海洋測繪學科體系研究（一）：總論

21世紀是海洋世紀，海洋將成為人類生存與發展的新空間、沿海各國經濟和社會可持續發展的重要保障、影響國家戰略安全的重要因素。海洋測繪作為人們認識海洋、開發海洋、經略海洋的重要手段，因其戰略性、前瞻性、基礎性等特征愈發突出，越來越受到國內外相關行業與涉海部門的高度關注。

海洋測繪學是支撐開展海洋測繪工作的一門綜合性學科，其核心任務是獲取海洋空間地理數據，編制海圖和航海資料，建立海洋地理信息應用系統，為海洋經濟建設、國防建設和科學研究服務。縱觀海洋測繪學科技術發展歷程，與陸地測繪一樣，在經歷以模擬化、數字化為目標的初期階段后，伴隨人類社會的進步、科學技術的發展、海洋經濟的開發，以及社會信息化進程的加快，海洋信息需求的增長，測繪理論技術的創新，牽動了海洋測繪數據獲取手段、信息處理技術、產品供應形態、分發服務模式以及應用保障范疇的深刻變革，同時也引發了海洋測繪學科結構內涵、功能任務、理論技術等多方位的改變，并得到拓展完善，逐步形成了具有鮮明特色的學科體系。現代海洋測繪正朝著信息化智能化融合新階段轉型，服務內容由航海保障、海圖服務、數據服務為主向信息服務、知識服務、決策服務方向發展。

本文在梳理海洋測繪學科建設與體系分類基礎上，參考《中國大百科》《測繪詞典》《測繪學名詞》等辭書海洋測繪學科架構設置，結合當前海洋測繪領域理論、技術、 *** 與裝備新發展，歸納了現代海洋測繪學概念與主要研究方向，設計了海洋測繪學科體系架構，分析了海洋測繪各專業構成、術語定義、研究目的意義與研究內容，旨在為了解海洋測繪學科發展概貌、厘清學科內涵外延、把準學科目標任務，促進專業知識學習應用提供理論支持與有益借鑒。

學科特點分析

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多年來，眾多學者為探索海洋測繪的基本理論、研究 *** 、學科體系、技術體系和應用工程付出了艱辛的努力，并不斷將研究成果總結和凝練出來供社會共享，為海洋測繪科學技術的進步發展做出了重要貢獻。

海洋測繪學顧名思義是海洋測量學與海圖制圖學的統稱，通常定義為研究以海洋水體和海底為對象所進行的測量和海圖編制理論與 *** 的學科。早期的海洋測繪學科只有海道測量和海圖制圖兩個學科分支。20世紀80年代后，在海道測量學的基礎上，出現了海洋重力測量、海洋磁力測量、海洋大地測量、海洋遙感測量、海洋工程測量等技術，逐步形成了海洋測量理論技術體系，海洋測量的術語開始被廣泛使用。幾乎在同時，國內外海圖制圖技術已全面進入數字化階段，海圖產品也擺脫了以單一紙質海圖為主的形式，出現了數字海圖和紙質海圖并行發展的新局面。

海洋測繪學是一門有著悠久歷史并正在飛速發展中的學科。特別是近年來，隨著全球導航衛星系統(GNSS)、遙感(RS)、地理信息系統(GIS)以及大數據、云計算、移動互聯、智能處理、模擬仿真等技術在海洋測繪領域的深度應用，使海洋測繪突破了傳統海道測量的時空局限，為海洋測繪定位控制、感知探測、數據分析、信息應用等理論技術帶來了新動能，使海洋測繪步入以GNSS＋RS＋GIS＋Acoustics＋Smart“5S”技術為典型代表的現代海洋測繪新階段。基于“天基、空基、岸基、海基、潛基”五位一體海洋調查測量平臺的建設應用，增強了深遠海、極地乃至全球海域實施海洋測量的能力，信息采集將向立體化、綜合化、精細化方向發展。

水上水下一體化移動測量系統、機載雙頻激光測量系統、多波束測深系統、海洋重力儀、海洋磁力儀、聲學底質探測儀、聲速剖面儀、北斗高精度海洋定位終端、水下綜合定位系統等大批具有自主知識產權海洋測繪裝備的研制生產，加速了海洋測繪裝備國產化進程。一系列海洋測繪數據分析處理軟件的研發應用，顯著提高了數據處理效率和成果質量精度，信息處理將向標準化、并行化、智能化方向發展。建立了數據庫驅動的一體化海圖生產體系，具備數字海圖、紙質海圖、航海書表、航海通告等產品數字化生產能力，符合國際標準的電子海圖系統研制工作取得重大進展，產品生產將增量化、定制化、國際化方向發展。數字海洋系統的建設及海洋地理信息共享平臺的開發，實現了海量、多源、異構海洋環境數據的集成與共享，信息應用將向可視化、 *** 化、社會化方向發展，海洋測繪學已發展成為高度集成現代科技廣泛服務國民經濟與國防建設之所需、最富現代氣息而飽含高新科技的一門學科。

現代的海洋測繪學，應當理解為關于海洋、江河、湖泊、毗鄰陸地區域與地理空間分布有關的各種幾何、物理、人文及其隨時間變化信息采集、處理、分析、管理、表達、更新、發布和應用理論與技術的綜合性學科。其基本目標是揭示海洋及其毗鄰陸地各種地理要素的空間分布、相互聯系及其變化規律，為地球與海洋形狀確定、地殼與板塊運動研究、海洋與地震監測預報等科學任務，以及海上交通運輸、海洋權益維護、海洋經濟開發、海洋工程建設、海洋環境保護、海洋軍事活動等實用任務提供海洋基礎地理信息保障與服務。

按照上述海洋測繪學科的概念定義與目標定位，海洋測繪在作業環境、理論技術、研究內容、 *** 手段等方面與陸地測繪相比，概括起來具有以下特點：①作業環境的動態性。受海風、海流、海浪、海洋潮汐等海洋氣象和海洋水文等環境因素影響，大多為動態測量，難以重復觀測。②探測對象的非通視性。通常人眼無法通視海底，難以應用光學攝影等手段探測海底信息；常用的聲波等探測手段，在探測信息的系統性完整性還難以與陸地測量相比。③技術手段的多樣性。可利用天基(衛星等)、空基(飛機、飛艇等)、岸基(車載、單兵與固定站等)、海基(艦船、艦艇等)、潛基(潛艇、潛器、潛標與海底等)立體化海洋測量探測平臺技術探測多元海洋地理信息。④測量內容的綜合性。海洋測量涵蓋水深地形、地貌、底質、礙航物、重磁、水文等多種觀測要素，需要多種儀器設備配合施測。⑤測繪對象的擴展性。海洋測繪對象內容和覆蓋范圍逐步由近海淺水區域向大洋深海區域發展；測繪精度與可靠性比以往要求更高；成果應用從服務航行安全要求為主，發展到獲取多種專題信息并建立各類海洋信息模型，由二維靜態向多維動態轉變。⑥成果表達的獨特性。海圖產品在投影、表示方式、綜合原則、比例尺、分幅編號、圖廓整飾等方面與陸圖存在明顯差異，海圖不僅要突出海部要素的表示，同時又要表示與航行安全相關的陸部和水文等要素。⑦測繪產品的現勢性。為保證艦船安全航行，需要定期對海圖進行航海通告改正，并配套編制出版航路指南、航標表等航海書表，與海圖配合使用。⑧海洋測繪的國際性。全球海域精細海洋測繪信息的感知獲取正向國際(或組織)合作的方向發展；測繪標準與成果應用也從滿足國內局地化向國際社會化開放共享的方向發展。

按照學科建設的目標任務，現代海洋測繪學通常圍繞以下幾個方面開展深入研究：①海洋測量基準。高精度、連續、動態海洋大地、重力、磁力等測量基準建立、維持與應用，建立陸海統一的海洋(含海岸、海島礁與海底)大地控制網，構建海域重力異常數值模型，精化海洋大地水準面，創建海面地形、平均海面和深度基準面模型，探索海陸無縫垂直基準的實現途徑。②海洋定位。研究海岸、海面、水下等動態測量平臺高精度無線電定位、衛星定位及長基線、短基線、超短基線聲學定位等。③海洋探測。聲納、激光、可見光、雷達等測量與成像技術應用，高分辨率海岸地形、海底地形底質、海洋重力磁力等要素測量，探測數據與圖像精細化處理。④海洋測繪產品制作。海圖等測繪系列產品設計和制作，海洋測繪信息化生產體系構建，數字海圖、電子航海圖技術與產品高性能按需快速服務，海洋測繪產品國際標準化、國家標準化。⑤海洋地理信息工程。海洋測繪數據庫建設，多用途海洋地理信息系統研制、海洋測繪信息 *** 化服務。⑥海洋測繪裝備。星載、機載、船載、車載和水下有人/無人探測平臺、設備、測量系統及數據處理軟件研制，海洋測繪數據管理、產品制作分發與信息應用服務等軟硬件系統。

海洋測繪學作為測繪科學技術學科在海洋領域的延伸，與大地測量學、攝影測量學、地圖制圖學、工程測量學、地理學等有著一脈的傳承，又因其研究范圍與對象受海洋動態環境影響及作業條件局限，決定了其理論、技術與 *** 具有較強的獨特性、綜合性與復雜性，并與物理學(水聲學、光學、電磁學等)、海洋學(海洋地球物理學、海洋物理學、潮汐學)、航海學、水文學、地質學、天文學以及遙感技術、電子技術、信息技術、海洋工程技術、交通運輸工程技術等有著密切關聯與學科交叉集成。隨著現代科學技術的發展，對海洋研究的逐步深入，海洋測繪學在側重服務航海安全保證為主要目的日臻完善的基礎上，拓展了與地球科學(海洋科學)、環境科學、信息科學、計算機科學、軍事學的滲透應用以及地球空間信息科學融合研究，正處于構建智慧海洋的關鍵期以及加快建設海洋強國的攻堅期。

按照國家標準GB/T 13745－2009《學科分類與代碼》中相關分類標準，目前將學科分類定義到一、二、三級，共設62個一級學科、676個二級學科、2382個三級學科。用三位數代碼代表一級學科，五位數代碼為二級學科，七位數代碼為三級學科(專業)。海洋測繪學科(代碼為42050)隸屬測繪科學技術一級學科(代碼為420)，與大地測量技術(代碼42010)、攝影測量與遙感技術(代碼42020)、地圖制圖技術(代碼42030)、工程測量技術(代碼42040)、測繪儀器(代碼42060)5個二級分支學科共同構成測繪科學技術學科。

而對于海洋測繪學科，從學科研究對象、內容、理論、技術、 *** 等維度來看，海洋測繪學科是測繪科學技術學科在海洋領域的拓展應用，同時兼具海洋學科的特點，并與其他多個學科深度融合相互影響。按照國家標準的學科分類，測繪科學技術學科及海洋測繪學科的體系架構見圖1。

圖1 學科體系架構示意圖(國標分類)

從圖1可以看出，海洋測繪二級學科下的海洋大地測量(代碼4205010)、海道測量(代碼4205035)、海洋工程測量(4205045)、海圖制圖(4205050)等三級學科，其研究內容、理論技術與上一級設置的大地測量技術(代碼42010)、攝影測量與遙感技術(代碼42020)、地圖制圖技術(代碼42030)、工程測量技術(代碼42040)4個二級學科相互重疊，并幾乎完全涵蓋上一級學科的全部內容。此外，在地球科學一級學科(代碼170)設置了大地測量學二級學科(代碼17035)、地圖學(代碼17040)以及海洋科學(代碼17060)，與目前的測繪科學技術一級學科下設置的學科分類之間存在交叉現象與疊置問題，需要對其進行調整優化。

在教育部2018年頒布的《學位授予和人才培養學科目錄》中，將測繪學科與技術學科(代碼為0816)列為一級學科，下設了大地測量學與測量工程(代碼為081601)、攝影測量與遙感(代碼為081602)、地圖制圖學與地理信息工程(代碼為081603)3個二級學科，也只是將海洋測量學科內容歸入大地測量學與測量工程(代碼081601)中，未將海洋測繪學科其他內容進行列類明確。另外，按照中國圖書分類法編制的《測繪學專業分類表》(第二版)中，將測繪學分為一般性問題(類號P20)、普通測量學、地形測量學(類號P21)、大地測量學(類號P22)、攝影測量學與測繪遙感(類號P23)、測繪儀器(類號P24)、專業測繪與工程測量(類號P25)、地籍學(類號P27)、地圖制圖學(類號P29)8個類目，雖然加強了海洋測繪學科的相關內容，如在大地測量學(類號P22)中設置海洋測量學(類號P229)類目，新增“島礁與海岸帶測量”1個三級類目以及“海洋測量基準”等7個四級類目，但在海洋測繪學科體系的完整性以及類目架構的科學性等方面尚待優化。

在現代測繪科學技術發展層面，傳統的測繪學正向近代地理空間信息學演變，已形成為一門利用航天、航空、地面、海洋、水下平臺獲取地球及其外層空間目標物的形狀、大小、空間位置、屬性及其相互關聯的學科，使人們能夠快速、實時和連續不斷地獲取有關地球及其外層空間環境的大量幾何與物理信息，因此測繪科學技術學科研究范圍與研究內容較傳統學科內涵大為擴展。

通過梳理分析國家標準GB/T 13745－2009《學科分類與代碼》相關測繪科學技術學科內容，結合現代測繪科學技術發展目標與任務拓展需求，突出體系設計前瞻性、融合性與專業性原則，對測繪科學技術學科布局與知識體系基于測量對象(或空間范圍)進行重新進行設計：①將測繪科學技術一級學科劃分為陸地測繪、海洋測繪、深空(或稱宇宙)測繪(包括月球、火星等星體及宇宙空間)、測繪科學技術其他學科4個二級學科；②把測繪儀器納入陸地、海洋、深空(宇宙)測繪二級學科下面，設置為三級學科；③在陸地測繪、海洋測繪、深空(宇宙)測繪3個二級學科下設置大地測量技術、攝影測量與遙感技術、地圖制圖技術、工程測量技術等三級學科。

按照上述思路，在參考《中國大百科》《測繪詞典》《測繪學名詞》等辭書測繪學科條目設置內容基礎上，充分考慮海洋測繪學科內涵定義以及外延拓展，對現有海洋測繪學科結構內容進行增刪調整：①將海洋聲速測量(代碼4205030)、海底地形測量(代碼4205040)納入海道測量(代碼4205035)專業中；②增加海洋遙感測量、海洋專題測量、海洋測繪儀器3個專業；③將海圖制圖(代碼4205050)更名為海圖制圖與海洋地理信息工程；④由于目前海道測量專業學科(代碼4205035)中包含海洋水文觀測專業，而海洋躍層測量(代碼4205025)是海洋水文觀測學科的一個研究方向，因此刪除海洋躍層測量學科。

鑒于海洋測繪學為二級學科，考慮到下設的三級學科應充分體現專業特點，并便于對專業方向賦予特定代碼，因此本文未按傳統分類把海洋測繪學細分為海洋測量學與海圖制圖學，而是統一將海洋大地測量、海洋重力測量、海洋磁力測量、海道測量、海洋工程測量、海洋專題測量、海洋遙感測量、海圖制圖與海洋地理信息工程列為海洋測繪學科下屬的三級專業。另外，考慮到海洋測繪學科研究范疇包含軍事海洋測繪相關內容，故本文未專門設置軍事海洋測繪相關學科專業。

經過上述優化調整，設計了海洋測繪二級學科的體系框架，并在沿用原國標分類代碼的基礎上，對下設的三級專業分支代碼重新編排，構建的學科體系框架見圖2。

圖2 海洋測繪學科體系框架示意圖(本文設計)

重新設計的海洋測繪學科(代碼為42050)，由海洋大地測量(代碼為4205010)、海洋重力測量(代碼為4205015)、海洋磁力測量(代碼為4205020)、海道測量(代碼為4205025)、海洋工程測量(代碼為4205030)、海洋專題測量(代碼為4205035)、海洋遙感測量(代碼為4205040)、海圖制圖與海洋地理信息工程(代碼為4205050)、海洋測繪儀器(代碼為4205060)、海洋測繪其他學科(代碼為4205099)10個三級專業，其下分別包含多個技術研究方向。

如前所述，海洋測量學是海洋測繪學的重要組成。通常海洋測量學的定義是：對海洋和江河湖泊及其毗鄰陸地地理空間要素的幾何性質和物理性質進行準確測定和描述的綜合性學科。其任務是測量有關水域的地理空間幾何與物理要素，進行海區資料調查，為編制海圖、編寫航路指南和海洋科學研究提供基礎資料。海洋測量學由海洋大地測量、海洋重力測量、海洋磁力測量、海道測量、海洋工程測量、海洋專題測量、海洋遙感測量等專業(技術群)構成。

1、海洋大地測量

建立海洋測量平面和高程基準體系與維持框架，研究海底、海面空間形態及其時空變化規律與物理機制理論與技術。主要內容包括建立海洋大地控制網，實施控制測量(建立海洋測量平面與高程控制、加密海控點)，海洋(海岸、水面、水下)高精度定位，測定平均海面、海面地形和海洋大地水準面等，為海洋測量定位、艦船精確導航、海洋劃界、海洋工程設計與施工提供控制基礎，并為研究地球物理和地球形狀提供各種數據。

2、海洋重力測量

測定海域重力加速度值理論與技術，為研究地球形狀和地球內部構造、探查海洋礦產資源、保障航天和戰略武器發射等提供海洋重力場資料。海洋重力測量主要有海底重力測量、船載海洋重力測量、航空海洋重力測量與衛星海洋重力測量4種 *** 。

3、海洋磁力測量

利用磁力儀測定海洋表面及其附近空間地磁場強度和方向理論與技術。以海底巖石和沉積物的磁性差異為依據，通過觀測研究海域地磁場強度的空間分布和變化規律，可探明區域地質特征，為尋找海底鐵磁性礦物、石油、天然氣等礦產資源，探明水下沉船、海底管道電纜等目標特征，艦艇安全航行和正確使用水中武器提供地磁背景場信息。海洋磁力測量主要有海底磁力測量、船載海洋磁力測量、航空海洋磁力測量與衛星海洋磁力測量4種 *** 。

4、海道測量

以測定地球水體、水底及其鄰近陸地的幾何與物理信息為主要目的測量調查理論和技術，用于編制航海圖、發布航海參考資料，提供水域基礎地理信息。主要服務于船舶航行安全和海上軍事活動，并為國家經濟發展、國防建設和科學研究等提供水域和相鄰陸域地理和物理基礎信息。國際海道測量組織(IHO)將海道測量定義為測量和描述海洋及沿岸地帶地貌特征的應用科學分支，主要用于導航及其他海洋目的或活動，如海上活動、海洋研究、環境保護及預報服務等。按照測量區域通常分為港灣測量、沿岸測量、近海測量、遠海測量、以及內陸水域的江河湖泊測量、港口航道測量等。主要測量內容包括水位觀測、海岸地形測量、海底地形測量(包含水深測量和海底地貌測量)、海底底質測量、助航標志測定、航行障礙物探測(掃海測量)、海洋水文觀測、海洋聲速測量、海區資料調查等。

5、海洋工程測量

海洋工程建設勘察設計、施工建造和運行管理階段的測量理論與技術。為海洋工程建設提供精確的數據和地形圖，保障工程選址正確，按設計要求施工，并進行有效的管理和維護。主要包括勘察測量、施工測量、變形觀測等。按區域可分為海岸工程測量、近岸工程測量和深海工程測量等；按類型可分為海港工程測量、海底構筑物測量、海底施工測量、海洋場址測量、海底路由測量、海底管線測量、水下目標探測、疏浚工程測量、吹填工程測量、施工定位測量、水下基槽施工測量、水工變形測量、跨海橋梁測量與泥沙測量等。

6、海洋專題測量

針對國民經濟建設或國防建設某一專項工程需求開展海洋測量調查理論與技術。為利用、開發、保護海洋與維護海洋 *** 等提供基礎支撐。主要包括領海基點測量、海洋劃界測量、海域使用測量、兵要地志調查與海籍測量等內容。

7、海洋遙感測量

遠距離感知與測量海洋(與海岸)目標物質形狀、大小、位置、性質及相互關系理論與技術。通過聲、光、電、磁等探測儀器，獲取海岸、水體、海底等目標對電磁波、聲波的輻射或反射信號，處理并轉換為可識別的數據、圖形或圖像，從而揭示所探測對象的性質及變化規律，用于地形(海岸地形、海面地形、海底地形)、海面和水下物體目標等要素探測。根據遙感搭載平臺不同可分為航天遙感、航空遙感、海岸(地面)遙感、海面遙感與水下遙感等；根據技術性質可分為可見光遙感、多光譜遙感、高光譜遙感、紅外遙感、微波遙感、海洋聲波遙感與激光遙感等。

8、海圖制圖與海洋地理信息工程

研究海圖編制、出版、更新以及海洋空間地理信息存儲、處理、分析、管理及應用的理論、 *** 和技術。根據不同應用需要，研究如何利用海上實測成果和其他制圖資料制作各種海圖產品、建立相應的海洋地理信息應用系統，以數字、圖形和圖像方式，科學、抽象、概括地反映海洋及其毗鄰陸地各種地理要素的空間分布、相互聯系、空間關系及其動態變化，為海上交通運輸、海洋資源開發、海洋工程建設、海上軍事活動和海洋科學研究等提供海洋地理信息。研究內容主要包括：①海圖學總論。研究海圖特點、功能用途、內容形式，海圖分類，海圖符號系統和內容表示 *** ，數字制圖理論 *** ，制圖綜合原理，海圖資料分析、評價和利用，海圖生產管理、使用和更新，以及海底地名學與海圖學史等。②海圖數學基礎。主要研究海圖投影概念，各種投影原理和變形特性，投影選擇和變換，海圖比例尺、坐標系、基準面等。③海圖編制。設計與制作海圖出版原圖的技術。包括海圖編輯設計、制圖綜合、數據轉繪、海圖符號和色彩設計、海底地貌立體表示等。④海圖集設計。按某種主題統一設計一定數量海圖系統匯編的技術。包括主題內容選擇、表達，以及排版和裝幀等內容。⑤海圖出版。研究海圖繪制、制版、印刷、裝幀以及數字海圖加密、封裝、分發等全過程的理論和工藝技術。⑥海圖更新。根據海區最新資料修正海圖內容的技術。目的是保持海圖的現勢性，客觀反映海區情況。⑦海圖應用。研究海圖分析、評價、閱讀 *** ，海圖量算等。⑧海洋地理信息工程。包括實現海洋地理時空數據獲取、清洗、組織、挖掘、分析、查詢、仿真等功能，建立各種數字模型和專題數據庫，研制海洋地理信息系統及虛擬地理環境等產品，開展海洋地理信息標準化、可視化、 *** 化、智能化服務等。

9、海洋測繪儀器

海洋測繪業務專用的載體、設備、器材和軟件系統的統稱。應用于實施海洋、內陸水域和沿岸陸地測量，海圖與航海資料編制、印刷復制和分發，應急測繪保障的各項活動。通常由海洋測量設備、海圖制圖設備和測量設備載體三部分組成。①海洋測量設備主要包括定位設備、地形、地貌、底質、重磁等各種地理要素探測設備，驗潮儀、聲速儀、涌浪濾波補償器等輔助測量設備以及相關的軟件系統。②海圖制圖設備主要包括制圖資料處理、海圖編制作業、海圖制印等設備系統。③測量設備載體包括海洋測量船(艇)、無人測量船、測量飛機、無人機、水下潛器以及岸基測量平臺等。

現代科學技術的發展加速了海洋測繪學科的變革，海洋強國戰略的實施推動了海洋測繪學科的進步。現代海洋測繪學科朝著體系結構完整性、理論技術先進性、內容方向廣泛性、應用服務社會性等方向發展。本文在系統梳理與研究分析當前測繪學科分類問題基礎上，提出了基于測繪對象的學科分類思路，按照學科相關性與專業性特點對測繪學科進行了優化，設計了海洋測繪學科體系架構，并根據海洋測繪學科體系分別對各專業概念內涵與研究重點進行歸納總結，全面展示了海洋測繪學科方向與研究重點，可為海洋測繪學科建設發展提供支撐，并可為專業機構從事學科分類研究與標準制定提供借鑒，為各類高校人才培養學科設置與分類管理提供參考。

本文下一步將陸續按照海洋測量學、海圖制圖與海洋地理信息工程、海洋測繪儀器3個專業分支，分別對各分支學科體系與相關知識要點予以展開描述，希望對加強海洋測繪學科建設、提升海洋測繪科技素養以及推動海洋測繪事業發展有所幫助。