨巨大技術(shù)挑戰和風(fēng)險。海洋測繪實(shí)驗室構建了影響海底基準點(diǎn)穩定布放與長(cháng)期工作的海洋環(huán)境特征指標集，涵蓋了海底起伏度、海底坡度、沉積物類(lèi)型分布、構造穩定性、工程地質(zhì)力學(xué)性質(zhì)、地層沖淤特征與地層穩定性等20余項指標因子。構建了海底基準站址勘選與綜合評價(jià)的三層五級技術(shù)體系，有效降低了海底控制網(wǎng)勘選建設成本。

　　此外，海洋智能導航與感知團隊提出了融合洋底壓力和海面高的全球衛星導航系統-聲學(xué)定位方法，推導了基準點(diǎn)標定的最優(yōu)走航軌跡，揭示了聲速水平梯度特性及其影響，構建了聲速三維時(shí)變模型，大幅提高了海底基準點(diǎn)的定位精度；研制了自主知識產(chǎn)權的水下精密導航定位軟件，并成功應用于我國首個(gè)3000米水深海底大地基準點(diǎn)定位，獲得厘米級精度坐標值，這是目前國際上同等水深的最好精度之一。此成果可為我國下一代綜合導航、定位和授時(shí)系統建設（海洋部分）提供重要技術(shù)支撐，可廣泛應用于海底精密工程建設、海底板塊邊界及內部的位移形變監測，以及斷層、地震、火山研究和地震海嘯的實(shí)時(shí)觀(guān)測網(wǎng)高精度數據處理預警等。

　　建設海洋實(shí)景三維

　　海洋實(shí)景三維建設是實(shí)景三維中國建設的一個(gè)重要組成部分。近年來(lái)，海洋測繪實(shí)驗室在海洋實(shí)景三維建設中取得了多項重要成果。該實(shí)驗室建立起海南島及近海島嶼比較完備的空間基準基礎設施，以及海南島似大地水準面模型等，獲取了我國南海區域衛星遙感影像成果，主要涵蓋西沙群島以及南沙群島的部分島礁和礁盤(pán)。依托自然資源海南省衛星應用技術(shù)中心，該實(shí)驗室可接收自然資源部國土衛星遙感應用中心、國家衛星海洋應用中心的高分、資源和海洋系列衛星數據。

　　此外，海洋測繪實(shí)驗室開(kāi)展了海洋實(shí)景三維建設，獲取了陸海一體化采集數據。海洋實(shí)景三維精細模型數據包括海南?？谥鞒菂^、三亞主城區、儋州主城區、澄邁主城區、五指山主城區以及博鰲地區等，面積約800平方公里。

　　該實(shí)驗室初步建成實(shí)景三維海南基礎平臺，集成海南島數字高程模型、遙感影像、傾斜攝影、精細模型、建筑信息模型等數據類(lèi)型，依托實(shí)驗室技術(shù)成果，開(kāi)展海洋環(huán)境數據、氣象數據的整合集成。同時(shí)集成國土空間規劃、土地利用現狀等專(zhuān)題數據，平臺已支撐海南省國土空間基礎信息平臺建設，以及海南省重大項目選址、工程建設項目審批等業(yè)務(wù)。

　　面向海陸一體化應用需求，海洋測繪實(shí)驗室開(kāi)展了海圖與陸圖融合的技術(shù)研究，克服了海圖與陸圖重疊區域地物不一致的矛盾，實(shí)現海陸多尺度數據的融合制圖。通過(guò)該項技術(shù)，實(shí)驗室完成海南島周邊陸圖、海圖空間數據融合，制作完成海陸一體電子地圖，范圍涵蓋海南島及南海區域。相關(guān)成果已應用于海南省社會(huì )管理信息化平臺、海南省“多規合一”信息綜合管理平臺等，并與平臺業(yè)務(wù)相結合，提供陸圖海圖數據展示、業(yè)務(wù)上圖及地圖繪制等技術(shù)支持，在相關(guān)業(yè)務(wù)運行中發(fā)揮了重要地理底圖支撐作用。

　　服務(wù)海洋強國建設

　　山東科技大學(xué)作為海洋測繪實(shí)驗室依托單位，帶動(dòng)和促進(jìn)了測繪學(xué)科、海洋技術(shù)學(xué)科的發(fā)展。

　　實(shí)驗室另一共建單位——自然資源部海南測繪地理信息局拓展地理信息中心業(yè)務(wù)向海洋信息發(fā)展，構建了海洋信息中心。在實(shí)驗室科技支撐下，打造自然資源部海南測繪地理信息局國際海洋測繪專(zhuān)業(yè)隊伍，形成特色優(yōu)勢。

　　實(shí)驗室共建單位——自然資源部第一海洋研究所基于國家海洋測繪業(yè)務(wù)，承擔國家海洋測繪重大工程，在實(shí)驗室海洋測繪科技支撐下，形成國際海洋測繪技術(shù)體系和標準體系；研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的海洋測繪裝備，實(shí)現產(chǎn)業(yè)化；逐步形成國際知名的海洋測繪科研機構。

　　“十四五”期間，海洋測繪實(shí)驗室將發(fā)展新型海洋測繪關(guān)鍵技術(shù)，達到國際一流海洋測繪技術(shù)水平，支撐海洋測繪“十四五”業(yè)務(wù)的開(kāi)展，重點(diǎn)支持海洋基礎測繪專(zhuān)項的技術(shù)需求；組建國內和國際海洋測繪信息聯(lián)絡(luò )站點(diǎn)，交流海洋測繪技術(shù)信息；開(kāi)展海洋測繪科技發(fā)展動(dòng)態(tài)研究，形成年報機制，打造國家海洋測繪科學(xué)研究基地；針對海洋測繪儀器設備國產(chǎn)化短板，開(kāi)展海洋測繪相關(guān)軟硬件設備研發(fā)，為測繪儀器設備國產(chǎn)化助力；積極開(kāi)展實(shí)驗室與產(chǎn)業(yè)合作，推動(dòng)海洋測繪技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

　　海洋測繪重點(diǎn)實(shí)驗室聚焦國家戰略，肩負引領(lǐng)海洋測繪科技發(fā)展重任。下一步，實(shí)驗室將聚焦國家戰略和社會(huì )需求，加強一流人才培養，與國內外海洋科研機構共同推進(jìn)海洋測繪科技創(chuàng )新步伐，力爭在前沿探索中取得更具影響力的標志性成果，為建設海洋強國貢獻新的力量。