Батиметрия - Bathymetry

Батиметрия дна океана с отображением континентальных шельфов (красный) и срединно-океанических хребтов (желто-зеленый)

Батиметрия (/бəˈθɪмəтря/) - исследование подводной глубины дно океана или же дно озера. Другими словами, батиметрия - это подводный эквивалент гипсометрия или же топография. Название происходит от Греческий βαθύς (ванна), "глубокий",[1] и μέτρον (метрон), "мера".[2] Батиметрический (или гидрографический ) карты обычно создаются для обеспечения безопасности надводного или подводного плавания и обычно показывают рельеф морского дна или местность в качестве контурные линии (называется контуры глубины или же изобаты) и выбранные глубины (зондирование), а также обычно обеспечивают поверхность навигационный Информация. Батиметрические карты (более общий термин, когда безопасность мореплавания не имеет значения) могут также использовать Цифровая модель местности и методы искусственного освещения для иллюстрации изображаемых глубин. Глобальная батиметрия иногда комбинируется с данными топографии, чтобы получить Глобальная модель помощи. Палеобатиметрия это изучение прошлых подводных глубин.

Измерение

Первая печатная карта океанской батиметрии, составленная с использованием данных USS Дельфин (1853).

Первоначально батиметрия включала измерение океан глубина через глубинное зондирование. Ранние методы использовали заранее отмеренные тяжелые веревка или трос, опущенный через борт корабля.[3] Этот метод измеряет глубину только в особой точке за раз и поэтому неэффективен. Он также зависит от движений корабля и течений, отклоняющих линию от истинного значения, и поэтому не является точным.

Данные, используемые сегодня для создания батиметрических карт, обычно поступают с эхолота (сонар ) установленный под или над бортом лодки, "посылающий" луч звука вниз на морское дно или от дистанционного зондирования ЛИДАР или системы LADAR.[4] Время, которое требуется звуку или свету, чтобы пройти через воду, отразиться от морского дна и вернуться к эхолоту, сообщает оборудованию о расстоянии до морского дна. LIDAR / LADAR-съемки обычно проводятся с помощью бортовых систем.

Морское дно топография недалеко от Желоб Пуэрто-Рико
Сегодняшний день земной шар батиметрия (и альтиметрия ). Данные из Национальные центры экологической информации с Цифровая модель местности TerrainBase.

С начала 1930-х годов для составления батиметрических карт использовались однолучевые эхолоты. Сегодня, многолучевые эхолоты (MBES), которые используют сотни очень узких смежных балок, расположенных веерообразно. валок обычно от 90 до 170 градусов в поперечнике. Плотно упакованный массив узких отдельных балок обеспечивает очень высокую угловое разрешение и точность. В целом, широкая полоса обзора, зависящая от глубины, позволяет судну картировать больше морского дна за меньшее время, чем однолучевой эхолот, за счет меньшего количества проходов. Лучи обновляются много раз в секунду (обычно 0,1–50 Гц в зависимости от глубины воды), что позволяет ускорить лодку при сохранении 100% покрытия морского дна. Датчики ориентации позволяют корректировать положение лодки. крен и тангаж на поверхности океана, а гирокомпас предоставляет точную информацию о курсе для корректировки судна рыскание. (В большинстве современных систем MBES используется интегрированный датчик движения и система определения положения, которая измеряет рыскание, а также другую динамику и положение.) Установленный на лодке спутниковая система навигации (GPS) (или другая глобальная навигационная спутниковая система (GNSS)) позиционирует результаты зондирования относительно поверхности земли. Профили скорости звука (скорость звука в воде как функция глубины) водяного столба с учетом преломления или «изгиба лучей» звуковых волн из-за неоднородных характеристик водяного столба, таких как температура, проводимость и давление. Компьютерная система обрабатывает все данные, корректируя все вышеперечисленные факторы, а также угол каждого отдельного луча. Затем полученные результаты зондирования обрабатываются вручную, полуавтоматически или автоматически (в некоторых случаях) для создания карты местности. По состоянию на 2010 г. генерируется ряд различных выходных данных, включая подмножество исходных измерений, которые удовлетворяют некоторым условиям (например, наиболее репрезентативные вероятные зондирования, самые мелкие в регионе и т. д.) или интегрированные Цифровые модели местности (ЦМР) (например, регулярная или нерегулярная сетка точек, соединенных в поверхность). Исторически выбор измерений был более распространен в гидрографический приложения при построении ЦМР использовались для инженерных изысканий, геологии, моделирования потоков и т.д. 2003–2005 гг. В гидрографической практике стали более широко применяться ЦМР.

Спутники также используются для измерения батиметрии. Спутниковый радар отображает глубоководную топографию, обнаруживая небольшие изменения уровня моря, вызванные гравитационным притяжением подводных гор, хребтов и других масс. В среднем над горами и хребтами уровень моря выше, чем над абиссальными равнинами и желобами.[5]

в Соединенные Штаты то Инженерный корпус армии США выполняет или заказывает большинство исследований внутренних судоходных путей, в то время как Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) выполняет ту же роль для океанских водных путей. Данные прибрежной батиметрии доступны по адресу: NOAA Национальный центр геофизических данных (NGDC),[6] который теперь объединен с Национальные центры экологической информации. Батиметрические данные обычно относятся к приливной вертикали. данные.[7] Для глубоководной батиметрии это обычно средний уровень моря (MSL), но большинство данных, используемых для морских карт, ссылаются на средний нижний уровень воды (MLLW) в американских съемках и на самый низкий астрономический прилив (LAT) в других странах. Много других данные используются на практике 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 - одно из основных направлений современной гидрография, и основной компонент в обеспечении безопасной перевозки грузов по всему миру.[3]

STL 3D модель Земли без жидкой воды с 20-кратным увеличением высоты

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ βαθύς, Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, Греко-английский лексикон, на Персее
  2. ^ μέτρον, Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, Греко-английский лексикон, на Персее
  3. ^ а б Одри, Ферлонг (7 ноября 2018 г.). «NGA объясняет: что такое гидрография?». Национальное агентство геопространственной разведки через YouTube.
  4. ^ Олсен, Р. К. (2007), Дистанционное зондирование с воздуха и космоса, SPIE, ISBN  978-0-8194-6235-0
  5. ^ Турман, Х. В. (1997), Вводная океанография, Нью-Джерси, США: Колледж Прентис Холл, ISBN  0-13-262072-3
  6. ^ NCEI-Батиметрия и рельеф
  7. ^ NCEI - Модели рельефа побережья

внешняя ссылка