Гидрографические исследования - Hydrographic survey

Для более широкого освещения этой темы см. Гидрография.
Ностальгический очерк гидрографических съемок 1985 г. Аляска.
Нептун, частная исследовательское судно основанный в Чикаго, Иллинойс.

Гидрографические исследования наука об измерении и описании характеристик, которые влияют на морское судоходство, морское строительство, дноуглубление, морская разведка нефти /морское бурение нефтяных скважин и сопутствующие мероприятия. Особое внимание уделяется измерениям, береговой линии, приливам, течениям и течениям. морское дно и затопленные препятствия, связанные с ранее упомянутыми видами деятельности. Период, термин гидрография используется как синоним для описания морской картография, который на заключительных этапах гидрографического процесса использует необработанные данные, собранные в ходе гидрографических съемок, в информацию, используемую конечный пользователь.

Гидрография собирается в соответствии с правилами, которые различаются в зависимости от принимающего органа. Традиционно проводится судами с линия зондирования или эхо, исследования все чаще проводятся с помощью самолетов и сложных электронных сенсорных систем на мелководье.

Организации

Национальная и международная морская гидрография

Основная статья: Гидрографический офис

Гидрографические офисы произошли от военно-морского наследия и обычно находятся в национальных военно-морских структурах, например, в Испании. Instituto Hidrográfico de la Marina.[1] Координация этих организаций и стандартизация продукции добровольно объединены с целью улучшения гидрографии и безопасного судоходства. Международная гидрографическая организация (МГО). IHO публикует стандарты и спецификации.[2] затем следуют его государства-члены, а также меморандумы о взаимопонимании и соглашения о сотрудничестве.[3] с интересами гидрографической съемки.

Результат такой гидрографии чаще всего можно увидеть на морских картах, публикуемых национальными агентствами и требуемых Международной морской организацией (ИМО),[4] Безопасность жизни на море (СОЛАС)[5] и национальные правила, которые должны иметься на судах в целях безопасности. Эти диаграммы все чаще предоставляются и используются в электронной форме в соответствии со стандартами МГО.

Гидрографические исследования, проведенные негосударственными агентствами

Государственные организации ниже национального уровня проводят или заключают контракты на гидрографические исследования вод в пределах своей юрисдикции как с внутренними, так и с контрактными активами. Такие опросы обычно проводятся национальными организации либо под их контролем, либо в соответствии со стандартами, которые они одобрили, особенно когда используется для целей создания и распространения диаграмм или дноуглубление государственных вод.

В Соединенных Штатах существует координация с Национальным набором данных гидрографии при сборе и публикации обзоров.[6] Государственные экологические организации публикуют гидрографические данные, относящиеся к их предназначению.[7]

Гидрографические изыскания частными организациями

Коммерческие организации также проводят масштабные гидрографические и геофизический геодезические изыскания, в частности, дноуглубительные работы, морское строительство, разведка нефти, буровая промышленность. Промышленные предприятия прокладывают подводные кабели связи[8] или власть[9] требуют подробных обследований кабельных трасс перед установкой и все чаще используют оборудование для получения акустических изображений, которое ранее использовалось только в военных целях, при проведении обследований.[10] Существуют специализированные компании, у которых есть как оборудование, так и опыт для заключения контрактов как с коммерческими, так и с государственными организациями для проведения таких исследований.

Компании, университеты и инвестиционные группы часто финансируют гидрографические исследования общественных водных путей до освоения территорий, прилегающих к этим водным путям. С сюрвейерскими фирмами также заключаются контракты на проведение изысканий в поддержку проектных и инженерных фирм, с которыми заключены контракты на крупные государственные проекты.[11] Частные изыскания также проводятся перед дноуглубительными работами и после их завершения. Компании с большими частными причалами, доками или другими сооружениями на береговой линии регулярно обследуют свои объекты и открытую воду возле своих объектов, как и острова в районах, подверженных переменной эрозии, например, на Мальдивах.

Гидрографические исследования краудсорсингом

Краудсорсинг также входит в гидрографические исследования с такими проектами, как OpenSeaMap,[12] TeamSurv и АРГУС. Здесь суда-добровольцы записывают данные о местоположении, глубине и времени с помощью своих стандартных навигационных инструментов, а затем данные подвергаются последующей обработке для учета скорости звука, приливов и других поправок. При таком подходе нет необходимости в конкретном исследовательском судне или в профессионально квалифицированных геодезистах, которые должны быть на борту, поскольку опыт заключается в обработке данных, которая происходит после того, как данные загружаются на сервер после рейса. Помимо очевидной экономии затрат, это также дает возможность непрерывного обследования местности, но недостатком является время на набор наблюдателей и получение достаточно высокой плотности и качества данных. Хотя иногда точность составляет 0,1–0,2 м, этот подход не может заменить тщательного систематического обследования там, где это необходимо. Тем не менее, результаты часто более чем достаточны для многих требований, когда съемка с высоким разрешением и высокой точностью не требуется или недоступна.

Методы

Выводные линии, измерительные опоры и однолучевые эхолоты

История гидрографических съемок восходит к плавание.[13] На протяжении многих веков гидрографические исследования требовали использования выводных тросов - тросов или тросов с отметками глубины, прикрепленных к свинцовым грузам, чтобы один конец опускался на дно при опускании через борт корабля или лодки, - и измерительных столбов, которые были полюсами. с отметками глубины, которые можно было перебросить через борт, пока они не коснулись дна. В любом случае измеренные глубины необходимо было считывать вручную и записывать, как и положение каждого измерения относительно нанесенных на карту контрольных точек, определяемых трехточечным методом. секстант исправления. Этот процесс был трудоемким и занимал много времени, и, хотя каждое отдельное измерение глубины могло быть точным, даже тщательная съемка на практике могла включать только ограниченное количество измерений зондирования относительно исследуемой области, неизбежно оставляя пробелы в покрытии. между одиночными зондированиями.[13]

Однолучевой эхолоты и толстомеры начали поступать в эксплуатацию в 1930-х годах, которые использовали сонар для измерения глубины под судном. Это значительно увеличило скорость сбора данных зондирования по сравнению с возможной с помощью направляющих линий и измерительных полюсов, позволяя собирать информацию о глубинах под судном в серии линий, расположенных на определенном расстоянии. Тем не менее, он разделял слабость более ранних методов, заключающуюся в отсутствии информации о глубине для участков между полосами морского дна, которые судно зондировало.[13]

Проволочная съемка

В 1904 году в гидрографию были введены проволочные съемочные работы, и Береговая и геодезическая служба США С Николас Х. Хек сыграл выдающуюся роль в развитии и совершенствовании техники в период с 1906 по 1916 год.[14] В методе троса проволока, прикрепленная к двум кораблям или лодкам и установленная на определенной глубине с помощью системы грузов и буев, протягивалась между двумя точками. Если проволока наткнется на препятствие, она натянется и примет форму буквы «V». Расположение буквы «V» показало положение затопленных скал, обломков и других препятствий, а глубина, на которой был установлен провод, показывала глубину, на которой было обнаружено препятствие.[13] Этот метод произвел революцию в гидрографической съемке, поскольку он позволил сделать съемку местности более быстрой, менее трудоемкой и гораздо более полной, чем использование направляющих линий и измерительных вех.

  • Проволочно-гидрографические работы (схема),
    Береговая и геодезическая служба США, ок. 1920 г.

  • Принцип морской съемки с двух лодок,
    Обзор Норвежского моря, 1932 год.

  • Технические подробности используемых инструментов,
    Обзор Норвежского моря, 1930.

До появления гидролокатор бокового обзора, съемка с использованием проволоки была единственным методом поиска больших площадей на предмет препятствий и пропавших без вести судов и самолетов.[15] Между 1906 и 1916 годами Хек расширил возможности тросовых систем с относительно ограниченной территории до зачистных каналов шириной от 2 до 3 морских миль (от 3,7 до 5,6 км; от 2,3 до 3,5 миль).[16] Техника протягивания проволокой была основным вкладом в гидрографические исследования на протяжении большей части оставшейся части 20-го века. Геодезическая съемка в Соединенных Штатах была настолько ценна, что на протяжении десятилетий Береговая и геодезическая служба США, а затем и Национальное управление океанических и атмосферных исследований, выставили на вооружение пару сестринские корабли идентичного дизайна специально для совместной работы над такими опросами. USC & GS Мариндин и USC & GS Огден вместе с 1919 по 1942 гг. проводили исследования проводов, USC & GS Hilgard (ASV 82) и USC & GS Wainwright (ASV 83) вступил во владение с 1942 по 1967 год, а USC & GS Грубый (ASV 90) (позже NOAAS Грубый (S 590) ) и USC & GS Черт возьми (ASV 91) (позже NOAAS Черт возьми (S 591) ) вместе работали над перетяжкой с 1967 года.[13][17][18][19][20][15]

Появление новых электронных технологий - гидролокаторов бокового обзора и многолучевых систем обзора - в 1950-х, 1960-х и 1970-х годах в конечном итоге привело к тому, что проволочная система устарела. Гидролокатор бокового обзора может создавать изображения подводных препятствий с той же точностью, что и аэрофотосъемка, в то время как многолучевые системы могут генерировать данные о глубине для 100 процентов дна в исследуемой области. Эти технологии позволили одному судну делать то, что для съемок с проволочным перетягиванием требовалось два судна, а в начале 1990-х годов исследования с проволочным перетягиванием наконец прекратились.[13][16] Суда были освобождены от совместной работы над съемками троса, и в США Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), например, Грубый и Черт возьми действовали независимо в последующие годы.[20][15]

Современная съемка

График, изображающий гидрографическое исследовательское судно NOAA, проводящее операции многолучевого гидролокатора и гидролокатора бокового обзора

На подходящих мелководных участках лидар (обнаружение света и дальность).[21] Оборудование может быть установлено на надувных судах, например Зодиаки, малый корабль, автономные подводные аппараты (АПА), беспилотные подводные аппараты (БПА) или больших кораблей, и может включать боковой обзор, однолучевой и многолучевой оборудование. В свое время при сборе гидрографических данных для обеспечения безопасности на море, а также для научных или инженерных целей использовались разные методы и стандарты сбора данных. батиметрический диаграммы, но все чаще с помощью усовершенствованных методов сбора и компьютерной обработки данные собираются в соответствии с одним стандартом и извлекаются для конкретного использования.

После того, как данные собраны, они должны пройти постобработку. Во время типичной гидрографической съемки собирается огромный объем данных, часто по несколько зондирований на квадратный фут. В зависимости от конечного использования, предназначенного для данных (например, навигационные карты, Цифровая модель местности, расчет объема для дноуглубление, топография, или батиметрия ) эти данные необходимо прореживать. Он также должен быть исправлен на ошибки (т. Е. Плохое зондирование) и влияние приливы, волны /поднимать, уровень воды и термоклины (перепады температуры воды). Обычно у инспектора есть дополнительное оборудование для сбора данных на месте для записи данных, необходимых для корректировки зондирования. Окончательный вывод графиков может быть создан с помощью комбинации специального программного обеспечения для построения графиков или системы автоматизированного проектирования (CAD) пакет, обычно Autocad.

Хотя точность краудсорсинговых исследований редко может достигать стандартов традиционных методов, алгоритмы Для получения более точных конечных результатов, чем единичные измерения, используется высокая плотность данных. Сравнение краудсорсинговых исследований с многолучевыми исследованиями показывает, что точность краудсорсинговых исследований составляет около плюс-минус 0,1–0,2 метра (примерно от 4 до 8 дюймов).

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ http://www.armada.mde.es/ArmadaPortal/page/Portal/ArmadaEspannola/ciencia_ihm_1/ | Armada Esapñola - Instituto Hidrográfico de la Marina
  2. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 24 июля 2009 г.. Получено 8 декабря 2009.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт) | Каталог публикаций МГО
  3. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 10 апреля 2009 г.. Получено 8 декабря 2009.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт) | Меморандумы о взаимопонимании и соглашения о сотрудничестве МГО
  4. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 15 апреля 2013 г.. Получено 5 июн 2013.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт) | ИМО
  5. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 6 февраля 2009 г.. Получено 8 декабря 2009.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт) | ГЛАВА V СОЛАС БЕЗОПАСНОСТЬ НАВИГАЦИИ
  6. ^ http://www.dnr.state.wi.us/maps/gis/datahydro.html | Wisconsin DNR - Данные о поверхностных водах (гидрография) - Преобразование из покрытия в базу геоданных
  7. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 25 января 2010 г.. Получено 8 декабря 2009.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт) | Техасская комиссия по качеству окружающей среды - гидрографические карты и данные
  8. ^ http://www.setech-uk.com/pdf/Paper2.pdf ГИДРОГРАФИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ПОДВОДНЫХ КАБЕЛЕЙ
  9. ^ http://sanpedrosun.net/old/belcable.html | Завершено обследование подводного кабеля BEL
  10. ^ http://www.hydro-international.com/news/id2826-Utec_Surveyor_Equipped_for_Deep_Ocean_Cable_Route_Surveys.html | Utec Surveyor оборудован для исследования кабельных трасс в глубоководных районах океана
  11. ^ http://www.hydro-international.com/news/id3583-Infrastructure_Survey_in_Turkey.html | Обзор инфраструктуры в Турции 14 декабря 2009 г.
  12. ^ "Hydro International: водные глубины краудсорсингом" (PDF). openseamap.org.
  13. ^ а б c d е ж «Страница не найдена - Управление береговой службы». www.nauticalcharts.noaa.gov. Cite использует общий заголовок (Помогите)
  14. ^ "История NOAA - Профили во времени / Биографии C & GS - капитан Николас Х. Хек". www.history.noaa.gov.
  15. ^ а б c «История NOAA - Торговые инструменты / Корабли / C & GS Ships / HECK». www.history.noaa.gov.
  16. ^ а б Администрация Министерства торговли США по исследованию океанов и атмосферы. «Прорывная статья по методам гидрографических исследований». празднование200years.noaa.gov.
  17. ^ "История NOAA - Торговые инструменты / Корабли / Корабли C & GS / MARINDIN". www.history.noaa.gov.
  18. ^ "История NOAA - Торговые инструменты / Корабли / C & GS Ships / OGDEN". www.history.noaa.gov.
  19. ^ «История NOAA - Торговые инструменты / Корабли / C & GS Ships / HILGARD». www.history.noaa.gov.
  20. ^ а б «История NOAA - Торговые инструменты / Корабли / C & GS Ships / RUDE». www.history.noaa.gov.
  21. ^ http://www.nauticalcharts.noaa.gov/hsd/docs/NHSP_2009_TextOnly.pdf | Приоритеты гидрографических исследований NOAA, издание 2009 г.

внешние ссылки

NOAA поддерживает огромную базу данных результатов опросов, диаграмм и данных. на сайте NOAA.