沿海測量

沿海測量，又稱近海測量，是對距岸10～100海里的水域所進行的海道測量。由於近海水域開闊、海底平坦，常按1：10萬～1：50萬比例尺進行測量；因在此海域內難以觀測到陸地上的目標，故需用精密無線電定位儀器定位；用高精度回聲測深儀測深，並將其歸算至深度基準面。

基本介紹

• 中文名：沿海測量
• 外文名：offshore survey
• 本質：海道測量
• 所屬學科：測繪工程

基本概念

沿海測量是對距岸10～100海里的水域所進行的海道測量。由於沿海水域開闊、海底平坦，常按1：10萬～1：50萬比例尺進行測量；因在此海域內難以觀測到陸地上的目標，故需用精密無線電定位儀器定位；用高精度回聲測深儀測深，並將其歸算至深度基準面。

海道測量

海道測量是確保航行安全和海洋發展的基礎性、前期性工作。國際海道測量組織（IHO）定義的 “海道測量（Hydrography）”概念為：海道測量是測量和描述海洋、海、沿海區域、湖泊和河流中的物理要素並預測這些要素隨時間變化的套用科學的分支，海道測量主要服務於航行安全，並為所有海洋活動，包括經濟開發、安全和國防、科學研究以及環境保護提供支持。《海道測量學概論》對海道測量定義中指出海道測量是對相關區域進行探測、數據獲取的適用性服務工作，服務於水域交通，經濟發展與軍事活動；同時為地球形狀、海底構造和空間信息研究提供基礎性信息。

任何國家海洋權益的實現都需要海道測量這一基礎性工作提供相關數據。海道測量管理機構通過採集相關數據，發布相關信息，在海上防衛、海洋劃界、航運發展、資源開發、海岸帶管理、環境保護等權益維護方面發揮著至關重要的作用。海道測量管理工作也是一個國家海洋開發與利用所需的必要條件。

設備

測深儀

測量水域或基岩深度的儀器。測量海洋、河流、航道等水深度的專門儀器有回聲探測器、靜力深度計、測深鉛魚、機械測深錘等。測量基岩深度的儀器有套用電阻率測深以及用交變電磁場進行電法測深的大地電磁測深法、頻率電磁測深法等所使用的儀器，如大地電磁測深儀等。

定位儀

由一個不定向的發射台，及一個具有靈敏測向定位天線的接收器所組成的定位儀器。利用各發射單位如岸台、船隻、無線電示標和其他物標等所發射的無線電信號測取方位。如果知道發射天線和物標所在位置，就能測得它的方位線。

沿海視頻測量

沿海測量是海洋觀測的重要內容，傳統的沿海水文監測技術和手段包括聲、光、電、磁等感測器和測量儀器，並且隨著現代科技的發展，監測感測器和儀器也在不斷改進和更新，從而推動著對沿海研究的不斷發展。

這些測量設備，有時會成本很高，有時在布放時，受海況等影響，要而對安裝現場的重重困難，而且，這類設備通常是單點測量型的，在測量的空間覆蓋範圍和解析度方而也存在不足。

與此相比，採用視頻感測器，一個或幾個攝像機安裝在不同地方，觀測沿海幾公里範圍內的實時狀況，通過有線或無線、直接傳輸或聯網方式，採集現場視頻圖像，再運用圖像處理和信息分析，可以獲取沿海環境過程和特徵參數。

視頻監測技術具有成本低、適應性強、空間覆蓋而，空間解析度高，測量參數多等優勢，可及時對沿海的海灘、岸線、潮汐、波浪、海流等進行動態監視，隨時了解現場情況，因此，成為了沿海現場觀測的新方法。近年來沿海視頻監測發展迅速，套用領域逐漸擴大，視頻實時監測系統建設，對沿海實時測量、科學研究、海灘安全等具有重要作用。

系統構成

沿海視頻監測系統由現場視頻測站、公用或專用通訊網和數據中心三部分組成。

現場視頻測站

現場視頻測站部分由攝像機（包括攝像頭、變焦鏡頭、雲台、雲台控制器等）、視頻採集器、現場計算機等組成。

根據測站具體需要，可以安裝一個或幾個攝像機，多個攝像機分別以不同解析度對應在不同區域，觀測沿海幾公里範圍內的實時狀況，雲台可以由遠程中心伺服器控制調節。

視頻採集信號可以是一幀靜止圖像，也可以是時間連續的序列圖像。

視頻採集器系統將採集到的實時視頻信號以JPEG、MPEG的方式進行壓縮處理，然後進行打包處理，通過有線或無線、直接傳輸或聯網方式，向中心伺服器傳送。

現場計算機對攝像機、採集現場視頻圖像、雲台控制器、遠程視頻傳輸實現實時監控方案管理。

公用或專用通訊網

視頻傳輸可以通過電話線、無線數傳電台、GPRS CDMA、ISDN、VSAT衛星線路等通訊方式實現，在各種網路中可能採用不同的連線方式，有時在同一網中可能存在幾種不同的傳輸方式。

為了保證視頻檔案的穩定傳輸就必須有足夠的網路頻寬，不同的視頻壓縮檔案對網路頻寬的要求各不相同，在不同的傳輸方式中採用H. 263 /M PEG- 1 /2 /4等格式，能夠保證視頻數據流的穩定持續傳輸。

中心伺服器系統

數據中心部分由中心伺服器(視頻編解碼、監控、資料庫伺服器工終端等組成。

中心伺服器負責接收各監測點傳輸過來的視頻信息，可以對圖像數據進行顯示、存儲、檢索、回放、備份、恢復等管理，並完成圖像的處理、分析等；同時也可以通過計算機遠程遙控雲台以及攝像頭的變焦，可任意控制和觀察某一攝像頭採集的實時動態圖象場景，遠程調節攝像頭的焦距、光圈、景深，控制雲台全方位單步微調或連續快調。

中心伺服器還負責用戶登錄管理在網路中的每一台計算機，只要安裝了客戶端的軟體或通過IE瀏覽器，並被賦予不同級別的用戶許可權，就能在授權範圍內進行操作。

測量算法

沿海視頻測量研究的圖像類型主要有以下三類：

單幀圖像：這是最簡單的圖像形式，由抓拍快照獲得，是海邊某個特定區域的瞬間靜態圖像，能夠提供近岸海灘的一般特性，但是由於不含時間信息，對於提取定量分析的信息，還嫌不足。

記時曝光圖像：這是最有用的圖像形式，由在10mini時間段里每秒1幀的速率採集的600幅單幀圖像經過“平均”處理產生，從中可以獲得許多的定量信息。

方差圖像：在產生記時曝光圖像的同時，一種叫做方差圖像的圖像類型也產生出來這是由在10mini時間段里每秒1幀的速率採集的600幅單幀圖像經過“方差”處理產生，圖像變化內容以亮度顯示在圖像中，從中可以識別隨時間改變的信息。

沿海視頻測量研究的主要視頻測量算法內容是首先進行視頻圖像坐標轉換，然後依據地理位置坐標實現圖像融合，再運用數宇圖像處理算法完成圖像矯正。

優點

沿海視頻監測技術不同於使用傳統的現場儀器設備採集海洋參數的方法，從而克服了現場儀器通常單點測量、參數少、布放困難、甚至有時成本很高的缺點。

沿海視頻監測研究具有技術通用性，可以實現高效的沿海多參數實時測量，及時對沿海的潮汐、波浪、海流、岸線、海灘等進行動態監視，隨時了解現場情況視頻監測具有高效、直接、成本低的優點，在沿海觀測中成為一項重要技術，是具有實用性的技術成果，有廣闊的套用前景。