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海洋測量船是一種能夠完成海洋環境要素探測、海洋各學科調查和特定海洋參數測量的船隻。凡是能夠完成海洋空間環境測量任務的艦船,均可稱為海洋測量船。早期的測量船僅僅完成單一的海洋水深測量,主要用於保障航道安全。隨著社會的進步和科學技術的發展,海洋測量從單一的水深測量拓展到海底地形,海底地貌,海洋氣象,海洋水文。地球物理特性,航天遙感和極地參數測量。現代海洋調查船綜合作業能力很強,不同學科、不同專業領域的任務互相交叉並存,在完成主要使命任務的平台上,同時也具備相當的通用海洋參數測量能力。

海洋測量船是一種能夠完成海洋環境要素探測、海洋各學科調查和特定海洋參數測量的船隻。凡是能夠完成海洋空間環境測量任務的艦船,均可稱為海洋測量船。早期的測量船僅僅完成單一的海洋水深測量,主要用於保障航道安全。隨著社會的進步和科學技術的發展,海洋測量從單一的水深測量拓展到海底地形,海底地貌,海洋氣象,海洋水文。地球物理特性,航天遙感和極地參數測量。現代海洋調查船綜合作業能力很強,不同學科、不同專業領域的任務互相交叉並存,在完成主要使命任務的平台上,同時也具備相當的通用海洋參數測量能力。

1 海洋測量船 -海洋測量船的發展簡史

早期的海洋測量船是應海上航行運輸安全的需要而產生的,世界上第一艘海洋測量船是英國海軍用「挑戰者」號軍艦改裝的,於1872~1876年首次進行環球海洋測量,其測量成果在當時產生了巨大的影響。 
  為了更有效地交流、應用海上航行安全信息,推動海洋測量事業的發展,首屆國際海道測量大會於1919年6月在英國的倫敦召開。1921年建立國際海道測量局(IHB)以後,基本上每隔5年召開1次國際海道測量大會。會議交流測繪成果資料和最新探測技術,介紹最新海洋測量船的創新技術,大大刺激了各海洋國家建造新型測量船的積極性。 
  二戰期間,由於戰爭的影響,測量船的建造一度處於停滯狀態。戰爭結束后,由於世界經濟的復甦及航海事業的發展,美國海軍率先推出了海洋測量船的中長期建造規劃。二次大戰前,測量船主要是由海軍其他輔助艦船改裝的;二次大戰後,人們發現,測量船作業成果不僅是航行安全的可靠保障,更是海上作戰環境偵察、尖端武器試驗、海洋資源開發和科學研究考察的寶貴資料。因此,美國、蘇聯、英國和日本都針對專門任務大力建造各種測量船。 
  50~60年代建造的測量船大都功能單一,測量範圍以近海為主。從70年代美國海軍作戰部長發布「藍皮書」開始,海洋戰略競爭的範圍擴展到全球。到90年代,美國海軍又發布了「白皮書」,把作戰範圍延伸到世界各國的沿岸海域。圍繞著世界海洋競爭戰略的變化,各國主體測量船的建造噸位也由1000噸、3000噸向5000噸發展,特殊艦船甚至超過萬噸;使命功能由專項單一發展到多項綜合,作業方式由人工手動變為自動化操作,測量範圍由近海擴大到全球海域,探測空間由平面拓展到立體全方位。 
  現代海洋測量船有堅固的船體,較高的適航性、穩定性、耐波性和變速航行操縱性,具備全球海域的續航力與自給力。多數採用柴油機動力裝置,特殊測量船配置電力推進系統。為了保證測量效果,多數測量船都裝有自動舵、側推裝置、可調距螺旋槳和減搖鰭,動力部分實施浮筏和減振降噪工程。測量船都裝備有先進的全球導航定位系統,有足夠面積的試驗室。測量船的核心機構是綜合測量系統,由各種先進的測量設備、控制系統和處理系統組成。視任務需要還可搭載直升機、深潛器、探空器、專用測量艇、測量浮標,完成全要素測量任務。

2 海洋測量船 -海洋測量船的分類

按照任務劃分,海洋測量船主要包括海道測量船、海洋調查船,科學考察船、地質勘察船、航天測量船、海洋監視船、極地考察船等。 
  海道測量船 
  這是一種最傳統的測量船,按測量工作範圍可分為沿岸、近海、中遠海測量船及航標測量船。沿岸測量船的作業範圍在沿岸海域和航道,測量水深一般在100米以內,測量船噸位大都在100噸左右,主要完成航道水深測量、排查水下障礙物和其他有關航行安全的作業。近海測量船的測量範圍在200海里以內,測量水深一般在1000米以內,噸位一般為600~2000噸。由於作業空間較大,除水深測量外,還可以完成海底地形、海底地貌、海洋磁力和海洋重力測量。中遠海測量船的測量範圍是全球海域,測量水深超過11000米,噸位在3000噸以上,比較典型的是5000噸。中遠海測量船的抗風能力為12級,續航力大於12000海里,自給力超過60天。它有足夠的空間搭載海洋測繪、海洋氣象、海洋水文、地球物理和其他特定任務的測量裝備,能夠在全球任何海域完成全要素的測量任務。 
  海洋調查船 
  現代的海洋調查船和海洋測量船的作業裝備基本相同,只是海洋調查船的核心任務是海洋環境監測。因此,它的調查測量系統布局和科學家的編製是按照海洋水文、海洋氣象、海洋物理和其他海洋環境的測量要求進行設計的。主要完成海洋水溫、鹽度、海流、波浪、潮汐、海洋氣溫、濕度、大氣波導、風速、風向、紅外等海洋環境,以及海底底質,重力、磁力等海洋物理參數的測量。 
  科學考察船 
  它與海洋測量船和海洋調查船的功能布局基本相同,只是增加了海洋生物和科研專項實驗室,具備更長的自給力,擁有海洋生物採集器等特殊科研裝備。早期的科學考察船為追求操作空間,多選擇雙體船型。美國海軍「海斯」號是其中的傑出代表,它標準排水量3420噸,主尺度75.1×22.9×7.3米,經濟航速15節,續航力7500海里,自給力20天,乘員70人(含25名科學家)。 
  地質勘察船 
  它與海洋測量船、海洋調查船的功能布局基本相同,核心任務是海洋資源開發,測量對象是地球物理信息。它通常具有很強的拖曳作業能力,主要是操作龐大的拖曳地震系統,獲取豐富的地質資源信息,同時具有深海海底表層底質取樣和近海鑽井取樣的能力。 
  航天測量船 
  它的主要任務是跟蹤和遙測各種中、遠程導彈、衛星和飛船,精確測定其落點,回收彈頭錐體、衛星儀器數據艙和飛船座艙等。航天測量船的活動範圍大,工作時間長,所以噸位比較大。目前世界上在航的航天測量船的排水量基本上是1~5萬噸級,續航力為16000~20000海里,自給力高達90天以上。航天測量船的顯著特點是裝載龐大的航天測量系統,直徑9米、12米和25米的對空搜索和遙測遙感雷達天線林立,是航天測量船最明顯的外部標誌。導航、通訊、控制指揮等系統都集中了各專業的前沿技術,核心的遙感測量系統、信息處理分析系統更是應用了尖端技術。 
  當前只有中、美、俄、法等國建造了航天測量船,其中美國最多(先後有23艘)。但俄羅斯「尤里·加加林」號航天測量船規模最大、最負盛名。該船為常規船型,滿載排水量53500噸,主尺度231.6×31×8.5米,經濟航速18節,續航力20000海里,自給力210天。共有船員136人(另有212名科學家),實驗室86間,裝備有探空雷達、衛星通信、穩定控制、導航定位和數據處理等八大系統。 
  海洋監視船 
  它用于海洋聲學環境監測,主要測量手段是拖曳聲學線陣列。為了降低測量的背景雜訊,海洋監視船採用電力推 
  進,特殊情況下也採用蓄電瓶供電。海洋監視船的測量成果主要用于軍事上反潛、探潛和敵我目標識別。 
  極地考察船 
  它是執行特定海域環境調查和科學研究的測量船,具有抗禦超低溫惡劣環境和破冰作業的能力,強大的後勤補給系統能夠支持極地考察的長期作業。極地考察船是具有破冰能力的綜合測量船,隨船搭載有極地考察和建站必需的工程機械、運輸工具和各種支援設備。俄、美、加、日等國擁有,俄羅斯的數量最多,日本的功能最全。日本於1982年建成「白瀨」號南極考察船,該船為單體破冰型,滿載排水量17600噸,主尺度134×28×9.3米,經濟航速15節,續航力20000海里,自給力38天,乘員230人(含60名科學家)。船上設有海洋測繪、水文氣象、水聲物理、地質生物等多種學科的研究室,配有絞車和起重設備,可搭載2架CH-53運輸機、1架OH-6偵察機和1000噸極地建站物資。 
  綜合測量船 
  隨著現代測量船、調查船和考察船的綜合效益日益提高,它們之間的專業功能相互覆蓋、差別越來越小,於是出現了綜合測量船。美國海軍T-AGS60系列測量船是當代最具代表性的綜合測量船。1993~2000年,美國海軍相繼建成下水6艘(T-AGS60~T-AGS65)。該船採用常規船型,滿載排水量5300噸,主尺度為75.1×22.9×7.3米,經濟航速16節,續航力10000海里,自給力60天。船上有總面積370米2的海道測量、水文氣象、水聲物理、海洋生物等實驗室,配有2艘專業測量艇和1艘深海作業遙控潛水器。該船的綜合測量系統由美國海軍和羅德島大學聯合設計,後者還編寫操作軟體。 

3 海洋測量船 -海洋測量船的技術特點

      與軍事鬥爭密切相關 
  航海事業發展的初期,各個國家都把航海安全的使命賦予行動有效的軍事部門。從1921年至今,歷屆的國際海道測量組織的主席和局長共計48人,有42人是美國、英國等西方國家的海軍中將、少將。當前國際海道測量組織成員國中,有62.5%的國家註冊的主管部門是國防部和海軍。由於涉及到國家安全,各國之間的測量成果交流均經過海軍審定。儘管測量船的作業成果可以廣泛地應用于海洋資源開發、海洋環境保護和科學考察領域,但第一位的仍然是服務于軍事鬥爭。測量船的設計、建造和技術配置,主要是針對海上作戰和尖端武器的發展需要。 
  綜合作業能力強 
  經過幾十年的海上測量,各海洋國家都把國家沿岸淺海領域的海洋環境搞得清清楚楚,沒有必要重複測量,於是功能單一、技術落後的小型測量船相繼淘汰。21世紀是海洋世紀,海洋資源開發、環境調查、科學考察和相關的軍事活動都由近海向遠海擴展,對測量船的建造提出了新的技術要求。另外由於科學技術的進步,在有限的測量平台上有可能集中多種專業的測量設備,單船的綜合作業能力得到提高。一艘綜合測量船一個航次下來,可以同時獲取海洋測繪、海洋氣象,海洋水文、地球物理和科學考察等不同領域的多項成果,效益相當於多艘功能單一專業船的總和。目前,各個海洋國家的測量船的數量逐年減少,單船的綜合作業能力卻是日益提高,總噸位變化不大。截止到2006年2月,78個成員國在國際海道測量組織註冊的測量船總噸位已經超過3億噸。近10年的造船年鑒(1996~2005)統計表明:在世界各國新建造的測量船中,3000噸以上的綜合測量船超過83%。 
  高技術密集 
  現代科學技術的發展使得大量高新技術融入綜合測量系統,使測量船的工作效益直線上升,主要體現在:①測量精度不斷翻升。海上測量要素的定位精度由70年代的l海里躍升到90年代的100米,到目前,衛星差分定位精度已達分米級;海底地貌測量的解析度可達15厘米,淺層剖面的測量解析度已達厘米級:②作業效率成倍提高。過去單波束測深儀一次航行只能取得一條測線,現在的多波束測深系統可同時發射200多個波束,信息獲取量提高了200多倍;③開發出新的海洋要素。從70年代開始,海洋重力、海洋磁力、海底地形、海底地貌、聲學分層測流、雷達分層測風和大氣波導等新興測量項目不斷湧現;④綜合測量系統智能化控制各測量設備同步作業、協調操作過程的自動化流水作業、實時處理測量數據、現場提交成果資料,因此大大縮短了測量周期,測量成果的質量也不斷提高。 

4 海洋測量船 -海洋大國測量船的發展

      美國 
  美國擁有的海洋測量船型號多、技術新。50年代末以後,美國海軍建造了20多艘海洋測量船,比較著名的是3251噸的「托馬斯·格·湯普森」級、3420噸的「海斯」號和12000噸的「領海」號。它們的主要特點是專業實驗室多,工作面積達370米2以上;自動化程度高,電子設備齊全,甲板設備配套。80年代中期,美國海軍加快了戰場準備和海道測量的發展速度。繼1989~1994年短期內裝備了6艘現代化測量船(USNS系列)之後,又迅速在2年時間內建造了6艘更先進的5000噸級中遠海測量船(T-AGS 60~65)。每艘船上都裝備了淺海回聲測深儀、深海回聲測深儀、海底淺層剖面儀、淺海多波束系統、深海多波束系統、多普勒聲學測流儀、側掃聲吶、全球定位系統、遙控潛水器、重力儀、磁力儀等20多種海洋測量設備和多個測量工作站,可以詳盡準確地探測海底地形、海底地貌、海底淺層剖面、海底表層底質等多種戰場要素。測量系統的綜合能力很強,多數以海洋測量和水文調查為主,同時在一些中型以上的測量船上還配置有海洋生物、海洋特性等專項調查設備。美國海洋與大氣管理局還有一些小船,可以機動地安裝各種測量設備,執行指定的專項任務。此外,美國海軍在航空母艦上也裝有先進的測量設備。 
  英國 
  英國皇家海軍的海洋測量船噸位比較小,主要以1000噸以上的近海測量船為主(如「羅巴克」系列)。但測量設備多而全、處理功能很強,處理機和工作站多是美國HP系列,測深儀、側掃聲吶、剖面儀等測量設備都是英國產品。最近幾年,英國皇家海軍的測量船噸位越來越大。1996年建造的13300噸級「斯科特」號測量船每年可工作300天,船底安裝了超大規模的換能器陣,可以詳盡地探測水下的多種物理、水文參數,同時具有破冰能力。1998年7月止,皇家海軍又連續建造了3艘現代測量船,全部採用新型測量系統,最新一艘是5129噸的「耐力A171」號。這充分表明了英國發展全球海域測量的戰略意圖。 
  俄羅斯 
  俄羅斯的測量船較多,幾乎每兩三年就造l艘;而且噸位也比較大,例如6600~9100噸的AKADMIK系列、9920 
  噸的KRYLDB號、7500噸的ABKHAZYA級。近期也建造中等噸位的測量船,像3422噸「西伯利亞柯夫」級,但不是主流。俄羅斯大型測量船常年保持全球海域活動,海洋作業的項目是綜合性的,主要有海洋測量、救生、地質、氣象、水文,生物和化學等方面。測量設備的數量多,但戰技指標和功能一般、更新周期長,不如美、日等國先進。 
  日本 
  日本非常重視海洋測量對海洋經濟的推動作用,海洋測量船數量很多、建造速度很快。它們長年在海上測量,經常出沒在中國的中遠海區。測量船的噸位居中,像3500噸的「白鳳」號、3800噸的「白嶺」號、3048噸「拓洋」號、2200噸的「昭洋」號等。裝備的測量設備都很先進,而且更新速度快,全世界最先進的測量設備的第一個用戶幾乎都是日本。測量儀器種類多,主要圍繞著資源開發的水深和地質要素。目前,日本已出版了1:20萬和1:50萬的大陸架海底地形圖。日本無論是在測量船隊的數量上,還是在最新的測量技術上,都努力保持海洋大國的地位。 
  除上述5國外,法、德、荷、意等國也都不斷推出新型遠海綜合測量船。發達國家頻繁的海洋測量活動喚醒了全世界海洋國家,它們紛紛意識到海洋資源和海洋國土關係到國家和民族的生存。近兩年來,巴西、阿根廷、委內瑞拉、西班牙、希臘、土耳其、印度、印尼、紐西蘭等國,都以較快的速度裝備了1000~6000噸級新型測量船,測量設備比較新穎,活動的範圍也比較廣泛。 

5 海洋測量船 -測量船的技術發展趨勢

      綜合功能越來越強 
  近代科學技術的發展,帶動測量調查設備技術性能的迅速提高。不同領域的探測手段可以相通,基本上是水聲、激光、紅外、電磁和機械等幾大類,所以綜合調查系統可以在不同領域取得顯著效益,實現一船多能。發達國家首先意識到綜合測量系統的突出效益,紛紛把投資重點轉向調查測量系統的研製和發展。在80年代,海洋測量船調查測量系統和船體建造經費的比例為0.05:1,90年代上升為0.25:1,當前發達國家的建造比例為1:1、2:1,重要的測量船甚至超過5:1。由於綜合功能的迅速膨脹,各專業功能之間相互覆蓋、界線逐漸消除。一艘現代的綜合測量船,又是綜合調查船、資源勘探船、科學考察船、環境監察船和電子偵察船,未來的測量船在專業功能覆蓋上向著「萬能」的方向發展。 
  測量質量全面提高 
  近代科學技術的發展造就了高性能的測量調查設備,最直接的效益就是測量數據的精度、密度、成功率,有效率、覆蓋範圍等成倍提高。由於數字化、智能化和網路技術的發展,測量系統的集成更加科學、有效。操作過程的自動化水平不斷提高,測量項目的操作向著「可視、可控」的方向邁進,測量工作周期大大縮短。測量數據的處理方法不斷更新,質保體系日益健全,測量質量得到全面提高。現代的調查測量成果在各個不同的應用領域內,都產生了前所未有的經濟效益和軍事效益。 
  建造先進測量平台 
  過去建造測量船強調的是測量系統設備要適應船體平台,設計中船體必需的部分安排就緒后,剩餘的空間才加裝測量設備,或者直接用貨船和交通船改裝成測量船。現代造船技術的發展,優先圍繞測量使命的技術要求,配套展開設計建造。例如通過調整船體結構,優化測量環境;選擇合適的推進方式,降低工作部位的背景雜訊;開展電磁兼容設計,提高電磁接收信號的靈敏度;實施主機/輔機的減振降噪技術,提高信噪比;進行聲學兼容設計,消除同類聲學設備之間的相互干擾。總之,測量船的新型建造技術,將測量系統和運載船體結合成為一個有機的整體,船體平台的每一項技術進步都使調查測量系統直接受益。
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