“十三五”期间，我国构建了大地测量基准试验验证系统，取得了许多重要理论与技术成果，突破了海底基准站位设计、制造、布放、标校和维护等关键技术，自主研发了稳固、抗压、防腐、防拖的双信标基准方舱，解决了海底基准方舱放得稳、待得久、测得准的核心关键技术，成功研制了深海导航定位基准核心装备，海底空间基准信标适应6000m水深工作环境，实现了我国海底空间基准核心装备与技术“从无到有”的重大突破。构建的水下弹性PNT模型实现了深海海底基准站的分米级静态定位和米级导航定位。
一、海底大地测量基准理论研究
“十三五”期间，我国在海洋大地测量理论研究方面取得了丰硕的成果，扩大了我国在大地测量与导航领域的国际影响力，突破了海底大地控制网设计、建立与维护一系列关键技术，构建了水上水下陆海无缝大地测量基准技术体系，在《中国科学》、《测绘学报》、JournalofGeodesy等国内外权威期刊累计发表SCI、EI论文100多篇，产生了广泛的学术影响。同时构建了虑及海洋地质、水文环境的海底基准站勘选准则，优化设计了海面-海底“双对称”控制网型，改善了海底控制网的精度和可靠，还开展了全球海洋重力场模型构建和陆海统一大地水准面模型研制工作，这有利于提升我国的海洋国土资源调控能力和陆海统筹能力，对促进海洋资源科学、合理地分配与使用，以及推动海洋经济快速、有序、可持续发展具有重要现实意义。
1、海底方舱
考虑到中国大部分海域水深不超过4000m，全球大部分海域水深不超过7000m，为了适应大部分海床深度布放，海底基准点装置应能承受6000m以上水深压力，如此可用于绝大部分海域的海底大地基准网建设。
海底基准点方舱一般选择不锈钢或钛合金等高强度耐压防腐材料，并附加稳定基座设计。此外，深海基准点方舱需要考虑防海底时变流场和海底沉积物的影响，于是整体结构应采用溢流设计和稳定坐底设计；浅海基准点方舱还需要考虑防拖拽设计，于是应采用溢流型防拖拽结构，避免人为或其他因素破坏。整体结构设计时，为了减少与海水密切接触的插件数量，应采用穿舱件设计以提高可靠性。由于整体结构组装后体积较大，需采用分离式标准结构装配组成，能够有效节省空间，提升海上作业效率。
2、选址及勘测
海底大地基准站的站址尤为关键。由于海底环境复杂，极易造成基准站失稳，导致海底大地基准网失 准，进而影响水下导航定位精度。为此，海底大地基准站的站址选择一般遵循大范围（面）局部区域布 放点（点）的总原则，需要开展桌面研究和现场勘测等工作，涉及到海底地形、地貌、底质、水文、声学等 观测技术。
现场勘测采用多波束测深系统（Multi-beam Echo Sounder System）、侧扫声呐仪（Sidescan sonar）、浅地层 剖面仪（Sub-bottom Profiler）等高分辨声学探测系统，利用高频和低频声呐，对目标海域进行全覆盖水深、 海底地形地貌测量、工程地质调查和水文环境调查，查明目标海域的详细环境信息。
3、海底基准点建设等级
海底基准网建设应该按用户对基准点点位精度要求进行分级，海底基准精度分厘米级网、分米级网和米级网，不同精度对应不同应用。
1）厘米级海底基准网主要用于海底地壳运动监测，例如美国的海底大地网重复精度北方向0.9cm、东方向3.9cm；
2）分米级网主要服务于海底油气工程和海底光缆铺设等工程；
3）米级以上网主要为水下PNT提供基准。
依据电力供应方式，海底基准点又可分为有缆基准点和无缆基准点。
1）有缆基准点通过电缆进行供电和光缆进行信息传输，可长期连续工作和进行大量信息传输；
2）无缆基准点靠电池供电，工作次数有限，可定期复测，通常每年1~2次，例如，日本建立的海底大地基准网每年观测2次。
4、海底基准点网型
如果仅考虑水下PNT服务，则需要根据水下载体自带惯性导航设备的误差累积情况，设计基准点组的相隔距离，建成接力型海底大地基准网。若载体自带惯性导航设备的精度为 0.1%，最大容许误差为100m，则在水下航道上声纳基准点组相距应小于100km，以便及时标校水下载体的惯导误差，实现水下载体的精确定位；如果水下潜器的导航最大容许误差为500m，则航道上相距500km就应该设置基准点组。
还要考虑各基准点组的可观测性和几何结构。在可观测条件下，一般3个声纳信标点即可确定水下潜器的三维位置，如此等边三角形应该是最优构型；如果考虑到时间同步需要，则至少4个必要的基准点和1个冗余基准点构成最简网型，则等边五边形应该是最优网型；实践中往往采用一个基准站作为主站，其余基准站作为辅站，构成基准站组，主站置于中间，辅站成四边形布置。对于特定区域的水下PNT应用需求而言，海底大地基准网可通过对上述基本网型进行扩展或加密实现。
5、观测和定位误差
海底大地基准网必须与国家陆地大地基准网构成一个整体，陆地大地基准网与海底大地基准网之间必须进行联测，从而实现陆地大地基准到海底大地基准网的精密传递。这种基准传递联测包含了空中无线电信号和水下声学信号的观测，需要顾及这两类观测的误差传递特性。海底基准点定位的原理是利用海面已知点(类似于卫星星座)与海底声纳信标装置之间的几何测距交会计算海底基准点的三维坐标。
海面已知点一般采用GNSS确定其GNSS接收机天线相位中心的位置，再通过精密工程测量方法测定的GNSS天线到换能器偏差参数和载体姿态观测, 将GNSS天线坐标归算到换能器信标中心位置，然后通过换能器到海底基准点的距离计算海底信标的三维位置。显然，这种传递式定位的主要误差来自于测量船航迹测定误差、GNSS天线到换能器偏参数测量误 差、姿态测量误差以及声学测距误差。
参考文献
1、海洋大地测量基准与水下导航_中国科学院_2022.06
2、https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_8080888
3、走向深海,发展自立自强的海底大地测量基准_鲍李峰2024
4、海底大地基准建设技术及其研究进展_刘炎雄2022
5、我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望_杨元喜2017
6、海底大地基准建立与维持理论与实践_薛树强
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