Гидрография — это раздел прикладных наук, который занимается измерением и описанием физических характеристик океанов , морей , прибрежных зон , озер и рек , а также прогнозированием их изменений с течением времени, в первую очередь, для обеспечения безопасности судоходства и поддержки всех других видов морской деятельности, включая экономическое развитие, безопасность и оборону, научные исследования и защиту окружающей среды. [1]
Истоки гидрографии лежат в создании карт для помощи в навигации отдельными моряками, когда они направлялись в новые воды. Обычно они были частной собственностью, даже тщательно охраняемыми секретами, отдельных лиц, которые использовали их для получения коммерческой или военной выгоды. По мере роста трансокеанской торговли и исследований гидрографические исследования стали проводиться как самостоятельное упражнение, а заказ на проведение исследований все чаще осуществлялся правительствами и специальными гидрографическими службами. Национальные организации, в частности военно-морские силы , поняли, что сбор, систематизация и распространение этих знаний дают им большие организационные и военные преимущества. Так родились специализированные национальные гидрографические организации для сбора, организации, публикации и распространения гидрографии, включенной в карты и лоции.
До создания Гидрографического управления Соединенного Королевства капитаны Королевского флота отвечали за предоставление собственных карт. На практике это означало, что корабли часто плавали с недостаточной информацией для безопасной навигации, и что при обследовании новых районов данные редко доходили до всех тех, кто в них нуждался. Адмиралтейство назначило Александра Далримпла гидрографом в 1795 году с задачей собирать и распространять карты на кораблях Ее Величества. В течение года существующие карты за предыдущие два столетия были собраны, и был опубликован первый каталог. [2] Первой картой, созданной под руководством Адмиралтейства , была карта залива Киберон в Бретани , и она появилась в 1800 году.
Под руководством капитана Томаса Хёрда отдел получил свои первые профессиональные руководящие принципы, и первые каталоги были опубликованы и стали доступны общественности и другим странам. В 1829 году контр-адмирал сэр Фрэнсис Бофорт , как гидрограф, разработал одноименную шкалу и представил первые официальные таблицы приливов в 1833 году и первые « Извещения мореплавателям » в 1834 году. Гидрографическое управление постоянно расширялось в течение 19 века; к 1855 году Каталог карт включал 1981 карту, давая полное покрытие всего мира, и ежегодно выпускал более 130 000 карт, из которых около половины были проданы. [3]
Слово гидрография происходит от древнегреческого ὕδωρ ( hydor ), «вода» и γράφω ( graphō ), «писать».
Крупномасштабная гидрография обычно осуществляется национальными или международными организациями, которые спонсируют сбор данных посредством точных обследований и публикуют карты и описательные материалы для навигационных целей. Наука океанографии отчасти является результатом классической гидрографии. Во многих отношениях данные взаимозаменяемы, но морские гидрографические данные будут особенно направлены на морскую навигацию и безопасность этой навигации. Разведка и эксплуатация морских ресурсов является важным применением гидрографии, в основном сосредоточенным на поиске углеводородов .
Гидрографические измерения включают в себя информацию о приливах , течениях и волнах физической океанографии. Они включают в себя измерения дна , с особым акцентом на те морские географические особенности, которые представляют опасность для навигации, такие как скалы, отмели , рифы и другие особенности, которые препятствуют проходу судов . Измерения дна также включают сбор данных о характере дна, поскольку это относится к эффективной якорной стоянке. В отличие от океанографии, гидрография будет включать береговые особенности, естественные и искусственные, которые помогают в навигации. Поэтому гидрографическое обследование может включать в себя точные положения и представления холмов , гор и даже огней и вышек , которые помогут в определении положения судна, а также физические аспекты моря и морского дна.
Гидрография, в основном по соображениям безопасности, приняла ряд соглашений, которые повлияли на ее изображение данных на морских картах. Например, гидрографические карты предназначены для изображения того, что безопасно для навигации, и поэтому обычно имеют тенденцию поддерживать минимальные глубины и иногда преуменьшать значение фактической подводной топографии , которая будет изображена на батиметрических картах . Первые являются инструментами мореплавателя , чтобы избежать несчастных случаев. Последние являются наилучшими представлениями фактического морского дна, как на топографической карте, для научных и других целей. Тенденции в гидрографической практике с 2003–2005 гг. привели к сужению этой разницы, при этом многие другие гидрографические службы ведут базы данных «наилучших наблюдаемых», а затем по мере необходимости создают «безопасные» с точки зрения навигации продукты. Это сочеталось с предпочтением многоцелевых обследований, так что те же данные, собранные для целей навигационных карт, могут также использоваться для батиметрического изображения.
Несмотря на то, что местами данные гидрографических исследований могут быть собраны достаточно подробно для отображения топографии дна в некоторых областях, гидрографические карты показывают только информацию о глубине, необходимую для безопасной навигации, и не должны рассматриваться как продукт, который точно отображает фактическую форму дна. Промеры, выбранные из исходных данных глубины для размещения на морской карте, выбираются для безопасной навигации и смещены, чтобы показать преимущественно самые мелкие глубины, которые относятся к безопасной навигации. Например, если есть глубокая область, до которой невозможно добраться, поскольку она окружена мелководьем, эта глубокая область может не отображаться. Залитые цветом области, которые показывают различные диапазоны мелководья, не являются эквивалентом контуров на топографической карте, поскольку они часто рисуются в сторону моря от фактической самой мелкой изображенной глубины. Батиметрическая карта точно показывает морскую топологию. Подробности, охватывающие вышеуказанные ограничения, можно найти в Части 1 Американского практического навигатора Боудича . Еще одна концепция, которая влияет на безопасную навигацию, — это разреженность подробных данных о глубине от систем гидролокации с высоким разрешением. В более отдаленных районах единственная доступная информация о глубине собирается с помощью свинцовых линий. Этот метод сбора данных заключается в том, что на дно через определенные интервалы опускается утяжеленная линия, и записывается глубина, часто с гребной или парусной лодки. Нет никаких данных между измерениями или между линиями измерения, которые бы гарантировали, что там нет опасности, такой как затонувшее судно или коралловая голова, которая может испортить день моряка. Часто навигация судна, собирающего данные, не соответствует сегодняшним навигационным точности GPS. Гидрографическая карта будет использовать наилучшие доступные данные и будет оговаривать их характер в предостережении или в легенде карты.
Гидрографическая съемка существенно отличается от батиметрической съемки в некоторых важных отношениях, особенно в предвзятости к наименьшим глубинам из-за требований безопасности первой и геоморфологических описательных требований второй. Исторически это может включать эхолотирование, проводимое в условиях, предвзятых к наименьшим глубинам, но в современной практике гидрографические съемки обычно пытаются наилучшим образом измерить наблюдаемые глубины, с корректировками для навигационной безопасности, применяемыми постфактум.
Гидрография рек будет включать информацию о русле реки, потоках , качестве воды и окружающей земле. Бассейновая или внутренняя гидрография уделяет особое внимание рекам и питьевой воде , хотя, если собранные данные не предназначены для использования в навигации судна, а предназначены для научного использования, их чаще называют гидрометрией или гидрологией .
Гидрография рек и ручьев также является неотъемлемой частью управления водными ресурсами. Большинство водохранилищ в Соединенных Штатах используют специальные таблицы измерения и рейтинга потоков для определения притоков в водохранилище и оттоков в ирригационные округа, водные муниципалитеты и других пользователей захваченной воды. Гидрографы рек/ручьев используют ручные и установленные на берегу устройства для фиксации расхода потока движущейся воды через секцию и/или течение.
Беспилотные надводные суда (USV) обычно используются для гидрографических исследований - они часто оснащены каким-либо видом сонара. Однолучевые эхолоты, многолучевые эхолоты и гидролокаторы бокового обзора часто используются в гидрографических приложениях. Знания, полученные в результате этих исследований, помогают в планировании действий в случае стихийных бедствий, обслуживании портов и гаваней, а также в различных других видах прибрежного планирования. [4] [5]
Гидрографические услуги в большинстве стран осуществляются специализированными гидрографическими службами . Международная координация гидрографических усилий возложена на Международную гидрографическую организацию .
Гидрографическое управление Соединенного Королевства является одним из старейших и поставляет широкий спектр карт, охватывающих весь земной шар, другим странам, союзным военным организациям и общественности.
В Соединенных Штатах функция гидрографического картирования с 1807 года выполнялась Управлением береговой съемки Национального управления океанических и атмосферных исследований Министерства торговли США и Инженерным корпусом армии США . [6] [7]