Батиметрическая карта
Батиметрическая карта — это тип изарифмической карты , на которой изображены подводная батиметрия и физико-географические особенности океанского и морского дна. [ 1 ] Их основная цель — предоставить подробные контуры глубины топографии океана, а также размер, форму и распределение подводных объектов.
Топографические карты отображают высоту над землей ( топографию ) и дополняют батиметрические карты. Батимерические карты отображают глубину с помощью серии линий и точек через равные интервалы, называемых глубины изобатами ) (разновидность горизонталей . Замкнутая форма со все более мелкими фигурами внутри может указывать на океанскую впадину, подводную гору или подводную гору, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается глубина по мере продвижения внутрь. [ 2 ]
Батиметрические исследования и карты связаны с наукой океанографией , особенно морской геологией , подводной инженерией или другими специализированными целями.
Батиметрические данные, используемые для создания карт, также можно преобразовать в батиметрические профили , которые представляют собой вертикальные сечения объекта.
История
[ редактировать ]Древний Египет
[ редактировать ]Использование батиметрии и разработка батиметрических карт восходят примерно к 19 веку до нашей эры, в Древнем Египте . Изображения на стенах гробниц, такие как резные барельефы Дейр аль-Бахри , выполненные по заказу царицы Хатшепсут в 16 веке до нашей эры, показывают древних мореплавателей, использующих длинные тонкие шесты в качестве измерительных шестов для определения глубины реки Нил и ее дельты . [ 3 ]
Древняя Греция
[ редактировать ]Первые письменные отчеты и картографированные записи зондирования появились только через 1000 лет после того, как египтяне начали зондировать и картировать Нил. Греческий историк Геродот пишет о зондировании на глубине 66 футов устья Нила в дельте реки. Он пишет о том, что поднималась желтая грязь, похожая на ту, которая откладывалась во время ежегодных наводнений. [ 4 ] Эти отчеты показывают повышенную осведомленность древних мореплавателей о региональных глубинах и характеристиках морского дна и демонстрируют, что открытия в области батиметрии и использования батиметрических карт значительно продвинулись вперед.
Древний Рим
[ редактировать ]В Новом Завете рассказывается о промерах, сделанных во время кораблекрушения Павла на острове Мальта в Книге Деяний . Глава 27, стихи 27-44. [ 5 ] рассказать об опыте:
27 "...когда нас гоняли по Адрии, около полуночи корабельщики подумали, что они приближаются к какой-то стране";
28 И вымерили, и нашли двадцать сажен; и, пройдя немного дальше, вымерили еще раз, и нашли пятнадцать сажен.
29 «Тогда, опасаясь, чтобы мы не упали на камни, бросили с кормы четыре якоря…»
39 «И когда настал день, они не узнали земли...»
40 «И, взяв якоря, они отдались морю… и направились к берегу».
41 И, попав на место, где сходились два моря, посадили корабль на мель; и передняя часть прилипла и осталась неподвижной, а задняя часть разбилась под напором волн.
В стихе 39 говорится, что «они не знали земли», что указывает на то, что их знания о море были получены из опыта других, а также из воспоминаний о том, что они были там раньше. Направления плавания, называемые периплом, действительно существовали в первом веке нашей эры, что давало общие конфигурации побережья. Коммерчески доступные карты морских глубин и окружающего побережья не будут доступны еще почти тысячу лет.
Ранний современный период
[ редактировать ]До этого момента батиметрические карты были редкостью, поскольку моряки продолжали полагаться на тяжелые веревки и свинцовые гири для измерения глубины и составления карт открытого океана. Незначительные успехи в съемке и составлении карт глубины океанов произошли за 200 лет, прошедших с тех пор, как Колумб отплыл в Америку . В 1647 году Роберт Дадли опубликовал атлас « Dell’Arcano del Mare » («Тайны моря»). Его работа намного превосходила все, что было опубликовано ранее, с картами и диаграммами, построенными в проекции Меркатора , а также содержала некоторые из первых карт, показывающих напечатанные глубины на Атлантическом побережье Северной Америки. Его публикация послужила основой для будущих мореплавателей и изобретателей для продолжения разработки новых и изобретательных способов создания высококачественных карт и обзоров озер и океанов мира.
Сравнение с гидрографической картой
[ редактировать ]Батиметрическая карта отличается от гидрографической карты тем, что целью является точное представление подводных особенностей, а безопасная навигация требованием к гидрографической карте является .
Гидрографическая карта скроет реальные особенности и представит упрощенную версию, помогающую мореплавателям избежать подводных опасностей.
Объединение батиметрической карты и топографической карты
[ редактировать ]В идеальном случае соединение батиметрической карты и топографической карты одного масштаба и проекции одного и того же географического района будет бесшовным. Единственная разница будет заключаться в том, что значения начнут увеличиваться после пересечения нуля на заданном моря уровне . на топографической карте Таким образом, горы имеют самые большие значения, а самые большие глубины на батиметрической карте имеют самые большие значения.
Проще говоря, батиметрическая карта предназначена для того, чтобы показать сушу, если бы вышележащие воды были удалены точно так же, как и топографическая карта.
В гидрографии
[ редактировать ]Батиметрические исследования являются частью науки гидрографии . Они немного отличаются от исследований, необходимых для создания гидрографических продуктов в их более ограниченном применении и проводимых национальными и международными агентствами, которым поручено создавать карты и публикации для безопасного судоходства. Этот картографический продукт точнее назвать навигационной или гидрографической картой с сильным уклоном в сторону представления важной информации по безопасности.
Батиметрические исследования
[ редактировать ]
Первоначально батиметрия предполагала измерение глубины океана посредством зондирования глубины . Ранние методы использовали заранее измеренную тяжелую веревку или трос, спускаемую через борт корабля. [ 6 ] Этот метод измеряет глубину только в особой точке за раз и поэтому неэффективен. Он также зависит от движений корабля и течений, смещающих линию от истинной, и поэтому не является точным.
Данные, используемые сегодня для создания батиметрических карт, обычно поступают от эхолота ( сонара ), установленного под или над бортом лодки, «направляющего» звуковой луч вниз на морское дно, или от систем дистанционного зондирования LIDAR или LADAR. [ 7 ] Количество времени, необходимое звуку или свету, чтобы пройти через воду, отразиться от морского дна и вернуться к эхолоту, сообщает оборудованию о расстоянии до морского дна. Исследования LIDAR/LADAR обычно проводятся с помощью бортовых систем.
С начала 1930-х годов для составления батиметрических карт использовались однолучевые эхолоты. Сегодня обычно используются многолучевые эхолоты (MBES), в которых используются сотни очень узких соседних лучей (обычно 256), расположенных веерообразно с полосой обзора обычно от 90 до 170 градусов в поперечнике. Плотно упакованная матрица узких отдельных лучей обеспечивает очень высокое угловое разрешение и точность. В целом, широкая полоса обзора, зависящая от глубины, позволяет лодке составить карту морского дна за меньшее время, чем однолучевой эхолот, совершив меньшее количество проходов. Лучи обновляются много раз в секунду (обычно 0,1–50 Гц в зависимости от глубины воды), что позволяет увеличить скорость лодки при сохранении 100% покрытия морского дна. лодки Датчики ориентации позволяют корректировать крен и наклон на поверхности океана, а гирокомпас предоставляет точную информацию о курсе для коррекции отклонения судна от курса . (В большинстве современных систем MBES используется интегрированный датчик движения и система положения, которая измеряет рыскание, а также другую динамику и положение.) Установленный на лодке Глобальная система позиционирования (GPS) (или другая глобальная навигационная спутниковая система (GNSS)) позиционирует зонды относительно поверхности земли. Профили скорости звука (скорость звука в воде как функция глубины) толщи воды корректируют преломление или «изгиб лучей» звуковых волн из-за неоднородных характеристик толщи воды, таких как температура, проводимость и давление. Компьютерная система обрабатывает все данные, корректируя все вышеперечисленные факторы, а также угол каждого отдельного луча. Результаты зондирования затем обрабатываются вручную, полуавтоматически или автоматически (в ограниченных случаях) для создания карты местности. По состоянию на 2010 год [update] генерируется ряд различных выходных данных, включая подмножество исходных измерений, которые удовлетворяют некоторым условиям (например, наиболее репрезентативные вероятные измерения, самое мелкое в регионе и т. д.) или интегрированные цифровые модели местности (DTM) (например, обычная или нерегулярная сетка точек, соединенных в поверхность). Исторически выбор измерений был более распространен в гидрографических приложениях, в то время как построение ЦММ использовалось для инженерных изысканий, геологии, моделирования потоков и т. Д. Начиная с c. В 2003–2005 гг . ЦММ стали более широко применяться в гидрографической практике.
Спутники также используются для измерения батиметрии. Спутниковый радар составляет карту глубоководной топографии, обнаруживая тонкие изменения уровня моря, вызванные гравитационным притяжением подводных гор, хребтов и других масс. В среднем уровень моря выше над горами и хребтами, чем над абиссальными равнинами и впадинами. [ 8 ]
В Штатах Соединенных Инженерный корпус армии США выполняет или заказывает большинство исследований судоходных внутренних водных путей, а Национальное управление океанических и атмосферных исследований (НОАА) выполняет ту же роль в отношении океанских водных путей. Данные прибрежной батиметрии доступны в NOAA Национальном центре геофизических данных (NGDC). [ 9 ] который теперь объединен с Национальными центрами экологической информации . Батиметрические данные обычно относятся к приливно-отливным вертикальным данным . [ 10 ] Для глубоководной батиметрии это обычно средний уровень моря (MSL), но большинство данных, используемых для морских карт, относятся к среднему нижнему отливу (MLLW) в американских исследованиях и самому низкому астрономическому приливу (LAT) в других странах. многие другие данные На практике используются , в зависимости от местности и приливного режима.
Занятия или карьера, связанные с батиметрией, включают изучение океанов, горных пород и минералов на дне океана, а также изучение подводных землетрясений или вулканов. Проведение и анализ батиметрических измерений является одной из основных областей современной гидрографии и фундаментальным компонентом обеспечения безопасной перевозки грузов по всему миру. [ 6 ]
См. также
[ редактировать ]- Гидрографическая / морская карта - Топографическая карта морской территории и прилегающих прибрежных регионов.
- Общая батиметрическая карта океанов - общедоступная батиметрическая карта мирового океана.
- Список картографических проекций
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Батиметрическая карта» . Британская энциклопедия . Проверено 17 декабря 2019 г.
- ^ «батиметрия» . Национальное географическое общество . 24 марта 2011 г. Проверено 17 декабря 2019 г.
- ^ Хамден, Мохаммад Ханиф; Доктор Дин, Ами Хасан (31 июля 2018 г.). «Обзор развития гидрографической съемки в сторону техники эллипсоидной съемки» . Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде . 169 (1): 012019. doi : 10.1088/1755-1315/169/1/012019 . ISSN 1755-1315 .
- ^ «История NOAA - инструменты торговли / съемка и картографирование / зондирующий столб до морского луча» . www.history.noaa.gov . Архивировано из оригинала 17 декабря 2019 г. Проверено 17 декабря 2019 г.
- ^ «Деяния 27» . www.churchofjesuschrist.org . Проверено 17 декабря 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Одри, Ферлонг (7 ноября 2018 г.). «NGA объясняет: что такое гидрография?» . Национальное агентство геопространственной разведки на YouTube .
- ^ Олсен, Р.К. (2007), Дистанционное зондирование из воздуха и космоса (PDF) , SPIE, ISBN 978-0-8194-6235-0
- ^ Турман, Х.В. (1997), Вводная океанография , Нью-Джерси, США: Колледж Прентис Холл, ISBN 0-13-262072-3
- ^ «Батиметрия и глобальный рельеф» . www.ngdc.noaa.gov . Национальные центры экологической информации NOAA . Проверено 8 июля 2022 г.
- ^ «Модели прибрежных возвышенностей» . www.ngdc.noaa.gov . Национальные центры экологической информации NOAA. 15 сентября 2020 г. Проверено 8 июля 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Средство просмотра батиметрических данных от NCEI NOAA
- Задание с трехмерной батиметрической картой: введение в морскую карту
- «Самое раннее издание батиметрической карты океанического бассейна. Мэтью Фонтейн Мори опубликовал эту карту в 1853 году в своей книге «Объяснения и направления плавания для сопровождения карт ветра и течения…». Библиотека фотографий NOAA.
- Общая батиметрическая карта океанов (GEBCO)
- Батиметрические исследования Геологической службы США
- История батиметрии и батиметрических карт , заархивировано 17 декабря 2019 г. в Wayback Machine.
- Веб-просмотрщик батиметрии для Северной Америки, Европы и Австралии
