8.1.9 海洋测绘
随着我国“海洋强国战略”、“一带一路战略”和“海上丝绸之路战略”的实施，海洋测绘作为海上活动的“先头兵”在技术、装备等方面遇到了前所未有的机遇和挑战。武汉大学测绘学科在国家大战略需求以及生产和科研单位需求的驱动下，紧跟国际海洋测绘领域的最新进展，在海洋大地测量、高精度高分辨率海底地形地貌信息获取、海洋潮汐和潮流、水下导航和定位、海底(浅表层)底质探测和分类等领域开展了相关研究，具体研究进展如下所述。
1.海洋大地测量及水下导航定位
开展了全球重力场模型、卫星重力及海洋卫星测高技术的研究，突破了地面重力数据与卫星重力数据最优联合及超大规模快速稳定解算等关键技术，研制了我国首个720阶WDM2001模型。在中国近海及领海海域构建了2'×2'的重力异常数值模型，模型精度达到3～5 mgal；确定了中国近海陆海统一基准数字高程模型，取得了优于5 cm精度；确定了全球海域2'×2'平均海平面高模型序列，精度优于4 cm；研究了近六十年全球海平面变化特征，量化了海平面变化趋势及其主要贡献因素，反演并构建了全球海底地形数值模型；建立了15'×15'全球海洋潮汐模型；解决了精密区域大地水准面确定的多项理论和技术难题，实现了“GNSS+大地水准面”的现代高程测量三维一体化技术体系和作业新模式，实现了传统高程基准建立和维持模式的根本性转变，推进了我国现代测绘基准建设进程。
2.高精度海底地形地貌获取技术
为解决传统潮位减水深的单波束(多波束)作业模式中面临的工作量大、动吃水实时测定精度偏低、风浪和船体操纵等引起的船姿问题、潮位模型误差实际影响难以准确估计等问题以及综上导致的测深成果精度偏低问题。提出了集GNSSRTK/PPK/PPP、测深、测姿和海洋无缝垂直基准转换等技术于一体的高精度测深技术，以及多信息融合技术的数据处理技术。一体化解决了测深和潮位信息的获取问题，无需顾及动吃水和潮位模型误差，最大限度地削弱了船姿的影响，在航即获得所需坐标系和垂直基准下的测点平面和垂直解。这种一体化高精度测深系统和作业模式，显著提高了测深效率和成果精度，并得到了海事、航道、水文等生产单位的广泛测试和应用，已被写入《水运工程测量规范》。
为了获得高质量的侧扫声呐条带图像，研究了侧扫声呐原始观测数据的解码、Ping回波强度的转换和编码、瀑布图形成、斜距改正、AVG改正、各种畸变改正处理和地理编码方法、相邻条带特征及镶嵌方法，形成了较为完备的侧扫声呐条带图像处理方法体系。为了解决测量中因为船速、航向变化等带来的Ping间孔隙度较大、传统均值插补方法带来的底质图像分布不均匀等问题，提出基于底质变化一致性的横向和纵向插补方法，实现了侧扫声呐图像像素的合理插补、图像对底质变化的一致性反映以及高质量侧扫声呐条带图像的获取。
3.潮汐潮流信息获取及处理
针对远距离潮位获取困难和潮位模型误差对测深影响显著、隐蔽且难以消除问题，提出了基于GNSS的走航/锚定潮位测量方法、基于潮汐频谱特征的潮位提取方法，走航和锚定潮位提取中截止频率的选取原则，100km范围内取得了优于±8cm的潮位精度，克服了传统验潮及潮位模型的不足，为精密测深瞬时起算基准确定提供了全新的解决方案。(https://www.daowen.com)
为解决大流速、高落差水域水位无法获取的难题，研制了一套基于多传感器集成的浮球漂流水位测量系统，提出了水位最优提取算法，取得了优于5cm的测量精度，实现了复杂水文条件下水位的高精度获取。
针对远距离平均海平面/深度基准面确定困难这一难题，提出了基于GNSS锚定潮位的平均海平面/深度基准面确定方法，并给出了适合不同情况下的、完备的传递模型。100 km范围内，实现了优于6.5 cm的平均海平面/深度基准面传递精度，为远距离海洋垂直基准的精确确定提供了新的方法。
受外部磁场(或铁质测量船)、底质流动及仪器性能等因素影响，ADCP设备自身难以为流速测量提供准确的方位和船速基准，从而降低了ADCP测量精度并限制了其自身应用。为此，借助外部传感器，通过设备布设、参数计算和替换等研究，给出了一种ADCP流速精确测量和数据处理方法，提高了ADCP流速测量精度，增强了其应用范围。
针对传统潮流分析方法对感潮河段走航ADCP数据实施潮流分离表现出的不足，开展了基于梯度训练法的径向基函数潮流分离方法，解决了传统潮流分析方法要求时序数据长、潮流分离实施复杂问题，以及基于贪婪拟合法的径向基函数潮流分离算法存在的节点数无法确定、过度拟合导致结果不稳定等难题，在徐六泾断面取得了较好的潮流径流分离精度。
4.海底(浅地层)底质探测及分类
为了获取反映海底底质特征的回波，研究了多波束回波强度的AVG改正方法，提出了AR曲线建模法和AR曲线聚类改正法；研究了样本选取方法，并给出样本寻优法；研究了样本特征挑选原则，给出了基于主成分分析的特征选取方法；开展了分类方法研究，针对传统基于单一分形维数进行底质分类存在近似底质分类可靠性不高的问题，提出了顾及分形维数、空隙特征和多重分形的多特征海底底质分类方法，显著提高了相似底质的识别度，分类可靠性从传统的80%提高到90%以上。
针对现有浅地层剖面图像中层界人工划分方法效率低、准确度不高缺陷，提出了基于图像处理技术的层界自动划分和提取方法。根据回波强度时序的变化特点，提出了基于灰度突变的层界粗提取方法和实施原则；然后根据浅地层底质结构变化的渐进性和连续性，提出了基于拓扑理论的层界精提取和追踪方法；最后，实现了层界的自动追踪和准确提取。将该方法应用于实践，实现了层界划分的自动化，取得了与钻孔取芯相同的界层划分精度。
在层界划分的基础上，研究了层界间底质变化与回波强度变化之间的关系模型，结合钻孔数据，借助前述底质监督分类方法，实现了浅表层底质分类以及三维底质分布图的构建。